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焊锡接点是电子封装技术中采用的主要互连方式，其主要功能是实现电信号连通，并作为机械支撑保证封装结构的完整性。焊锡接点的破坏将直接导致电子器件的失效。在电子封装中，普遍采用回流焊技术实现焊锡接点的互连。在回流焊过程中，熔融的焊料与预制在基板和器件上的Cu焊盘间发生界面化学反应和扩散过程，在界面形成金属间化合物（IMC）。IMC是回流焊的必然产物，也是软钎焊能够实现金属连接的根本前提。IMC的形成对电子封装中焊锡接点的可靠性有重要影响。焊后形成的较薄的IMC层对界面连接强度是有益的，但IMC层的过度生长会影响焊锡接点的力学性能，降低其可靠性。随着全球无铅化进程的不断深化，以Sn基为主的无铅焊料逐步替代了含铅焊料。由于无铅焊料含Sn量高（90%以上），导致焊料中的Sn与Cu焊盘中的Cu快速反应生成过厚的IMC层，使得无铅焊锡接点中IMC对可靠性的影响更为显著。因此，研究IMC的生长规律及其对焊锡接点力学性能的影响对于提高无铅焊锡接点的可靠性有重要意义。首先研究了150C等温时效条件下无铅焊料Sn3.0Ag0.5Cu与Cu基体间IMC的生长规律和微结构演化。采用3个参数，即IMC层平均厚度、与焊料基体间界面的均方根粗糙度和界面轮廓不平度的平均间距，表征IMC层的微结构特征。测量了0、72、288、500h等温时效后IMC层微结构的表征参数；拟合了IMC生长的厚度与时效时间的关系；分析了IMC在等温时效过程中形貌、厚度和粗糙度随时效时间的变化规律。结果表明，IMC的平均厚度与等温时效时间的平方根呈线性关系；随时效时间增加，焊料/IMC界面的均方根粗糙度减小、界面轮廓不平度的平均间距增加，即焊料/IMC界面由初始的凹凸不平的扇贝状形貌逐渐变得平坦。对各等温时效条件下的焊锡接点试样进行了应变率为2×10-4、2×10-2和2s-1的拉伸实验，研究了IMC微结构演化、应变率对焊锡接点拉伸强度和破坏模式的影响。应变率较低时，IMC层厚度、焊料/IMC界面粗糙度共同影响焊锡接点的拉伸强度和破坏模式。IMC层越厚，焊锡接点拉伸强度越低；焊料/IMC界面越平坦，焊锡接点拉伸强度越高；随着时效时间的增加，IMC层厚度增加、焊料/IMC界面粗糙度减小，破坏模式由焊料/IMC界面附近焊料内部的韧性断裂逐渐转变为IMC层内部的脆性断裂。应变率较高时，影响焊锡接点拉伸强度的主要因素为IMC层厚度，随着IMC层厚度的增加，焊锡接点拉伸强度下降；焊锡接点的破坏模式主要为IMC层内的脆性断裂。应变率对焊锡接点的拉伸强度有明显强化作用，即拉伸强度随应变率的升高而增大；应变率从低到高的过程中，焊锡接点的破坏模式由发生在焊料内部的韧性断裂逐渐转变为IMC层内的脆性断裂。研究了IMC形成过程中由于Cu原子扩散产生的扩散应力的大小和分布。建立了IMC形成过程中扩散应力的解析分析模型；采用Laplace变换法求解扩散方程，得到了Cu原子在IMC层中的浓度分布和大小；采用把原子扩散作用等效为体应变方法，得到了IMC层内由于原子扩散引起的扩散应力的解析解。针对具有扇贝形貌的IMC层，提出了计算其扩散应力的有限元方法。研究了扇贝形界面IMC层内扩散应力的大小和分布。IMC层中的扩散应力为压应力，且在靠近IMC/Cu界面处的扩散应力较大。随着扩散时间的延长，IMC层中的扩散应力增大并逐渐趋于稳定值。扇贝形的焊料/IMC界面会阻碍Cu原子的扩散，最终扩散达到平稳态后，IMC层内的扩散应力比平坦界面模型中小。发展了一种可用于模拟固体材料微裂纹扩展过程的有限元方法。采用Voronoi图算法将材料几何模型划分成不规则多边形，以此为裂纹提供可能的较为随机的扩展路径；在多边形界面引入可描述界面裂纹形成和扩展过程的内聚力界面单元，并通过用户自定义子程序UEL与ABAQUS有限元分析软件对接，实现对固体材料微裂纹起始、连通和扩展过程行为的模拟和分析。研究了划分多边形几何形状、内部材料缺陷及界面强度参数对开裂模式和整体力学响应的影响。结果表明，划分多边形形状的规则程度对整体强度没有明显影响，但对开裂模式有一定影响。模型中强度较低的界面对整体强度有较大影响。模型中材料没有缺陷，开裂模式仅受多边形几何形状影响；当模型中引入缺陷后，开裂模式受多边形形状和低强度界面共同影响。多边形界面法向面力和切向面力的大小关系对整体响应和开裂模式有显著影响。当界面切向强度较低时，模型整体力学行为接近于塑性材料；当界面法向强度较低时，模型整体力学行为更接近于脆性材料。基于提出的有限元模拟方法，详细讨论了扩散应力、IMC层厚度和焊料/IMC层界面粗糙度对焊锡接点拉伸强度和破坏模式的影响。结果表明，IMC层内扩散应力对焊锡接点拉伸强度和破坏模式没有明显影响。IMC层厚度、焊料与IMC层界面粗糙度共同影响焊锡接点的拉伸强度。IMC层越厚，焊锡接点强度越低，破坏越容易发生在IMC层内部；焊料与IMC界面越粗糙，焊锡接点强度越低，破坏越容易发生在IMC向焊料凸起的根部。