湿热-机械应力对可靠性的影响是塑封微电路中的一个主要可靠性问题。湿气侵入到聚合物材料中,并引入湿膨胀应力对塑料封装的完整性和可靠性有着重要的影响。同时,加上在回流焊过程中形成的热机械应力使得这一问题更为突出。因此,对塑料封装中的湿热分布以及它们对可靠性影响的研究是非常重要的。本文对几种不同塑封微电路(PEM)进行了湿气吸附和解吸附实验。对实验中得到的湿气扩散特征进行了分析,并对几种典型的湿气扩散特征参数进行了计算。通常认为Fickian扩散定律控制着塑料封中的湿气浓度分布,但是在实验中发现有Non-Fickan扩散行为的存在,这可能是由于在扩散过程中存在“两阶段”扩散。对湿气扩散系数(D)的分析发现不同的封装扩散系数有着较大的区别。利用有限元软件对QFN(quad flat no-lead) 2D封装进行了建模,模型包括湿气扩散和湿热机械应力模型。对封装进行了湿气吸附和解吸附分析,研究了封装在不同时间下的湿气分布情况,并对QFN封装在湿热环境下湿热机械应力对界面分层的影响进行了实验研究。在经过168小时湿气预处理后,封装外部的模塑料基本上达到饱和。模拟结果表明,湿应力和湿热机械应力对封装的可靠性有着重要的影响。实验结果同样也表明,在经过湿气预处理后,回流焊过程中引入的湿热机械应力对封装的可靠性有着重要的影响。最后利用有限元分析方法对PoP 3D封装进行了建模,对PoP封装在潮湿环境中进行了吸湿和解吸附分析。研究了由于吸湿膨胀引入的湿应力和回流焊过程中引入的热应力对PoP封装可靠性的影响。模拟结果表明,最大湿机械应力出现在封装边缘焊球的边角处,顶层封装的湿热机械应力均比底层封装大。顶层封装是PoP封装的关键因素,湿气与热应力一样对PoP封装的可靠性影响起着重要的作用。