在全球信息化产业快速发展的今天,集成电路中元器件的数目以超出摩尔定律的速度快速增长,以满足电子产品小型化及多功能化的特点。电子产品封装密度的不断提高及元器件尺寸的减少,使得封装系统中的重要组成部分——互连焊点在服役过程承受过高的电流密度及焦耳热作用,加速焊点电迁移现象的产生。因此,电迁移成为焊点重要的可靠性问题。钎料复合的方式是提高焊点综合可靠性的有效方法之一,在钎料基体中加入Cu6Sn5增强相能够有效提高焊点的力学性能,因此选用Cu6Sn5作为增强相以提高焊点电迁移可靠性。探究Cu6Sn5增强相对焊点电迁移行为的抑制机理为本论文的研究重点之一,能够为焊点电迁移可靠性的提高提出有效方法。另外,由于无铅互连焊点中Sn为主要成分,Sn的各向异性对焊点的电迁移行为产生了重要的影响,然而Sn晶体取向的影响作用却往往被忽视。因此,系统的研究Sn晶体取向对复合钎料焊点电迁移行为影响及影响机理为本论文的另一研究重点,为更好地理解Sn晶体取向对焊点电迁移行为的影响奠定了理论基础。主要研究内容和结果如下:1.基于Sn基焊点晶体取向分析,研究焊点c轴轴向对焊点电迁移行为的影响规律。针对Sn基无铅钎料焊点建立Sn晶体取向的确定方法,通过确定Sn晶体c轴与电子流动方向夹角（θ角）和c轴的轴向,来确定焊点中Sn的晶体取向,并基于Cu6Sn5增强Sn3.5Ag复合钎料焊点,研究c轴轴向对焊点电迁移行为的影响。通过在电迁移过程中对焊点表面微观组织及内部微观组织进行研究,表明Cu原子在Sn晶体c轴指向的观察面积累形成IMC,在c轴反向指向的观察面消耗,且伴随溶解现象产生,并阐述了Sn晶体c轴轴向在电迁移过程中对Cu原子扩散方向及IMC分布的影响规律。2.基于Cu6Sn5增强Sn3.5Ag复合钎料焊点,研究不同θ角对焊点电迁移行为的影响规律。对θ角为30o、45o、60o、75o、90o的两组焊点,分别从其正向观察面和反向观察面,分析电迁移过程中正极界面IMC层的厚度、钎料基体内IMC的生长、负极界面溶解现象随θ角变化的影响规律,表明随着θ角的减小,焊点中正极IMC层增厚变快,钎料基体内IMC增长速度增加,负极溶解现象越来越剧烈,电迁移现象越来越严重。建立了Cu原子扩散系数与θ角之间的关系,并阐述了θ角在电迁移过程中对焊点正极界面IMC层的厚度、钎料基体内IMC的生长、及负极界面溶解现象的影响规律。3.通过对比无增强相的Sn3.5Ag焊点电迁移现象,研究Cu6Sn5增强相对焊点电迁移可靠性的作用。对θ角为30o、60o、90o的Sn3.5Ag焊点电迁移行为进行研究,基于Sn晶体c轴轴向和θ角对焊点电迁移影响规律,通过对具有相同θ角的Sn3.5Ag钎料焊点和Cu6Sn5增强Sn3.5Ag复合钎料焊点的正极界面IMC层、钎料基体内IMC的生长、负极溶解现象及电迁移寿命进行对比分析,表明Cu6Sn5增强相的引入能够有效抑制焊点正极界面及钎料基体内IMC的生长,推迟负极界面溶解现象及空洞的产生,并延长焊点的电迁移寿命。4.基于焊点微观组织结构分析,研究高电流密度载荷下Cu6Sn5增强相的加入提高焊点电迁移可靠性的强化机理。基于Cu6Sn5增强Sn3.5Ag钎料焊点,通过观察不同电迁移阶段IMC/Sn相界面,阐述了钎料基体内IMC长大时相界面的演变过程及对电迁移过程的阻碍作用,IMC相通过阻碍Cu原子扩散,使其在相界面积累并形成IMC,减少钎料基体中扩散的Cu原子数量。通过表征钎料基体内IMC的衍射花样,表明IMC晶体结构为六方晶系Cu6Sn5超结构,其在电迁移过程中存在两种状态:完整有序超结构和超结构“过渡态”,“过渡态”在形成完整有序超结构时吸收相界外Cu原子,通过吸收作用间接消耗钎料基体中扩散的Cu原子。并阐述了Cu6Sn5增强相抑制焊点电迁移的作用机理,通过阻碍作用和吸收作用两种方式将钎料基体扩散中的Cu原子以形成IMC的方式束缚在初始IMC上,该过程减少电迁移过程中到达焊点正极界面的Cu原子数量,并增加钎料基体中Cu原子的浓度,提高钎料基体/负极界面浓度梯度,减缓负极界面向钎料基体扩散的速度,从而实现提高焊点电迁移可靠性的作用。