机械工程学报

作者：朱志宏, 缪均唯, 汪宇鉴, 李万里

单位：江南大学智能制造学院 无锡 214122

关键词：铜烧结互连技术,计算机辅助设计,蒙特卡洛,随机堆积,非球体颗粒；

基金：再制造技术国家级重点实验室基金(61420052023WD006)和基础研究(50904010201)资助项目。

低温铜烧结互连技术凭借出色的热力学稳定性与封装可靠性，成为宽禁带半导体器件高可靠耐热互连的核心潜力技术之一。但烧结互连层的多孔结构会因孔隙率问题降低其导电导热能力，制约接头性能提升。相比于单峰铜颗粒焊膏，多峰铜颗粒焊膏虽可大幅度提高烧结互连层致密度，却面临开发效率与配比优化的挑战。如何快速确定多峰颗粒的最佳配比以实现最大堆积密度，降低烧结互连层的孔隙率，成为推动该技术实用化的关键。为此，基于蒙特卡洛模型设计了多峰颗粒随机堆积算法，用于模拟不同尺寸球体、非球体(椭圆片)颗粒的堆积过程并计算堆积密度，以获取特定尺寸下的最优颗粒配比。结果表明：单峰球体随机堆积密度稳定在0.61左右；对于双峰球体体系，在固定条件下，颗粒尺寸差异越大堆积密度越高，且在特定范围内，堆积密度峰值始终出现在小颗粒占比为30%时；对于特定尺寸的球体与椭圆片混合体系，当球体质量占比为70%～80%时，堆积密度达到最优。相关烧结实验进一步验证了该算法的实用性与可靠性，为辅助多峰非球体铜颗粒焊膏设计、加速高性能焊膏开发提供支撑，助力多峰铜焊膏技术突破。

来源：2026年第4期

《机械工程学报》期刊编辑部

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