第三代半导体材料由于具有耐高温、输出功率大、以及击穿电压高等特点,使得电子元器件在新能源汽车、飞机、航空航天等超过250℃的高温条件下工作成为可能。然而,传统的封装互连材料不能满足电子元器件在高温条件下稳定工作的要求,烧结银作为一种新型的封装互连材料凭借其高熔点、高热导率和高电导率受到了人们的广泛关注,但是高成本且易发生电迁移等缺陷限制了其在元器件中的应用。铜具有成本低、导电性能好、抗离子迁移能力强等优点,被认为是代替银的一种新型封装互连材料。目前针对烧结铜的研究主要集中在烧结工艺的改进,但是对烧结铜棘轮变形疲劳失效的研究相对较少。因此,本文探索了低温烧结铜互连的烧结工艺,然后采用非接触测量方法对低温烧结铜互连接头在室温下的棘轮行为进行了研究。首先,本文探索了低温烧结铜互连的烧结工艺,研究了烧结温度、烧结辅助压力和烧结保温时间对低温烧结铜互连接头的影响。结果表明,随着烧结温度、辅助压力和保温时间的增加,烧结铜互连接头的性能不断提高并逐渐趋于稳定,最佳烧结工艺条件为在4%H2/N2气氛下,施加5 MPa压力,在270℃保温30min。在该烧结工艺条件下,烧结铜互连接头的剪切强度为42.2 MPa,电阻率为10.5×10-8Ω·m。同时,烧结铜互连接头未被氧化,组织致密,孔隙率为13.3%。其次,本文采用非接触测量方法和应力控制的方式研究了应力率、平均应力、应力幅值、应力比和最大应力对烧结铜互连接头在室温下的棘轮行为和疲劳寿命的影响。结果表明,烧结铜互连接头的单轴剪切行为具有率相关性,烧结铜互连接头的剪切强度随着应力率的减少而降低,但是剪切应变却随之增大;烧结铜互连接头的棘轮应变随平均应力和应力幅度的减小而减小,但是随应力比和应力率的减少而增大;同时,较大的应力幅值或平均应力会降低烧结铜互连接头的疲劳寿命,而增大应力比和应力率则提高了烧结铜互连接头的棘轮疲劳寿命;在较高的应力水平下,烧结铜互连接头的失效以棘轮损伤为主;在较低的应力水平下,烧结铜互连接头的失效以疲劳损伤为主。此外,本文还采用三种考虑平均应力影响的疲劳寿命预测模型,修正的Gooman模型,Gerber模型和SWT模型对烧结铜互连接头的疲劳寿命进行了预测,结果表明修正的Goodman模型可以更好地预测烧结铜互连接头在室温条件下的疲劳寿命。