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随着电子封装互连向高密度化方向发展，三维（3D）集成封装技术成为封装产业发展和研究的重点。无铅焊料微凸点是3D-TSV叠层封装的重要互连技术之一。为了应对不断攀升的TSV密度，微凸点体积不断地缩小，并最终成为只包含一个Sn晶粒的互连焊点。焊点尺寸的减小加剧了两侧界面反应的交互作用，使焊点界面微观组织变得更加复杂，同时，由于晶粒的各向异性力学性能以及在变形过程中缺少晶界的协调作用，Sn单晶粒微凸点互连焊点会表现出与有限晶粒个数多晶粒微焊点不同的微观行为。本文通过光刻和电镀等工艺流程制备了直径约为10μm、高度约为8μm的Sn单晶粒微凸点，并以此为研究对象，开展了如下研究工作：研究了回流过程中，Cu基材和液态Sn焊料界面之间的交互作用，量化分析了Cu溶解在液态Sn焊料中的浓度与时间和焊料温度的关系。利用纯金属凝固理论分析了回流冷却后Cu-Sn界面形貌的形成原理和特点。通过计算得到了杰克逊因子的值为1.2，界面为粗糙界面，这一理论分析与试验所观察到的扇贝状的IMC形貌是相符的。研究了150℃等温时效条件下Cu-Sn界面IMC的生长规律，根据焊点金属间化合物（IMC）层生长厚度的经验公式，通过一元线性回归拟合得到时间常数n≈0.5，IMC层的生长为抛物线生长模型。并通过计算得到了IMC的生长速率系数K值约为0.14。采用有限元法对Sn单晶粒微焊点和有限晶粒个数多晶粒微焊点在﹣55℃~125℃的温度范围热循环条件下的应力情况进行了对比分析。Sn单晶粒微焊点的高应力集中区域为焊点与基板的连接界面处。有限个数多晶粒微焊点表现出与单晶粒微焊点不同的应力分布规律，高应力集中区域为不同晶粒间的晶界位置。高应力集中的区域是导致裂纹的萌生和生长优先区域，是可靠性分析的研究重点。