随着电力电子、微波射频等功率器件工作的温度越来越高,给封装互连材料的工作稳定性带来了很大的挑战。目前主要的高温封装互连材料有Zn基焊料和Au基焊料等,Zn基焊料的缺点是硬度高、应力松弛能力较差,Au基焊料形成的合金较硬,易使接头产生的热应力直接传递给半导体器件,导致整个封装器件的失效,此外,Au基焊料成本高,不适宜推广使用,解决这些问题的关键在于找出适合高温工作的封装互连材料和相对应的封装互连工艺。纳米铜材料因为具有小尺寸效应、表面效应等特性,可低温烧结,且径烧结后的样品熔点可与铜块体熔点相媲美,又与铜基板的材质相同,具备良好的剪切、导电等性能,逐步成为了功率器件封装材料的研究热点。然而,由于纳米铜颗粒的粒径、形貌等各不相同,造成了对不同烧结工艺的亲和力不一样,需要合适的烧结工艺来匹配不同状态的纳米铜颗粒,同时由于纳米铜颗粒表面易发生氧化,表面氧化层的存在阻碍了物质交换,也增加了在低温封装互连中的应用难度。本文通过对保温时间、升温速率及烧结压力等工艺的研究,发现无压烧结时,保温时间对Cu-Cu接头剪切强度的影响是先增大后减小,接头剪切强度在保温时间30分钟时达到最大,最大为5.0 MPa;在0.1°C/s的慢速升温速率下,接头孔隙较小,剪切力相对较大;烧结压力的施加极大的增强了接头的剪切强度,剪切强度跟随烧结压力的升高而升高。这是因为在保温时间30分钟、0.1°C/s的慢速升温速率以及烧结压力施加的条件下,有利于Cu-Cu接头孔隙的减少,进而提高了剪切性能。在烧结工艺的研究基础上,将烧结促进剂混合到纳米铜膏中制备烧结促进剂处理纳米铜膏,探究了烧结促进剂对Cu-Cu接头剪切性能及烧结形貌的影响规律,揭示了烧结促进剂去除铜表面氧化物的机理。实验结果表明松香和十六烷基三甲基溴化铵均匀混合在一块组成的烧结促进剂对接头剪切性能的提升最为显著,在260°C下保温30分钟,Cu-Cu接头剪切强度达到了33.0 MPa。在低温烧结过程中,烧结促进剂去除了铜表面的氧化物,使它们之间的物质交换得以充分进行,形成了良好的冶金结合,获得了剪切性能良好的Cu-Cu互连接头,基本满足了半导体封装器件的应用要求。