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​朱朋莉:实现芯片级底部填充胶国产化研发 服务国家集成电路产业高质量发展

2022-09-29 来源:深圳新闻网

人才之问:化学博士毕业后,进入从未接触过的芯片封装材料研究,她如何适应新环境、新领域?两年突破芯片级底部填充胶国产化研发技术,她是如何做到的?

人才名片:中共党员深圳市海外C类高层次人才,博士毕业于中国科学院化学研究所。国家“万人计划”青年拔尖人才高层次青年人才,广东省“特支计划”科技创新青年拔尖人才,深圳市后备级人才,深圳市孔雀计划 C类。国家重点研发计划项目负责人,主持国家自然基金委等省市相关项目30余项,发表论文220余篇,申请专利170余件,授权专利77件,出版论著1部。在心系“国家事”,肩扛“国家责”的理念影响下,朱朋莉研究员围绕集成电路关键芯片级封装材料开展技术攻关,作为负责人带领团队率先完成了芯片级底部填充胶关键材料开发任务,实现了材料在高密度窄间距 FCBGA大尺寸芯片上的工艺和可靠性验证,相关技术成果已成功转移至龙头企业万华化学,并进入国产化材料导入,有效的地带动和促进了国内芯片级底部填充胶的技术创新和发展,保障了产业链供应安全。


专项攻坚 助力国产芯片创新突围

“不懂纳米材料的化学博士,不是好的电子封装材料科研专家。”用这句网言网语来形容朱朋莉的跨学科交叉研究之路,再贴切不过。

朱朋莉硕士就读于河南大学特种功能材料教育部重点实验室-纳米氧化锌材料制备专业,博士毕业于中国科学院中科院化学研究所所。2010年,南下深圳,加入中国科学院中科院深圳先进技术院,她一跃跳出自己熟悉的学科,走进未曾了解的电子封装材料研究领域。

在外人看来,跨学科研究必将困难重重,道路辛苦艰辛。生在北方、长在北方的朱朋莉却为来到一座南方新城,开启一项电子产业的新研究感到振奋。依靠扎实的专业基础,秉着勇于探索未知的精神,她在芯片级封装材料研究领域一干就是十二年。

2019年中美贸易摩擦持续升级,集成电路产业首当其冲,国产芯片实现自主研发迫在眉睫。在此契机下,贯彻落实国家在电子产业方面的创新战略布局,由深圳市宝安区与中国科学院深圳先进技术院联合共建的深圳先进电子材料国际创新研究院(后简称,“电子材料院” )应运而生,肩负担起国家重任,贯彻落实国家在电子产业领域的创新战略布局,以深圳速度助力芯片国产化的创新突围。

朱朋莉作为电子材料院芯片级封装材料研究中心主任,朱朋莉带领团队转移到宝安,依托宝安完善的电子材料上下游产业链,临危受命,敲开了芯片级封装材料-芯片级底部填充胶的技术攻关大门。

协同作战 解决芯片级底部填充胶国产化实现

集成电路好比是电子科技产品的“大脑”,而封装材料则起到支撑和保护“大脑”、辅助高速运转的“大脑”散热的作用。底部填充胶正是芯片封装的关键材料之一。

“由于底部填充胶在整个芯片上属于后道封装材料,对芯片的力学保护和可靠性非常重要,但用量少,技术开发难度大,国内相关企业不愿意或者不敢去开发,导致这项材料从原材料到技术开发模式在国内一度处于空白状态。受贸易战影响,国外封装材料断供导致国内的芯片封装厂‘无材可封’‘无材可封’以及下游的终端应用公司‘无芯可用’‘无芯可用’。我们理所应当要为芯片产业链的自主研发贡献一份力量。”回顾2020年起步该项研究时的情景,朱朋莉坚定认为作为“国家队”、“国家人”,必须心系“国家事”,肩扛“国家责”。

顶着国家战略要求和市场应用急需的双重压力,也是从这一年开始,朱朋莉团队从原有的几个人,迅速扩大到30余人的规模,在具体的科研工作中大家协同作战,携手共进。

朱朋莉操作实验设备

两年多里,她带领团队进行芯片级封装材料关键问题及“根科学问题”梳理,围绕芯片级封装材料 - -芯片级底部填充胶开展技术攻关,并搭建了从原材料—配方化学—材料混合工艺—本体材料性能—芯片验证全链条式技术开发方案。

该方案不仅可彻底解决芯片级底部填充胶从原材料端的国产化实现,同时将材料开发和材料应用紧密结合,从材料应用端反向思考对材料的参数需求,从芯片终端应用反向抽提的芯片级底部填充胶基础科学问题的认知、新的评价参数和测试方法的建立,有利于芯片级底部填充胶技术的原始创新,更打破了以往直接进行成本高昂的芯片试错研发方法,极大加速了高端芯片级底部填充胶的研发进度、节省了材料在芯片测试中的高昂成本。

此外,经过技术开发顺利实现了芯片级底部填充胶关键在高密度窄间距 FCBGA大芯片上的工艺和可靠性验证,技术成果转移至行业龙头企业,万华化学后,建立了底部填充材料量产过程中的 PFEMA(过程失效模式及后果分析)质量管控体系,保证了底部填充材料生产过程中批次稳定性问题;目前开发了2款产品型号,分别面向 F CCSP和芯片面积20 mm *20 mm以下和以上的 FCBGA封装应用。

