极端温度环境电子器件组装互连界面组织调控及可靠性研究

发布时间: 2023-11-02

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式：技术服务

成果类型：发明专利,新技术

行业领域：

航空航天技术

成果介绍

项目组通过研究，提出了低温连接、高温服役的新材料和新方法，完善了微纳尺度多能场下金属熔化、凝固与扩散理论，建立了低温条件下锡基钎料本构模型和界面金属间化合物生长动力学模型，实现了极低温条件下锡基钎料变形行为及力学性能洞控，解决了互连界面可靠制造及稳定服役难题，形成了3项航天电子产品制造工艺规范，为火星探测器 “天问一号” 和快舟系列飞船飞行控制计算机主板、某小卫星太阳能帆板的设计和研制提供重要理论支撑，提升了我国极端环境用电子设备的制造能力。

成果亮点

1 )提出了采用单相金属间化合物(IMC)焊点替代传统钎焊互连焊点的新思路，揭示了全IMC焊点内化合物择优取向生长、晶粒粗化及反应融合的生长机理，进而创建热场辅助、电流诱导方法快速调控焊点内部IMC定向生长实现了组织性能调控。 (2 )发明了Cu@Sn、Cu@Ag核壳结构颗粒新型互连材料，揭示了纳米颗粒烧结粗化过程中晶粒融合、晶向一致化和共格挛晶相变位错阻碍机制，阐述了大温差和热－机械疲劳共同作用下裂纹萌生和扩展行为。成果应用到新型星基雷达内T/R组件生产中，实现“低温连接高温服役”高电导热导互连。（3）揭示了极端温度环境中Sn基合金及焊点断裂力学行为及失效物理，阐明了极低温条件下Sn基钎料合金韧脆变机理。

团队介绍

哈工大隶属于工业和信息化部，始建于1920年，1954年进入国家首批重点建设的6所高校行列，被誉为“工程师的摇篮”。学校于1996年进入国家“211工程”首批重点建设高校，1999年被确定为国家首批“985工程”重点建设的9所大学之一，2000年与同根同源的哈尔滨建筑大学合并组建新的哈工大，2017年入选“双一流”建设A类高校名单，2022年8个学科入选新一轮“双一流”建设名单。学校秉持“强精优特”学科建设理念，坚持扬工强理重交叉，形成了优势特色学科、基础学科、新兴交叉学科、支撑学科组成的较为完善的学科体系。

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：“科创中国”高端装备制造产业科技服务团 (中国机械工程学会) 评价时间：2023-11-23

田艳红

哈尔滨工业大学

教授

综合评价

本成果获2021年黑龙江省自然科学一等奖。在材料、物理、电子等领域重要国内外刊物发表论文SCI收录152篇、EI收录152篇， SCI他引4627次包括Acta Mater.、Appl. Mater. Today、 Mater. Design、Scripta Mater. 等期刊上的论文引用。研究成果3次获得行业顶级国际会议最佳论文奖，进一步提升了我国电子制造领域基础研究方面的国际影响力；部分研究成果作为中国焊接领域代表性成果被中国焊接大百科全书《中国焊接1994-2016》、《焊接技术路线图》等重要著作收录，体现出项目研究水平在国内行业的领先地位，同时获得6项国家发明专利，并在多家重点航天院所广泛应用，对电子制造学科及行业发展形成有力推动。

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