10月17日，南都N视频记者得到消息，哈尔滨工业大学（深圳）集成电路学院电子封装团队，通过长期的努力与探索，研究出一种纳米铜浆复合三维多孔铜的新型复合构造，顺利突破了技术上的难题。
哈尔滨工业大学（深圳）团队。
据了解，第三代半导体材料碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）在高功率设备中的使用越来越普遍，这使得原有的封装方法显现出不少缺陷。特别是热膨胀系数（CTE）不一致，会在高温环境下造成芯片和封装材料之间出现热应力，从而可能导致焊点出现断裂等稳定性故障。根据相关数据，由热胀冷缩不匹配引发的焊点断裂超过失效总数的四分之一，这给高功率、高温环境下工作的电子产品性能改进和普及带来了显著阻碍。
针对这一挑战，哈工大（深圳）的张景辉、黄继熙、张欣月、刘若希、於珊删、张廓岩、王培骏、谢汶峻、王奉祎、刘启航、董洲里团队研发了新型纳米铜浆复合三维多孔铜构造，其具有创新性。
该团队研发的纳米铜浆，是国内首个能在开放空气中完成烧结的自还原型纳米铜浆，具有突破性意义。他们运用了多种先进技术手段，包括有机材料包覆、羧酸类物质处理，以及复合型还原性有机载体，这些方法协同作用，成功攻克了纳米铜浆在烧结过程中容易发生氧化的技术瓶颈。同国内外的类似物品对比，这种纳米铜浆在经过烧结处理时，其内部空隙明显减少，粘合力度大幅增强，为电力芯片的稳定连接奠定了牢固基础。
该团队持续攻关得到的三维多孔铜，物理表现突出，其杨氏模数比常规钎料减少了百分之八十，具备类似弹性体特性，于温度起伏时能灵活胀缩，显著减轻热胀冷缩压力。这种材料的导热能力比传统钎料增强三倍，能够迅速传导芯片散发的热量，保障设备在高温条件下的可靠运行。
这种纳米铜浆构成的复合三维多孔铜构造，达成了“在低温下实现连接，在高温下正常工作”的要求，防止了焊接时的高温对芯片造成的热效应破坏，其工作温度比常规钎料高出三百摄氏度以上。经过热循环耐久性实验，这种构造的表现比性能最出色的烧结铜好三倍以上，彻底处理了焊料层因热膨胀系数不匹配导致的热疲劳现象。
这一发现对于太阳能发电、个人电子产品、电动车辆等产业具有巨大的发展潜力，前景十分看好。现阶段，该团队研发的产品已经通过了航天二院的技术认可，有力地推动了国内电力器件核心竞争力的增强。该团队以实际作为，在半导体科技方面勇于担当国家关键装备的建设者，凭借复合烧结阵列强化技术，成功克服了核心制造难题，研发出拥有中国自主知识产权的铜浆新方案。
采写：南都N视频记者 敖银雪
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