随着电子产品微小集中化发展,Sn-Ag-Cu无铅焊料可靠性已成为电子封装行业的重要研究热点。本文通过调整Ag元素含量,研制不同银含量的锡银铜钎料,对无铅焊料组织性能及热可靠性进行了分析讨论,同时利用有限元技术研究了多器件组装印制电路板（PCB）SAC焊点失效机理。对不同Ag含量SAC（Sn-Ag-Cu）钎料:Sn-0.7Cu、Sn-3.0Ag-0.7Cu、Sn-3.4Ag-0.7Cu、Sn-3.8Ag-0.7Cu的金相组织、热性能、润湿性和力学性能进行了对比分析。结果表明:Sn-3.4Ag-0.7Cu钎料具有最佳的钎料基本性能,当Ag的添加量为3.4%时,钎料中的组织大小、分布都比较均匀,此时钎料合金具有最佳润湿性能,润湿时间为0.512s,最大润湿力0.903m N,在DSC热性能方面,随着Ag含量的增加,钎料合金熔程缩短,当Ag含量为3.8%时具有最佳流动性,相对于SAC3007熔程缩短了24.1%;在力学性能方面,当Ag含量增加时,抗拉强度及延伸率变化规律呈现先增后下降趋势,当Ag添加量为3.4%时综合力学性能最佳,抗拉强度为51.75 Mpa,断后伸长率为42%,相对于Sn-0.7Cu各提升了35.8%,13.5%。在热可靠方面,对界面结构SAC/多晶Cu焊点,进行温度场寿命加速实验,结果表明:在经过时效处理后,钎料基体各物相均出现聚集长大、高温分解的现象。显微组织为初晶相β-Sn上弥散分布颗粒IMC（金属间化合物）,界面形貌变化规律为全部扇贝状-部分平直化-部分扇贝状-全部平直化,在同样的IMC有效生长时间下,热冲击的IMC平均厚度较高温贮藏处理的样品薄。将平均IMC厚度代入阿伦比斯公式计算了SAC/Cu表观界面活化能,在高温贮藏服役下Sn-3.4Ag-0.7Cu活化能最大为70.5KJ/mol,SAC3407焊料合金更能满足电子元器件的要求,而针对高低温冲击下Sn-3.0Ag-0.7Cu钎料的活化能最大,在元器件实际服役情况下,以恒温情况为多数,综合对比Sn-3.4Ag-0.7Cu钎料界面可靠性更佳。铸态锡银铜钎料试样棒在经历高温贮藏,高低温冲击后,总体力学性能表现为抗拉强度降低,断后伸长率增大,断裂模式由韧脆混合型断裂过渡至纯韧性断裂,在焊点推拉力测试中,推拉力随着时效时间的增加而降低,剪切断裂方式逐渐从韧性断裂转变为局部脆性沿晶断裂。为探究宏观元器件在复杂温度场下失效机理,利用ANSYS有限元热力耦合模块研究了多元器件组装PCB板在温度冲击下SAC焊点失效机理,结果表明,元器件内产生的应力应变主要影响因素有封装体积和热膨胀系数,封装体积越大、与基板热膨胀系数相差越大,应变值越大。PBGA封装边角最外侧焊点为危险位置,QFP与BGA开裂概率最高,C/R相对最为稳定,由于快速升降温影响,热冲击下特征疲劳寿命低于热循环下的疲劳寿命。利用Coffin-Masson寿命计算公式计算了基于粘弹性多元器件组装焊点热疲劳寿命为1068次热冲击次数。经过实验与有限元软件计算分析,Sn-3.4Ag-0.7Cu综合性能最佳,可以满足PCB贴装焊点可靠性的要求。