在微波模块功能密度高、体积质量小的需求下三维多层芯片技术是一个有效可行的解决方案,而垂直互连可靠性是制约该技术应用的主要方面。国内外对垂直互连可靠性的研究主要集中在信号连接方面,在机械连接方面的研究较少。本文主要以基板内部铜通孔机械可靠性、基板间球栅阵列焊点机械可靠性两个方面研究基于低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC）的微波模块的垂直互连机械连接可靠性。对于基板内部垂直互连,本文通过建立基于极坐标的轴对称平面问题的解析模型及二维数值仿真模型,研究其服役过程中的可靠性,对比分析温度、通孔交互作用、通孔孔径、通孔间距对LTCC及铜通孔环向应力及径向应力的影响,提出针对LTCC及铜通孔失效时的不同优化方案。对于基板间垂直互连,本文基于正交试验法,设计焊球材料、焊膏厚度、焊点排布、基板厚度四个变量,研究其组装过程及服役过程的可靠性。在组装过程可靠性方面,建立基于生死单元法的三维数值仿真模型,研究组装末状态球栅阵列焊点残余应力。在服役过程可靠性方面,建立Darveaux模型预测球栅阵列焊点热疲劳寿命。最后通过基于熵权法的灰色关联度分析对残余应力及热疲劳寿命进行了多目标优化,提出组装及服役过程基板间垂直互联可靠性系统优化方案。