封装器件的热-机械失效行为是无铅倒装焊微电子封装技术主要关注内容之一。本论文以无铅板上倒装焊封装作为研究对象。重点研究了倒装焊封装中广泛采用的粒子填充热固性聚合物底充胶的材料性能,采用一个扩展的基于时间-温度、时间-固化度等效原理的热粘弹性本构关系来描述材料在固化过程以及使用过程中的粘弹性行为。采用示差扫描量热法(DSC)和动态力学试验(DMA)相结合的方法对材料的有关参数和性能进行了表征,描述材料变形及损伤过程与微观损伤参数的关系。同时确定了96.5Sn3.5Ag无铅焊料的力学本构关系,以Garofalo-Arrhenius模型描述无铅焊料的蠕变特性,确定了相应的材料参数。编制用户子程序,在通用有限元程序Marc中实现上述模型。采用参数化建模的方法,建立了具有底充胶的无铅板上倒装焊封装器件二维有限元模型,对封装器件的主要封装工艺进行了有限元数值模拟。重点分析了封装工艺应力、硅片破裂失效等问题,并对无铅倒装焊封装器件的热-机械行为进行解释和预测。确定无铅倒装焊封装器件的焊点疲劳寿命预测模型,对特定的热循环过程进行了模拟,利用有限元的计算结果对器件在热循环下的应力应变行为进行系统的研究,计算出无铅焊点的热疲劳寿命。以上结果与现有的文献资料进行比较分析。论文的研究成果和方法对评价无铅倒装焊微电子封装工艺及后续的研究工作具有一定的实用参考价值。