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以Ga N、Si C为代表的第三代半导体材料具有宽禁带、高击穿电场、高热导率、高电子饱和速率等特点,但其服役环境较为复杂,这对器件的连接材料及连接可靠性提出了更高的要求。具有核壳结构的金属微粒钎料在电子封装领域中已被证明是可行的,本文将纳米与微米尺度Cu@Ag核壳包覆颗粒混合后制备的复合钎料及其烧结工艺作为研究方向,为第三代半导体器件的封装提供一种可靠的连接材料及连接工艺。利用液相还原法制备出平均粒径为50 nm、5μm、20μm的Cu@Ag核壳包覆颗粒,XRD、TEM-EDS、SEM-EDS等表征结果显示,制备出的Cu@Ag颗粒具有完整的包覆结构。实验研究了三种尺度Cu@Ag颗粒级配关系对钎料烧结组织的影响,SEM-EDS结果显示,当颗粒级配关系符合Dinger-Funk堆积理论的规律时,烧结组织具有较好的致密度,组织内部的缺陷较少,组织由纳米Cu@Ag颗粒相互连接形成的网络组织、微米Cu@Ag烧结组织及单质Ag组织构成,微米尺度颗粒间形成了烧结颈并实现有效连接。基于Dinger-Funk球型颗粒密堆理论,研究了复合钎料体系中20μm尺度颗粒含量对烧结组织的影响,并以此得到钎料粉末体系中多尺度颗粒的最优级配关系。结果表明,20μm尺度包覆颗粒含量较少时,组织出现较多带状分布的孔隙,颗粒含量在10%时的组织孔隙率为23.965%,颗粒含量增加至25%,孔隙率减少为8.566%,此时剪切强度出现最大值29.6 MPa。颗粒含量增加至30%时,孔隙率增加至9.697%。体系中颗粒的质量分数为25%～35%时,剪切强度呈下降趋势,但强度仍高于26 MPa,因此本实验中最优的颗粒级配关系为M（50 nm）:M（5μm）:M（20μm）=60:15:25。对比了不同烧结温度（240℃、260℃、280℃、300℃）的复合钎料与50 nm Cu@Ag钎料连接性能,结果显示,在四种烧结温度下的复合钎料接头剪切强度均高于50nm Cu@Ag钎料,280℃烧结后的强度分别为21.13MPa和6.6 MPa,300℃烧结后的强度分别为29.6 MPa和14.24 MPa。复合钎料的高温老化测试结果显示,在0～750 h区间内,接头强度缓慢增加,老化时间达到1000 h时,接头性能急剧降低,降幅达到32.6%。对Cu@Ag复合钎料烧结后的微观组织、孔隙分布及连接强度进行了研究,对比了不同工艺参数对钎料接头的影响并分析了其作用机理,探讨了高频感应预烧结工艺对复合钎料烧结后的性能影响。结果表明,在热压烧结工艺中,延长烧结时间或提高烧结温度均可提高烧结组织致密度,增加接头连接强度,但烧结时间超过30 min时连接强度降低。在高频感应预烧结工艺中,增大高频感应电流或延长高频作用时间至5～10 min将增大接头连接强度。而高频感应烧结的预压力与连接强度呈负相关,但无压烧结的钎料接头无法完成有效连接。