电子封装结构缺陷的几何形态、尺寸和分布位置不同对其微电子电路工作可靠性的影响程度不同，可用定性和定量指标进行评价。

第二次世界大战以及以后的战争都无可置疑地展现了电子设备可靠性至关重要。然而，早期的军用电子器件可靠性并没有得到相应的重视。例如，超过50%的机载存储电子设备在使用前失效，轰炸机的电子设备的极限服役时间是20小时。大量的事实表明，军事电子器件由于可靠性无法保障，很难在需要的时候发挥作用。在这样的背景下，1952年，美国国防部率先和电子业合作建立了电子设备可靠性联盟，致力于改善军用电子设备可靠性差的问题。1956年，由罗姆空军发展中心^[注]资助，麦克劳希尔^[注]出版社出版了第一本可靠性手册《地面电子设备的可靠性要素》。1956年11月，美国无线电集团^[注]发行了名为《电子设备的可靠性应力分析》的出版物。该书提出了元器件失效率的计算模型，并首次引入了激活能和给出了阿伦尼乌斯^[注]公式。其他可靠性出版物随后很快发行，包括1959年的《RADC可靠性手册》、1960年的《可靠性应用于分析指导》、1962年的《失效率》以及1965年的美国军用手册《MIL-HDBK-217》。

传统的电子封装可靠性研究方法主要包括试验研究、有限元建模与仿真以及理论分析。试验研究方法主要有机械试验，如振动、冲击、剪切、循环弯曲等；环境试验，如恒温恒湿、温度/湿度循环、冷热冲击、高压蒸煮、盐雾和老化等；还有一些特殊的可靠性试验，如核辐射试验等。有限元建模与仿真方法主要通过采用有限元软件（如ANSYS、ABAQUS）分析结构的可靠性问题，通过有限元模拟计算得到新产品的可靠性数据，避免了样品试制后的可靠性试验，从而节约大量研发成本，缩短产品开发周期。理论分析主要采用疲劳损伤理论和断裂力学的方法对电子封装结构热疲劳损伤及其可靠性进行预测。

JEDEC固态技术协会发布测定封装器件可靠性的测试方法，并为封装器件的测试确定物理、电气、机械以及环境条件。JEDEC所制定的标准为全行业所接受和采纳。包括：环境应力试验标准、电应力和电测试试验标准、机械应力试验标准、综合试验与测试标准等1000余项标准。

早期采用可靠性模型可以预测电子产品的寿命。但考虑单值失效率的集成电路可靠性模型不够准确，没有考虑应力、材料和结构的影响。20世纪90年代，M.G.佩希特（Michael Gerard Pecht，1952～ ）等人率先提出失效物理概念，为当代电子学术界提供了处理电子产品可靠性问题的一种方法。随着失效分析技术的发展，以及电子产品的根本原因分析和物理模型的建立，可靠性评价已从纯粹基于外场数据失效率评估演变到考虑了封装特性和负载应力的基于失效物理的预测模型。采用失效物理方法可以从根本上研究电子产品退化的潜在机理，然后通过对各种失效机理赋予恒定比率或最大限制，以获得电子产品的预期寿命。

图 系统级封装（SIP）的可靠性评估

上图是以系统级封装^[注]为例介绍的电子封装可靠性评估过程。首先，在理解封装材料的物理化学性能基础上，针对该材料在某一特定封装工艺下的不同失效模式和机理分别建立可靠性预测模型，并用这些模型对电子元器件的寿命进行预测。然后通过有限元软件进行组装模拟，预测复杂环境条件交互作用下封装系统的寿命，进而进行封装系统的可靠性评估。电子封装的可靠性评估不仅需要综合材料、集成电路、无源元件、产品设计与制造、环境和物理可靠性原理等多方面知识，也需要考虑集成电路日益复杂化、便携性，恶劣环境应用性以及光电封装、绿色电子封装，三维封装等带来的影响。

以碳化硅^[注]、氮化镓^[注]为代表的第三代宽禁带半导体材料的问世对电子封装材料和结构提出了更高的要求。伴随三维封装、封装叠层^[注]和系统级封装^[注]等新型封装技术的发展，电子封装结构可靠性面临着前所未有的挑战：①对于复杂得多材料和多组成系统，一方面封装系统可靠性评价过程变得更加复杂，另一方面新的封装材料及封装技术的发展需要大量的可靠性数据支持。②封装环境复杂化（不同载荷、温度、湿度以及辐射环境）带来的多种失效模式共同作用增加了可靠性评估难度。③电子器件进入微纳米尺度后，以前的基于连续介质理论的可靠性评估方法不再适用，需要探寻微纳材料的失效机理与可靠性评估方法。因此，现代电子封装可靠性研究必须从封装材料特性研究出发，用分子动力学理论模拟微观结构的失效机理，结合实验研究和数值仿真模拟以及理论分析方法，对电子封装结构在不同力学载荷、温度、湿度以及电磁场耦合作用的损伤评估及其可靠性进行系统的研究。