这一成果可谓率先完成了芯片级底部填充胶的开发任务,,技术国内领先,将打破日本 Namics、Hitachi、德国 Henkel等的长期垄断,实现国产化替代,带动和促进了国内芯片级底部填充胶的技术创新和发展,产生很好的社会和经济效益。

同时,在技术开发过程中构建的芯片级底部填充胶研发平台和整体研发能力也处于国际领先水平,现已建成国际一流的芯片级底部填充胶技术开发平台和研发团队,为未来在底部填充胶技术方面的国际引领奠定了坚实的基础。芯片级底部填充成套核心技术的完成,也增强了我国关键封装材料的自主保障能力,有效服务国家集成电路战略性产业的高质量发展。

举一反三 用深圳速度做科研

科研从来不是一帆风顺,。两年里,朱朋莉与团队成员一次次头脑风暴寻找创新点,一次次在“瓶颈”处推倒重来,一次次奋战到深夜。用她的话来说,“在深圳这座快速发展的城市,做科研也是争分夺秒,只争朝夕。”

即便强度极大、负荷极高,在朱朋莉眼里,没有什么困难是无法克服的。“科研是面对的是未知的。从博士开始,我们主要学习培养的就是发现问题、解决问题的能力,这样一个种思维能力培养建设好之后,面对任何一个新领域、新技术、新问题,都是可以摸索解决的。”

由于项目研究方向属于化学材料、集成电路和芯片交叉学科,材料是不是是否能够成功,一个重要因素是必须通过整个芯片的各个测试环节。朱朋莉记得,在最初的基础开发过程中,团队研发出来的材料在第一次应用作业时就出现了一系列问题。为此大家沉下心来,把问题分解为技术端和科学研究两个层面的问题,进而挖掘背后的“根科学问题”,逐一解决排查,最终在一个月里顺利通过所有环节的验证。

朱朋莉专注工作

“我们从技术端建立了围绕这款材料磁疗的一系列技术研发规范和技术研发节奏。在‘根科学问题’的认知上,建立了我们对这款材料开发的学科系统,为我们未来在材料未来的的迭代更新打好了坚实的基础。像这样面向应用端解决问题,团队能够在一件事情上举一反三,也为我们在封装材料上从目前的的落后、跟跑,到未来的创新引领提供了强大的创新动力。”正是这份善于化危为机的乐观心态,让朱朋莉在科研中披荆斩棘,勇往直前。

因人而异 做好团队建设管理

在学术成绩上,朱朋莉成就斐然。作为国家重点研发计划项目负责人,她主持了国家自然基金委等省市相关项目30余项,发表论文220余篇,申请专利170余件,授权专利77件,出版论著1部。

肩负项目领头人职责,在人才培养和团队管理方面,朱朋莉也颇有自己的心得。近10余年来,朱朋莉已培养硕士和博士生40余名,学生毕业后多投身与于国内集成电路领域。,她也多次担任国家、省、市科技部重点研发计划、广东省“珠江人才”创新创业团队现场考察专家、广东省杰出青年、广东省自然基金等项目评审工作。

朱朋莉和团队交流

在选拔人才时,她朱朋莉认为科研人员首先应该具备专业知识和专业精神,“科研是一个非常有挑战的任务,只有基础专业知识过关,才能快速找到问题的根源,进行系统研究。”其次,要孜孜以求、沉着踏实,做好长期“坐冷板凳”的准备;。第三,最后,面对未知事物要有创新思维和能力,要善用交叉的、多维度的眼光看问题,才能更快解决问题。

在团队管理中,她注重每一个成员的角色分工和目标导向,根据每个人进行任务分工和工作引导,发挥团队每位成员的优势和特长,建立好团队在每个阶段的既定目标和实施路径,的特点来安排从事基础研究还是产业化工作,虽然看重结果,但不唯结果论。她更关心大家是否找对了方法,付出了努力和心血。以严肃又不呆板,紧张又不乏人性化的节奏,引领着队伍攻坚克难,务求完胜。

巾帼担当 打造国际化科研平台

来宝安工作三年多,令朱朋莉深有体会的是,这里具备完备的产业环境、火热的创新干事氛围、强劲到位的人才政策,这些都让她的科研工作如虎添翼。她表示:“宝安区是整个深圳市高新技术企业比较密集的地区,电子信息产业作为深圳市和宝安区的重点产业,我们在做芯片集成电路封装材料开发的时候,在这里能够快速找到材料开发上下游的产业链,市场导向很强,大大提高了技术开发的效率。宝安对电子信息产业的支持力度很大,在电子材料院园区的财政投入、用地等方面,都给予了很好的的匹配。同时,宝安引进人才的强度和力度在全市都属于靠前,能够很好地解决科研人员的生活住宿、子女教育等问题,让我们从一开始就能快速适应环境,融入科研工作中。”

站在一名女性科研工作者的角度,朱朋莉也十分赞许宝安是一个开放性和包容度都很高的城区,女性人才在全区占据了较高的比例。为女性在科研方面更好地发挥坚韧勤奋、沉着应变的优势,提供了广阔的空间。

勇立潮头,巾帼担当。提及对未来的畅想,朱朋莉直言,无论是电子材料院,还是她所从事的芯片级封装材料研究,在国内的产业环境下,都属于刚刚起步阶段。面对芯片的快速发展,全球进入5G、6G通讯信时代,封装材料的研究和产业化之路道阻路且长,。下一步接下来,她希望能够围绕现在研发出来的三款芯片级封装材料,建成国际化研究平台,更好地服务国家在集成电路和封装材料领域的重大战略规划。