PoP(Package-on-Package,封装上封装)具有装配前各封装器件可以单独测试,提高产品贴装良品率等诸多优势,近几年在便携式电子产品中得到广泛应用。但便携式电子产品在使用过程中经常会遭受到跌落冲击载荷,使PoP焊点可靠性问题凸显。由于板级跌落测试试验具有成本高和周期长的局限性,而有限元模拟方法可以弥补上述不足,因此有限元数值模拟技术受到越来越多的关注。一般仿真分析时为了得到较为精确的计算结果,需要对焊点进行精细的网格划分,而PoP结构复杂,底层焊点加上顶层封装焊点数目达几百个,尤其当PCB上贴装多个PoP时,往往致使总体求解规模极为庞大,计算非常耗时。子结构技术具有降低计算规模、提高计算效率、保证一定精度的特点,对于求解计算规模较大的结构分析具有极大优势,因此有必要将子结构方法应用到PoP焊点跌落可靠性有限元分析中。　　论文首先基于JESD22-B111标准,建立了标准板级PoP跌落分析三维有限元模型,通过对PCB上不同位置PoP逐个进行了子结构跌落仿真分析,得到了整个组件焊点应力分布情况,并将子结构法与常规有限元仿真结果进行了比较。研究结果表明:PoP底层焊点应力大于顶层焊点应力,底层焊点较顶层焊点更容易失效;对于整个PCB组件,其中心区域PoP的焊点最外侧角落焊点最易失效,该PCB上其他两处位置PoP焊点所受最大应力相差不大;子结构方法与常规有限元法方法仿真结果具有良好的一致性,子结构方法是常规有限元法方法仿真速度的4倍,说明了子结构法求解跌落仿真问题的有效性。　　为了使仿真结果能更真实体现焊点遭受跌落冲击的情况,论文以 PCB上受力最大PoP为分析对象,采用子结构法对考虑了焊点应变率效应的板级PoP组件进行跌落分析,并考察了焊点高度,焊点直径等因素对PoP焊点跌落可靠性的影响。得出结论:在数值模拟过程中,当焊点采用应变率效应材料时,焊点应力低于采用焊点弹性材料应力,说明按线弹性模型模拟焊料的力学性能时,将使仿真过程的焊点应力值高于实际跌落时焊点应力值;增大焊点直径或减小焊点高度可以减小焊点应力、提高焊点抗冲击能力。　　最后,针对焊点在动态四点弯曲实验中和JEDEC标准跌落实验中所表现的力学行为接近,且动态四点弯曲实验实验设备简单且可操作性强,对PoP动态四点弯曲试验进行了仿真分析,探讨了动态四点弯曲试验代替标准板级跌落试验评价PoP可靠性的可行性。通过分析动态四点弯曲试验中PCB板的动态响应情况和焊点应力分布,并与板级跌落试验仿真结果进行了比较,发现两种实验 PCB的动态响应相似,焊点最大应力出现位置相同,初步验证了动态四点弯曲试验可替代标准板级跌落试验对板级PoP组件的可靠性进行研究,但仿真结果并没有实验验证,因此该结论还有待进一步求证。　　本文研究的结论有助于电子封装工程师了解PoP焊点跌落冲击的破坏情况,为移动电子产品跌落冲击可靠性设计提供方法和依据。另外,将子结构方法运用到ANSYS中,降低了板级PoP跌落分析数值模拟运算规模,节省了计算时间,为开展焊点跌落可靠性研究找到了一条便利而实用的途径。