柱栅阵列封装（Column Grid Array,CGA）是大尺寸封装的首选形式,因其良好的散热性、优良的电热性能、更高的互联密度以及可靠性被广泛用于航空航天和军事工业中。传统柱栅阵列需要模具对焊柱进行定位,再经过回流焊实现植柱连接,本课题组提出基于摩擦焊原理的新型植柱工艺对焊柱与焊球进行连接,这种方法可以有效地简化封装流程和节约成本。在焊接过程中,焊点尺寸小,其界面附近的温度变化很难通过试验进行测量,所以本文借助ABAQUS有限元分析软件模拟Sn37Pb/Cu、SAC305/Cu、SAC305/铁铬镍合金焊点在5000 r/min转速下的植柱过程,采用数值模拟与试验相结合的方式对摩擦植柱工艺进行研究。同时将SAC305/铁铬镍合金焊点进行120℃等温时效处理,对焊点可靠性进行分析。仿真结果表明,不同材料的焊点温度场都是沿着焊柱中心基本对称,钎料最高温度位于焊柱底面中心与焊柱边缘的中间位置的下方,Sn37Pb/Cu、SAC305/Cu、SAC305/铁铬镍合金焊点的最高温度分别达到122.9℃（约为熔点456.15 K的87.04%）、145.5℃（约为熔点490.15 K的85.61%）、114.3℃（约为熔点490.15 K的79.02%）。热电偶局部测温试验结果与仿真得到的温度历程变化趋势相似,误差在9%以内。焊球内远离焊柱表面靠近焊球下半部分的内部区域为应力集中区,应力值最高,Sn37Pb/Cu、SAC305/Cu、SAC305/铁铬镍合金焊点等效应力最大值分别达到了34.95 MPa、45.67 MPa、45.21 MPa。随着焊点整体温度的不断升高,应力得到释放且应力梯度更小,直到焊接结束焊点内部最大等效应力逐渐减小到23.8 MPa、33.47 MPa、37.46 MPa。根据试验结果得到的Sn37Pb/Cu焊点显微组织特征,在热力耦合的作用下焊点截面被分为四个区域。距离界面约0-50μm处为搅拌区,此区域钎料组织细碎、晶粒尺寸较小,产生了塑性流动。结合仿真结果可知,此区域处于高温大应变状态,最高温度超过了再结晶临界点,具备了再结晶生成的条件。距离界面约为50-110μm热机影响区;距离界面约110-250μm为拉伸区;距离界面约250μm以外为母材区。在摩擦植柱情况下,SAC305/铁铬镍合金焊点界面IMC层形成不明显,焊点强度为30.3 N。在120℃下等温时效4/9/16/25/36天后,IMC层平均厚度分别为2.11μm、3.04μm、3.62μm、3.92μm、4.15μm,IMC成分可能是金属间化合物Fe Sn2。时效后焊点强度明显提高,分别为56.1 N、61.1 N、65.9 N、63.6N、62.5 N。时效25天后的焊点强度与时效前的焊点强度相比提升了117.5%左右。SAC305/铁铬镍合金焊点IMC层的生长速率小于SAC305/Cu焊点,有效降低了因界面层生长过厚而导致的焊点失效风险,这也符合电子元器件在高温条件下长时间服役的实际应用。