电子封装技术在人类追求极致轻便的美好愿景下不断朝着微型化和高密度化的方向发展。作为电子封装结构中重要的连接结构,无铅焊点在二级封装中起到结构支撑、电气连接和热量耗散等多重作用,是影响整个电子封装系统可靠工作的重要环节之一。目前针对无铅焊点可靠性问题的研究主要集中在蠕变、热疲劳或电迁移等单个可靠性问题上,而对于多场耦合条件下的失效行为研究相对较少。事实上,随着焊点的尺寸逐渐减小,焊点上的电流密度加剧,电迁移问题成为突出的可靠性问题。在研究焊点蠕变和热疲劳问题时,也不能简单忽略电迁移过程的影响,电迁移造成焊点界面结构和显微组织的变化显著影响焊点的力学行为。因此,高电流密度条件下的蠕变或热疲劳行为研究才能揭示真实焊点的失效行为。目前已经有研究人员开始发展相关蠕变和电迁移耦合作用的理论,但仍需要大量的实验验证和数据支撑;热疲劳和电迁移耦合作用的研究更是鲜见报道。基于以上问题,本课题针对具有显著各向异性晶体结构的低银Sn0.3Ag0.7Cu和具有典型层片状共晶结构的低温Sn58Bi钎料焊点,开展了高电流密度条件下的蠕变和热疲劳行为研究。首先,以电迁移为基础,揭示电迁移过程中晶体取向的演变,界面金属间化合物(IMC)和基体IMC的生长和形成机理;然后,揭示电迁移显微结构对焊点蠕变和热疲劳行为的影响;最后,系统性的阐述高电流密度和应力载荷或温度循环载荷耦合作用时焊点的失效行为和机理。同时,为了更好的理解Sn晶体的再结晶和塑性行为,引入滑移线分析方法以建立滑移线(孪晶)和晶体滑移系(孪晶系)的联系。通过本课题研究发现,电迁移不能使Sn0.3Ag0.7Cu焊点中Sn晶粒的取向发生显著改变,但可以通过晶界滑移使局部晶粒产生微小角度的物理转动。Cu原子在Sn0.3Ag0.7Cu焊点中迁移路径具有选择性,倾向于沿着c轴与电子流动方向一致的Sn晶粒中迁移。电迁移导致Sn0.3Ag0.7Cu焊点界面IMC呈扁平化和多边化快速生长,形成显著极化效应,降低焊点剪切强度。Sn58Bi在电迁移时由于富Sn相和富Bi相的偏析和富集而粗化。温度循环时周期性应变使Sn0.3Ag0.7Cu焊点通过连续再结晶方式形成新的晶粒;基体中形成的IMC具有促进连续再结晶过程的作用。高电流密度与温度循环耦合作用时引起Sn0.3Ag0.7Cu焊点中Sn晶粒取向的明显转变,以非连续再结晶方式形成孪晶或大角度晶界。通过滑移线(孪晶)分析方法,建立了滑移系(孪晶)和滑移系(孪晶系)之间的联系,观察到了Sn0.3Ag0.7Cu焊点Sn晶粒中<110}、<211}和<011}面上的滑移系开动与<301}和<101}面上孪晶。Sn0.3Ag0.7Cu焊点蠕变断裂机制由基体断裂主导;电迁移预处理和高电流密度与应力载荷耦合作用时蠕变断裂机制由基体向界面转变,导致蠕变速率增大。电迁移预处理焊点的双层平面状结构为裂纹提供了更多形核位置,并降低了裂纹沿界面扩展的能量势垒,从而使断裂路径转向界面断裂;高电流密度在裂纹形核之后产生电流拥挤效应,使裂纹尖端产生大量焦耳热造成局部区域钎料软化,导致裂纹更容易沿着界面扩展。多场耦合作用时,高电流密度具有缓解Sn58Bi焊点初期蠕变裂纹或疲劳裂纹萌生和扩展的作用;但是裂纹引起的电流拥挤效应加速电迁移发生,导致严重界面固态反应,最终引起焊点界面断裂失效。