基本信息
- 項目名稱：
- 環(huán)保型無松香無鉛焊膏的開發(fā)
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 焊膏是一種重要的電子封裝材料，傳統(tǒng)的焊膏中含有大量的Pb和松香，會危害操作人員的身體健康并且污染環(huán)境。本項目從環(huán)保的角度出發(fā)，開發(fā)一種環(huán)保型無松香無鉛焊膏，該焊膏對環(huán)境無污染，不增加成本并保證了焊接的可靠性，同時焊接溫度比市場上同類產(chǎn)品低10-20℃，可以有效地避免電子器件和印刷電路板因焊接溫度過高而受到損壞，焊膏保質(zhì)期也得到延長。因此，與同類產(chǎn)品相比，該研究成果在技術(shù)創(chuàng)新上具有明顯的優(yōu)勢。
- 詳細介紹：
- 焊膏是影響電子產(chǎn)品尺寸、成本及可靠性的關(guān)鍵材料之一。傳統(tǒng)的焊接材料含有大量的Pb和松香，均為有毒物質(zhì)，危害操作人員的身體健康并且污染環(huán)境，因此世界各國都提倡在電子封裝中使用無（低）松香無鉛焊膏，并且制定了相關(guān)的法律法規(guī)。本項目從環(huán)保和實用性兩方面出發(fā)，開發(fā)出一種環(huán)保型無松香無鉛焊膏，以避免焊接過程中對環(huán)境的污染和對人類身體健康的危害，同時解決無鉛焊接過程中焊點因?qū)щ姴缓没驅(qū)嵝圆畹仍驅(qū)е潞更c提前失效從而影響電路板整體性能的問題，滿足焊點密度更高、面積更小的BGA封裝領(lǐng)域?qū)煽啃詢?yōu)良的焊點的要求。本項目開發(fā)的環(huán)保型無松香無鉛焊膏在印刷電路板上的焊點飽滿、有光澤，無錫珠，無橋連，無坍塌現(xiàn)象出現(xiàn)。可以應(yīng)用到BGA封裝、LED封裝、Flip Chip封裝等電子封裝領(lǐng)域，該研究成果已申請國家發(fā)明專利（公開號：CN 101670499A），并且多次在大型學術(shù)會議上進行展示和交流，具有廣闊的市場前景和良好的經(jīng)濟效益潛力。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 作品設(shè)計、發(fā)明的目的：在電子封裝的無鉛化過程中，Sn-Ag-Cu系列被公認為是最佳的無鉛焊料之一，但是為了提高焊接效果，Sn-Ag-Cu焊膏中含有大量松香，而松香在焊接過程中揮發(fā)出有毒氣體，長期使用會危害焊接操作人員的身體健康以及污染環(huán)境。因此從環(huán)保角度考慮，開發(fā)一種環(huán)保型無松香無鉛焊膏具有很強的現(xiàn)實意義。 基本思路：從焊膏用助焊劑著手，找到性能良好的環(huán)保型松香替代物，并且對助焊劑中的活性劑進行改良，然后通過選擇其它添加劑進一步提升焊接性能，開發(fā)出一種焊接性能優(yōu)良的環(huán)保型無松香無鉛焊膏。 創(chuàng)新點：本研究中開發(fā)的無松香無鉛焊膏是一種環(huán)保型產(chǎn)品，不含松香不含鉛；利用現(xiàn)有的封裝設(shè)備和技術(shù)即可使用；焊接可靠性良好；焊接溫度為250℃，比市場上的焊膏低10-20℃，可以有效地避免電子器件和電路板因焊接溫度過高而受到損壞；與市場上的同類型的焊膏相比，其成本相當。 技術(shù)關(guān)鍵：通過實驗選擇一種性能優(yōu)良的環(huán)保型松香替代物，在不增加成本和保證焊接可靠性的前提下替換掉有害物質(zhì)松香。 主要技術(shù)指標：本研究中開發(fā)的環(huán)保型無松香無鉛焊膏不含松香不含鉛，在銅片和PCB板上經(jīng)過回流焊后，焊點飽滿、有光澤、無錫珠、無坍塌、無橋連現(xiàn)象出現(xiàn)，滿足焊接要求。
