创新封装材料 科研报效祖国

孙雅琴

雷光寅

芯片是整个信息社会的基石和心脏，也是推动整个信息社会向前发展的发动机。芯片有一个非常长的产业链，产业链的每个环节都必须环环相扣，要求极高，任何一个环节出现差错都可能导致这枚芯片最终无法达标。作为微电子技术领域中的一项重要技术，芯片封装技术就是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁。“如果芯片没有封装，就会变得无比脆弱，可能连最基础的电路功能都实现不了。”复旦大学工程与应用技术研究院研究员雷光寅说。

相较于集成电路领域的其他技术而言，芯片封装技术显得异常低调，导致外界对这一领域知之甚少。但多年来，雷光寅却矢志不渝扎根在这一领域中，一直从事新型纳米材料以及先进半导体功率模块等方面的研究，立志通过科学研究为芯片封装研发出更多先进材料，提升其制造工艺，将芯片的性能进行最大限度的发挥。

对雷光寅而言，科学研究追求的不是光鲜，而是切实地为社会作出贡献。

小封装蕴含大智慧

20世纪90年代以来，以信息技术、生物技术为代表的高新技术产业蓬勃发展。同时也吸引了雷光寅对这一领域的关注。也是在这一背景下，他选择扎根于浙江大学生物医学工程专业开始学习、探索，并于2003年6月顺利获得了浙江大学生物医学工程专业学士学位。

本科毕业后，雷光寅选择申请前往美国弗吉尼亚理工大学材料科学与工程专业，进行研究深造。当时弗吉尼亚理工大学与美国其他高校合作成立了生物学工程学院，雷光寅的研究生导师因为具有较强材料学背景也参与其中，并开始寻求一位生物学背景的学生进行合作研究。在这一背景下，雷光寅被成功收入其麾下，开始与导师共同深入到材料科学与工程专业的项目研究中，展开合作探索。而雷光寅的硕士论文《纳米银颗粒的制备及其抗菌性能》就是从材料的角度出发，利用纳米银悬浮液解决生物医学方面的相关问题。在不断深入的研究开拓之下，雷光寅逐渐打开了材料研究的大门。

2005年8月，雷光寅顺利获得了材料科学与工程专业硕士学位。在此之后，他决心跟随着自己的导师，继续在美国弗吉尼亚理工大学电力电子中心（CPES）攻读材料科学与工程专业的博士学位，这一阶段，他多维度地深入学习材料科学与电力电子工程技术，在不断研究锤炼下，能够有效地根据应用场景转换成对工程材料的需求，并且开发出了高性能的电子材料和制备工艺，其博士就读期间开发的纳米银焊浆，还被评为2007年度最具商业价值的100个产品之一（R&D 100 Award）。由雷光寅作为第一作者的论文也发表在电子封装领域著名期刊IEEE Transactions on Components and Packaging Technology，单篇他引144次。这些经历都为他今后从事封装领域的研究奠定了坚实的基础。

大危机下的科研历练

21世纪初期，美国金融风暴汹汹来袭，更于2008年在世界掀起了一场金融海啸。本来应该于2008年年底左右结束博士研究的雷光寅，也受到了当时“恶劣”就业形势的影响。一年多的灰暗时期，让雷光寅身心俱疲。正当他对未来的方向感到迷茫时，转机也随即出现。

福特汽车公司作为美国最大的工业垄断组织和世界重要跨国企业之一，在整个金融危机的大背景下并没有申请破产，并慢慢走出了低谷。2010年年初，福特公司开始向社会招募人才，雷光寅抓住了这一时机，并以扎实的研究功底通过了面试，成为福特面向社会招募的第一位高新技术人才。“福特主要是做混动车的电控技术开发，而我的博士课题就是开展电子封装领域的材料研究，并将此应用在功率模块中，而这一模块应用的最大场景，便是车辆的电机控制器。”雷光寅说。这一方向的研究与他博士期间课题非常吻合。自此，雷光寅便在福特开始了长达8年的科研探索。

在福特汽车公司工作期间，雷光寅担任电驱动系统部的资深研发工程师，主要负责电驱动系统电机控制器以及功率模块的开发，在产业一线积累了丰富的经验，并在科研领域有了飞速的成长。在这段期间，他参与了高功率密度半导体功率模块设计，以及高性能新能源汽车电机控制器的研发项目，在多个领域做出了开拓性的原创工作。

