随着微电子工业的发展,电子元器件的工作环境温度越来越高,为了应对日益增长的高温电子元器件需求,新一代半导体如SiC、GaN和包装材料AIN、Si3N4已被广泛应用,但作为关键技术之一的电子封装用低成本、高性能的高温焊料的开发却进展缓慢。目前市场上可提供的高温焊料焊缝能耐300℃高温而不熔化失效的焊料有Sn-95Pb. Sn-98Pb、Au-0.28at.%Ge、Zn-6A1和Zn-4Al-3Mg-3.2Ga。但是铅污染环境、金为贵金属、锌铝焊料不耐腐蚀且界面润湿性能差,它们的使用均受到了很大限制。因此环保、低成本、焊缝剪切强度高且使用温度在300℃以上的焊料是市场急需产品。然而目前市场上并不能提供该类产品。基于此,本论文致力于开发环保、低成本、空气中300℃焊缝剪切强度高于10MPa且使用温度高于焊接温度的新型焊膏。本研究从焊膏的金属原料粉体出发,开展了高温无铅焊膏制备及焊件高温力学性能检测等系列研究,取得主要结果如下：(1)以CuSO4溶液为母液,分别用VC和NaBH4为还原剂,PVP、阿拉伯树胶、柠檬酸铵为分散剂,采用化学还原法制备出微米级铜粉。研究了还原剂、pH值、分散剂等因素对液相法还原铜粉粒度和形貌的影响。结果表明,以VC作为还原剂,还原性受到pH值影响,pH值越高,所得铜粉粒径越小,形貌越趋于球形,产率越高,pH=8时得到铜粉颗粒大小为0.5-1μ，左右。与阿拉伯树胶和柠檬酸铵作为分散剂相比,PVP的分散效果更好。强还原剂(NaBH4)还原的铜粉粒径小,颗粒在0.5μm左右,形貌趋于球形。(2)研究了Cu-Sn焊膏的制备及性能。将1μm液相还原铜粉与2μm锡粉球磨混合,再加入不同种类不同量助剂F3A(非松香型)、JS-E-31(非松香型)、3A(松香型)、JS-E-15X(松香型)后球磨混合制成焊膏。研究了焊膏在氩气中煅烧过程中的物相演变和组织变化。发现,助焊剂促进了Cu-Sn焊料煅烧过程中的化学反应,有利于Cu6Sn5金属间化合物的形成,减少了残余的锡量；煅烧时间越长、煅烧温度越高产物残余锡量越少。当煅烧温度为300℃、煅烧时间为4h、助焊剂为JS-E-15松香型、添加焊剂量为13wt.%时的煅烧产物的残余锡量最少,煅烧产物均为Cu6Sn5、Cu3Sn、Sn三相。(3)采用0.5μM的球形铜粉和2μm的球形锡粉,加入JS-E-15X助剂制成了Cu-Sn焊膏。研究了其焊接紫铜的工艺及焊缝的组织及性能。结果表明,当铜粉和锡粉摩尔比为55：46时,焊件在300℃空气中的剪切强度超过10MPa；焊接时,外加压力越大,焊件在300℃空气中的剪切强度越高；焊缝组织为疏松的Cu6Sn5相和致密的Cu3Sn相,提高焊缝组织致密度可有效提高焊缝高温剪切强度；焊缝的断裂方式为脆性断裂。焊接过程中锡融化为液相,有效降低焊接温度到230℃-300℃,焊接完成后锡与铜形成Cu6Sn5等化合物,保证了焊件工作温度达400℃以上。