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本文基于热传导、热弹性力学和结构优化理论，针对典型的PB6A封装体采用了热一结构数值模拟，重点对其热变形、热应力以及焊点的可靠性进行了分析。在分析基础上以封装体的几何尺寸和材料属性为设计变量对PBGA封装件进行了优化设计。 在二维模型中建立了完全和部分两种焊点阵列形式，采用局部温度加载方式针对焊球层关键位置的焊球进行了数值模拟分析，焊点的热应力、热应变分析结果表明，离芯片周界最近的焊球最先失效，这与文献中的结论相一致。 三维模型的建立着重考虑基于芯片散热功率的热生成加载、热循环加载以及热循环和生成热的综合加载这三种不同的加载方式进行数值模拟分析。考虑了PBGA封装体的封装热变形，数值分析结果显示温度与热应力的分布与文献中的实验结果一致。利用Engelmaier的经验公式对63Sn／37Pb焊点的热循环寿命进行了估测。第三种加载方式跳出已有文献得到了对封装体更有价值的热应力、热应变分析结果和焊点的热疲劳寿命。并将此结果与只采用热循环加载所得到的结果相比较，其热应力、温度分布趋势完全一致，只是在数值上有所增加，这是由热生成所产生的初始应力、应变及变形的影响。较前人的工作更加全面。 文中从PBGA封装体的几何尺寸和材料属性两方面，分别以减轻重量和热应力最小为目标进行了优化设计，并分析了设计变量对封装体热一结构特性的影响。计算结果表明，采用较小的弹性模量和热膨胀率的材料可以有效地减小热应力；基板和芯片的厚度是影响封装体热变形和焊点可靠性的主要因素。分析后得到两组优化结果中，以减轻重量为目标的方案中优化效果较显著，在满足封装体的刚度和强度以及热疲劳的要求下，封装体减重达18.04％，同时最大应力也降低了23.63％。在电子封装件的设计中采用有限元数值模拟技术是可行的、有效的，计算结果为提高封装件的可靠性和封装件的优化设计提供了理论依据。