电子产品的不断小型化给封装技术带来了巨大的挑战，这导致电子元器件中焊点承载的电、热和力载荷会成倍增加。而往往一个焊点的失效便会导致整个电子元器件的失效。因此，焊点在热-力-电耦合作用下的可靠性研究是封装技术中最为关注的领域之一。
　　焊点的可靠性问题主要可以分为两类，一方面是焊点中金属间化合物（intermetallic compounds,IMCs）不断生长导致其力学性能下降；另一方面是在电迁移作用下阴极会产生空洞并扩展，最终导致焊点电气性能失效或者空洞开裂失效，这两种失效机制存在相互竞争的关系。本文以Cu/Sn/Cu焊点为研究对象，对其在热-力-电耦合作用下的IMCs生长和失效机制进行了详细研究。
　　①提出了一种强耦合的热-力-电-扩散相场模型，并将其应用于研究服役状态下焊点的可靠性问题。
　　②在实验数据的基础上，通过拟合Cu和Sn的扩散系数与有效电荷数随浓度变化的曲线来表征Cu和Sn在焊点四种不同物质（Cu、Sn、Cu3Sn和Cu6Sn5）中的交互扩散行为。
　　③通过将焊点中的经典质量通量方程与热-力-电-扩散强耦合理论中的质量通量方程进行类比，得出背应力与体积应变之间的等效关系。
　　④使用基于应力的外推法来计算焊点阴极空洞尖端的应力强度因子（stress intensity factor,SIF）与能量释放率（energy release rate,ERR），并引入混合模式断裂韧度作为临界值来判断焊点是否会发生空洞开裂失效，为阐明竞争失效机制提供基础。
　　模拟结果表明：使用耦合相场模型的焊点阳极IMCs的模拟值与实验值在低电流密度情况下吻合较好，并且对高电流密度情况下吻合不好的原因进行了解释。从热力学驱动力来看，总驱动力与IMCs的生长速率演化规律是一致的，背应力会加快IMCs的生长，而温度梯度驱动力对IMCs的生长几乎没有影响。基于背应力与体积应变的等效关系给出了IMCs生长过程中背应力的演化，并通过背应力的定义证明等效关系是成立的。电迁移和背应力驱动力的分布不均匀导致了IMCs生长的不均匀性，并定义集中系数αFtotal来表示总驱动力分布的不均匀性。
　　电迁移引起的空洞扩展发生在焊料与IMCs的界面处，空洞的扩展会导致空洞尖端产生热、力、电集中效应并最终发生电气性能失效。通过参数化讨论耦合项系数αC得出应变梯度驱动力对电迁移起阻碍作用。焊点中由于电迁移引起的空洞扩展最终会导致焊点电气性能失效，电气性能失效的判断标准是电压升高20%。而在空洞的扩展过程中，空洞尖端的ERR大于临界值会直接导致空洞开裂失效，其中，空洞尖端的ERR通过基于应力的外推法得到，并引入了混合模式断裂韧度作为临界值。通过阴极空洞扩展导致的两种失效机制之间的关系得出外载荷的安全载荷区间，即在安全载荷区间内焊点就不会发生空洞开裂失效。