随着电子封装技术的高集成度和微型化的趋势，焊点的尺寸越来越小，使得流经焊点的电流密度迅速提高，很容易达到103A/cm2或者更高，从而导致焊点中的电迁移可靠性问题更加突出。所谓电迁移是指焊点在一定电流密度的作用下，电子和金属原子之间进行动量交换，发生质量扩散和迁移的一种物理现象。电迁移能够促使金属原子源源不断地进行迁移，在阳极形成小丘或堆积，增加了短路的隐患；而在阴极则会形成空洞或裂纹等缺陷，而且随着通电时间的延长，这些裂纹和空洞会逐渐扩展，最终可导致电路的断路。所有这些缺陷的存在都严重降低了焊点的可靠性。　　 目前，国际上研究焊点电迁移可靠性问题普遍采用的是搭接接头，此种接头的结构与电子封装中倒装芯片的结构保持一致。然而，应用此种搭接接头进行电迁移理论研究存在一定缺陷，即电流在流入焊点和流出焊点时会发生了两次偏折。电流的偏折容易产生电流的聚集，从而引发严重的焦耳热聚集。为了消除焦耳热聚集对电迁移研究的影响，本文创新的采用对接接头的形式研究无铅焊点的电迁移特性。此种接头形式有效地消除了由于电流拥挤产生的焦耳热聚集，研究的本质更加注重于材料本身的电迁移特性，而并非结构的影响。本文主要研究了Cu/Sn-58Bi/Cu和Cu/Sn-3.8Ag-0.7Cu/Cu焊点接头在电迁移过程中显微组织的演变及微量混合稀土元素(RE)和锑元素(Sb)的添加对其电迁移行为的影响。电流密度为3×103～1.5×104A/cm2，环境温度为20～150℃。电迁移试样采用铜/焊点/铜的对接接头形式，在自主设计搭建的焊接平台上完成焊点接头的制备。实验过程中应用MicroviewMVC摄像头进行实时监控并记录焊点的形态变化。　　 Cu/Sn-3.8Ag-0.7Cu/Cu无铅焊点的电迁移实验表明，由于铜原子和锡原子的迁移及其热应力的影响，使得焊点的整体形貌变得凹凸不平。阴极处出现了明显的裂纹，且有薄薄一层Cu3Sn金属间化合物出现；阳极处没有发现明显的Cu3Sn金属间化合物。由于Sn-58Bi钎料的熔点较低(138℃)，所以温度的变化对其显微组织形貌的影响很大，电迁移可靠性问题也较之其它高熔点的无铅钎料更加突出。实验结果表明，由于Bi在Sn中的溶解度非常低，两者几乎不互溶，所以电迁移可导致Sn、Bi的两相分离。其中，Bi聚集在焊点的阳极界面，而Sn则聚集在焊点的阴极界面。这充分说明了Bi在电迁移的作用下是由焊点的阴极向阳极进行扩散迁移的，而且扩散速度要比Sn的要快。由于Bi原子的扩散离去，在阴极附近形成了拉应力，空洞和裂纹由此产生；而在阳极附近由于Bi原子的到来形成了压应力，导致了小丘的堆积。电迁移还可引发钎料基体内金属间化合物(IMC)的形成与迁移、界面IMC层的粗化和长大等。最为重要的是，电迁移过程中，作者首次发现了Sn/Bi混合晶须的生长。这些晶须主要在阳极Cu基板的钎料薄膜层上、阴极钎料损耗的区域以及阴极界面钎料基体中形成。对Cu基板钎料薄膜层进行抛光处理后发现，大量片状的Cu6Sn5金属间化合物附着在薄膜表面。因此，可以断定，Cu6Sn5金属间化合物的形成成为Sn/Bi混合晶须生长的主要驱动力。　　 合金化是改善钎料合金性能的主要方法之一，即向钎料基体中添加合金元素，达到改善钎料性能的目的。本文研究了微量Sb元素（1.0wt％）的添加对Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料电迁移行为的影响。电流密度为5×103A/cm2，环境温度为150℃。实验结果表明，Sb的加入可以有效地抑制钎料基体/Cu基板界面处Cu6Sn5金属间化合物的生长。然而在钎料基体中却形成了脆性的SnSb固溶体，这种脆性相固溶体在高电流密度作用下表现出了不稳定性，容易在固溶体边缘及其内部产生裂纹，从而降低了焊点的可靠性。作者还研究了微量RE(0.1wt％)的添加对Sn-58Bi钎料电迁移行为的影响。电流密度为5×103A/cm2，环境温度分别为室温和100℃。实验结果表明，微量RE的添加能够明显改善钎料基体的微观组织，起到细化晶粒的作用。电迁移过程中，RE起到了钉扎的作用，降低了界面能和晶界能，限制了位错的运动和晶界的滑移。从而有效的抑制了Sn-58Bi焊点中Sn/Bi的迁移和金属间化合物的生长，从而提高了焊点抵抗电迁移的能力。