伴随着倒装芯片焊点不断向微型化,高封装密度化发展,焊点可靠性问题成为不可忽视的问题。倒装芯片焊点中电迁移现象已成为引起集成电路失效的一种重要机制。本文研究目的是探索无铅复合钎料的电迁移特性,从材料设计的角度寻找对于通电焊点电迁移作用具有抵制作用的颗粒增强复合钎料。　　 本试验使用了Cu、Ni颗粒和具有纳米结构的笼形硅氧烷齐聚物(polyhedraloligomeric silsesquioxane,POSS)作为增强颗粒,使用Sn-Bi和Sn-3.5Ag二元合金钎料作为基体钎料。为了摒弃焊点结构引起的电迁移现象,试验中制备了具有均匀电流密度分布的一维焊点。焊点通电试验分别在低温(25℃)和高温(50℃)情况下实施,通电采用的电流密度为104A/cm2。在焊后和通电过程中,观察了焊点表面形貌的变化和内部显微组织的改变,以此来衡量焊点在电流作用下电迁移的现象。试验采用了光学显微镜,共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)以及扫描电子显微镜(SEM)进行观察和表征。　　 本文研究了两种Sn-Bi+POSS颗粒增强复合钎料的电迁移特性。在25℃环境温度下通电过程中,Sn-Bi+2 wt.％POSS1和Sn-Bi+3wt.％POSS2钎料焊点均表现出对于电流影响的有效抵制作用。在通电336h的过程中,共晶Sn-Bi焊点表面正极处形成了连续的小丘,负极处形成了平行于界面的裂纹和凹陷。然而,在含有POSS增强颗粒的焊点中并未产生上述典型电迁移现象。对比于共晶Sn-Bi钎料内部的显微组织,Sn-Bi+2 wt.％POSS1和Sn-Bi+3 wt.％POSS2钎料焊点两极处形成的富Bi和富Sn层的厚度较小,焊点中两相分离的现象明显受到抑制。在50℃下进行通电时,Sn-Bi+2 wt.％POSS1和Sn-Bi+3 wt.％POSS2钎料焊点表面损伤也均少于共晶Sn-Bi钎料焊点。由于POSS颗粒具有体积小,不发生团聚,与钎料产生良好的结合以及在焊点中分布均匀的特点,POSS颗粒可以提高Sn-Bi基钎料焊点抵御电迁移能力。虽然通电过程中,电流、环境温度以及焦耳热的共同作用加速了Sn和Bi原子的扩散得到,POSS颗粒仍然有效阻碍了其运动。　　 本文还研究了微米级Cu或Ni颗粒增强Sn-3.5Ag复合钎料的电迁移特性。钎焊后Sn-3.5Ag+5 vol.％Cu焊点内部生成了含有或者没有Cu内核的Cu6Sn5颗粒,该种颗粒对于焊点钎料的移动具有阻碍作用。钎焊后在Sn-3.5Ag+5 vol.％Ni焊点内部生成的细碎(Ni,Cu)3Sn4颗粒在钎料内部均匀分布,构成近乎于网状的结构,有效地抑制了在通电过程中焊点内部的表面损伤;但是界面处生成的大块脆硬性(Cu,Ni)6Sn5在焊点通电过程中易与钎料发生剥离,在受到压应力作用时,造成了裂纹的产生和扩展。