随着微电子封装朝着小型化方向发展,改善并提高焊点的可靠性成为对焊料研究的重点,因此研究互连界面的脆性金属间化合物（IMC）的微观组织和界面反应等对研究焊点可靠性有着重要的意义。论文系统研究了回流焊和时效过程中掺杂CeO₂纳米颗粒对Sn-0.3Ag-0.7Cu-x CeO₂/Cu焊点界面反应和IMC生长机理的影响,探索了有效抑制IMC生长和改善互连可靠性的掺杂方案。其主要研究结果如下:研究回流焊过程中掺杂CeO₂纳米颗粒对焊点界面液-固反应影响的结果表明,微量的CeO₂纳米颗粒可以起到抑制IMC层生长,细化IMC晶粒的作用。用曲线拟合方法研究回流焊过程中Sn-0.3Ag-0.7Cu-x CeO₂焊点界面IMC层和IMC晶粒的生长动力学的结果表明,IMC层生长指数范围是0.337⁰.380,回流焊过程中IMC层厚度的生长主要受IMC晶粒间的通道扩散控制;IMC晶粒的生长指数范围是0.297⁰.311,IMC晶粒的生长是由界面反应和原子扩散共同作用的结果。回流焊过程CeO₂纳米颗粒可能是Cu₆Sn₅晶粒的形核剂,增加掺杂CeO₂纳米颗粒含量可以增加Cu₆Sn₅的成核速率,减小IMC晶粒的尺寸。当CeO₂纳米颗粒含量为0.15wt.%时,IMC生长速率有最小值,抑制IMC层生长和细化IMC晶粒效果最明显。研究100℃、150℃和190℃时效过程掺杂CeO₂纳米颗粒对焊点界面固-固反应影响的结果表明,老化温度和老化时间对IMC层的生长均有影响,焊点界面形成了双层IMC结构,其成分为Cu₆Sn₅和Cu₃Sn。通过线性拟合的方法研究整体IMC层的生长动力学的结果表明,在时效过程中IMC层厚度大小与老化时长的关系满足菲克定律,证明原子扩散是IMC生长的主要动力;当CeO₂纳米颗粒掺杂含量为0.15wt%时,焊点界面反应具有最大的活化能;掺杂微量的CeO₂纳米颗粒可以提高焊料的活化能,降低原子的扩散速率,抑制IMC层生长。掺杂CeO₂纳米颗粒可以细化IMC晶粒的主要机理为晶界钉扎机制,随着CeO₂纳米颗粒含量增加,钉扎在晶界的细小颗粒数量增加,阻碍晶粒间的合并和原子扩散,从而减小IMC层的生长速率。