《从溶剂调控到智能设计与优化：烧结互连材料的多尺度研究》

   刘盼 博士

   中国复旦大学、上海碳化硅功率器件工程技术研究中心 副教授、中心副主任

演讲摘要：

烧结互连材料是宽禁带半导体功率器件封装的关键材料，其微观组织演化与可靠性直接影响功率器件及功率模块的热管理能力、电学性能和长期服役稳定性。本报告围绕烧结互连材料，系统介绍在溶剂调控、微观结构表征、可靠性评价以及智能设计与优化等方面的多尺度研究进展。

首先分析溶剂调控对烧结材料剪切强度、电导率、热导率及本构行为的影响规律，系统建立溶剂配方与材料性能之间的构效关系。同时，针对无压烧结材料的爬胶（Fillet）行为，开展基于力学分区的影响机制分析。结合实验表征、统计分析、机理建模以及面向材料筛选与优化的多目标优化方法，通过相关性分析和贡献度评估识别影响材料性能与可靠性的主控因素，实现典型服役环境下烧结材料体系的快速筛选与优化设计。

此外，基于二维孔隙形貌特征，结合四参数随机算法，重构三维微结构模型，用于预测烧结材料热导率和电导率。研究结果表明，仅考虑各相体积分数难以准确描述烧结材料的热、电输运特性，而孔隙连通性、颗粒接触构型以及界面热阻和界面电阻等因素对材料有效输运性能具有决定性影响。为进一步提高预测精度，结合随机场理论与随机生长模型构建代表性体元，并耦合有限元分析与有效介质理论，对材料的等效热导率和电导率进行预测。引入界面效应后，模型预测结果与实验结果更加吻合，显著提升了模型的预测能力和工程应用价值。本研究构建了一个融合数据驱动与物理机理的烧结互连材料智能设计与优化框架，为烧结互连材料研发由经验试错向机理模型与数据协同支撑的智能化设计转变提供了新的思路。

演讲人简介：

刘盼, 女，博士，复旦大学智能机器人与先进制造创新学院副教授,博士生导师,入选上海千人计划及复旦大学卓学优秀人才培育计划。2009年本科毕业于北京航空航天大学材料与科学工程系，硕博分别毕业于荷兰代尔夫特理工大学可持续能源技术专业与电子工程系。曾任职于荷兰UL、德国贺利氏集团，2019年加入复旦大学，现任上海市碳化硅功率器件工程技术研究中心副主任、复旦大学宁波研究院宽禁带半导体材料与器件研究所副所长、电子封装技术国际会议（ICEPT）技术委员会委员等。已在高水平期刊及国际会议发表论文七十余篇，授权发明及实用新型专利十余项。研究内容包括碳化硅基超级结器件设计、碳化硅MOSFET器件可靠性、烧结互连材料的溶剂调控、新型封装散热材料与设计、多物理场多尺度下器件-封装的协同优化等，致力于提升功率器件和封装互连在复杂应用环境下的性能与寿命。