宽禁带半导体（SiC和GaN）功率器件能在高温、高频、高压下工作,给封装技术提出了新的挑战和要求,传统的封装技术因熔点低等问题不再适用宽禁带半导体的封装,因此,迫切需要找出满足要求的耐高温且性能优良的封装技术。纳米铜烧结技术能够实现“低温烧结,高温工作”,克服了银烧结的缺点（价格昂贵,抗电子迁移能力弱）,且电、热、力学性能优异,因此,该技术被认为是应用于宽禁带功率器件封装中最有潜力的连接技术之一,但纳米铜烧结技术尚不成熟,且铜纳米颗粒易氧化,铜烧结性能仍有待提高。针对这些挑战性难题,本论文深入开展了纳米铜焊膏的烧结工艺及其性能调控的相关研究,其主要研究内容如下:首先制备微米/亚微米/纳米多尺寸的铜焊膏,在不同的烧结条件下连接Cu-Cu接头,对比分析接头的剪切强度来获得适用于铜焊膏的最佳烧结工艺。具体包括:测试铜焊膏的TG-DSC曲线,分析出最佳预烧结温度为160℃,随后在260℃-320℃的温度下连接Cu-Cu接头并进行键合研究,结果表明,不同粘结面积的接头所需烧结温度不同,总体而言,280-300℃的温度下,接头的剪切强度可达到理想值,随后,对比了不同烧结氛围和辅助压强下连接的接头强度,确定了最佳的烧结气氛为85%H2+15%Ar,烧结压强为5 MPa,最后,研究了焊膏印刷厚度对接头强度的影响,实验结果表明最佳的印刷厚度为80-100μm,从而完善了铜焊膏的烧结工艺。在确定了最佳的烧结工艺后,本文通过引入了微量的碳基材料到铜焊膏中制成复合焊膏来提高铜焊膏的烧结性能,研究了复合焊膏连接Cu-Cu接头和IGBT器件的力学和电学特性以及长期可靠性,最后分析了接头的断裂面,横截面的微观结构来解释烧结机理。实验结果表明,当添加0.5 wt%的石墨烯纳米片时,接头的剪切强度由23.35 MPa提高至25.19 MPa,电阻率由3.47μΩ·cm下降至2.74μΩ·cm,复合焊膏连接接头在经过不同的高温老化时长后,总是表现更强的剪切强度。另外,当添加0.6 wt%的氮掺杂多壁碳纳米管时,接头的剪切强度由23.4 MPa提高至26.64MPa,力学强度提升了13.8%,纯铜焊膏烧结后的电阻率为3.473μΩ·cm,添加0.6wt%氮掺杂多壁碳纳米管和羧基化多壁碳纳米管后,电阻率分别降至2.252和2.551μΩ·cm,即粘结层导电特性分别提高了35.16%和26.54%,此外经进一步热老化实验,纯铜焊膏和铜基/氮掺杂多壁碳纳米管复合焊膏连接的接头的剪切强度呈现下降的趋势,而铜基/羧基化多壁碳纳米管复合焊膏连接的接头的剪切强度反而由23.22 MPa上升至26.29 MPa。对于经过225个温度循环后,纯铜焊膏连接的接头的强度下降了11.83%,铜基/氮掺杂多壁碳纳米管复合焊膏和铜基/羧基化多壁碳纳米管复合焊膏连接接头的剪切强度分别下降了10.25%和1.68%。因此,添加功能化多壁碳纳米管的复合焊膏具有更好的抗氧化性和更优良的接头长期可靠性。本论文的研究工作将为低成本、耐高温,且性能优良的高功率电力电子封装技术的实现,提供了重要的理论支撑;并为其进一步的大范围产业化推广应用,提供了重要的可探索方向。