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近年来,电子工业迅速发展,因而对微电子系统提出了多功能化,高密度化和高性能化的要求。这就必然要求大功率设备的内部芯片有更高的功率密度,以及能够承受更高的服役温度。根据传统软钎焊互连要求,焊料熔点必须高于焊点的服役温度;所以服役温度要求越高,就需选择更高熔点的焊料,也就需要提高焊接温度,但是过高的焊接温度不仅会损伤元器件,还会带来更多的能源损耗。目前能用来解决电子互连高温服役问题的主要有3种方法:高熔点焊料合金,纳米金属浆料烧结,瞬时液相扩散焊（TLP）。但是,高熔点材料,如铅基焊料,锌基焊料和金基焊料,分别存在环境毒害作用、易氧化、高成本等问题;微纳米颗粒虽然可在低于其块体金属熔点的温度下烧结,但接头内部孔隙率较高,价格昂贵,所需保温时间长,并且常常需要加压。TLP技术虽然可以在正常软钎焊温度条件下获得高熔点焊点,但IMC形成速度太慢,生产效率较低。由于上述原因,现有封装材料及技术无法完全满足电子系统对性能和可靠性的综合封装需求。因此,研发出一种能够实现低温互连、高温服役性能的连接材料和技术成为大势所趋。本课题结合微纳米金属浆料烧结和TLP冶金两种技术的优势,创新性地将IMC形成所需物质（Sn、Cu）以微小颗粒的形式均匀混合制备复合焊料,利用Sn熔点低,与Cu反应时润湿性好等特性,促使两者在低温条件下充分接触并发生高效率的冶金反应,快速形成高熔点IMC网络骨架结构焊点。由于全IMC焊点硬而脆,所以IMC网络骨架结构相比于全IMC焊点而言,骨架间隙富余的Sn能够提高焊点的韧性。以此在短时间内实现低温互连、高温服役的互连焊点制备。本课题首先就针对不同尺寸的Sn颗粒和Cu颗粒进行焊料制备,经过传统的回流工艺使得焊料及焊盘发生冶金反应,进而研究焊点内部组织和机械强度。结果表明10μm（6#）SAC305和1μm Cu粉能够在无压低温（260℃）下快速（回流时间80 s）发生良好的冶金反应并且室温强度可以达到40 MPa以上,最高可达83.2 MPa,300℃下高温强度最高可达30.2 MPa。焊点结构以Cu6Sn5为主,在Cu与Cu6Sn5的界面处存在少量的Cu3Sn;孔洞为焊点内部主要缺陷。并且Cu含量高于25%时,能够形成IMC网络骨架结构。其次,本文阐述了IMC骨架的形成机理和缺陷形成原因:液态Sn在毛细管作用下的润湿铺展和IMC相的熟化融合促使了IMC骨架网络的形成;而助焊剂的挥发、骨架网络封闭间隙内Sn的体积收缩以及Cu颗粒与η-Cu6Sn5间的柯肯达尔效应是孔洞等缺陷形成的主要原因。在上述实验基础上,为获得组织和力学性能较好的焊点,对回流温度,回流时间,压力,助焊剂含量,Cu含量,钎料层厚度等6个因素进行了正交实验和控制变量实验分析。结果表明:为获得较好的IMC网络骨架结构焊点,最优参数为:回流温度280℃、回流时间180 s、Cu含量28%、压力0.25 MPa、钎料厚度100μm、助焊剂12.25%;该条件下,常温强度可达80.2 MPa;300℃下高温强度可达24.8 MPa。