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湾区逐梦 | 朱朋莉:以钉钉子精神探寻纳米材料世界

时间:2019-10-12  来源:党群处、发展处、人资处 文本大小:【 |  | 】  【打印

  【庆祝新中国成立70周年,献礼中科院建院70周年,深圳先进院推出“引领科学风尚 传承科学精神”系列人物报道,树立先进典型,凝聚榜样力量,讲述科技工作者的精彩故事及取得的最新成果,弘扬他们胸怀祖国、服务人民的爱国精神,勇攀高峰、敢为人先的创新精神,追求真理、严谨治学的求实精神,淡泊名利、潜心研究的奉献精神,集智攻关、团结协作的协同精神,甘为人梯、奖掖后学的育人精神。】

 

  长度仅一根头发丝?#26412;?#30340;六万分之一,表面积却可铺满一整个足球场,具有反常的物理、化学特性,经特殊加工后可应用于传感器、催化剂、生物工程?#30830;?#26041;面面,这就是神奇的纳米材料。在纳米材料的世界里,中国科学院深圳先进技术研究院材料所(筹)第一党支部书记朱朋莉研究员已经潜心钻研了15年,她将纳米技术应用于制备集成电路产业的四要素之一—电子封装材料。

  众所周知,集成电路是现代信息社会的基石,其复杂及精确程度不亚于建造一幢功能齐全的摩天大楼。为将研发的电子封装材料真正应用于产业,材料学背景出身的朱朋莉将整个IC产业链“吃透?#20445;?#20174;设计原理到封装制造,再到后期的可靠性验证进行全面学习,以钉钉子精神扎根应用基础研究。

 △ 深圳先进院材料所(筹)第一党支部书记朱朋莉研究员

  保护“大脑”的关键材料

  布满成千上百个元器件的集成电路,好比电子产品的大脑,而封装材料则起到了支撑和保护“大脑”的作用,同时辅助高效工作的“大脑”进行散?#21462;?#26417;朋莉团队研究的底部填充胶和环氧塑封料,正是电子封装中的关键材料。

  “塑封料用于芯片外围,底部填充胶用于芯片内部,主要对芯片起到机械支撑、密封保护、焊球保护等作用。看似微小,?#35789;?#25152;?#34892;?#29255;中必不可少的材料。”据朱朋莉介绍,这类材料纯度要求高、技术门槛高,大多国内厂家生产的?#25237;?#26448;料无法满足高端芯片制造的需求,在原材料领域长期依赖进口。

△ 集成电路好比电子产品的大脑(图片来自网络)

  朱朋莉表示,这背后的主要原因在于国内集成电路产业起步晚,产业链不完善,材料领域科研人员?#22270;?#25104;电路企业缺乏交流,学科深度交叉未形成,且专业人才缺口极大。

  在封装材料的研发过程中,缺乏试错和验证的产业平台给朱朋莉团队带来了不少难题。“以底部填充胶为例,芯片的验证费用高?#28023;?#38590;以?#19994;?#32447;上验证的机会,其次由于面向的是高端芯片用底部填充?#28023;?#22269;内也缺乏相应芯片?#32435;?#20135;线。”材料做出来了,?#29615;?#36827;行可靠性验证,朱朋莉心里始终不踏实。

  

△ 朱朋莉在实验室测试底部填充胶与不同基底材料粘结强度,是底部填充胶芯片应用的关键数据

  最后团队决定另辟蹊径,瞄准底部填充胶的下两到三代需求?#38382;料?#24515;来对材料内部机理进行评估,重点探究纳米材料的引入对底部填充胶性能的影响及变化规律。同?#20445;?#38024;对底部填充胶十余种组份配方的正交实验,大量提取基础实验数据,归纳整理,总结规律,最?#25307;?#25104;研发团队的核心“法宝?#20445;?strong>可大幅?#20154;?#30701;样品的开发时间,实验室开发的样品可以满足高密度、窄间距芯片的下填充需求。

  国产高端电子材料迎?#21019;?#22825;

  封装材料技术要求高、国内集成电路产业薄弱、缺乏可靠性验证平台,芯片材料的基础研究道路崎岖漫长。不过,随着国内对集成电路产业的重视,在新的发展格局下,国产芯片材料行业迎来了历史性的机遇。

  “近年来,国家对集成电路产业的支持力度加大,国内大企业也?#25954;?#20026;国产材料提供试错机会,专业领域内的科研人员都感到非常振奋,可以说国产高端电子材料的春天来了。”朱朋莉感慨道。

  于今年5月成立的深圳先进电子材料国际创新研究院就是典型案例,该研究院由深圳先进院发起,与宝安区人民政府合作共建,依托宝安区的产业?#25856;疲?#23558;企业需求与研究院紧密结合,共同攻坚下一代移动通信技术的关键电子材料。

  ?#28304;耍?#26417;朋莉表示:“依托深圳市电子信息产业的优越地理位置和深圳先进院的学科交叉特色,可加快实现从基础原材料研发-实验室样品开发-芯片测试-可靠性反馈全链条的响应,大大缩短基础研究到产业应用的时间。”

  触类旁通,构建纳米材料的“知识树”

  2010年7月,从中科院化学所博士毕业的朱朋莉正式加入深圳先进院,彼时正值深圳先进院?#30001;?#21475;临时办公地搬迁至西丽园区。“新的城?#23567;?#26032;的院所、新的研究方向,意味着新的契机。”回忆初到深圳先进院,朱朋莉称南方城市高速的运转节奏吸引了她。

  2012年,朱朋莉盼望的“新契机”来到了她?#32435;?#36793;。作为广东省创新团队“新一代电子封装关键材料的开发与产业化”子课题一负责人,她被委以重任开展?#23435;?#26399;5年的底部填充胶研究。对于当时刚刚博士毕业的朱朋莉而言,能参与到千万级的项目中,她认为自己是?#20197;?#30340;。“从一开始封装术语都听不懂,到后来摸清整个集成电路产业链,自主明确各阶段材料目标,在创新团队项目中积累的知识?#38498;?#32493;的材料设计和制作起到极大的促进作用。”朱朋莉回忆道。

△ 朱朋莉(前排右一)与团队

  以钉钉子精神做研究的习惯,在朱朋莉读书时期就形成了。在河南大学特种功能材料教育部重点实验室读研期间,朱朋莉主攻的研究方向是纳米氧化锌材料的制备,但她并不局限于自己的研究领域,而是不断拓展完善纳米材料制备的知识体系。“就像一根树干不断发散枝叶一样,我通常会双向?#30001;歟?#30740;究同一种实验方法可以做出哪些纳米材料,反过来,同一类纳米材料可以用哪些方法去做。”

  在朱朋莉看来,只有基础知识扎牢后,方能举一反三,触类旁通。她也以同样的学习研究态度教导学生,鼓励他们多看文献、积极参加学术报告。她认为作为科研人?#20445;?#38075;研探索精神必不可少,“?#23548;?#24037;作中研究方向和领域会不断变化,过去学的东西?#24162;?#33021;立刻用上,但在?#37038;?#31185;研工作?#32435;?#28079;中,总有一天会从中受益。”

  中共党员朱朋莉:作为一名党?#20445;?#24212;脚踏实地,不断突破自我,更要团结周围的同事及同学们共同努力,攻克一个个“卡脖子”技术,才能让“自主研发”和“中国技术”大放异彩。

太阳征程闯关
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