无铅焊料的生产现状
目前无铅产品在国内已经四处可见,大小展示会每年甚至每个季度在北京、上海、深圳等城市都有若干次,包括产品、设备展示以及无铅焊接问题研讨。而每次展示会上都会有越来越多的无铅产品展出,来源于不同规模企业。无铅材料的供货状态包括波峰焊用焊棒、焊丝,再流焊用焊粉、焊膏、焊球等各种形式。值得注意的是,无铅产品还主要是进口或合资生产。虽然不涉及专利的二元合金国内企业还可以生产,而以SnAgCu三元合金为主流的无铅产品主要为进口,特别是涉及专利的产品,国内企业不敢问津,或者采取合资,以外方控股的形式生产。另外,国内焊料制备技术也还存在很多问题,如果SnPb焊粉还可以供应的话,则无铅焊粉,特别是无铅BGA焊球等高端产品,由于技术不过关,还有专利的问题困扰,而几乎全部依赖于进口材料。
除无铅焊料合金外,无铅助焊剂也是一个非常重要的行业。目前国内虽然有助焊剂行业大小公司不少于几百家,依据市场需求,主要供应松香基、免清洗助焊剂,满足药芯丝、焊膏、波峰焊、手工焊等各种工艺要求,但是国内主要产品还是为含铅材料配合,同时陆续推出无铅焊料用助焊剂。无铅助焊剂要求耐高温,同时活化点要提高,以配合无铅焊料的高熔点,在配方和成本方面还存在很多问题没有解决。当然,由于助焊剂的原材料价格远低于合金本身,因此其价格变化还不是很敏感。
无铅焊料的专利问题
无铅技术的进展仍然倍受专利问题困扰。国内各生产厂商都非常谨慎。从1995年开始,中国开始有无铅焊料的专利申请,截至2005年5月,在中国国家知识产权局网站上用“无铅焊料”和“无铅钎料”2个主题词检索,共检索出已公开44项专利,从中可以看出我国自己的专利申请速度加快。多数专利是在主要元素基础上,通过添加微量元素来改善焊料的性能,但有的专利由于组元太多,在生产中会产生困难。同时,尽管现在有很多专利,但是这些专利范围的成分还没有达到最佳性能,不能满足所有要求。例如尽管Sn-Ag-Cu系焊接产品用户反应良好,未发生焊接不良等严重缺陷,而且应用Sn-Ag-Cu的用户也日益增加,但有的资料显示如果全球仅用该系作为Sn-Pb的替代品,Ag的储量将远远不能满足庞大的市场需求,加之熔点较Sn-Pb共晶钎料高出33摄氏度以上,这就说明单一的Sn-Ag-Cu替代品是不切实际的。而且市场上的低端产品(如儿童玩具等)应用Sn-Ag-Cu来封装焊接也会大大提高成本。对成本较低的Sn-Cu焊料来说,目前还不能做到可应用于回流焊接,存在问题也较多。另外,对于无铅焊料成型和应用技术方面的专利较少,因此无铅焊料的生产和应用方面仍然有很多的研究空间和课题。
无铅焊接技术前景
2004年全国锡基焊料产量10.8万吨,年产值约20亿美元。根据中国海关提供的数据,2004年我国涉及焊料的6种主要商品(自动数据处理设备及其部件、电动机及发电机、手持或车载无线电话机、集成电路及微电子组件、汽车和汽车底盘,以及玩具)在5大贸易国家或地区的出口总量近950亿美元,如果加上该年我国重点家电及消费类产品的出口金额420亿美元,则与焊料相关的产品出口总价值接近1400亿美元。由于这些产品都与组装焊料密不可分,如果焊料中仍然含铅,那么从2006年7月1日起,这些相关产品生产企业将受到重创。
未来材料制备、加工技术的发展方向是可靠、绿色和低成本。无铅焊接技术的发展正是顺应了这个方向。为提高该产业的经济性,还将继续研究减少贵金属,节余材料,降低成本的无铅新材料和新技术。无铅焊接结构的可靠性包括材料的主要物理、力学指标符合电子连接结构的要求,并且具有良好的工艺性,产品要有良好的可靠性。因此新焊料和工艺的开发研究还要紧密结合其可靠性的保证,同时无铅技术的应用还需要解决生产中不断出现的新问题。在产业化方面,需要研究通用产品的系列化和标准化、高端产品成形及质量控制的关键技术等问题。
由于我国无铅焊料的研究起步较晚,离产业化还有距离。目前的焊料还是以含铅材料为主,无铅焊料主要依赖于国外知识产权的配方。作为电子产品组装和出口大国,我国急需具有自主知识产权的无铅焊料。在国家、地方政府的支持下,我国已经开展了大量的无铅焊料基础性研究工作。经过十五国家863项目的实施,已经获得了具有很好应用前景的无铅合金,并积累了大量的理论和试验数据,同时取得了一批具有自主知识产权的专利配方,在小批量试生产和使用中表明性能良好,由此目前我国的无铅焊料已经具备了很好的产业化基础。
来源:新材料产业工业


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