2017-03-27 摘自國(guó)際錫協(xié) ITRI

      在上世紀(jì)90年代初，基于環(huán)保因素的考量，全球焊料產(chǎn)業(yè)鏈掀起了電子無(wú)鉛化的變革浪潮，通過焊料相關(guān)利益方的共同研究投入及歐盟強(qiáng)制法規(guī)的推動(dòng)下，全球大部分焊料產(chǎn)品從2000年左右開始逐步向無(wú)鉛焊料轉(zhuǎn)變，從而也帶動(dòng)了電子元器件、印制線路板及電子組裝設(shè)備的無(wú)鉛轉(zhuǎn)變。

      經(jīng)過數(shù)十年的無(wú)鉛化發(fā)展，焊料行業(yè)已經(jīng)來到了更加個(gè)性化的發(fā)展階段，將根據(jù)電子組裝方案的不同進(jìn)入自由選擇焊接材料的時(shí)代。根據(jù)ITRI在2013年及2015發(fā)布的全球焊料技術(shù)線路圖中，我們可以看到當(dāng)前焊料發(fā)展方向主要有低銀或無(wú)銀高性價(jià)比焊料、低溫?zé)o鉛焊料、高溫?zé)o鉛焊料、高可靠性無(wú)鉛焊料及焊料更微細(xì)等。

低銀或無(wú)銀高性價(jià)比焊料

     伴隨著2006年銀價(jià)開始急劇的攀升，行業(yè)開始大量著力于通過改性低銀焊料合金性能，減少焊料中銀的含量來降低組裝成本。很多電子組裝企業(yè)通過大量驗(yàn)證性導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)，在滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的前提下，逐步的切換成低銀或無(wú)銀焊料系列產(chǎn)品。當(dāng)然，在很多電子行業(yè)依然在使用高銀焊料，比如通訊電子、汽車電子、醫(yī)療電子等。

高溫?zé)o鉛焊料

      為了滿足日益臨近的法規(guī)要求及特殊環(huán)境下工作要求，應(yīng)用于半導(dǎo)體封裝及發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊的高鉛焊料及油井井內(nèi)電子將需要更好的無(wú)鉛焊料來替代。目前行業(yè)已經(jīng)開發(fā)出復(fù)合焊料及其它金屬基焊料作為備選材料。

高可靠性無(wú)鉛焊料

     隨著汽車電子化，機(jī)電一體化的發(fā)展，這些與生命安全的緊密相關(guān)的控制電子，對(duì)電子產(chǎn)品可靠性的要求將會(huì)越來越高。比如近年代，行業(yè)多個(gè)機(jī)構(gòu)聯(lián)合協(xié)作，開發(fā)出了耐熱疲勞及抗震性能更高的高銀無(wú)鉛焊料合金。目前，行業(yè)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)仍在開發(fā)更多高可靠性無(wú)鉛焊料合金以滿足日益增長(zhǎng)的需求。

微細(xì)化焊料

      隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品向空間更小的方向發(fā)展，3D封裝提供了解決方案，同時(shí)需要更細(xì)小的BGA錫球、更細(xì)顆粒的錫膏來滿足更精密組裝的需求。

低溫?zé)o鉛焊料

      早期無(wú)鉛焊料研究時(shí)，由于In資源的匱乏，所以SnIn系焊料應(yīng)用領(lǐng)域有限；由于SnBi系焊料發(fā)生塑性變形時(shí)，延伸率很低表現(xiàn)出脆性；另外在80至125度服役時(shí)，鉍系組織容易粗大化，晶粒粗化造成焊料強(qiáng)度降低脆性增加等可靠性風(fēng)險(xiǎn)大的原因而沒有被行業(yè)廣泛認(rèn)可。但由于LED焊接及散熱模塊必須在低溫下焊接才能滿足產(chǎn)品工藝要求，所以在此領(lǐng)域還有一定的應(yīng)用。

      隨著摩爾定律的持續(xù)推進(jìn)，芯片越來越高度集成化，越來越薄，從而導(dǎo)致芯片在電子組裝時(shí)更容易發(fā)生翹曲，產(chǎn)生枕窩、橋連、及不潤(rùn)濕的缺陷。為了解決此問題，英特爾在2013年聯(lián)合廣達(dá)電腦共同發(fā)起低溫?zé)o鉛焊接研究項(xiàng)目。同時(shí)，基于可以降低電子組裝能耗及減少CO2的排放的益處，2015年聯(lián)想、聯(lián)寶、仁寶、緯創(chuàng)資通、神達(dá)等筆記本電腦主板組裝公司開始密切關(guān)注與研究使用低溫焊料焊接的可行性。

      2016年12月22日，英特爾、聯(lián)想及愛法組裝材料共同在聯(lián)寶召開低溫焊料試產(chǎn)成功發(fā)布會(huì)，并指出新型焊錫膏產(chǎn)品已經(jīng)通過60余項(xiàng)權(quán)威的可靠性測(cè)試，如切片測(cè)試、板彎測(cè)試，達(dá)到了進(jìn)入全面量產(chǎn)的條件。2017年2月23日在電子知名媒體i-connect007向全球發(fā)布聯(lián)想將于2017年在8條SMT生產(chǎn)線上使用低溫焊料，截至2018年底，聯(lián)想將有33條SMT生產(chǎn)線（每條生產(chǎn)線配備兩部焊接爐）采用新工藝。2017年3月14日，英特爾與聯(lián)想再次聯(lián)手在SEMICON中國(guó)展上向電子行業(yè)展示使用低溫焊料的ThinkPad E系列筆記本電腦。

      廣達(dá)電腦SMT技術(shù)中心副處長(zhǎng)吳金昌先生表示：“廣達(dá)電腦也將會(huì)根據(jù)其品牌客戶的要求制定實(shí)施低溫焊接工藝，預(yù)計(jì)到2018年年底會(huì)有50%的筆記本電腦制造行業(yè)將會(huì)切換成低溫焊接工藝。新型低溫錫鉍系焊料雖然能夠滿足現(xiàn)有的筆記本測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，但是相對(duì)與SAC305焊料可靠性還是要略差一些，所以在手機(jī)及汽車電子等行業(yè)替代SAC305焊料可能性很小。但其它電子產(chǎn)品若有興趣轉(zhuǎn)換成低溫焊料，則同樣需要做大量可靠性驗(yàn)證性工作?！?/p>

      另外從中國(guó)銦鉍鍺協(xié)會(huì)了解到2016年全球鉍的產(chǎn)量為14024噸，全球消費(fèi)量為13406噸，中國(guó)消費(fèi)量為4900噸，如果到2018年平板電腦行業(yè)完全切換低溫焊料，預(yù)計(jì)將會(huì)增加近400噸左右的鉍消費(fèi)。如果其它電子產(chǎn)品也有少量的導(dǎo)入低溫焊料，也可能會(huì)導(dǎo)致鉍供應(yīng)的極大缺口，引起鉍金屬的飆漲，可能會(huì)導(dǎo)致焊料原材料成本最終上升。

      綜上所述，我們認(rèn)為無(wú)鉛焊料在未來還將會(huì)以多元個(gè)性化的方向發(fā)展，低溫焊料在筆記本電腦行業(yè)的發(fā)展已成必然趨勢(shì)，這對(duì)于部分焊料企業(yè)發(fā)展也是一個(gè)新的機(jī)遇，但低溫焊料的應(yīng)用領(lǐng)域有一定局限性，最終的發(fā)展市場(chǎng)將取決于其技術(shù)性能與材料成本的綜合情況。

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