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由于铅具有毒性,含铅焊料的使用越来越受到限制。在电子封装工业中,无铅焊料的发展已势在必行。与传统SnPb焊料相比,Sn58Bi无铅焊料具有熔点低、机械强度高和润湿性好等优点。但是,由于Sn58Bi焊料延展性较差,并且长时间工作会造成焊料微观结构粗化,这会引起电子器件的失效。因此,我们需要对Sn58Bi在常温以及时效条件下的微观结构与机械性能进行改善。由于镍（Ni）能在焊料基体中与锡（Sn）反应形成稳定的Ni-Sn金属间化合物,因此,Ni被认为是无铅焊料的有效强化相。碳纳米管（CNTs）由于其诸多的优点和微小尺寸,也被认为是强化相的良好选择。为了更好的使强化相与基体结合,本文选取镍与镀镍碳纳米管（Ni-CNTs）作为添加物来改善Sn58Bi焊料的微观结构与机械性能。当Ni-CNTs作为强化相时,研究结果表明:由于Ni-CNTs的连接和载荷转移效应,Sn58Bi焊料拉伸强度与延展性得到强化;复合焊料的断裂模式随着Ni-CNTs含量升高而呈现出由韧性向脆性断裂的转变;与Sn58Bi焊料相比,复合焊料的抗蠕变性能也得到了非常好的强化。当Ni作为强化相时,研究结果表明:在常温与时效条件下,随着Ni含量的增加,复合焊料的弹性模量、拉伸强度和屈服强度都升高;此外,在常温与时效条件下,硬度的变化与拉伸和屈服强度变化呈线性关系,这说明焊料的机械稳定性主要是由微观结构控制。界面反应结果表明:在回流过程中,Ni与Ni-CNTs可以抑制界面处Cu6Sn5的增长。在温度为100℃且时间为120和240小时的时效条件下,Ni与Ni-CNTs可以抑制金属间化合物（IMC）层的增长,同时也可以抑制Cu3Sn颗粒数量的增长。由于Ni-CNTs可以更有效地降低复合焊料的热膨胀系数,因此,相比于Ni的添加,Ni-CNTs可以更有效地抑制IMC层的增长。由于Cu-Ni-Sn化合物的稳定性随着Ni含量的提高而增强,所以在相同比例的Ni与Ni-CNTs掺杂过程中,Ni可以更有效地抑制Cu3Sn的增长。