10月30日,在由上海有色网信息科技股份有限公司、山东爱思信息科技股份有限公司主办,Jakarta Futures Exchange 战略合作,云南锡业股份有限公司特邀协办,个旧市产业开发集团有限公司、个旧市千岛金属有限公司、红河州红投实业有限公司协办,红河州个旧鸿宁矿业有限公司、赣州虔顺新材料有限公司、广西华锡有色金属股份有限公司、江西自立环保科技有限公司、东莞市云德金属有限公司、云南乘风有色金属股份有限公司支持,深圳市华科工业有限公司、东莞市双元金属材料有限公司、东莞市绿志岛金属有限公司、红河永森矿业有限公司、东莞市腾辉锡业有限公司、江西新南山科技有限公司、PT Mitra Stania Prima、马鞍山市伟泰锡业有限公司、广东汉合有色金属有限公司、泓琛金属贸易(北京)有限公司、会昌县小山锡业有限责任公司、深圳市鹏凯新材料科技有限公司、云南云帆有色金属股份有限公司、深圳市永佳润金属有限公司、宝拓来焊料(常州)有限公司、赣州市开源科技有限公司、赣州市晶格新材料有限公司、无锡樊川锡业有限公司、深圳超富氢酒业科技有限公司赞助的2024(第十四届)SMM锡产业链峰会——锡产业技术与趋势论坛上, 深圳市福英达工业技术有限公司总经理徐朴对从跟随到创新,面对新挑战的中国锡焊料技术进行了分享。
中国锡焊料工业的发展回顾
共和国初期(1950年代)
主要产品类型:以锡条,锡丝为主的SnPb(锡铅)合金产品。产品应用场景: 军工、无线电通信等电子设备制造。
改革开放时期(1980年-2000年)
合金种类:以Sn63Pb37,Sn60Pb40。
焊料产品:锡条,锡丝,电镀锡球。
主要应用场景:开始逐渐大量使用焊锡料在家用电子产品行业。例如:消费电子(音响,录音机等,电风扇)、家电(黑白电视机,冰箱,洗衣机等)和通信设备(收音机等)。
WTO时代(2000年-2015年)
行业发展特点:在2000年至2015年间,中国焊锡料行业通过丰富的产品线、多样化的技术方案和强大的生产能力,奠定了自身在全球制造业中的重要地位,但在合金种类和产品形式方面仍在追随国外同行,处于模仿学习阶段。
主要产品:
• SnBi(锡铋)合金焊料等低温焊料。
• RoHS标准下的SAC305(SnAgCu)和SAC0307等新配方无铅焊料。
• 以锡粉为基础制成的锡膏出现,并开始被广泛应用于SMT焊接工艺。
• BGA球和焊片是这一时期的新产品,相比传统焊锡料,实现了高密度封装和更好的电气性能。
应用场景:
• 消费电子:手机、笔记本电脑、电视机、LCD灯等消费类电子产品的组装与制造。表面贴装技术(SMT)的应用带来了大量锡膏需求。
• 汽车电子:安全系统、动力控制和娱乐系统。
• 半导体与芯片封装:B集成电路、微处理器和存储芯片的封装。
• 通信设备:通信基站设备、路由器和交换机等领域。
微光电时代与光伏新能源时代(2016-2024年)
►主要产品类型:1. 低温&中温无铅高可靠焊料,2. 超微锡粉&超微锡膏,3. 特殊合金预成型焊片。
►行业发展特点:创新导向的全球竞争
中国焊锡料企业通过创新研发,推出了一系列高性能焊料,如低温锡铋合金、超微焊料,和高可靠性的无铅焊料产品。这些创新材料不仅满足了国内市场需求,还在全球市场上具备了强大的竞争力,与全球五大焊锡料巨头开始了(千住、Alpha、铟泰、贺利氏、Tamura)同台竞技。
半导体后摩尔封装与新能源汽车时代
主要产品类型
新的产品形式包括超微锡膏、超微锡胶、ACA/ACF、预制片、预成型片、喷印锡膏、激光锡膏等。
• 喷印锡膏:精确地将焊料沉积在微小电子元器件上,减少材料浪费,提高生产效率;
• 激光锡膏:通过激光能量精准加热焊料,适用于高速和精密的生产工艺。
• 针转移锡膏: 使用针头将锡膏接印到焊盘上,实现微小焊接点。
• ACA/ACF:各向异性导电胶/膜,广泛应用于半导体封装、显示屏技术和柔性电子器件等前沿领域。
新的时代新的挑战
电子连接的新时代
1. AI芯片与AI机器人中的电子连接,2. 车规级功率电子器件中的电子连接,3. 光伏新能源行业中的电子连接,4. 物联网行业中的电子连接,5. 微光电子中的电子连接。
Al未来发展趋势&对电子连接的新要求
全球AI市场规模:现状及预测
1.从2023年到2034年,全球人工智能(AI)市场预计将从538.13亿美元增长至3,680.47亿美元,10年内拥有超过6倍的市场扩展潜力。
2.以智能手机为例:每部智能手机——作为AI技术的终端载体之一——大约使用1.5克的锡膏。
3.按照全球每年3亿台智能手机出货量来推算,仅手机的生产,每年的锡膏需求量即可达450吨。在预测的10年内的快速发展阶段将带来持续飞速增长的锡膏消耗量。
AI新技术对电子连接的挑战
