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随着球栅阵列封装（BGA）的封装形式成为行业的主流技术，研究其可靠性显得越来越重要，BGA封装失效的最主要原因在于焊点的失效，并且随着无铅化在电子封装行业的发展，研究BGA无铅焊点的可靠性非常重要，电子产品在生产过程或者使用过程中，难免有受压、碰撞等情况引起的机械应力作用，并且在不同的环境温度和工作状态下也会使焊点承受周期性的温度循环引起的热应力的作用。本文针对某电子代工服务（EMS）工厂的无铅产品，选取其印刷电路板组件（PCBA）上非常容易失效的BGA元器件，对其基于热应力和机械应力作用下可靠性的研究。研究主要内容如下： 1.由于无铅焊料与焊盘之间的金属间化合物（IMC）对可靠性的影响很大，首先针对SnAgCu焊料与Cu焊盘的界面反应生成的IMC进行调研。 2.进行加速温度循环实验，在不同循环周期，通过切片、染色、光学显微镜等失效分析手段，观察其微观组织，研究加速温度循环实验这种热应力作用下无铅焊点的可靠性。 3.进行高温老化实验，在不同时效时间，通过染色，光学显微镜等失效分析手段，观察其微观组织，研究基于高温老化实验这种环境下无铅焊点的可靠性。 4.进行弯曲实验，设置不同弯曲应变量跟应变速率，通过染色，光学显微镜观察等失效分析手段，研究弯曲实验这种机械应力作用下无铅焊点的可靠性。 研究结果表明： 1.热循环下，无铅焊点裂纹萌生在焊料与器件的四个角落最明显，且随着热循环时间的推移，裂纹有沿着焊料/焊盘金属间化合物扩散的趋势；其失效模式主要是BGA处焊点开裂和印刷电路板（PCB）处焊点开裂；单晶焊点对可靠性影响较大，热循环之后，很多单晶焊点转变为多晶焊点；当BGA处焊盘与焊料的IMC厚度达到4um，Cu3Sn的厚度达到0.35um的时候，焊点失效率呈线性增长，可靠性随之下降，极易引起焊点的失效；当PCB处焊盘与焊料的IMC达到3um，Cu3Sn的厚度达到0.26um的时候，焊点可靠性将下降，极易引起焊点的失效； BGA处IMC的Cu6Sn5生长速度跟Cu3Sn的生长速度差不多；PCB处IMC的Cu6Sn5生长速度比Cu3Sn的生长速度快。 2.比较加速温度循环实验和高温老化实验结果，得到以下结论：热循环对焊点产生热应力的作用，但是高温老化对焊点的应力影响很小，在125℃老化2500个小时仍旧没有焊点出现裂纹，高温老化对单晶焊点跟多晶焊点的数量影响很小；热循环和高温老化实验的IMC都随着时效时间的推移而增长、变厚；并且IMC刚开始都只是Cu6Sn5一层，随着时间的推移，慢慢扩散出一层Cu3Sn；同时Cu6Sn5的形状都由Gibbs-Thomson效应引起，从扇贝状转为平面状。 3.对PCBA板进行弯曲实验，可知机械应力下，无铅焊点的失效模式主要为PCB处焊盘底部树脂开裂。主要是由于材料的脆性断裂造成的，而热循环实验温度应力引起的焊点失效主要是由于材料的疲劳失效。并且根据实验得到在1000με/s或者10000με/s的应变速率下，表面贴装技术（SMT）生产线上的工位的应变量都应低于1500με，以此作为临界限，给予实际生产一定的指导意义。