由于对小型化、轻量化、薄型化电子产品的要求的不断提高，芯片I/O密度越来越高，微电子封装正从外引线封装向平面阵列封装趋势发展。以芯片尺寸封装CSP(Chip Scale Package)和倒装芯片技术FC(Flip Chip)为代表的封装形式，逐渐引起电子组装行业的关注，并已经在不同领域得到了应用。随着电子封装密度提高和焊点尺寸的逐渐减小，焊点中的服役状态日趋复杂，这也给电子封装焊点可靠性提出了日益严峻的挑战。一般认为，电子产品在长期服役过程中，器件焊点的破坏是由热循环造成的。一方面，由于焊料的熔点较低，服役过程中的蠕变非常明显;另一方面，由于焊料与器件所使用的多种材料的热膨胀系数CTE(Coefficient of Thermal Expansion)的非匹配，器件在服役过程中由于温度的变化导致焊点承受热疲劳形变循环作用。从本质上来看，焊点的失效过程是焊点界面区微观组织依赖于温度、时间、变形速率和循环加、卸载的热力耦合损伤退化过程。电子封装无铅焊点的热疲劳损伤行为较为复杂仍存在诸多问题尚未解决，主要表现在以下三个方面:　　(1)电子封装焊点的失效是焊点材料损伤逐步发展的结果，在评价焊点可靠性时应考虑材料损伤的影响。然而对于热循环服役条件下的焊点，焊点材料本身的损伤演变法则还有待进一步研究。　　(2)焊点热疲劳失效通常表现为界面区开裂。而焊点损伤的界面区具有明显的微观组织和力学性能的非均匀性，焊点损伤失效受界面区非均匀性的制约和影响。在研究焊点损伤行为时应考虑焊点界面区非均匀性尤其是界面IMC生长的影响，而现有的研究中这一影响因素则很少涉及。　　(3)事实上电子封装焊点的失效是由热导致的机械力疲劳失效问题，因而在研究焊点损伤行为时应考虑热力耦合作用的影响。然而对真实的封装结构焊点进行力学相关参量测试相当复杂，因而合理的实验加载装置、简化试样设计以及损伤模型特征变量测试方法的研究也至关重要。　　本文针对上述问题展开研究，选取电子封装中常用的SnAgCu/Cu焊点作为研究对象。采用有限元数值计算分析了热循环条件下实际电子封装BGA焊点的应力应变场分布。计算结果表明器件焊点的应变范围随距离芯片中心距离的增大而增大，最危险的焊点位于离器件中心最远的边角处，因而可将器件的失效归结为器件边角焊点的失效。基于此设计了单焊点试样及其热力耦合加载装置。该装置能实现温度、机械力的同步耦合，装卡在该装置双金属棒末端的单焊点试样的服役条件与实际芯片焊点的服役条件相似，这也为后续研究提供了基础。　　本课题研究时将焊点损伤的界面区视为具有明显的微观组织和力学性能非均匀性的区域，构建了含有移动边界的焊点界面区非均匀体研究模型，模型中的移动边界即对应界面IMC的生长。采用等温时效和热循环时效实验对焊点界面IMC的生长行为进行了研究，结果表明热循环条件下焊点界面IMC的生长是等温时效和应变增强时效双重作用的结果。通过等效处理，将热循环与等温时效条件下IMC的生长规律联系起来，确定了热循环条件下焊点界面IMC的生长方程，亦即确定了非均匀体模型中的边界移动速率。研究结果表明:焊点界面区是焊点的薄弱环节，界面区非均匀性，尤其是焊点界面IMC的生长对焊点的热疲劳损伤行为有重要影响。随着焊点界面IMC的生长，焊点损伤累积加快，焊点寿命降低。　　另外基于焊点热疲劳失效模式分析的基础上，构建了焊点蠕变-疲劳损伤演变方程。考虑到热循环过程中焊点的损伤以蠕变机制主导，在模型中引入了蠕变应变能密度以及平均等效应力参量，从而能反映热循环条件下焊点损伤演变本质以及界面区组织演变对焊点损伤发展的影响。基于损伤理论对无铅焊点寿命进行研究，得到了基于损伤的焊点寿命方程。从形式上看，该方程属于基于能量的寿命模型。基于连续损伤力学中损伤变量定义及焊点导电特性，推导了基于电阻变化的焊点损伤变量，并采用四探针测量电阻的方法获得了焊点损伤演变数据。研究结果表明利用基于电阻变化的焊点损伤变量并结合四探针测量电阻的方法能有效表征热循环过程中焊点的损伤演变。本文通过电阻应变测量方法获得了焊点的应变数据。结合二者的实验结果并利用有限元计算标定了损伤方程以及寿命模型中的相关特征参量，从而确定了损伤模型及寿命预测模型的最终表达式。　　最后将损伤模型及寿命预测模型应用于实际电子封装焊点可靠性研究。利用有限元计算获得焊点的蠕变应变能密度和平均等效应力的数值，将二者代入损伤模型和寿命方程，从而得到实际电子封装焊点的损伤演变曲线及其热疲劳寿命。研究结果表明焊点的预测寿命与实测寿命吻合良好，所提出的的寿命模型可预测实际电子封装焊点的热疲劳寿命。