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电子产品持续向微型化和集成化方向发展,钎料焊点的尺寸持续减小,通过单个焊点的电流密度持续增加,使得电迁移成为钎料焊点的重要可靠性问题之一。同时,由于电子产品无铅化的强制要求,无铅钎料取代Sn-Pb钎料成为焊点的主要连接材料,无铅钎料的高Sn成分、高熔点使得焊点的可靠性面临新的挑战。因此,在焊点微型化和无铅化的趋势下,亟待对无铅焊点的电迁移可靠性进行研究。本论文采用两种结构焊点,即“纯化条件”下的线性Ni-P/Sn/Cu焊点和实际倒装芯片Ni-P/Sn3.0Ag0.5Cu/Ni焊点,在150℃～200℃、5×103～1.5×104A/cm2条件下系统研究了电迁移对焊点界面反应、组织演变、界面IMC类型与形貌变化、电迁移失效模式以及失效机制等方面的影响。研究表明：(1)Ni-P为阴极时,两种焊点中Ni-P层的电迁移消耗演变规律相同。电迁移显著加速了Ni-P阴极的消耗,并转变生成Ni3P/Ni2SnP层。Ni-P未消耗完时,Ni3P和Ni2SnP的生长符合t1/2生长规律。Ni-P消耗完后,在阴极界面发生空洞扩展、生成裂缝,最后导致焊点熔断失效。熔断过程中,两种焊点均发生短时间的熔融电迁移,并且显著影响相邻焊点的电迁移界面反应和形貌。不同之处是倒装芯片焊点中存在电流拥挤效应的影响,从而使得Ni-P的消耗与转变在电流聚集区表现最为严重。(2)在线性Ni-P/Sn/Cu焊点中,电迁移显著影响了Cu和Ni的交互作用。对于Cu原子扩散,150℃时效时Cu便能快速扩散到Ni-P侧,使初始Ni3Sn4发生先向(Ni,Cu)3Sn4、再向(Cu,Ni)6Sn5的转变。电迁移过程中,Cu顺风扩散时Ni-P侧界面IMC类型转变加快并且Cu含量提高；Cu逆风扩散时则很难扩散到Ni-P侧。对于Ni原子扩散,时效和电迁移过程中均难以扩散到Cu侧,顺风扩散和逆风扩散分别促进和抑制了Ni原子的扩散。(3)在倒装芯片Ni-P/Sn3.OAgO.5Cu/Ni焊点中,采用原位观察法清晰地表征了电迁移对初始截面形貌的影响。Ni UBM作为阴极时存在两种失效特征,即空洞扩展和NiUBM电迁移溶解消耗。通过计算发现Sn晶粒的取向对Ni UBM的电迁移失效特征有显著的影响：当Sn晶粒c轴平行于电子流向时,Ni UBM发生电迁移消耗；当Sn晶粒a轴平行于电子流向时,Ni UBM无明显消耗,而在solder/Ni界面发生空洞扩展。此外,根据焊点截面形貌的演变规律,发现电迁移过程中钎料截面通过变形来松弛由电迁移引起的内应力。应力松弛时钎料球发生变形的方式有：(a)阴极钎料轻微下凹：(b)阳极界而轻微隆起,并在电流聚集区生成显著的钎料凸起或晶须；(c)钎料中晶界发生滑移；(d)Sn晶粒内发生扩散蠕变变形。