引线键合是电子封装领域中应用非常广泛的一种微互连方式,引线键合的可靠性问题一直是广大学者研究的热点。引线键合的失效主要分为键合界面的脱粘以及引线颈部的断裂两大类。针对键合界面的失效,许多学者提出了不同的经验公式,用来预测界面的疲劳寿命及裂纹扩展情况。近年来,随着内聚力模型的不断发展,内聚力模型已经被证明能够很好地描述界面的失效情况。因此,为了更加深入地了解引线键合界面的失效问题,可以将内聚力模型引入到引线键合界面失效的研究中来,以弥补经验公式在描述疲劳断裂失效过程中的不足之处。本文工作概括如下:(1)建立了一种改进的分段插值的内聚力模型,可以表征不同形状的内聚力模型。利用有限元模拟的方式,对内聚力模型形状的影响进行了研究。为确定分段插值内聚力模型的参数,提出了一种“两步法”参数反演辨识方法,分别基于实验数据与伪实验数据,对反演方法的准确性以及效率进行了验证。比较分析了反演信息对反演结果的影响,结果表明,将多种信息结合起来进行反演分析,能够得到比利用单一信息进行反演更为可靠、统一的结果。(2)对功率模块进行了温度循环实验,分析了功率模块引线键合部位的失效情况。结果显示,引线键合的失效主要集中在界面处和引线颈部。通过有限元模拟的方式,对不同封装材料的功率模块模型进行了失效分析。利用子模型法,对引线键合进行了更为真实的建模,结合Coffin-Manson寿命预测理论,预测了功率模块在不同封装下的疲劳寿命。(3)基于现有的疲劳损伤理论,建立了一种包含损伤的循环内聚力模型。将循环内聚力模型与引线键合模型相结合,研究了引线键合界面在温度循环下的损伤演化情况,确定了界面的损伤演化规律,分析了不同封装材料下界面损伤累积的异同。对不同封装材料下键合模型的疲劳寿命做出了定性分析,结果表现出与实验结果的一致性,有效地弥补了传统的寿命预测方法的不足。(4)利用内聚力模型模拟功率模块引线键合界面的断裂与疲劳失效行为。将两者的模拟结果对比,分析了两种不同破坏形式下界面失效的特征,阐述了两种破坏形式中界面失效的不同机理。