CuCGA作为一种常见的微电子封装器件,应用于众多领域。传统的CuCGA器件借助于植柱模具实现定位互连,本论文采用一种新的连接方法,利用高精度微型台钻在纯铜柱和SAC305钎料球较好对中效果的基础上实现CuCGA器件焊柱的旋转摩擦植柱连接。同时考察焊点在等温时效过程中的组织及力学性能变化。本实验以直径为2.4 mm的SAC305钎料球、直径为0.8 mm的纯Cu柱和PCB板为材料,利用微型台钻在转速为2400 r/min、植柱时间为13 s和进给速度为0.2 mm/s的植柱参数下制作焊点,对植柱焊点及时效、回流后的植柱焊点进行显微组织及力学性能分析,研究结果表明:1. 钎料组织在热力耦合的综合作用下,根据组织形貌差异分为三个不同的区域,分别为:距离界面0～80μm左右的Ⅰ区细小组织;距离界面80～180μm左右的Ⅱ区拉长组织;以及距离界面180μm以外的Ⅲ区近似回流组织。时效后Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区组织IMC颗粒明显粗化,其尺寸由时效前的不足1μm粗化为3～5μm。各区组织时效后发生了一定程度的粗化现象。2. 焊点在铜柱旋转摩擦的作用下,钎料与纯Cu柱界面处生成了宽约0.3μm的界面层;90℃温度下时效36天界面只有Cu₆Sn₅层生成,其厚度由时效9天的0.98μm增加到时效36天的2.01μm;120℃温度下时效9天界面处生成了Cu₃Sn化合物,其厚度由时效9天的1.03μm增加到时效36天的2.89μm,IMC层总厚度在时效9/16/25/36天后依次为3.01μm、4.51μm、7.51μm和15.03μm。植柱焊点实现了互连,并且伴随着时效的发生,界面层厚度增加。3. 利用纳米压痕仪对不同区的钎料组织进行了硬度测试,结果表明:Ⅰ区组织压痕硬度平均值最小,为200 MPa左右;Ⅱ区组织压痕硬度平均值明显提高,达到为250 MPa左右;Ⅲ区β-Sn基体组织的压痕硬度平均值为240 MPa左右;Ⅲ区共晶组织压痕硬度平均值为300 MPa左右。时效后Ⅰ区组织压痕硬度平均值由未时效条件下的200 MPa提高到230～270 MPa;Ⅱ、Ⅲ区组织时效后压痕硬度平均值由未时效条件下的250 MPa、270 MPa降低到160 MPa、180 MPa左右。Ⅰ区组织时效后硬度明显改善,性能得到了恢复。4. 取保载时间为180 s的实验条件计算得到各区的蠕变速率敏感指数m为:Ⅰ区组织的m值为0.2556,Ⅱ区组织的m值为0.1195,Ⅲ区共晶组织的m值为0.0694,Ⅲ区β-Sn基体组织的m值为0.1275。时效后各区m值发生明显变化,Ⅰ区m值减小到0.1左右,Ⅱ、Ⅲ区m值分别为0.25和0.1左右。时效后Ⅰ区组织抗蠕变能力提高,达到了焊料母材的抗蠕变能力。5. 时效前焊点的平均拉脱载荷为32.59N;时效后两种时效温度下焊点的连接强度都随着时效时间的延长呈先上升后下降的趋势。植柱焊点具有一定的互连强度,时效后连接强度增强。