破茧成“芯”！哈工大（深圳）团队化解电子封装关键难题

10月17日，南都N视频记者获悉，哈尔滨工业大学（深圳）集成电路学院电子封装团队，凭借多年的深耕与钻研，研发出了纳米铜浆复合三维多孔铜的创新复合结构，成功打破技术壁垒。

哈尔滨工业大学（深圳）团队。

据悉，随着第三代半导体如碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）在高功率器件中的广泛应用，传统封装技术暴露出诸多弊端。其中，热膨胀系数（CTE）失配导致在高温服役时，芯片与封装材料之间产生热应力，进而引发焊点开裂等可靠性问题。据统计，热膨胀系数失配导致的焊点开裂占失效案例的25%以上，严重制约了高功率密度、高温服役电子产品的性能提升与广泛应用。

面对这一难题，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、董洲里团队提出了纳米铜浆复合三维多孔铜的创新复合结构。

据介绍，团队自主研发的纳米铜浆，是国内首款可在空气环境下烧结的自还原纳米铜浆。他们通过创新性地采用有机包覆、羧酸处理、混合还原性有机载体等多元共处理法，解决了纳米铜浆烧结时极易氧化的行业难题。与国内外同类产品相比，该纳米铜浆在烧结后孔隙率大幅降低，结合强度显著提升，为功率芯片的可靠连接提供了坚实保障。

同时，团队长期研发的三维多孔铜具有优异的物理特性，其杨氏模量相比于传统钎料降低了80%，如同“弹簧”一般，在升降温过程中能够有效膨胀收缩，极大地缓释热应力。其热导率较传统钎料提升了300%，能快速将芯片产生的热量散发出去，确保芯片在高温环境下稳定工作。

这种纳米铜浆复合三维多孔铜的结构，实现了“低温连接，高温服役”的目标，避免了连接过程中的高温对芯片产生的热损伤，其服役温度相比于传统钎料提升了300℃以上。在热循环寿命测试中，该结构相比于可靠性最为优异的烧结铜提升了三倍以上，从根本上解决了焊料层的热膨胀系数失配和热疲劳问题。

这一成果在光伏、消费电子、新能源汽车等领域的应用前景广阔。目前，团队的相关产品已得到航天科工二院认证，为国产功率器件的核心竞争力提升提供了有力支撑。团队以实际行动，在半导体技术领域争当大国重器，基于复合烧结阵列强化工艺，突破关键工艺瓶颈，打造出具有中国自主知识产权的铜浆新范式。

采写：南都N视频记者 敖银雪