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随着电子产品和封装系统向小型化、多功能化、高可靠性方向发展,具有高密度特点的球栅阵列（BGA）封装技术在板级封装中获得了广泛应用。在BGA板级封装过程中,广泛采用混装组合结构“基底/锡球/锡膏/基底”焊点互连工艺。近年来随着电子制造和封装行业内对低成本和低工艺温度封装技术的大量需求,业内已尝试采用低熔点和成本较低的Sn–58Bi（SnBi）锡膏代替高熔点且价格较贵的Sn–3.0Ag–0.5Cu（SAC305）锡膏来实现BGA互连,并且开始逐渐采用具有双侧Cu基底的多界面结构混装“Cu基底/SAC305锡球/SAC305锡膏/Cu基底”（即Cu/SAC305-ball/SAC305-paste/Cu）和“Cu基底/SAC305锡球/Sn–58Bi锡膏/Cu基底”（即Cu/SAC305-ball/SnBi-paste/Cu）焊点互连工艺。目前,关于Cu/SAC305-ball/SAC305-paste/Cu和Cu/SAC305-ball/SnBi-paste/Cu焊点的界面反应及电迁移行为,特别是具有多界面特征的BGA结构单一焊点剪切断裂行为的研究尚非常缺乏。针对上述问题,本论文研究成功设计并制备了针对BGA板级封装的单侧Cu基底多界面结构“Sn球/SAC305锡膏/Cu基底”（即Sn-ball/SAC305-paste/Cu）单一焊点,以及双侧Cu基底多界面结构Cu/SAC305-ball/SAC305-paste/Cu和Cu/SAC305-ball/Sn Bi-paste/Cu单一焊点,然后系统研究了临界回流温度和焊点尺寸对Sn-ball/SAC305-paste/Cu焊点显微组织演化、预熔化行为及界面金属间化合物（IMC）形核与形貌演化的影响;随后研究了不同的剪切加载速率和热时效对Cu/SAC305-ball/SAC305-paste/Cu和Cu/SAC305-ball/SnBi-paste/Cu焊点的剪切变形行为的影响;最后研究了高密度电流（电迁移）作用对Cu/SAC305-ball/SnBi-paste/Cu焊点界面IMC的生长与演化规律的影响。研究结果表明,在低于纯Sn球熔点（231.9°C）一定温度范围对组装焊点进行回流时,Sn-ball/SAC305-paste/Cu焊点中纯Sn球发生了预熔化行为,预熔化方向为纯Sn球内部自下而上,预熔化的本质是焊点中纯Sn球发生了Sn–Cu及Sn–Ag共晶反应;在217.2°C进行回流时,无论焊点尺寸如何变化,Sn-ball/SAC305-paste/Cu焊点中纯Sn球均没有发生预熔化行为。在227.0°C进行回流时,纯Sn球和SAC305锡膏均熔化并发生熔合且熔合后的混合钎料的显微组织随焊点尺寸的改变而明显变化。纯Sn球的预熔化行为对SAC305-paste/Cu界面的IMC生长有显著影响,在217.2°C和227.0°C回流时,SAC305-paste/Cu界面的Cu6Sn5层厚度随焊点尺寸的减小而增大,SAC305-paste/Cu界面的Cu浓度分布对界面Cu6Sn5层生长有显著影响。小尺寸焊点中Cu浓度比大尺寸焊点中Cu浓度升高得更快,导致小尺寸焊点经历高浓度Cu的作用时间更长,由此导致小尺寸焊点中界面Cu6Sn5层厚度增加且晶粒尺寸增大。对Cu/SAC305-ball/SAC305-paste/Cu焊点界面IMC的生长与演化以及焊点剪切断裂行为的研究结果表明,焊点界面IMC的生长主要受体积扩散所控制;焊点的剪切强度随热时效时间的延长而下降,随加载速率的增加而增大。热时效和加载速率对Cu/SAC305-ball/SAC305-paste/Cu焊点断裂位置没有明显影响,时效后焊点在不同加载速率下的断裂位置主要位于Cu/SAC305-ball界面,断裂模式为韧性断裂。对Cu/SAC305-ball/SnBi-paste/Cu混装焊点剪切断裂行为的研究结果表明,当加载速率由0.01 N/min增至5.00 N/min时,混装焊点剪切断裂的位置从SnBi-paste/Cu界面转移到Cu/SAC305-ball界面,断裂模式由韧-脆混合型转变为韧性断裂。加载速率导致混装焊点断裂位置的改变主要是因为Sn–58Bi和Sn–3.0Ag–0.5Cu两种钎料具有不同的应变速率敏感性。另外,在低加载速率下Cu/SAC305-ball/SnBi-paste/Cu混装焊点的剪切强度小于Cu/SAC305-ball/SAC305-paste/Cu焊点,而在高加载速率下则相反。在缓慢加载速率（0.01 N/min）下,焊点在SnBi-paste/Cu界面出现裂纹,裂纹容易沿着富Bi相与富Sn相的界面、块状Ag3Sn相与富Sn相的界面、SnBi-SAC305钎料混合区与界面Cu6Sn5的界面及富Sn相内部扩展,最终导致混装焊点在SnBi-paste/Cu界面发生韧-脆混合型断裂。对Cu/SAC305-ball/SnBi-paste/Cu混装焊点在高密度电流（电迁移）作用下界面IMC生长行为的研究结果表明,混装焊点界面IMC在电迁移过程中的生长行为表现出极性效应,阳极侧Cu原子的扩散系数大于阴极侧。另外,在电子流作用下Bi原子向阳极方向迁移,当电子流方向从SnBi-paste/Cu界面流入Cu/SAC305-ball界面时,Bi原子向阳极方向的SnBi-SAC305混合钎料区迁移并在钎料内聚集;当电子流从Cu/SAC305-ball界面流入SnBi-paste/Cu界面时,Bi原子向阳极侧SnBi-paste/Cu界面聚集并形成富Bi层。不随电子流方向改变而出现在SnBi-paste/Cu界面的空洞起因于Bi和Sn原子在电子风作用下迁移速度的不一致性。