砷化镓(GaAs)半导体材料是最重要的光电子材料和继硅之后最重要的微电子材料,广泛应用在光电子器件和光通讯等重要领域。然而GaAs化学性质稳定,不易被焊料润湿,焊接前必须要经过表面金属化处理。目前,活性焊料已经能够实现对一些不润湿材料的直接焊接,且焊接工艺简单,不需要预金属化和保护气体。活性焊接是改善GaAs器件封装的一种重要途径。实现GaAs的低温活性焊接能够解决GaAs器件封装中的焊料价格、环保、焊接工艺等诸多问题,对产业应用有着重要的意义。论文采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、和能谱仪(EDS)研究了GaAs/Sn3.5Ag4Ti(Ce,Ga)/GaAs低温活性焊接接头的微观结构、界面元素分布和界面生成物的相,用剪切力测试仪对焊接力学性能进行了评估。实验结果表明低温活性焊料Sn3.5Ag4Ti(Ce,Ga)能够在250℃的空气环境中润湿GaAs基板;焊接过程中Ti元素在界面出现偏聚现象,保温时间越长偏聚现象越明显;焊接界面处有化合物Ga4Ti5生成;保温时间为1min,30min和60min的焊接样品的剪切强度分别是15.25MPa,17.43MPa和23.32MPa,满足芯片粘贴剪切强度的要求。通过扩散动力学、活性吸附理论以及热力学理论对GaAs/Sn3.5Ag4Ti(Ce,Ga)/GaAs低温活性焊接各阶段的焊接机理进行深入分析。结果表明,在焊接初始阶段,由于布朗运动和Dussan-Davis运动的作用,一部分熔融焊料中的Ti原子会运动到固-液界面;处于固-液界面的Ti原子会受到GaAs基板的活性吸附作用,吸附力大小约为13.88J/m2(N/m),方向与SV?一致,该吸附作用使得Ti原子在界面出现偏聚现象,是活性焊料在GaAs基板上润湿的内在驱动力;计算标准反应吉布斯自由能的结果表明,吸附在基板上的活性原子Ti与GaAs在250℃下能够自发地发生界面反应4GaAs+9Ti=Ga4Ti5+4AsTi,这是低温活性焊接的主要机理。