“希望通过赛事的举办，让国内的焊接工艺精益求精。”
—— 李宁成 IEEE Fellow / 大赛发起人
大赛官网https://www.ncl-cup.cn/
时代在呼唤，创新正当时，神奇的你在哪里?
在人工智能大模型训练与推理需求爆发式增长的2026年，全球半导体产业正经历从“晶体管缩放”向“系统级异构集成”的深刻转型。TSMC CoWoS、SoIC、InFO等先进封装技术，以及HBM高带宽内存堆叠，已成为AI芯片性能提升的关键瓶颈突破口。然而，微凸点（micro-bump）pitch持续缩小至30μm以下、I/O数量突破数千、功耗密度与热应力激增、新型基板材料（玻璃核芯、SiC、氮化硅等）引入带来的界面兼容性难题，让传统焊接材料与工艺面临前所未有的挑战。焊点空洞、硅/玻璃桥接、非润湿、热机械疲劳开裂、 electromigration（电迁移）失效等问题频发，以及晶圆级转型面板级封装各种材料连接带来的工程难题（玻璃芯与有机PCB焊接）直接影响封装良率、可靠性和产品上市时间。
正是在这一产业背景下，由IEEE Fellow、焊接材料领域国际权威李宁成博士亲自发起并永久冠名的“李宁成杯”先进焊接材料应用案例大赛，于2026年2月正式启动。大赛以“工程师驱动产业创新”为主题，聚焦精密电子与半导体先进封装领域的真实焊接应用案例，鼓励DFM（可制造性设计）、FMEA（失效模式与影响分析）、缺陷分析（FA）、故障排除（Trouble Shooting）等工程实践。通过初赛网评、线上视频评审与广州总决赛现场路演（9月4日），汇聚行业顶尖智慧，搭建专家引领与工程师落地深度融合的平台。
作为大赛征文，结合国内领先半导体先进封测厂（OSAT）的两则真实量产案例，系统呈现先进焊接材料如何在微观互连与宏观应力双重挑战中发挥关键作用。这些案例严格遵循大赛评审维度——创新性（30%）、技术难度与先进性（25%）、应用成效（25%）、可推广性（15%）——并深刻印证了大赛“打破理论与一线工程实践断层”“推动从‘晒自家绝活’转向‘共解共性难题’”的核心价值。希望通过分享，激发更多工程师团队踊跃参赛，共同推动中国先进焊接材料技术迈向新高度。
大赛的产业定位与核心价值
“李宁成杯”聚焦“先进焊接材料”——即通过先进助焊剂配方或合金技术开发、普遍适用于半导体先进封装与高密度电子组装的稳定、可靠、一致的焊接材料。案例必须真实应用于生产一线，限于精密电子和半导体封装焊接，形式涵盖DFM、FMEA、FA、Trouble Shooting。行业领域推荐包括半导体技术、航天国防、医疗电子、功率转换电子等。
大赛性质为公益，范围全国（鼓励境外队伍），决赛形式为现场路演评委评分。赛程分为初赛第一阶段（网评）、第二阶段（线上视频评审）与总决赛三个阶段。参赛对象为从事精密电子组装和半导体封装行业的公司、个体及爱好者，可自由组队（每队不超过5人）或单独参赛。大赛通过组织参赛者亲历企业实践、模拟管理决策、比拼解决方案，培养并提升分析、解决实际工程问题的能力。
组织保障强大：指导单位为广东省工业和信息化厅、IPC中国汽车电子指导委员会；主办单位为广东省集成电路协会；协办单位联合各省市电子协会及集成电路协会；承办单位为未来半导体。顾问委员会与评委会阵容豪华，包括李宁成IEEE Fellow、WayKoh IEEE Fellow、武汉大学刘胜IEEE Fellow（拟邀）、深圳先进技术研究院孙蓉（拟邀）、美国国家工程院院士CP Wong（拟邀）、John Lau（拟邀）、Ricky Lee（拟邀）等，以及中兴通讯聂富刚总工、SMT China技术总顾问薛广辉等资深专家。
大赛核心价值在于搭建“顶级专家与工程师的对话场域”，促成理论向实践转化，建立公平竞技与协作交流平台，让技术突破从“个人秀”走向“行业共研”。李宁成博士寄语：“希望通过赛事的举办，让国内的焊接工艺精益求精。”这正是对当前行业痛点——理论成果难以落地、工程师缺乏高端交流平台、安全合规要求严苛——的精准回应。
电子精密组装和半导体先进封装对焊接材料的新挑战
先进封装的核心是异构集成：逻辑die、HBM堆叠、I/O die、电源管理模块等通过硅中介层（interposer）、RDL或有机和玻璃基板实现高密度互连、典型工艺包括CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）、SoIC、FOWLP（扇出晶圆级封装），Panal level玻璃芯板高密度堆爹与有机PCB的适配等。在这些场景中，焊接材料承担电气导通、机械固定与部分热传导功能，其性能直接决定封装良率与寿命。