HBM(高性能带宽内存)技术通过硅通孔(TSV)技术将多个存储芯片堆叠在一起,与逻辑芯片和处(CPU/GPU/SoC)连接。
这种技术大大缩短了数据传输路径,提升了带宽和能效,满足高性能计算、AI和大数据的需求。
车规级功率电子行业未来发展趋热&对电子连接的挑战
功率电子行业未来发展趋势
1.功率模块市场快速增长:2022年至2028年,功率模块市场的年均复合增长率(CAGR)预计将达到12.8%,预计到2028年市场规模将达到148.8亿美元,展现了该市场的巨大潜力。
2.电动汽车和工业电机驱动市场:市场的主要增长动力来自于电动汽车(EV/HEV)和工业电机应用:表明这些领域对功率模块的需求正在显著增加。
3.按照行业经验,焊料占车规级功率器件中成本价格的2%-5%,按2%计算,每年焊料市场需求为22.38亿人民币。
车规级功率电子市场对焊锡料的挑战
焊锡料需要具备:1. 高可靠性、2. 耐受恶劣极端环境、3. 高性能。
焊锡料需要具备抗热循环性能,适应长期反复使用的场景。
焊锡料需要抗振动和冲击性能,应对汽车长期使用带来的影响。
焊锡料需要适应汽车内部的高温环境,具有耐高温性能。
光伏行业未来发展趋势&电子连接的要求
太阳能光伏市场规模&发展趋势
全球太阳能光伏市场从2022年的1765亿美元增长到2023年的2896亿美元,并预计在2032年前持续上升。
在光伏焊带中,锡焊料约占质量的 17%,随着光伏焊带的线径细化, 1GW光伏组件生产过程中的消耗量在下降。预计 2024 年全球光伏焊带需求量在 25.94 万吨 左右,锡焊料约4.14 万吨。行业要求更低的成本和更细的线径。
物联网未来发展趋势&对电子连接的新要求
物联网行业全球市场规模&发展趋势
数据显示,物联网的全球年收入在2024年预计为390.5亿美元,预计到2033年将达到934.2亿美元,呈现逐年增长的趋势。这表明物联网市场的持续扩展及其在未来十多年内的重要经济潜力。
假设每台物联网设备使用2克锡膏,每台IoT设备的平均售价为100美元,估算使用的锡膏总量将达到约781吨。
物联网传感器件对焊料的新要求
锡膏行业未来发展前景
锡膏市场:未来十年的潜力
其对锡膏市场未来十年的潜力进行了介绍。
小结:面对未来焊锡料技术面对的挑战
1. 精细化挑战:未来的焊点更小,更密,焊料尺寸更小;2. 低温化挑战;基板翘曲、传统SnBi系合金脆性问题严峻;3. 高可靠挑战:AI大算力芯片,电动汽车等领域的高可靠性挑战;4. 高温无铅挑战:涉及功率电子等领域,环保、高可靠性对于高温锡膏的挑战。
国产焊料的创新应对
精细化挑战&超微焊料解决方案
其对超微焊料精细化的挑战、超微合金粉制造工艺(解决方案1:离心雾化法、解决方案2:液相成型工艺)进行了阐述。
低温化挑战&解决方案
其介绍了含Bi低温焊料的脆性问题解决方案、国产低温高可靠合金焊料FL170/180/200。
车规级高可靠性焊料挑战&解决方案
中温焊料的耐温循问题解决方案
方案1:小原子通过晶间通道在Solder/Cu金属间化合物(IMC)界面处发生偏聚,利用固溶强化和弥散强化改善脆性问题,填补界面缺陷。这一过程不仅抑制了铜与锡之间的相互扩散,减少了形成脆性金属间化合物的趋势,还有效稳定了界面结构,从而提升了焊接的可靠性。
方案2:微冶金封装焊料在焊接中发生微冶金过程。合金成分设计配合上特定的回流温度和时间,使形成焊点过程中发生微冶金过程,产生大量的金属间化合物,能增加焊点封装强度和耐受温度循环的载荷能力,获得高可靠性焊点。
国产中温高可靠合金焊料FR209:特点:1.良好的高低温度循环冲击可靠性;2.空洞率低;3.良好的润湿性能;4.良好的剪切强度。
高温无铅焊料挑战&解决方案
其对功率器件中高温无铅焊料替代高铅方案进行了阐述。
高温无铅高可靠性焊料特性
混合型有机合成树脂/ACA/ACF的特性与优势
混合型有机合成树脂/ACA/ACF的特性:高精度连接、柔性和轻量化、环保性、良好的电气和机械性能。
结论
1.中国焊锡料行业的发展历程:中国焊锡料行业经历了从依赖进口到自主研发的转变,逐步形成了具有国际竞争力的产品线,实现了从追随者到竞争者的身份转变,并在全球市场上占据重要地位。
2.创新材料应对新挑战:随着微光电、光伏新能源等领域的发展,中国焊锡料企业推出了低温、中温无铅高可靠性焊料及超微锡膏等新材料,满足了AI、5G、物联网和新能源汽车等高精度和高可靠性应用的需求。
3.全球市场扩展潜力巨大: 焊锡料在智能手机、功率电子、物联网设备等领域的使用量持续增长,尤其在未来十年,随着5G基站和电动汽车市场的发展,锡膏市场预计将稳步扩展。
4.未来展望与技术创新:中国焊锡料行业将通过进一步的技术创新,专注于高温焊料、精密连接技术和环保材料,继续推动国产化发展,并在半导体封装、新能源汽车和柔性电子等前沿领域扩大市场份额。