随着电子元器件日益趋向多功能、小型化和高功率三个方向飞速发展,器件集成度提高的同时会导致芯片的发热量越来越大,芯片的工作环境也越来越恶劣,因此目前对电子器件在高温环境中的可靠性有着越来越高的要求。传统的基于第一代半导体的Si基器件仅可在150℃以下的环境内工作,而第三代半导体SiC理论上可以在高于300℃的高温环境中正常工作,并且可以提供更高的功率密度。然而目前电子器件中的芯片贴装方法主要针对的是Si基器件,并不能满足第三代半导体高温服役的要求。为了充分发挥SiC高功率器件的优异性能,本课题旨在推出可以与之相配的芯片贴装方法。同时,连接温度又不能过高,以免引起残余应力或破坏其他元器件。本课题在传统瞬态液相连接方法的基础上,将具有三维通孔结构的泡沫Cu片作为焊接时的中间层,以Sn对其进行填充,利用Sn低熔点和泡沫Cu片比表面积大的特性,大幅度地提高了Cu、Sn的有效反应面积,进而提升焊接效率,最终得到高熔点焊缝,从而达到“低温快速回流、高温服役”的目的。Sn填充泡沫Cu预制片的制备方法有两种,分别为电镀法和脱合金腐蚀法:电镀法预制片由对直接购买所得的微米孔径泡沫Cu片进行碱性镀Sn后压片处理所得;脱合金腐蚀法的纳米孔径泡沫Cu片则由前驱合金体Cu40Al60在酸性溶液中自由腐蚀所得。使用以上两种泡沫Cu预制片进行回流焊接,本课题中对回流工艺进行优化,可实现240℃下,10 min内低温短时间回流,得到的焊缝组成为Cu+Cu-Sn IMC或Cu-Sn IMC,两种焊缝均由高熔点相组成,因此可满足高温服役的要求。后续对焊缝的剪切强度、导电性及导热性均进行了测试,焊缝的各项性能均较为优异,可满足工业要求。最后,在焊缝的200℃老化实验中发现,焊缝中不会因热老化而产生孔洞或裂纹等缺陷,且焊缝的剪切强度、维氏硬度稳定,力学性能同样不会因热老化实验发生明显下降,可靠性较好。综合焊缝的制备工艺参数和性能表征结果来看,该种焊缝严格满足“低温回流、高温服役”。