【创新在大工】材料科学与工程学院团队在航天电子制造微互连材料与工艺优化方面的研究获得重要进展

航天电子系统是航天体系的核心组成部分，微型化趋势下其在极端苛刻空间环境的高可靠性服役是事关事业发展的重大问题。基于我国航天电子产品高性能、多功能、高可靠性的性能要求，航天电子产品微互连焊点在尺度效应及多应力耦合作用下失效机理研究具有理论意义与工程应用价值。

材料学院黄明亮教授针对微型化发展趋势下航天电子封装制造技术中“尺寸效应—界面反应—界面特性与组织演变—多场耦合下微尺度焊点的可靠性”之间本质联系的科学问题进行了研究，揭示了尺寸效应对航天电子制造微互连工艺过程中固界面反应的影响机制，建立了CGC（浓度梯度控制）界面反应理论模型，实现了对航天电子制造工艺过程中各主要动力学参数的精确数值模拟与预测，解决了目前代表性的“熟化”界面反应理论模型无法解释“尺寸效应”现象的难题，成功应用于航天电子制造微互连材料与工艺优化，并大大提高了微焊点的可靠性；阐明了航天电子微焊点的电迁移失效机理，明确了航天电子微焊点热疲劳条件下的失效模式和可靠性机理，验证了尺寸效应下航天电子产品微焊点的机械振动与环境实验的可靠性。同时，优化工艺参数后的微焊点在特定要求下，可以通过减少三防漆层涂敷次数及厚度，满足产品耐盐雾腐蚀需求并且提升生产效率50 %以上。

本项目建立的CGC界面反应理论模型

该CGC界面反应理论模型在运载和XX型号产品中得到成功应用，基于CGC界面反应理论模型优化后的封装制造微互连工艺参数，实现了航天关键器件的高可靠性焊点微互连，并得到了产品成功飞行的验证。研究成果为微型化趋势下航天产品的电子制造微互连工艺提供了技术指导，进一步推动了微型化电子制造的可靠性提升。

黄明亮教授主持了国家自然科学基金航天先进制造技术研究联合重点项目“航天电子产品微互联焊点在尺度效应及多应力耦合作用下失效机理”，合作单位中国航天科技集团第九研究院，项目于2022年底完成，近日（2月20-21日）在结题审查交流会上进行了详细汇报，评审组对该项目在航天微互连焊点可靠性方面的理论研究与技术成果给予了高度评价，项目顺利通过结题验收，并被评为“A”优秀。项目组参与了国家标准、国家XX标准、IEC标准、行业标准的编写与审查。此外，黄明亮教授主持的上一个国家自然科学基金重点项目于2012年完成，结题验收也被评为“A”优秀。