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当前,随着3D封装技术快速发展,与之相应的倒装芯片凸点的尺寸显著下降。微型化条件下,焊点在钎焊及后期服役过程中界面反应行为发生变化,界面金属间化合物(IMC)占整个微焊点的比例显著升高。而作为保证焊点可靠冶金结合的界面IMC层,其生长行为的研究也变得至关重要。同时微焊点所承受的电流及应力状态也会随之增加,其可靠性面临更为严苛的新挑战。此外,随着凸点尺寸的减少,UBM基体的晶粒尺寸及晶体学取向对焊点界面反应的影响愈发明显,不同的微观状态将引起基体溶解及界面IMC生长行为的显著差异。而无铅钎料具有更高的熔点和Sn含量,其应用进一步致使焊点界面反应加剧。因此,本论文从两方面出发,考察微型化条件下铜基体与无铅钎料的界面反应。首先,选用(111)单晶Cu作为基体金属,研究时效过程中其与三种无铅钎料(纯Sn、Sn-0.7Cu与Sn-0.7Cu-0.lNi)的固/固界面反应,考察了界面IMC的形貌演变规律及生长行为。研究结果表明,浸焊后,纯Sn、Sn-0.7Cu与(111)单晶Cu基体界面处生成了沿三个互成60。的方向规则排布的棱晶状Cu6Sn5。150℃下,经短时间时效处理后,这种Cu6Sn5棱晶状规则排布的形貌迅速消褪,并被多面扇贝状Cu6Sn5所取代。这是由于Cu3Sn在Cu6Sn5单晶Cu基体间的快速形成破坏了初始的界面连续性,导致热力学平衡状态发生移动。钎料中添加0.7wt.%Cu后,促进了固/固时效过程中界面IMC的生长；而0.1wt.%Ni的加入也显著改变了界面IMC的形貌及其在时效过程中的生长行为,Ni的添加一方面促进了固/液界面反应过程中界面IMC的生长,另一方面也降低了时效过程中界面IMC的生长速率,并抑制了Cu3Sn的生长。这是由于Ni相较于Cu原子,与Sn具有更强的化学亲和力,Ni的加入改变了界面反应过程中IMC的形核行为及其化学稳定性所致。然后,采用扩散连接的方法制备了Cu/Sn/Cu窄间距接头,研究了钎焊过程中接头界面IMC的形貌和生长动力学。研究结果表明,250℃下,Sn/Cu界面处形成扇贝状Cu6Sn5随着反应时间的延长,表现出了明显的熟化生长行为,平均晶粒数目与反应时间满足t-0.70关系,界面Cu6Sn;扇贝沿平行于界面方向和垂直于界面方向表现出不同的生长行为,依据R/H比值的差异将其划分为三个阶段,即初始阶段、熟化阶段及增厚阶段。界面反应过程中,Cu6Sn扇贝的生长受晶界或沟槽扩散控制,而Cu3Sn的生长受体扩散控制,其生长与t0.50成正比,满足抛物线生长规律。