近年来三维芯片异构集成技术日益受重视并快速发展,其中芯片底部填充（underfill）技术在三维封装中发挥着重要作用,与之相关的粘接结构可靠性问题也愈发重要;尤其是底部填充胶（也称为underfill）在封装结构中形成的良好粘接界面决定了界面抗开裂和剥离（分层）的能力,是确保电子封装器件可靠性的重要基础。本论文工作首先通过固化动力学研究确定了underfill的固化工艺,然后探究了经历不同固化工艺和热历程的underfill材料粘接结构在不同剪切加载速率下的力学性能和失效行为,最后研究了underfill材料尺寸（薄膜厚度）对其粘弹性性能及粘接结构失效行为的影响。首先,通过热分析动力学实验建立了两种典型的具有不同玻璃化转变温度（Tg）的商用underfill材料的固化动力学模型方程,并通过非等温固化动力学实验确定了underfill材料固化度与固化时间、固化温度相关的数学模型。随后根据等温固化动力学研究建立了underfill材料固化度与其Tg相关的数学模型,从而将underfill材料的Tg这一重要材料参数与固化条件关联起来。上述工作所获得的研究结果对封装过程中underfill材料固化工艺的选择及Tg的评估具有重要的参考价值。随后对两种underfill材料的粘接结构在不同加载速率下进行剪切测试的结果表明,两种underfill材料粘接结构的断裂强度均随固化温度升高逐渐降低,但随固化度增大、回流次数增多及加载速率增大而逐渐提高;除固化度的增大能减少underfill材料基体中的空洞数量外,其它条件对underfill材料微观结构无明显影响。两种underfill材料的粘接结构在剪切载荷作用下主要以粘接层上界面分层断裂、下界面分层断裂或二者混合的模式发生失效。这些研究所获得的结果对underfill封装器件的制造过程及服役可靠性评价具有重要的指导意义。最后,深入研究并确定了underfill材料样品尺寸（薄膜厚度）对其粘弹性性能及粘接与失效行为的影响规律;所研究的两种underfill材料的Tg和存储模量均随underfill薄膜厚度的减小而略呈降低趋势,但其粘接结构的断裂强度则均随粘接层厚度的减小而增大,粘接界面处的空洞和填料分布状态可能是影响不同粘接层厚度underfill粘接结构粘接性能和失效行为的重要原因。