科學性、先進性
- 目前市場上的焊膏中含有大量松香，而松香是危害人體健康和環(huán)境的有害物質(zhì)。本項目通過大量實驗找到松香的替代物，既能保持焊膏良好的焊接性能，又能不對人體健康和環(huán)境造成危害，從而開發(fā)出一種環(huán)保型無松香無鉛焊膏。雖然目前國內(nèi)市場已有少數(shù)無松香無鉛焊膏的產(chǎn)品，但因未能找到性能優(yōu)良的松香替代物從而導致焊膏的活性不夠，在此情況下要提高焊接可靠性就需升高焊接溫度，這對電路板和電子器件的溫度承受能力將是一個嚴峻的考驗。國家知識產(chǎn)權(quán)局也公開了一些無松香免清洗助焊劑的發(fā)明專利，但是這些助焊劑并不能滿足高性能焊膏的要求。 本項目正是從松香替代物、活性劑、焊接溫度等關(guān)鍵技術(shù)方面著手開發(fā)性能優(yōu)良的環(huán)保型無松香無鉛焊膏，該焊膏能夠在現(xiàn)有的電子封裝設(shè)備和封裝工藝中正常使用，且焊接溫度比市場上的焊膏低10-20℃，可以有效避免電子器件和電路板因焊接溫度過高而受到損壞，同時成本相差不大，保質(zhì)期明顯延長，具有明顯的科學性和先進性。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 獲2010—2011年度“挑戰(zhàn)杯”學生課外學術(shù)科技作品競賽校賽特等獎。 本課題組指導教師2009年10月14-17日在蘇州舉辦的中國材料研討會中任綠色電子材料（電子封裝領(lǐng)域）分會主席，本項目中的成員亦積極參會，并介紹課題的研究思路和部分研究成果，受到參會人員的一致好評，各級專家和學者對該成果的創(chuàng)新性和實用性給予了高度肯定。 已取得的階段性成果： 1、一種含有活性控制劑的無松香無鉛免洗焊膏。 國家發(fā)明專利，公開號：CN 101670499A 2、無松香無鉛焊膏活性體系的研究。 2009中國材料研討會，2009 3、Sn-3.5Ag-0.5Cu塊狀焊料用無松香助焊劑的研究。 第十五屆全國相圖學術(shù)會議暨相圖與材料設(shè)計國際研討會，2010
作品所處階段
- 中試階段。在印刷電路板上進行焊接實驗，其焊點飽滿、有光澤，無錫珠，無橋連，無坍塌現(xiàn)象，焊接性能良好。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 1、專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓 2、項目合作
作品可展示的形式
- 實物、圖片?？商峁┲竸?、合金粉末、焊膏、焊接后的印刷電路板等實物及相關(guān)圖片。
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 技術(shù)特點及優(yōu)勢：產(chǎn)品中無松香無鉛；焊接溫度較低為250℃；可以有效避免電子器件和電路板因焊接溫度過高而受到損壞；成本相差不大；保質(zhì)期明顯延長；整個焊接過程可以在現(xiàn)有的電子封裝設(shè)備和封裝工藝中完成。 適應(yīng)范圍、市場分析及經(jīng)濟效益預(yù)測：電子信息產(chǎn)業(yè)是福建省以及廈門市當前發(fā)展最快、實力最強，也是最有活力和最有發(fā)展前景的產(chǎn)業(yè)之一，在海西戰(zhàn)略的閩臺對接中發(fā)揮著十分重要的作用。