随着电子封装技术发展,电子器件高度集成化使得性能大幅提升,同时也带来了热流密度急剧增加。统计结果表明,约55%的电子器件失效是由热载荷引起的,尤其在恶劣工作环境下,电子器件热失效直接影响了系统可靠性。焊点热疲劳是电子器件封装结构热失效的主导因素,但是,目前电子器件的热特性与热疲劳寿命之间的内在关系并不清晰,尤其是热循环载荷过程中流场、温度场、应力场之间耦合作用的研究还相对薄弱。为此,本文开展了热循环载荷下BGA封装体传热及热应力的模拟研究和电了器件热疲劳寿命影响因素分析。另外,开展了极地环境对固态硬盘传热特性影响的测试实验研究。为深入了解电子器件工作时元器件级元件的传热特性,本文构建了热循环条件下球栅阵列(BGA)封装体传热和应力耦合的非稳态理论模型,研究工作过程中流场、温度场、应力场的动态变化,并采用有限元方法进行数值求解,分析了热循环载荷对器件所处物理场的影响。在该模型中,采用器件自身发热功率随时间变化来实现循环热载荷。研究结果表明,热循环过程中,BGA封装体最高温点均位于作为热源的芯片上,承受应力最大点位于阵列最外拐点与上下侧材料的连接部位。为分析电子器件工作时的环境及功耗参数对电子器件热疲劳寿命的影响,基于BGA封装体数值模型计算结果,采用Darveaux能量方法预测BGA封装体焊点热疲劳寿命,分析了环境因素以及功耗参数对焊点热疲劳寿命的影响。研究结果表明,BGA封装体中寿命最短的关键焊点位于焊点阵列最外拐点处,其内部产生的断裂裂纹将出现在焊点与硅芯片接触的上表面部位。功耗上升、功率转换时间缩短、环境温度上升、环境气压下降都会导致BGA封装体中关键焊点热疲劳寿命缩短。其中,功耗和环境温度对关键焊点热疲劳寿命的影响明显,功率转换时间以及环境气压对关键焊点热疲劳寿命的影响相对较小。相同环境条件,功耗由20MW/m~3上升到1OOMW/m~3,寿命减小10730倍；相同功耗条件,环境温度由-20℃C上升到20℃C时,寿命减小107倍,环境气压由1bar下降到0.1bar,其寿命减小37.4%。针对电子器件在极地环境的特殊应用,本文设计并搭建了极地环境模拟系统,开展了固态硬盘工作过程中传热性能测试实验。实验中,硬盘的工作状态分为待机、读写,对硬盘在极地环境下传热行为进行测试并记录硬盘在待机、读写等工作状态下的温度动态变化。研究结果表明,硬盘主板在不同工作状态皆呈现温度不均匀现象。待机和读写状态硬盘主板最大温差分别为2。C和5℃。在极地环境(13℃,0.55bar)下,待机状态(硬盘功耗0.5W)芯片温升约为8℃,工作状态(硬盘功耗2W)芯片温升约为14℃C。在相同的环境空气温度条件下,当环境气压从0.95bar下降到0.15bar,待机状态下硬盘芯片处温升增加1.5℃,工作状态下硬盘芯片处温升增加2.5℃。