杂散电感是电子封装模块的一种寄生参数。过高的杂散电感制约了半导体器件的开关特性，降低了系统效率，给器件的驱动电路设计也带来了诸多困难。这一点，在宽禁带半导体的应用场景中显得尤为突出。在这一背景下，雷光寅和团队成员创新性地开发了具有超低杂散电感的功率模块及双面冷却封装工艺，在进一步提高宽禁带半导体工作效率的同时也降低了其封装成本。

除此之外，为了服务于企业的长远发展，雷光寅还在福特内部组建了电子封装实验室，并担任实验室主任，为企业电子封装技术的进步作出了突出贡献。

在国外学习工作期间，雷光寅始终步履不停，并领导参与了6个大型研发项目，总经费超过2200万元人民币。在研究成果的基础上，他发表了学术论文16篇，获得美国暨国际授权发明专利22项，多项在产业界展开了有效转化与应用。

心系祖国的科研赤子

“我出国并不是为了去国外定居，而是为了学好科研技术之后报效祖国。”雷光寅说。2018年1月，雷光寅终于回到了阔别已久的祖国。自那时开始，他开始扎根于祖国大地，脚踏实地用科研技术为祖国的电子封装领域发展而贡献力量。

为了切实了解我国的企业所需，雷光寅将上海蔚来汽车有限公司作为自己回国发展的第一个研究阵地。2018—2020年以来，雷光寅一直在担任上海蔚来汽车有限公司电动力工程技术专家，全面负责设计开发先进电机控制系统在新能源车中的应用。在产业一线的实践下，他对于自己所在研究领域的现状也有了更深层次的了解。

人生的道路上，要不断地挑战自我。在科研领域，雷光寅从未放弃追寻更高的水平、让自己上升更高的台阶。从2010年到2020年，雷光寅在国内外企业一线度过了自己10年的科研岁月，而这时他也在寻求着科研领域的下一个挑战。“在车厂工作后期，我们就会进入一个周期性的循环，对于我的个人的职业规划而言，我更想去一个不同的环境去挑战更多新的可能。”雷光寅说。

就在这时，复旦大学工程与应用技术研究院向雷光寅抛出了橄榄枝。在复旦大学建设新工科的背景之下，雷光寅加入了全新的科研团队，并开始利用自己的专业优势，和团队成员们一起展开协同攻关。“不管是在之前的蔚来汽车，还是如今基于复旦大学这一平台，我们的研究都非常有活力。”雷光寅说。

承接着之前的研究方向，目前雷光寅将研究的重点放在了封装材料的制备工艺以及设计环节突破上，在碳化硅，氮化镓的高温封装材料研究中，他们打破了之前100℃温度的限制，将其使用温度提升到了250℃。目前，相关理论研究成果正在投稿过程中。

长年在产业一线摸爬滚打，也让雷光寅形成了自己独特的教学优势。在担任“半导体封装概论”课程教授的过程中，他会将自己的授课内容从整个半导体相关的芯片制成到封装材料、封装工艺及相关的应用进行贯穿。

“在我看来，我们的教学一定要接地气，要充分地让学生了解我们的研究方向，它的真正研究内容，它将来的输入，它对整个产业或者是研究领域的意义在哪里。”雷光寅说。因此，相对于死板的理论教学，他更倾向于用大量的实例穿插其中，通过举例论证解决学生的困惑，让学生能够切实地了解自己所在的领域方向。1年多来，雷光寅接地气的授课方式，受到了学生们的一致好评。虽然有时候准备课程教案经常到半夜两三点，但是雷光寅从未感觉到辛苦。“对我来说这也是一个特别好的机会，将整个行业从头到尾梳理一遍。”他说。

在国家“十四五”规划的大背景下，目前雷光寅和研究团队也将筹备开展新的研究项目。在新能源汽车中，他们将开展基于碳化硅功率器件的电机工程系统研究。这其中涵盖先进材料的制备，以及封装的设计。这与雷光寅之前的研究背景一致。除此之外，他们还将联系相关企业，完成一系列完整情况的测试。目前，这一项目正在顺利准备中。

研究之路任重而道远。雷光寅一直以来都有着属于自己的人生步调。在他看来，在科学研究中不求飞跃性的进步，但每个星期、每个月前进一小步，对于自己来说就是莫大的鼓励。“我从工业界回来，非常清楚祖国目前需要的是什么，不管是理论研究还是技术创新，我都有必要为祖国作出自己的科研贡献。”雷光寅坚定地说。