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第三代半导体在大功率器件上的应用面临着高温、高压、高频、高散热的可靠性考验,同时也对封装互连的材料和工艺提出了挑战。传统的封装互连材料主要使用焊锡膏或导电胶,但都无法满足大功率器件的使用要求,因此具有独特理化性质的纳米金属材料就成了目前封装互连材料的研究热点。纳米金属低温烧结后接近块状金属的熔点、电导率和热导率,可以很好的满足高温服役的工作环境。目前纳米金属银、铜是较为理想的大功率器件互连材料,纳米银因为是贵金属价格昂贵,且存在电迁移的缺点,不能大量生产和使用,纳米铜的成本相对低廉,但抗氧化性差,极大限制了其烧结性能和应用。因此,本课题系统的提出了一种纳米铜颗粒的新型制备方法,研究不同实验参数对纳米铜粒径、形貌、分散性的影响,分析得到最优的制备实验参数,同时对制得的纳米铜粉末进行低温烧结性能表征,分析得到最优的烧结参数。本文采用液相还原法制备纳米铜颗粒,选取了微溶性铜盐一水乙酸铜,还原剂抗坏血酸,保护剂聚乙烯吡咯烷酮K30组成还原体系,通过控制铜盐与还原剂、保护剂之间的浓度摩尔比、反应温度、反应时间,分析出制备纳米铜颗粒得最佳实验条件。当乙酸铜和抗坏血酸、聚乙烯吡咯烷酮K30的摩尔比分别为1:4、1:2,最终制备出得纳米铜颗粒的平均尺寸在60nm。同时探究聚乙烯吡咯烷酮与2-苯基咪唑作为双保护剂制备纳米铜颗粒的情况,实验发现2-苯基咪唑和PVP的浓度比为1:6时,颗粒的平均尺寸达到最小为85nm。通过纳米颗粒的SEM、XRD、紫外-可见吸收光谱及热重曲线等表征方法,分析纳米颗粒的形貌、尺寸、抗氧化性及表面有机物的分解温度。针对芯片封装互连中的铜-铜互连,探索出最佳的纳米铜膏配置及烧结方案。选取合适的溶剂与纳米铜粉末混合配置成60%、70%和80%三种固含量的纳米铜膏,将纳米铜膏印刷在单面镀钛、铜的晶圆上进行烧结,得出最佳的纳米铜膏固含量。同时将纳米铜膏在220℃、260℃、300℃进行烧结,得出最佳的烧结温度。分析烧结后试样的SEM图及剪切力,得到的实验结果显示,固含量为80%,温度300℃的烧结效果最佳。