Khoa học Công nghệ

Thursday 24/11/2022 00:11

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

07/03/2022 00:03
551 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

Ngành Công Thương có 8 công trình được trao tặng Giải thưởng Hồ Chí Minh, Giải thưởng Nhà nước về khoa học và công nghệ

Ngành Công Thương có 8 công trình được trao tặng Giải thưởng Hồ Chí Minh, Giải thưởng Nhà nước về khoa học và công nghệ đợt 6 trong tổng số 29 công trình đoạt Giải.

Robot cộng tác phục vụ việc xếp dỡ, đóng gói, nâng và bố trí hàng hóa

Tại sự kiện Propak Việt Nam 2022 lần thứ 15, khách tham quan có thể tìm hiểu trực tiếp cách robot cộng tác (cobot) hoạt động thông qua các giải pháp tự động hóa sáng tạo phục vụ việc xếp dỡ, đóng gói, nâng và bố trí hàng hóa do Universal Robots (UR), công ty hàng đầu trên thị trường về cobot giới thiệu.

Ứng dụng mô hình học máy và AI để thăm dò dầu khí

Viện Dầu khí Việt Nam (VPI) đã nghiên cứu, ứng dụng thành công trí tuệ nhân tạo (AI) và các thuật toán học máy (ML) để xác định nhanh sự hiện diện của các tầng đá móng nứt nẻ - nơi hình thành thân dầu, với độ chính xác hơn 80%, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí khoan, nâng cao hiệu quả công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí.

Hội nghị Khoa học & Công nghệ Cơ khí – Động lực lần thứ XV đạt kỷ lục về số lượng báo cáo khoa học

Hội nghị Khoa học & Công nghệ Cơ khí - Động lực lần thứ XV sẽ được tổ chức trong 2 ngày 26 và 27 tháng 11 năm 2022, tại Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải (GTVT), số 278, phố Lam Sơn, phường Đồng Tâm, thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc.

Robot chở hàng tự động sử dụng trong sản xuất công nghiệp

Tại triển lãm công nghệ nhân sự kiện 20 năm thành lập khu Công nghệ cao TP. Hồ Chí Minh ngày 29/10, FPT mang tới hai giải pháp phục vụ doanh nghiệp số là robot NextAMR và hệ thống giám sát hành vi lái xe Nextdrive DMS.
0904177637
  • Zalo
  • Messenger
  • Back to top