通过数十年的持续发展,电子封装技术无论在材料方面,亦或是生产工艺方面均已具备较为成熟的工艺。但是,塑封器件的可靠性仍然存在很多隐患,如腐蚀失效、温度冲击失效等。这些隐患的存在,较大程度上限制了塑封器件的应用,尤其是一些航天和军用领域。随着微电子器件塑封工艺的广泛应用,塑封器件的可靠性已成为重要的研究课题之一。本文针对由于环氧塑封料性能不足导致的器件可靠性降低问题,采用实验测试和分子动力学相结合的方法,分析了影响环氧塑封料性能参数的因素。之后利用有限元法模拟了器件在强加速稳态湿热试验(HAST)中的应力应变行为,以此来分析塑封料的性能对器件可靠性的影响。论文主要包括以下内容和结果:1.实验测试了G700A、G700L、EK5600H、EK5600GH、EK5600GHR、GR700、GR710、CEL-110HF等八种塑封料的玻璃化温度、储能模量、饱和潮湿度等性能参数,初步分析了材料性能参数间的差异和联系,发现:(1)塑封料的玻璃化温度普遍集中在115℃～170℃之间;(2)塑封料在常温时表现出较硬的玻璃态,在高温时表现出较软的橡胶态,它的储能模量急剧下降点一般出现在玻璃化转变温度之前,且在玻璃化温度附近,储能模量快速下降,降幅在1个数量级左右;(3)储能模量受填料含量的影响较大,且储能模量随着填料含量的增加而增大。2.基于分子动力学方法,预测了环氧树脂的玻璃化温度以及热膨胀系数,研究了二氧化硅对环氧树脂力学性能的影响。另外,考虑到环氧树脂的吸水性,模拟了在不同温度和湿度下,水分子在环氧树脂的扩散行为。研究结果表明:(1)75%固化度、85%固化度、100%固化度下环氧树脂的玻璃化温度分别为378K、420K、438K,环氧树脂的玻璃化温度随着固化度的增加而提高;(2)环氧树脂在橡胶态下的热膨胀系数较之玻璃态增大了约1倍,但热膨胀系数在玻璃态随着固化度的增加而增大,在橡胶态,随着固化度的增加呈现出减小趋势;(3)环氧树脂的力学性能在加入二氧化硅后得到了显著提高,且二氧化硅含量与杨氏模量呈正相关关系;(4)由于温度的升高,加快了水分子在环氧树脂中的扩散速率。3.基于JEDEC和GJB 7400-2011标准,通过对塑封器件TO-252进行HAST仿真试验和实际检测,以研究塑封料在实际应用中的性能表现。结果表明:(1)高温高湿环境使塑封器件产生13～25μm的变形,降低了其可靠性;(2)塑封料的热膨胀系数越小,与引线框架间的热失配越小,因而热变形也越小。选用热膨胀系数较小的塑封料时,能使器件的热变形降幅达7μm;(3)饱和潮湿度与框架引脚的湿变形呈现出相同的变化规律,且饱和潮湿度越大,其所引起的湿变形也越大;(4)热膨胀系数在玻璃化温度附近会有较大突变,因此提高塑封料的玻璃化温度(>130℃)可提高器件在HAST试验中的可靠性。