在电子封装互连工艺中,一个完整的微焊点包括钎料、焊盘及联系二者之间的界面连接层,钎料合金与焊盘之间形成一层连续且均匀的IMC是良好冶金连接的基本保障,软钎焊作为使用最多的连接方法之一发挥着极其重要的作用。脉冲式热压焊可以实现钎焊焊头的快速升温和冷却,在温度敏感型器件的连接领域中,热压焊由于焊接效率高、接头强度高、高温停留时间短等优点得到了广泛地应用。本文采用热压焊试验方法,以SAC305无铅钎料为基体焊料,纳米Ni颗粒为增强相,在钎料片表面局部区域添加纳米颗粒,分别制备Cu/SAC/Cu和Cu/SAC-nano Ni/Cu微焊点。首先,研究峰值温度、焊接时间和焊接压力对Cu/SAC305/Cu焊点钎料区组织特征和界面IMC形貌与厚度的影响,研究确定适合的热压焊工艺参数范围,同时对比分析热压焊和回流焊工艺下焊点组织、界面IMC层厚度和焊点硬度之间的差异。得出以下结论:研究焊接压力的优选参数范围时,当焊接压力为10 N时,形成的界面IMC层很薄;当压力为20 N-40 N时,焊点钎料区组织细化程度较好,界面IMC厚度适中;当压力为60 N时,在界面处因压力过大会挤出部分液态钎料,残留的液态钎料不足以与母材发生相互作用,使钎焊界面很难被充分填满,导致焊点钎料区组织粗化且界面化合物层明显粗糙化,沟槽谷深度变浅。因此可获得焊接压力的优选范围为20 N-40 N。在确定焊接压力的范围后,讨论峰值温度和焊接时间的优选范围。峰值温度为240℃时,焊接时间低于7 s时无法形成有效焊点,其最优焊接时间范围是7 s~8 s;温度为260℃时,形成有效焊点的最短焊接时间为5 s,其最优焊接时间范围是6 s~8 s;温度为280℃时,焊接时间低于4 s时未发生润湿反应形成有效焊点,其最优焊接时间范围是5 s~7 s;最优焊接时间随峰值温度的升高而逐渐减小。随焊接时间的延长,Cu/SAC305/Cu焊点IMC层厚度不断增加,同时体钎料中β-Sn初晶相平均尺寸也会随之增大,β-Sn初晶相由胞状分布转变为枝晶状分布最终变为胞状分布。焊点IMC层随焊接温度的升高不断增厚,界面扇贝状IMC的沟槽谷深度在增加,其形貌从平缓的扇贝状向陡峭的扇贝状转变。焊接压力升高时,焊点界面IMC厚度呈现先增加后缓慢降低的变化趋势。同一温度条件下,热压焊后界面IMC层厚度要薄于回流焊后焊点的。在焊接温度为260℃和280℃时,热压焊后界面IMC层厚度仅为回流焊后焊点的46%,热压焊后焊点钎料的硬度明显高于回流焊后焊点的。其次,分析纳米Ni含量对Cu/SAC-nano Ni/Cu焊点钎料区组织、界面IMC形貌与厚度及焊点硬度的影响规律,得出以下结论:添加的纳米Ni会与基体钎料发生反应形成微小尺度的(Cu,Ni)6Sn5化合物作为异质形核质点弥散分布在钎料组织中,同时细化β-Sn晶粒,且细化效果随纳米Ni含量的增多更为显著。焊点界面IMC形貌由扇贝状特征逐渐向层状形态过渡,当纳米Ni含量为1.0 wt.%时IMC的层状特征更加明显。界面IMC的厚度随纳米Ni含量的增加而逐渐增厚,当纳米Ni颗粒含量为1.0 wt.%时,焊点界面IMC层厚度为2.43μm,比未添加纳米颗粒的界面IMC层增加了1.08μm。随着峰值温度的升高,体钎料中β-Sn初晶相的尺寸在增大,且析出的共晶组织均匀分布在β-Sn相边界处。焊点界面IMC层厚度随峰值温度的升高略有增厚,温度对界面IMC层的厚度影响不明显。随着纳米Ni颗粒的添加,焊点钎料的硬度得到明显的提升。当纳米Ni颗粒的含量为0.5 wt.%时,焊点钎料的硬度有最大值为190.56 MPa。与未添加Ni纳米颗粒的焊点相比,含纳米Ni颗粒的焊点钎料硬度提升了12%-25%。