航空电子设备在服役过程中会经历温度突变和振动冲击等严酷的环境,这对电子元器件的可靠性提出了挑战。由于焊点连接的封装结构各部分热膨胀系数(Coefficient of Thermal Expansion,CTE)不同,在器件自身发热和外部温度变化的影响下,焊点连接各部分变形不一致,进而引发焊点热应力。另外,在机械振动过程中,印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)和基板会发生动态弯曲变形,在焊点中产生交变应力,引发焊点疲劳失效。针对上述问题,本文对航空用63Sn-37Pb焊料的塑封球栅阵列(Plastic Ball Grid Array,PBGA)封装试样进行了正弦振动、随机振动、热循环和热振耦合实验,研究各载荷作用下焊点的失效机理和寿命模型。首先,对PBGA封装试样进行模态测试、正弦振动实验和随机振动实验,分别获取了试样的模态参数和振动疲劳寿命。正弦振动疲劳寿命结合有限元仿真结果,建立了焊点在振动载荷下的S-N曲线。之后,将随机振动实验结果和有限元仿真相结合,对Steinberg模型进行修正,建立了随机振动载荷下焊点的疲劳寿命预测模型。最后,研究了失效焊点的分布情况和失效模式。结果表明,失效焊点主要集中在器件外圈拐角位置。由于界面处金属间化合物(Intermetallic Compound,IMC)的应力集中问题,裂纹在靠近器件端体钎料和焊盘界面处萌生并扩展,最后导致焊点失效。对PBGA封装焊点进行热循环载荷实验,获取焊点在热循环下的疲劳寿命。借助有限元仿真,计算得到关键位置的应力应变数据。然后,基于应变的Engelmaier模型,结合实验和仿真结果,计算得到了模型中各关键参数数值,最终建立了PBGA焊点在热循环载荷下的疲劳寿命模型。统计热循环载荷下失效焊点的分布情况,并进行金相分析。结果表明,失效焊点主要分布在器件外圈拐角位置,裂纹在靠近器件端体钎料和铜焊盘界面处萌生,于体钎料中扩展,最终导致失效的发生。对PBGA封装试样进行热振耦合实验,获得焊点的疲劳寿命。基于线性累积损伤定律,将单一随机振动疲劳寿命模型和热循环疲劳寿命模型进行线性叠加,构建焊点在热振耦合载荷作用下的寿命模型。之后,采用双线性模型对耦合模型进行修正,得到较好的预测结果。将热振耦合焊点失效结果与单一载荷失效结果对比。结果表明,热振耦合载荷下失效焊点的分布规律和单一振动载荷下的分布规律相似,失效焊点均分布在器件外圈拐角位置。裂纹具有振动失效和热循环失效的双重特征,外圈失效焊点裂纹在IMC界面处扩展且完全贯穿,而内圈焊点出现大量未贯穿裂纹的现象,裂纹在体钎料中扩展。