随着微电子技术的发展,集成电路封装技术逐步朝着低成本、微型化、高性能的趋势发展。倒装芯片封装由于其高的输入/输出端口(I/O)密度、高的生产率、互连过程中的自对准、好的散热性、高的生产率等优点,成为现代电子封装中最具吸引力的技术之一。但是随着倒装芯片焊料凸点尺寸的减小,以及单个焊料凸点承受的电流强度的增加,焊料凸点中产生了电迁移现象,这将导致焊料凸点阴极断路,阳极短路,严重影响倒装芯片封装的可靠性。本文针对倒装芯片焊料凸点中电迁移问题进行研究。实际工作情况下,倒装芯片封装会承受热、电、力三个场的共同作用,因此采用有限元分析的方法对倒装芯片封装进行电-热-结构耦合分析。通过使用有限元软件ANSYS建立倒装芯片封装三维模型,并进行仿真,获取倒装芯片封装整体的温度分布、应力分布以及翘曲变形,讨论了封装体温度分布情况。由于倒装芯片封装的焊点层最容易失效,因此着重分析了焊点层和基板的温度,同时分析了应力应变分布情况,以及封装体整体应力应变。倒装芯片封装中,焊料凸点同时作为机械连接和电气连接,其可靠性对封装整体的可靠性有很大的影响。电迁移是影响焊料凸点可靠性的因素之一,为研究焊料凸点中的电迁移机制,利用有限元分析获得了倒装芯片封装互连结构焊料凸点中的温度分布、电流密度分布、温度梯度分布、焦耳热分布、应力应变分布情况,结果显示这些物理量在焊料凸点中分布不均匀,且在电流进入铝(Al)线的入口处,出现电流聚集现象,在出现电流聚集的地方温度最高,产生了热点。通过公式运算,解释了焊料凸点中热点出现的原因。分析结果表明,焊料凸点中热点出现的地方与最大应力出现的地方存在一定的偏差。研究不同电流强度下,焊料凸点中最大温度、最大电流密度、最大温度梯度以及最大焦耳热的变化情况。分析了Al线尺寸对电迁移机制的影响,并结合凸点下金属层(UBM)厚度,探究了Al线厚度与UBM厚度对电迁移机制影响力的大小。讨论了钝化层开口尺寸对电迁移机制的影响,并定义电流密度聚集度以衡量焊料凸点中电流密度的均匀程度。研究倒装芯片封装互连结构尺寸缩小对电迁移机制的影响,并利用中值失效时间公式估算随着互连结构尺寸缩小,焊料凸点失效时间的变化情况。