主要挑战包括：（1）微凸点 pitch 持续缩小（当前量产35-50μm，向<20μm演进），要求焊膏颗粒（Type 5-7，<5μm）与印刷/喷射精度极高，稍有不慎即桥接或量不足；（2）助焊剂必须在极短的润湿窗口内强力去除氧化层（尤其是新Cu pillar或ENEPIG表面），同时残留极低以避免underfill空洞或腐蚀；（3）大尺寸die或panel级封装翘曲（warpage）导致coplanarity差，外围焊点易出现head-in-pillow或开裂；（4）高功率密度下电迁移（EM）与热疲劳加速失效，要求合金成分优化（添加Ni、Co、Bi等掺杂剂改善IMC与延展性）；（5）新型基板（如玻璃核心TGV、SiC、金刚石、蓝宝石）引入新的界面润湿与CTE匹配难题。
在AI、汽车电子与航天航空三大高可靠应用领域驱动下，电子精密组装对焊接材料提出了严峻挑战，传统无铅焊料在高温、高密度与高可靠性维度逼近极限，焊接材料正向微合金化、低温高可靠焊料及非传统连接技术加速演进
这些挑战要求焊接材料从“通用耗材”升级为“系统级解决方案”，必须与DFM、工艺窗口、可靠性测试（TC、HAST、HTSL、EM测试）深度协同。传统经验已不足，亟需通过真实案例复盘与跨界共享加速迭代。大赛正为此提供最佳舞台。
三、真实案例分享：先进焊接材料的量产突破
案例一：HBM微凸点焊接空洞率从8%降至<1.5%——助焊剂配方与工艺窗口的精准突破
背景与问题：国内某头部OSAT企业承担某AI芯片龙头公司的2.5D CoWoS-like封装项目，涉及HBM3与逻辑die通过35μm pitch微凸点键合至硅中介层。量产初期，采用常规SnAgCu微凸点 + 标准无清洁助焊剂 + mass reflow工艺。X-ray与C-SAM全检发现，微凸点焊点空洞率平均8-12%，其中>20%面积空洞占比超过15%，导致封装整体良率仅92-94%，部分批次在客户端热循环测试中出现早期开路失效，严重影响交期与品牌信任。FA分析显示空洞主要源于助焊剂残留气体与润湿不充分。
分析过程：团队启动系统性DFM审查与FMEA。DFM发现钢网开口设计与焊膏体积边际敏感；FMEA将“助焊剂活性不足导致氧化残留与outgassing”列为最高RPN失效模式。5Why深挖根因：新工艺Cu pillar表面经等离子与轻微氧化处理后，氧化层更顽固；标准助焊剂激活剂在为避免桥接而压缩的TAL（液相线以上时间，25-35s）内无法完全发挥作用；高湿环境进一步恶化。DOE实验验证了峰值温度、TAL、助焊剂类型、湿度四大变量的影响。
解决方案：引入先进焊接材料——新一代无卤低残留no-clean助焊剂（多组分协同激活系统，有机酸+胺类增强剂+表面活性剂优化），针对微凸点细 pitch 定制流变特性，支持钢网印刷与选择性喷射；同步微调焊料合金（降低Ag含量至2.5%并添加微量Ni/Co，改善润湿速度与IMC均匀性，提升抗热疲劳能力）。工艺配套：优化钢网开口（FMEA输出）、增加等离子预清洁、严格SPC监控焊膏高度与体积、调整reflow profile（峰值250-255℃，TAL优化至32-40s）。
验证与成效：三轮pilot + 量产爬坡验证（累计>50万微凸点统计）。空洞率从8-12%降至<1.5%（>20%大空洞基本消除）；封装良率提升至98.5-99.2%，同比提升6.5个百分点；年度直接经济效益超1200万元（减少返工、报废、FA成本）。可靠性全面通过：JEDEC TC（-40℃~125℃，1000 cycles）零失效、HAST（130℃/85%RH，96h）无delamination或空洞增长、HTSL（150℃，1000h）稳定。客户新产品认证一次通过，Q3订单量环比增长35%。该案例在创新性（针对性助焊剂配方+合金协同）、技术难度（35μm pitch极窄工艺窗口）、应用成效（数据完备、效益显著）、可推广性（可快速复制至其他HBM/CoWoS产线）上均表现突出，完美契合大赛评审标准。
案例二：大尺寸异构集成封装翘曲诱发焊点开裂的材料-DFM协同攻关
