随着电子封装工业不断小型化、无铅化,焊点的可靠性也引起了广大研究者的高度重视。在以铜为基体的锡基钎料焊点或对接接头结构中,除钎料／基体界面生成脆性IMC的厚度和形状是影响焊接强度的关键因素外,界面区的气泡和微孔洞等缺陷可降低焊点有效连接面积,并会产生应力集中,同样是导致焊点失效的重要隐患。因此,深入研究界面气泡生长、演化行为；界面IMC生长行为；气泡存在对界面IMC生长影响等,不仅可以深入阐明钎焊机理,同时对提高钎焊接头可靠性有重要的理论指导意义。本文应用同步辐射实时成像技术及常规钎焊试验对界面气泡进行了深入研究,并对温度梯度与电势梯度作用下钎焊过程中界面IMC的生长行为进行了研究,利用以上研究结果,结合数值模拟手段,重点创建了FEM模型、AEH方法和DANPHE软件,引用FVM模型和Elmer软件、FiPy软件对钎焊过程气泡生长、演化行为及场梯度条件下界面IMC生长行为进行了模拟分析,获得以下结果：(1)应用同步辐射实时成像技术对液态Sn/Cu界面上初始直径为20μm的气泡生长进行在线观察,以此为基础创建一种基于有限元法的数值模型(FEM)引用Elmer软件对此过程进行模拟分析。同步辐射结果显示,动态生长界面IMCs上的气泡生长会经历一个由润湿控制的转变过程：气泡与IMCs的接触角会从最初的钝角不断减小,向直角(半球气泡点)、锐角转化,直到气泡完全变为圆形达到动态平衡；数值模拟结果显示,气泡与IMCs接触角越大,气泡的最终尺寸也越大,相同的钎焊时间内平均生长速度就越大；综合同步辐射和数值模拟结果可知,气泡在早期生长较快,后期生长较慢。(2)研究气泡对界面IMCs生长影响发现,气泡的存在阻隔了钎料和铜基体的反应,将界面IMC划分为不生长、半生长和全生长三类IMCs。不生长IMC是指气泡正下方,由于受到气泡的阻碍钎料无法与基板接触,完全不能生长的IMC；半生长IMC是指临近气泡区域,受到气泡的影响部分生长的IMC；全生长IMC是指远离气泡,不受气泡影响而完全生长的IMC。因此,根据半生长和全生长IMC的界限可以预测气泡的尺寸。(3)在含有气泡的液固界面上,钎料中气泡的存在会导致周围材料物理性能的变化,进而影响钎焊过程。应用以FEM模型为基础的渐进扩展均匀化AEH方法,模拟计算出含气泡熔融焊料中垂直界面方向Cu的有效扩散系数和Sn热导率等影响钎焊物理参数的变化,以此评估气泡存在时钎焊焊点的质量。(4)在温度梯度下IMC生长研究中,创立了一种以MOOSE结构为基础的DANPHE软件,应用FEM模型对钎焊过程进行了模拟,模拟结果与常规钎焊和同步辐射实时成像技术测得是实验数据吻合,模型应用准确。结果显示：相对250℃,350℃纯Sn体系对接焊点冷端IMC厚度较大,说明相同温度梯度下,钎焊温度越高,冷端IMC生长速率越快；同时发现,350℃下Sn3.5Ag钎料中冷端IMC生长厚度小于纯Sn中IMC厚度,说明Ag3Sn的形成抑制了冷端界面IMC的生长。(5)在电势梯度试验条件下,应用已创建的FEM模型/DANPHE软件或引用FVM(有限元体积法)模型/FiPy软件进行数值模拟,同时应用已创建的FEM模型/DANPHE软件计算焦耳热。结果显示,模拟数据与同步辐射实时成像技术观察阳极IMC生长行为(试验条件为250℃间距为450μm和1.234mm的Cu/Sn/Cu对接焊点分别通以0.56×103 A/cm2和3.0×103 A/cm2的电流进行回流)的试验数据非常吻合,模型应用准确；电势梯度下,阳极IMCs厚度随钎焊时间呈线性增长,符合线性动力学关系；电流密度越大,线性斜率越大,阳极IMC生长越快；同时发现在钎焊过程中焊点的温度会有变化,低电流密度下液态钎料的温度变化较小,3.0×103A/cm2的电流密度下焊点温度则提高了近40℃,但电迁移驱动力对IMC生长的作用依然明显大于扩散梯度的影响；对接焊点间距越大,电场下后期阳极IMC增长越快。