随着电子封装技术的发展,芯片集成度不断提高,芯片中互连焊点的特征尺寸进一步缩小,致使焊点两端的温度梯度不断增大,更易诱发低温封装钎料中原子的定向迁移(热迁移效应),导致焊点显微组织的变化。在焊点的服役过程中,由热迁移效应引起的焊点显微组织变化必然带来焊点力学性能的劣化,对焊点的服役可靠性产生负面影响。因此,研究在热迁移作用下低温封装微焊点显微组织及力学性能的演变对评估焊点的可靠性具有重要意义。本文采用低温封装钎料Sn-58Bi及Cu、Ni两种基板,制备了高度为10μm的Cu/Sn-58Bi/Cu、Ni/Sn-58Bi/Ni、Cu/Sn-58Bi/Ni三种不同焊点,研究了其在125℃、1600℃/cm温度梯度条件下热迁移200、400、600、800h后,Bi相及界面金属间化合物(IMC)的组织演变规律;并分析了不等时间作用下焊点的剪切行为与显微组织演变的关系。作为对比,本文还研究了125℃等温时效条件下焊点的显微组织演变和剪切行为。主要研究结论如下:随着热迁移时间的延长,Cu/Sn-58Bi/Cu焊点中的Bi原子不断向冷端迁移,800h后在冷端形成了几乎连续的Bi带相。细小的Bi相及连续的Bi带均可有效抑制焊点热端溶解的Cu原子向冷端发生迁移,从而使冷、热两端界面IMC基本呈对称生长。热迁移200h后焊点的界面IMC厚度达到一个相对最优值,此时焊点的剪切强度最佳。在不等时间的热迁移作用下,Ni/Sn-58Bi/Ni焊点中的Bi原子与Ni原子相互抑制对方的热迁移行为,Bi相均没有出现明显的粗化和迁移现象,冷、热两端的界面IMC厚度随时间延长缓慢对称生长。Ni/Sn-58Bi/Ni焊点的剪切强度随时间延长逐渐增大。通过对比热迁移与等温时效的剪切强度变化关系可知,使焊点剪切强度达到最大值的IMC临界厚度在0.63-2.62μm之间。在热迁移作用下,Cu(Hot)/Sn-58Bi/Ni和Ni(Hot)/Sn-58Bi/Cu焊点中Bi相的演变速度大于Ni/Sn-58Bi/Ni焊点,而小于Cu/Sn-58Bi/Cu焊点。两种焊点在热迁移条件下的剪切强度相差较小,且均随时间延长逐渐增大。不论Cu作为热端基板还是冷端基板,Cu侧IMC的厚度均大于Ni侧。在相同时间的热迁移作用下,对比三种焊点可知,Ni/Sn-58Bi/Ni焊点对Bi相粗化和Bi原子热迁移行为的抑制效果最佳,且剪切强度最高。在等温时效条件下,三种焊点的显微组织形貌演变速度均较快,且剪切强度随时间延长快速下降,其中Cu/Sn-58Bi/Cu焊点的演变速度最快,其剪切强度降幅也最大。