当今世界,电子产品的更新换代,推动着电子信息技术的发展,极大地促进了人民生活水平的提高,改变着人们的生活工作方式。功率模块封装器件作为电子产品的内部核心器件,其可靠性是保证电子产品整体可靠性的技术关键。过载失效和老化失效是微电子封装器件中的两大类失效机理。由脆性断裂、塑性变形、界面分层等造成的过载失效和由疲劳损伤、蠕变、应力空洞等造成的老化失效,表明过载失效和老化失效均会造成功率模块的界面损伤。研究功率模块的界面损伤对揭示封装器件的失效具有极其重要的意义。针对功率模块封装器件的界面损伤,在过往的研究中,主要集中在器件焊点、焊层和键合引线等运用热循环、功率循环、温湿循环等加速失效方法进行研究。电子器件的日渐发展,使得封装器件的失效和连接形式具有原先不同的特点。其中,振动冲击等一系列动力学激励造成功率模块在界面产生损伤,胶接作为新的粘结形式是功率模块界面损伤的一个新研究点。本文主要通过理论研究、仿真模拟和实验验证等方式,对功率模块封装器件进行了动力学响应的损伤演化和胶接界面的失效预测这两大块内容进行研究,本文的工作成果概括如下:(1)论述了功率模块的研究现状,从过去数十年的多种寿命预测失效模型中确认选用断裂力学方法作为预测模型。以内聚力模型作为基本预测模型,结合现有的损伤演化理论获得的不可逆退化型内聚力模型,通过DCB试件循环拉伸实验,辅以材料物理属性测定实验,内聚力参数反演分析计算等,对DCB试件在循环加卸载中材料粘接界面的损伤退化进行研究,证明其对界面损伤计算的可行性。(2)二次开发Abaqus用户单元子程序接口VUEL。建立应用于Abaqus显式计算模块下的内聚力单元计算程序,通过预制的外部文件对所有内聚力单元中积分点的计算参数进行读取和输出,定量地对内聚力单元积分点的数据进行界面损伤的可视化表征。(3)提出“交替法”作为新的计算方法,以更低的计算成本和相对较高的计算可信度对功率模块在动力学响应下的界面损伤演化进行研究。运用Abaqus软件和其接口子程序对铜-焊点的界面损伤进行整个过程的表征,再以焊点循环剪切实验对该计算方法进行检验,通过实验对比,验证了该计算方法在功率模块寿命预测的可行性。(4)针对封装器件中的“胶接”这一粘结形式,分别预制粘结层有无孔洞的DCB试件进行拉伸破坏研究。用不同内聚力模型对其裂纹的萌生和扩展进行预测,以载荷位移曲线作为数据函数,将实验结果和仿真分析的对比作为判据,对比传统的双线性内聚力模型和插值型模型的表征效果,最终择优确定适用性更好的内聚力模型。