为了满足电子产品的小型化,高密度化和轻量化的要求,封装技术和印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)技术高速发展。在这种技术背景条件下,提供器件和PCB间机械支撑和电热互连的焊点密度剧增,而单个焊点的失效就可能导致产品功能性失效,这可以表明焊点互连的质量很大程度上决定了电子产品的质量和可靠性。本文分别对印制电路制程过程中焊接、时效和服役状态下的焊点互连区域建立有限元模型,通过有限元方法和实验验证相结合的方法对焊点在不同热力学条件下的失效模式并进行了研究。焊接后形成的焊点互连一般由焊料、焊盘和界面合金共化物(Intermetallic Compound,IMC)组成,而其中IMC层是由焊料和金属在焊接过程中发生界面反应生成的,不同的材料和结构的焊料/基底界面会生成的形貌结构不同的IMC层,生成薄而连续均匀的IMC层是冶金互连良好的基础,但生成过厚的IMC层则会成为焊点失效的隐患。本文对焊接过程热力学条件下的SAC305焊料和Cu、Ni界面的扩散进行仿真,结果表明Ni可以做扩散阻碍层阻止过厚的IMC层生成,之后对焊接后焊点互连的残留应力进行仿真后,则推测裂纹可能会在焊点应力集中边缘处的IMC层上出现,在得到相关的仿真结果并分析后进行焊接实验验证。在焊点互连服役的过程中,IMC会受到基底金属原子往焊料中扩散的影响发生尺寸,形貌和结构的演变,这可能会导致有糟糕的力学特性的IMC生成并伴随着诸如柯肯达尔空洞或裂纹的开裂源出现,可以通过时效实验对其中的IMC演变过程进行研究。通过建立时效过程中固-固扩散有限元模型并进行时效实验后发现:焊接后IMC的形貌决定了其演变方向,组成元素含量的变化是引起IMC形貌变化的主要因素,焊料中的金属元素对IMC的生长有引导作用。除此之外,服役中的焊点还会受到热应力应变的影响,通过对服役中的焊点互连进行有限元仿真发现,焊点互连在服役过程中随着热力学条件变化产生的应力和应变可能导致焊点互连内的IMC层开裂失效和热疲劳失效,从而对焊点的可靠性造成了影响。根据有限元仿真和实验的结果发现可以采用基于以下两种思路的措施提高焊接、时效、服役等热力学条件下焊点互连的可靠性:第一种思路是通过选择合适的焊料和基底材料,在一定程度上实现控制IMC的尺寸,形貌,结构和演变,从而减少失效,另一种思路是采取诸如时效或散热的手段,人为的对焊点互连的热力学条件进行操控,减少由应力和应变带来的可靠性问题。