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随着半导体封装技术的升级和新型电子行业的发展,对键合丝这一封装关键基础材料提出了线径更细,强度更高,成本更低,键合过程中引线弧度更稳定、尾丝更短、键合牢度更高和高温下力学性能更稳定等要求。铜丝作为新型键合丝材料之一,相较于传统的金丝,有着更优异的导电、导热性能,且价格远低于金丝。因此,铜丝这一取代金丝的新型键合丝材料目前已成为研究热点,并逐步占据市场。科研工作者通过大量的实验研究了部分元素掺杂到Cu基体后对其力学性能及导电性能的影响,已确定了许多综合性能较好的铜合金成分配比,但却耗费了大量的财力及时间。同时,受到实验条件的限制,理论研究及机理分析还有待补充。随着计算机科学的快速发展,计算模拟对实验结果进行理论预测已成为了一种可行的研究方法,利用理论指导实验可以减少大量的实验工作。因此,本课题通过基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究14种不同X（Ag、Ni、Zr、Si、Mn、Zn、Mg、Cr、Sn、Fe、P、Be、Al、Ti）元素掺杂对Cu的晶体结构、热力学性能、力学性能、光学性能及导电性能的影响规律,为铜基键合丝的合金化设计提供理论支撑,缩短研发周期,降低研发成本。首先,构建Cu108及X含量为0.926at%的Cu107X合金模型,对Cu108及Cu107X的晶体结构进行几何优化,研究X元素掺杂对Cu热力学稳定性的影响。结果表明:Cu108的晶格常数计算值为3.6364?,与实验值误差仅为0.8%;X元素掺杂后除Cu107Ni及Cu107Si的晶格常数有所减小,其余Cu107X合金的晶格常数均增大,其中Cu107Zr合金晶格常数最大为3.6480?,Cu107Si合金的晶格常数最小为3.5438?;Cu107Mn、C107Zn、Cu107Be、Cu107Al的生成焓为负值,较Cu108更容易形成,Cu107Mn的生成焓最小为-0.88×10-2eV/atom,最易形成;其余Cu107X合金的生成焓为正值不如Cu108容易形成,Cu107Si的生成焓最大为3.03×10-2eV/atom;Cu108及Cu107X合金的结合能均为负值,表明它们均具有热力学稳定结构;由电子结构可知Cu108及Cu107X合金都具有金属特性,Si与Cu原子间的共价键相对最弱,热力学稳定性也相对最差。然后,对Cu108及Cu107X合金的弹性常数进行计算,并推导体模量、剪切模量、杨氏模量等,分析X元素掺杂对Cu硬度及延展性的影响规律,结果表明:Cu107X合金弹性常数计算值均满足Born力学稳定性判定,因此它们均具有力学稳定结构;X元素掺杂后均不同程度提高了Cu的硬度,Cu107X合金的本征硬度大小排序为Cu107Si>Cu107Zn>Cu107Mg>Cu107Be>Cu107Ag>Cu107Al>Cu107Ni>Cu107Sn>Cu107Ti>Cu107Mn>Cu107Fe>Cu107Cr>Cu107P>Cu107Cr,其中Cu107Si及Cu107Zn的本征硬度相对较大分别为6.18、5.97GPa;Cu107X合金的B/G值介于2.49-3.1之间均大于1.75,泊松比ν介于0.323-0.355之间均大于0.3,因此Cu107X合金均表现为塑性,其中Cu107Cr的B/G值及泊松比ν分别高于3.0、0.35,具有较好的塑性。最后,对动力学弛豫后的Cu108及Cu107X合金的若干静态结构进行光学性能（反射率、吸收系数、折射率及介电常数）计算,并结合Kubo-Greenwood公式计算Cu108及Cu107X合金的电导率。预测X元素掺杂对Cu108及Cu107X合金光学性能及导电性能的影响。结果表明:入射光照射时,Cu108及Cu107X合金反射高,吸收强,其中Cu107Zn和Cu107Ni这两种合金的反射率、吸收系数、折射率及介电常数与Cu108相近,不仅具有强的吸收、反射能力,还具有较高的静态介电常数和折射率,而Cu107Al和Cu107Sn上述性能相对较差;Cu108的电导率计算值为5.39*107S/m,Cu108及Cu107X合金的电导率大小排序为:Cu108>Cu107Zn>Cu107Ni>Cu107Fe>Cu107Mg>Cu107Be>Cu107Ag>Cu107Mn>Cu107Zr>Cu107Cr>Cu107Ti>Cu107Si>Cu107P>Cu107Sn>Cu107Al。其中,Cu107Zn和Cu107Ni合金的电导率较高,其值分别为2.97、2.77*107S/m,而Cu107Al和Cu107Sn合金的电导率较低,其值分别为1.93、1.91*107S/m。