因此，大力發(fā)展應(yīng)用于電子封裝領(lǐng)域的焊接性能優(yōu)良的環(huán)保型焊膏就有著十分重要的現(xiàn)實意義。 本研究正是從環(huán)保和實用性兩方面出發(fā)，開發(fā)出一種環(huán)保型的無松香無鉛焊膏，以避免焊接過程中松香對環(huán)境的污染和對人類身體健康的危害，同時解決無鉛焊接過程中焊點因?qū)щ姴缓没驅(qū)嵝圆畹仍驅(qū)е潞更c提前失效從而影響電路板整體性能的問題，滿足在焊點密度更高、面積更小的BGA封裝領(lǐng)域?qū)煽啃詢?yōu)良的焊點的要求。本研究開發(fā)的環(huán)保型無松香無鉛焊膏可以應(yīng)用到BGA封裝、LED封裝、Flip Chip封裝等電子封裝領(lǐng)域，具有廣闊的市場前景和良好的經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 電子封裝是指將構(gòu)成電子器件或集成電路的各個部件按規(guī)定的要求實現(xiàn)合理的布置、組裝、鍵合和連接，以達到防止水份、塵埃及有害氣體對電子器件或集成電路的侵入，減緩震動、防止外力損傷和穩(wěn)定元器件等目的的操作工藝。 長期以來Sn-Pb合金由于具有優(yōu)良的物理、化學性質(zhì)和機械性能及低廉的價格，作為焊接材料廣泛應(yīng)用于半導體器件、計算機及家用電器等電子產(chǎn)品中。處理廢棄的電子產(chǎn)品垃圾方法是將其破碎后埋入地下，但由于含鉛的微細焊料無法回收，在酸雨的侵蝕作用下發(fā)生化學反應(yīng)，而使鉛離子滲入到地下水中和土壤中，進而對人體健康和環(huán)境造成極大危害。這一問題已引起歐洲、美國、日本等政府的高度重視，并已制定出多項政策來限制含鉛焊料的使用，并積極研究和開發(fā)無鉛焊接材料。 隨著電子行業(yè)的飛速發(fā)展，焊膏已發(fā)展為高度精細的表面組裝材料，它在SMT (表面組裝技術(shù)) 的細引腳、小間距器件組裝，高密度組裝等組裝技術(shù)中發(fā)揮了極其重要的作用。隨著電路組裝密度的不斷提高和回流焊接技術(shù)的廣泛應(yīng)用、人們對環(huán)保的關(guān)注以及綠色組裝概念的提出，SMT對焊接材料也不斷有了新的要求。目前焊膏的發(fā)展主要方向包括無松香環(huán)保型免清洗焊膏的研制，即為了滿足低殘留，高可靠性及環(huán)保的需求，無松香環(huán)保型焊膏的研發(fā)還需要不斷地深入。在一些發(fā)達國家，對無松香無鉛焊膏的研發(fā)已經(jīng)進行了很長一段時間，并且也取得了一些比較好的成果。而國內(nèi)在這方面的研究相對來說起步比較晚，盡管也有一些無松香無鉛焊膏的問世，但焊接效果不是十分理想。因此開發(fā)一種焊接性能優(yōu)良的環(huán)保型無松香無鉛焊膏就顯得十分必要。 與市場上同類產(chǎn)品相比，本研究中開發(fā)的環(huán)保型無松香無鉛焊膏不含松香不含鉛，對環(huán)境無污染，是一種環(huán)保型產(chǎn)品，并且本焊膏在現(xiàn)有的電子封裝設(shè)備和封裝工藝中即能順利完成焊接過程，同時焊接溫度比市場上的焊膏低10-20℃，可以有效避免電子器件和封裝設(shè)備因焊接溫度過高而受到損壞，焊膏保質(zhì)期也比傳統(tǒng)的松香型焊膏的長。在技術(shù)創(chuàng)新上與同類產(chǎn)品相比，具有明顯的優(yōu)勢。
