高频率、高密度、高可靠性已经成为电子装备的发展趋势,对于微波组件中模块间的组装互联的要求逐渐突出,微波组件作为电子装备的核心组成部分,其各项性能指标直接决定着电子装备的各项功能是否达标,这就对微波组件的可靠性提出了更高的要求,而连接部分失效造成的可靠性问题是微波组件失效的首要因素,作为应用最广泛、结构最典型的球栅阵列封装,其焊点热—力失效问题直接影响着整体封装的可靠性,从而影响电子装备的性能。目前国内外的研究大多都侧重于连接工艺的可靠性寿命预测,缺乏对于连接工艺结构参数与可靠性寿命之间的研究,对于提升连接工艺的可靠性研究,更是鲜有涉及。本文针对连接工艺结构参数与可靠性的关联强度展开分析,以典型连接工艺球栅阵列封装为研究对象,深入研究了球栅阵列封装的焊点形态,在热循环条件下,球栅阵列封装的焊点的应力应变分布情况及疲劳寿命;利用参数化建模方法开展正交试验,详细研究了球栅阵列封装结构参数与可靠性的关联强度;基于粒子群算法,针对危险焊点的应力应变值,进行球栅阵列封装的结构优化,提升其可靠性。主要工作如下:(1)以球栅阵列封装结构为研究对象,基于工程实际,分析了焊点的失效原理;利用最小能量原理,预测球栅阵列封装的焊点形态;针对球栅阵列封装的焊点在热循环条件下容易出现蠕变等特性,基于Anand统一本构模型,对焊点的力学特性进行了描述;并介绍了工程有限单元法和焊点的寿命预测理论。在分析了球栅阵列封装结构和边界条件的对称性后,对其结构进行简化,在ANSYS中建立了球栅阵列封装的切条模型,合理定义边界约束条件,施加温度循环载荷,对球栅阵列封装的危险焊点的应力应变值、力学特性等进行了分析,并基于焊点疲劳寿命预测理论,计算危险焊点的寿命为2145次循环,通过对比相关试验结果2574次,误差为16.66%,验证了有限元分析模型正确性。(2)为了分析在典型热环境下,球栅阵列封装结构参数对危险焊点的应力应变分布的影响,首先分析主流的参数化建模方法的优缺点,利用APDL语言建立了球栅阵列封装的参数化模型,以球栅阵列封装的参数化模型为研究对象,详细分析了PCB厚度、基板厚度、焊点厚度、焊球直径、焊球间距、焊盘厚度对于焊球应力应变分布的影响。设计正交试验,分析结构参数对焊球应力应变分布的影响,确定了结构参数与焊球应力应变分布之间的关联机理、关联强度,选择关键参数为:焊点直径、焊盘厚度,基板厚度、PCB板厚度,为后文进行结构优化设计奠定理论基础。(3)为了优化球栅阵列封装结构参数,减小其热环境下的应力应变值,提升其可靠性。对主流的优化方法及其各自优缺点进行研究,并基于第三章中球栅阵列封装结构参数与应力应变值之间的关联机理、关联强度、关键参数等结果,结合粒子群优化算法,提出利用MATLAB与ANSYS联合仿真的方法,分别针对危险焊点的等效应力、等效应变、等效应力与等效应变的加权和进行结构参数优化,利用得到的结构参数建立模型,施加热循环载荷进行仿真,与初始模型结果进行对比,分别提升了疲劳寿命8.39%,10.77%,13.79%,验证优化方法的有效性,得到针对热环境下球栅阵列封装结构参数的优化设计。