微电子封装器件凭借其良好的性能,在通讯、交通、国防、宇航以及医疗等技术领域得到了广泛的应用。随着其封装密度的不断增大,其重要性显著提升,其封装结构的失效也往往会造成难以承受的后果。本文在广泛查阅了国内外相关问题的文献后,运用有限元方法重点对微电子封装结构失效的主要发生部位——焊点的热疲劳失效行为进行了分析研究,并提出了优化设计方案。本文选取了一个典型的微电子封装器件,某型号直流-直流功率变换器作为研究模型。结合热弹性力学和粘塑性力学的相关理论运用有限元软件分析了其整体的温度和应力应变情况,同时还重点分析了器件中最易失效的焊点结构在热循环加载条件下的非弹性应变,并对焊点的热疲劳寿命进行了预测。基于焊点热疲劳分析所广泛使用的经典热循环加载形式,本文提出了一种基于瞬态热分析改进的热循环加载形式,并分别使用改进前后两种热循环加载形式对研究模型加载,对比发现两种形式下得出的热疲劳寿命预测结果存在明显差异。本文结合改进后的热循环加载形式分别对使用无铅焊料替代锡铅焊料、使用底充胶加固锡铅焊点以及使用底充胶加固并以无铅焊料替换锡铅焊料三种工艺方法对焊点热疲劳寿命的提升效果进行了定量分析。分析结果显示,对比无底充胶加固锡铅焊点工艺：使用无铅焊点工艺可以小幅(17.72%)提升焊点寿命；使用底充胶加固锡铅焊点的工艺则具有更大的提升幅度(31.83%)；而结合无铅焊料和底充胶加固两种工艺则可获得可观的寿命提升(253.90%),远大于单独使用两种工艺方法提升效果的累积。