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现代电子产品向微型化、多功能化和高可靠性方向的快速发展对高密度封装的需求越来越急迫，为此必须不断减小互连焊点尺寸和互连间距。随着焊点尺度的减小，焊点中承载的密度越来越高的电流驱使微焊点中金属原子发生定向扩散迁移，即出现电迁移现象。电迁移可导致焊点微观组织中出现偏聚和粗化、空洞和裂纹、小丘和晶须以及焊点界面金属间化合物（Intermetal compound，IMC）层发生极性或异常极性生长等，上述变化可恶化焊点的力学性能、降低焊点的可靠性，甚至直接导致焊点断裂而引发电连接断路等；因此，研究微焊点中的电迁移行为具有重要意义。目前虽有不少关于电迁移问题的研究，但关于微焊点自身的结构和微观组织不均匀性对电迁移行为影响的研究还非常缺乏。针对上述问题，本论文研究首先利用自行设计的直角型焊点，通过对比研究直角型和线型Cu/Sn-58Bi/Cu焊点中的电迁移现象，阐明了焊点结构不均匀性对原子扩散迁移微观机制的影响；然后通过对比研究热时效条件下Cu/Sn/Cu、Cu/Sn-3.5Ag/Cu和Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu三类焊点中的电迁移行为，阐明了钎料成分差异影响电迁移扩散通量和Cu基底晶体特性影响阴极局部溶解的微观机理；还对Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点两侧存在不同厚度IMC层时的电迁移行为进行了系统研究，揭示了不同初始厚度的界面IMC层在电迁移作用下的演变规律；最后研究了Cu/Sn-58Bi/Cu线型焊点中含有半开放式界面微气孔（空洞）时的电迁移行为，探讨了电迁移过程中微气孔对原子扩散迁移和缺口周围裂纹形成过程影响的微观机制。研究结果表明，沿电流方向具有非对称结构的Cu/Sn-58Bi/Cu直角型焊点中电流向微区电阻较小的底部尖角处聚集而形成电流拥挤，导致底部尖角附近产生严重的电迁移问题，表现为阳极侧小丘和裂纹共存、阴极侧凹陷和裂纹同时出现以及Sn/Bi两相完全分离等；随离尖角距离增大上述问题越来越弱，分析结果表明直角型焊点中不均匀分布的微区电阻是导致尖角附近出现电流拥挤并产生严重电迁移问题的根本原因；由于表面Sn原子氧化后形成的氧化膜对扩散组元Bi原子的抑制，焊点内部的物相偏聚和裂纹等缺陷远比表面严重；电迁移后Cu/Sn-58Bi/Cu焊点中阳极侧体积明显增大，其原因为Bi原子数量的增加以及Bi原子本身体积较大（为21.3cm3/mol，Sn原子体积为16.3cm3/mol）而引起阳极侧物相体积增大，电迁移程度越严重则体积增大越多。对热时效条件下Cu/Sn/Cu、Cu/Sn-3.5Ag/Cu和Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu三类焊点中电迁移行为的研究结果表明，电流作用下三种焊点的阳极界面IMC层生长受Cu原子的电迁移扩散通量控制、电迁移扩散系数依次降低，钎料中的Ag元素与Sn反应后生成的细小Ag3Sn颗粒分布于Sn晶界中形成的网状组织对扩散组元Cu原子的抑制作用是引起扩散系数依次降低的微观机制。阴极侧Cu基底晶粒的（020）晶面垂直或近似垂直于电流方向可引起严重的局部溶解，而（111）或（111）晶面垂直或近似垂直于电流方向时局部溶解可以得到抑制，其本质原因是（111）和（111）晶面上的原子释放率要低于（020）晶面。阴极侧较高的形核率、充足的Sn和Cu原子供应致使该侧Cu3Sn层中新生成的晶粒多为等轴晶，而阳极侧Sn原子的缺乏导致新生成的Cu3Sn多为柱状晶。对Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点两侧存在不同厚度IMC层时电迁移行为的研究结果表明，阴极侧IMC层较厚而阳极侧IMC层较薄时焊点的抗电迁移性能优于阴极侧IMC较薄而阳极侧IMC较厚时的情况。阴极界面IMC层的初始厚度存在临界值，如果初始厚度小于临界值，电流作用下其厚度先增加后减小，而大于临界值时则不断减小；由浓度梯度引起的流入阴极侧IMC层中的化学扩散通量和由电流应力导致的从IMC层中流出的电迁移扩散通量之间的平衡关系是存在临界厚度的微观机制。Cu原子在垂直于电流方向的截面上扩散并不均匀，在阳极界面前沿局部位置聚集后与周围Sn原子反应生成Cu6Sn5相并引发体积膨胀，若新生成的Cu6Sn5相的截面积较小且离焊点表面较近则容易引起焊点表面出现明显小丘，否则表面出现轻微凸起。新生成的Cu6Sn5相还可导致阳极附近形成压应力，在压应力作用下空位沿着与电子流相反的方向向Cu/Cu3Sn界面和IMC层内扩散迁移，聚集后在界面附近和IMC层中形成空洞。对Cu/Sn-58Bi/Cu线型焊点中含有半开放式界面微气孔时的电迁移行为的研究结果表明，气孔的缺口尖角周围容易形成微裂纹且尖角两侧原子的聚集程度存在差异，分析表明尖角对Bi原子的阻滞作用是造成上述现象的主要原因。内壁光滑的气孔对原子的扩散迁移影响较小，Bi原子可以顺利通过内壁光滑的气孔周围的钎料组织；同时，由于气孔减小了焊点的有效接触面积，当气孔在阴极侧附近时电迁移后阳极富Bi层厚度有增加的趋势。