Khoa học Công nghệ

Wednesday 30/03/2022 00:03

Thiếc hàn dạng kem: Vật liệu hàn mới phục vụ các ngành công nghệ cao

07/03/2022 00:03
141 Lượt xem
TCCKVN Thực hiện nhiệm vụ khoa học và công nghệ “Nghiên cứu thử nghiệm quy trình sản xuất hợp kim thiếc hàn không chì dạng kem”, nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim (Vimluki) đã làm chủ công nghệ sản xuất vật liệu mới thay thế hợp kim thiếc – chì (Sn-Pb) truyền thống. Kết quả nghiên cứu không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn góp phần thúc đẩy các ngành công nghiệp, đặc biệt là các ngành công nghệ cao, công nghệ vật liệu mới trong nước phát triển.

Sơ đồ quy trình tổng hợp bột hợp kim SAC (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)

Thiếc hàn dạng kem (hay kem hàn) là một hỗn hợp bao gồm các hạt hợp kim trộn với chất trợ dung theo một tỷ lệ nhất định. Với các tính chất và ưu điểm riêng, kem hàn thường được ứng dụng trong lĩnh vực điện/điện tử, đặc biệt là sử dụng trong các vi mạch trong lĩnh vực công nghệ cao, điện tử viễn thông và các vi mạch trong lĩnh vực tàu vũ trụ không gian.

Theo ThS. Trần Thụy Thúy Vi – Chủ nhiệm đề tài cho biết: Thành phần chủ yếu của kem hàn truyền thống là hợp kim thiếc-chì. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ và nhu cầu bảo vệ môi trường, kem hàn còn được cấu tạo từ các hợp kim không chì, điển hình là hợp kim thiếc-bạc-đồng (Sn-Ag-Cu). Trong họ hợp kim thiếc-bạc-đồng (Sn-Ag-Cu), các hợp kim có tỷ lệ bạc từ 0,3-4%, tương ứng với SAC0307, SAC105, SAC305, SAC405 được quan tâm nhiều nhất. Trong đó, SAC305 và SAC405 có nhiệt độ nóng chảy gần eutectic nhất (Teut =217oC) trong khi khả năng kháng "mỏi" do nhiệt và khả năng thấm ướt của hợp kim tăng. Kem thiếc hàn không chì được sử dụng trong các nhà máy sản xuất linh kiện, thiết bị điện tử, thiết bị điện…của nước ta hiện nay đều phải nhập khẩu hoàn toàn từ nước ngoài, khiến các doanh nghiệp sản xuất bị phụ thuộc vào thị trường thế giới. Chính vì vậy, nhóm nghiên cứu quyết định chọn sản xuất hợp kim SAC305 là hợp kim được sử dụng rộng rãi hơn các hợp kim khác trong lĩnh vực điện, điện tử hiện nay.

Thực tiễn, kích thước của các bảng mạch ngày càng giảm dẫn đến kích thước và khoảng cách giữa các mối hàn cũng ngày càng thu nhỏ, chỉ trong khoảng vài micromet. Đối với kem hàn nano, chất trợ dung được thêm vào để hoạt động như một chất kết dính tạm thời, giữ cho các thành phần hợp nhất cho đến khi quá trình hàn làm tan chảy hợp kim và kết nối các bộ phận lại với nhau. Do đó, kem hàn nano với thành phần chính là các hạt hợp kim hàn ở kích thước nano được dự đoán sẽ là vật liệu hàn của tương lai, thay thế hợp kim thiếc – chì truyền thống.

Với mục tiêu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất thiếc hàn không chì dạng kem, nhóm nghiên cứu đã tiến hành xây dựng quy trình tổng hợp nano hợp kim thiếc hàn SAC305 (Sn=96,5%; Ag=3,0%; Cu=0,5%), trên cơ sở đó tiếp tục nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp kem thiếc hàn từ nano hợp kim đã được tổng hợp.