背景与问题：另一家专注高性能计算与汽车电子封装的OSAT，在panel-level fan-out + 多chiplet异构集成项目中，采用大型有机中介层（>50×50mm）承载多个逻辑与HBM die。量产阶段发现，reflow后外围区域微凸点与BGA焊点出现开裂或接触不良，良率波动在3-5%，FA显示裂纹起源于IMC层或焊料bulk，与热循环早期失效高度相关。根源在于大尺寸封装翘曲（warpage > 80μm）导致coplanarity超差，高温reflow加剧热应力。
分析过程：FMEA识别“翘曲导致的机械应力集中”与“标准SAC305在高温profile下的应力放大”为高风险。DOE与模拟分析确认峰值温度>255℃时翘曲峰值增加，外围焊点应力超过材料屈服强度。传统助焊剂在尝试降低峰值温度时润湿不良率上升。
解决方案：采用先进低应力焊接材料体系——低峰值温度型增强焊膏（SnBiAg基低熔点合金，峰值可降至215-225℃，同时通过微合金化与填料优化匹配中介层CTE，降低模量以缓冲应力）；配套专用助焊剂支持更宽低温润湿窗口与强氧化去除能力。DFM同步优化：调整外围pad尺寸与钢网开口增加焊料体积缓冲、优化underfill材料与固化profile匹配新焊料、引入局部支撑结构设计。
验证与成效：经过两轮工艺迭代与可靠性验证，翘曲相关开裂率从3.2%降至0.25%；整体封装良率提升4.8个百分点；TC测试通过率从92%升至100%。峰值温度降低约30℃，不仅减少基板热损伤风险，还降低能耗约8%。单片封装制造成本下降约11%，支持更大尺寸（>60×60mm）与更高功率模块开发，成功切入某国际AI服务器供应链。该案例体现了材料创新与DFM/FMEA深度融合的系统思维，技术难度高（大尺寸多物理场耦合）、应用成效显著（全链路数据支撑）、可推广性强（panel-level与大die异构集成通用）。
案例启示：大赛评审维度与行业价值
上述两案例若提交“李宁成杯”大赛，在各评审维度均具备竞争力：创新性体现在针对特定失效机理的助焊剂配方与合金微调，以及材料-工艺-DFM的系统协同；技术难度与先进性体现在35μm pitch微凸点与大尺寸翘曲控制的极致工艺窗口把握；应用成效有完整量化数据（良率提升、成本节约、可靠性通过率）与生产验证支撑；可推广性高，可直接迁移至其他OSAT的HBM、CoWoS、FOWLP产线，甚至延伸至功率电子、汽车电子领域。
更深层启示在于：先进焊接材料已从“被动耗材”转变为“主动赋能者”。只有将实验室材料创新与产线真实痛点、FMEA系统分析、可靠性数据闭环结合，才能实现从“知道”到“做到”的跨越。大赛机制正是打破信息不对称、加速这一转化的最佳催化剂。它让工程师在专家指导下精炼案例，在路演中碰撞思想，最终通过案例库与技术社区实现行业共享，真正实现“一次参赛，长期成长”。
五积极参与，共筑未来
大赛实施计划清晰：2026年2月25日启动报名与案例征集，6月25日报名与案例提交截止，7月31日初赛评审名单公布，8月30日决赛答辩材料提交截止，9月4日广州全国总决赛现场路演与颁奖。决赛每队15分钟陈述（问题定义、要因分析、解决方案、成效评估、行业借鉴）+10分钟专家质询。
奖项设置激励到位：金奖1名（奖金 + 李宁成博士签名荣誉证书 + 行业峰会展示机会）、银奖2名、铜奖3名、最佳应用转化奖、最具社会价值奖各1名。优秀案例将汇编入《先进焊接创新案例库》，推荐至合作期刊与产业基金。赛后建立线上技术社区，所有参赛者自动成为成员，持续获得李博士团队技术指导、企业合作对接与年度跟踪回访。
诚邀全国从事精密电子组装与半导体封装的工程师、团队、材料供应商、设计公司及高校研究者积极参与。无论您有HBM微凸点、FOWLP扇出、功率器件焊接、玻璃基板兼容性还是其他真实难题，都欢迎提交案例。让我们在李宁成博士的引领下，以工程师的智慧与匠心，共同书写中国先进焊接材料创新的的篇章！
工程师的竞技场与加油站
工程师是驱动产业创新的核心力量。“李宁成杯”先进焊接材料应用案例大赛，正是为这股力量搭建的竞技场与加油站。先进焊接材料的每一次配方突破、每一次工艺优化、每一次DFM迭代，都可能带来良率数个百分点的飞跃、成本数百万的节约，以及客户信任的巩固。让我们携起手来，积极参赛、深度分享、持续学习，在9月4日的广州决赛舞台上，展现中国工程师的风采与担当，共同推动先进封装焊接技术迈向更高水平，为全球AI与高性能计算时代贡献中国方案！
