本文采用温度冲击方法对严酷条件下倒装焊接的可靠性及相关问题进行了深入研究。研究了印刷电路板和陶瓷衬底、不同性能的底层填料、助焊剂、焊接气氛等不同因素组合情况下的组装模块特别是焊点的寿命及其与所选择的材料、工艺的关系。研究了模块的失效模式和失效机理。通过系统研究，拥有了分析倒装焊模块可靠性完整的技术实力，包括材料／工艺的选择和优化、研究测试手段和结果的分析评估、计算机模拟等方面；同时积累了丰富的实际经验。 对于不同材料／工艺参数焊点可靠性的评估取决于是否能有效地监测焊点裂纹的萌生和扩展过程。对于无底充胶的样品，染色试验与SEM端口分析可以用来定量确定裂纹的区域与分布。对于有底充胶的样品，发展了高频超声检测技术在倒装焊接中的应用。特别是通过研究，发现高频超声图像的衬度可以很好地反映焊点内微裂纹的萌生与扩展程度。该结果为揭示不同材料、工艺因素对焊点可靠性的影响提供了重要同时也是十分有效的技术手段。 使用底充胶可以明显提高倒装焊SnPb焊点的热疲劳寿命，无底充胶试样焊点的平均寿命仅为37周，填充底充胶试样的焊点平均热循环寿命分布在1500-2900之间，寿命提高了1-2个数量级。倒装焊模块的焊点寿命主要由焊点热疲劳失效决定。底层填料的材料的力学性能具有决定性作用。热应力重分配的决定性因素为底充胶杨氏模量，热膨胀系数的影响相对较小。底层填料的使用在大大提高焊点寿命的同时，改变了整个模块内的应力分布，从而使得模块的失效特征完全不同于未充胶模块，失效模式和机理变动更为复杂。出现印刷电路板开裂等新失效模式。与未充胶模块不同，充胶倒装焊接模块的焊点寿命与焊点的高度、焊点的中心距之间的相关性不大。寿命主要取决于材料力学性能及是否出现界面分层。 可靠性试验的热应力可导致底层填料与芯片之间出现分层。底充胶分层虽然不是焊点失效的主要原因，但是分层的出现会导致焊点寿命明显下降。分层出现与否取决于界面粘合强度和应力的竞争，因而由封装构型及材料特性决定。摘要 不同助焊剂及用量可影响焊点形貌;焊接过程中的挥发物和残留物会影响界面粘合强度;同时助焊剂和底层填料及焊接气氛还存在兼容性问题。因而选择材料、工艺组合时，必须针对具体组合进行充分实验论证。 在国际上第一次报道了焊点的周期性开裂现象，并用充分的试验证据阐明该现象的发生与印刷电路板内玻璃纤维的分布有关。由于玻璃纤维的周期性分布使的焊点中出现周期性应力调制，从而导致应力较高的焊点中裂纹易于萌生并扩展。该结果说明在充胶倒装焊接研究中，至少在某些情况下，可能必须考虑印刷电路板的结构及力学性能上的不均匀性。而不能简单地将其视为均匀介质处理。 针对焊点可靠性开展了计算机模拟研究，利用SnPb焊点热冲击循环寿命的实验数据和有限元模拟得到的的塑性功，基于Coffin--Manson经验方程与Darveaux模型，建立倒装焊SnPb焊点热冲击循环失效的寿命估计模式。同时，针对试验中发现的一些失效模式进行了应力应变分布分析。建立的模型及参数可以很好地符合试验结果。