随着高密度封装技术的不断发展,被广泛应用于倒装芯片封装领域的微互连铜柱凸点在互连结构和工作电流应力的等级发生了变化,其电迁移可靠性问题迎来了新的挑战。微凸点实际服役环境往往并非恒定应力,以CMOS集成电路为代表的大部分器件往往服役于双向或者单向的脉冲电流应力条件。而脉冲电流应力下微凸点结构内部金属原子迁移的规律相比直流电流下会发生改变,因此所对应的电迁移失效机制也存在差异。这就导致了以恒定直流电流为当前寿命评价的主要加速应力模式无法与实际电子产品的工作应力条件相匹配,可靠性评价的准确性待商榷。因此,有必要针对脉冲电流应力下的微凸点电迁移进行详细研究。首先研究设计定制了电迁移寿命及力学试验样品,并跟据研究需求开发了一套可调节应力输出及采集的电迁移监测及评估系统,以选取合适的装备模块完成系统的搭建工作。然后采用ANSYS有限元仿真软件对互连凸点结构进行热电耦合仿真,获取直流、交流以及脉冲电流下互连凸点结构的热、电应力分布,并对比三种类型的应力分布差异。结果显示:三种类型应力下凸点的整体结构应力分布表现出一致性。但是交流电流下温度随应力波动存在“驻留”现象,并且温度波动周期与电流应力周期变化存在一定的滞后,而脉冲应力分布与直流相比呈现明显的占空比依赖性。接着通过开展脉冲下互连凸点的电迁移加速试验,对比直流和不同脉冲下的微观组织形貌的演变,分析脉冲电流应力对焊料中金属原子的迁移以及其微观组织演变的影响规律。结果表明:双向脉冲应力下的电迁移行为出现明显的减缓。同时,Ni层等微观组织形态的演变与直流下的极性现象不同,双向脉冲下相邻凸点微观组织更趋向“对称式演化”。并且除了电流密度和温度对互连凸点有着明显影响外,不同占空比对互连凸点微观组织演化也会产生较大影响。此外,基于平均损伤恢复电流模型与Black方程,拟合其电流密度指数和激活能,同时对试验环境温度进行修正。并通过拟合结果判定各因素对损伤恢复系数的影响,采用比值求解损伤恢复系数r为-0.81。拟合结果表明,平均损伤恢复寿命模型能较好匹配双向脉冲下铜柱凸点的电迁移失效寿命情况,其次r为负数表明双向电流下的反向电流表现出的“恢复”效果有限,反向电流的“损伤”能力要大于其“恢复”能力。