Các mẫu bột hợp kim SAC305 (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)

Đề tài nghiên cứu đã chế tạo thành công kem hàn SAC305 có thành phần Sn-3,0Ag-0,5Cu, trong đó hạt hợp kim Sn-3,0Ag-0,5Cu đã được tổng hợp thành công bằng phương pháp khử hóa học, sử dụng tác nhân khử NaBH4, chất ổn định PVP, dung môi là nước đủ để ngăn chặn sự hình thành oxit thiếc mặc dù phản ứng xảy ra trong môi trường không khí tại nhiệt độ phòng. Quy trình tổng hợp đơn giản, an toàn và thân thiện với môi trường. Bột hợp kim hàn với thành phần Sn-3,0Ag-0,5Cu có hàm lượng bạc và đồng trong hợp kim hàn được kiểm soát tốt. Theo tính toán dựa vào giản đồ nhiễu xạ tia X, kích thước của các hạt hợp kim cô lập trung bình khoảng 16nm. Ngoài ra, điểm nóng chảy của các hạt nano SnAgCu đã giảm xuống còn 205 °C. Do đó, kem hàn từ bột hợp kim hàn SAC305 có các tính chất phù hợp sử dụng làm vật liệu hàn trong sản xuất linh kiện điện tử, đặc biệt là sử dụng trong các vi mạch trong lĩnh vực công nghệ cao.

Việc nghiên cứu, sản xuất kem thiếc hàn không chì, bên cạnh sự đóng góp tích cực cho công tác bảo vệ môi trường còn góp phần thúc đẩy các ngành công nghệ cao, các ngành công nghệ vật liệu mới trong nước phát triển.

Khánh Ngân

Có thể bạn quan tâm

Làm chủ công nghệ sản xuất bạc vạn năng và phôi bạc máy cán

Thành công của dự án “Sản xuất thử nghiệm bạc vạn năng và phôi bạc máy cán các loại từ hệ hợp kim đồng nhôm niken có chứa Fe, Mn” do Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ luyện kim thực hiện đã khẳng định, Việt Nam hoàn toàn làm chủ công nghệ sản xuất thử nghiệm bạc vạn năng và phôi bạc máy cán trong ngành cán thép.

Chế tạo thành công khuôn dập nóng cho phụ tùng ô tô xe máy

Với mục tiêu từng bước làm chủ công nghệ dập nóng, thay thế hàng nhập ngoại, gia tăng giá trị sản phẩm Việt trong chuỗi cung ứng công nghiệp hỗ trợ, Viện Công nghệ HaUI (Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội) đã mạnh dạn đề xuất Bộ Công Thương thực hiện đề án “Nghiên cứu, chuyển giao công nghệ thiết kế và chế tạo khuôn dập nóng cho sản phẩm phụ tùng ô tô xe máy cho doanh nghiệp trong lĩnh vực công nghiệp hỗ trợ”. Đề án thuộc Chương trình Phát triển công nghiệp hỗ trợ năm 2021 do Bộ Công Thương chủ trì. PGS.TS. Phạm Đức Cường, Viện trưởng Viện Công nghệ HaUI làm chủ nhiệm đề án.

Hệ thống Robot bốc xếp hàng tự động 300 tấn/ngày

Hệ thống Robot bốc xếp tự động 300 tấn/ngày do Viện Nghiên cứu Cơ khí thiết kế, chế tạo và lắp đặt cho Công ty cổ phần bột giặt LIX giúp doanh nghiệp nâng cao năng suất, hiệu quả trong khâu đóng gói và lưu trữ hàng hóa.

Nghiên cứu sản xuất dàn trao đổi nhiệt hiệu suất cao bằng phương pháp sử dụng ống đồng có rãnh trong lòng ống

Đây là tên đề tài nghiên cứu ngoài ngân sách, do bà Nguyễn Hải Linh - Công ty Trách nhiệm hữu hạn cơ điện lạnh Quang Thắng làm chủ nhiệm, vừa được Hội đồng khoa học đánh giá, nghiệm thu tại Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Hải Phòng.

Ưu tiên phát triển công nghệ tự động hóa tiến tới làm chủ công nghệ lõi

Tự động hóa là ứng dụng công nghệ tiên tiến vào quá trình sản xuất công nghiệp để chuyển một phần lớn hoặc toàn bộ hoạt động sản xuất nhờ sức lao động của con người sang cho máy móc thiết bị. Đây là một trong những công nghệ chủ chốt của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, tuy nhiên, việc phát triển lĩnh vực này ở nước ta đang gặp không ít khó khăn, thách thức, cần phải được quan tâm, ưu tiên.
0904177637
  • Zalo
  • Messenger
  • Back to top