近年来,随着电子器件服役于高功率、高频率以及高温环境的情况不断增加,电子器件能否在高温下长期稳定工作,成为目前亟需解决的问题。Si C、Ga N等第三代半导体材料具有优异的性能,可以应用于高温、高频等恶劣环境中。为了充分发挥其优势,目前急需研发新的无铅高温钎料,保证芯片与基板之间的互连结构能够耐受住更高的温度。本文基于瞬态液相连接法（TLP）,提出将核壳结构应用到TLP工艺中,因为核壳材料增大了金属间的有效反应面积,能加速其焊接速度,同时选用具有优良的导电与导热性能的Cu与电子封装领域应用最为常见的Sn基材料,使其在较低的温度下回流焊接,焊缝中生成的Cu-Sn金属间化合物由于具有较高的熔点,可以满足“低温连接、高温服役”的需求。课题首先结合已有的Cu@Sn核壳结构粉体制备工艺,重点探究了制备工艺中的各项关键优化参数,最后在5μm的Cu核外层包覆了厚度为1μm的均匀Sn层,符合后续制备钎料膏的需求。为了更好地适应实际生产需求,本文将Cu@Sn核壳结构粉体与不同种类的助焊膏混合制备成钎料膏,将其涂覆在Cu基板上,使基板与焊缝之间形成“三明治”结构。本实验最终采用型号为MK-504L的助焊膏与粉体混合,其质量比为5:2,在基板上的涂覆厚度为0.2 mm时的焊缝质量最佳。并且同等时间下温度越高,焊缝内部生成Cu-Sn IMC明显越快,回流过程中施加的压力越大,焊缝的孔洞越少,焊缝越致密。为了进一步提升焊缝的润湿铺展能力,在钎料膏中添加的Sn粉与Cu@Sn粉体的质量比为3:5时,其剪切强度达到了24.8 MPa,此时焊缝的断口断裂方式既有脆性断裂又有塑性断裂,整体呈现“Z”字形断裂。对Cu@Sn核壳结构钎料膏焊缝进行老化,随着老化时间的增加,焊缝内部Cu₆Sn₅逐渐转化为Cu₃Sn,老化时间为10天时,焊缝内部Cu₆Sn₅完全转化为Cu₃Sn。其中老化时间为5天时室温剪切强度最高,达到了28.1 MPa,在300℃下高温剪切强度为25.2 MPa。维氏硬度最高可达124.4 HV。分析其焊缝断口形貌以及能谱测试,发现断口的断裂方式仍为“Z”字形断裂。测试其电阻率为6.87μΩ·cm,热导率为109.67W·m^-1·K^-1,对比传统封装互连材料的导热率,本实验中经过优化工艺制备的Cu@Sn核壳结构钎料膏焊缝电导率与导热率有明显的提高。