這是一種生活中“存在感”極高的稀有金屬，從烹飪器具到手機(jī)電腦再到新能源汽車，都有它的用武之地，被稱為“工業(yè)味精”。在常溫狀態(tài)下，其性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，被廣泛應(yīng)用于電子、信息、電器、化工、冶金、建材、食品包裝、機(jī)械及航天工業(yè)等領(lǐng)域。
它就是“錫”，作為“五金”之一，錫從未缺席過人類發(fā)展，稱為“人類文明金屬”和“智能算力金屬”，既古老卻也很年輕。
隨著電子產(chǎn)品微型化、高精度、個(gè)性化的飛速發(fā)展，芯片越做越小，作為封裝連接件的錫變得“不可替代”更“無處不在”，最常用的焊錫絲和焊錫球也“被迫”越來越細(xì)、越來越小，不斷提高更佳的高速效能，為新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展提供新的動(dòng)力和可能性，實(shí)現(xiàn)了從“論噸賣”到“按顆賣”“按克賣”的新賽道。
今天，云南網(wǎng)記者帶你走進(jìn)云南錫業(yè)新材料有限公司，探一探與我們息“錫”相關(guān)的新質(zhì)生產(chǎn)力實(shí)踐路徑，稱一稱、量一量“工業(yè)味精”中的“含新量”。
你有數(shù)過嗎？一塊電腦CPU芯片內(nèi)就有1700顆BGA焊錫球；一塊指甲蓋大小的顯示屏內(nèi)含有100多顆BGA焊錫球……
你有量過嗎？一根頭發(fā)絲的直徑通常在60到90微米之間，而一顆BGA焊錫球粒徑僅80微米，也就是說，BGA焊錫球比頭發(fā)絲還細(xì)，如粉末一般，肉眼甚至看不出球形。
你是否知道？這樣一顆顆如頭發(fā)絲細(xì)的BGA焊錫球，竟是從一塊25公斤重的錫錠開始的。
BGA焊錫球是球柵陣列封裝焊錫球的簡(jiǎn)稱，用來代替芯片封裝結(jié)構(gòu)中的引腳，實(shí)現(xiàn)電性互聯(lián)和機(jī)械連接。隨著球柵陣列封裝技術(shù)的興起，BGA焊錫球逐漸得到廣泛應(yīng)用，目前已成為集成電路封裝“不可缺少”的關(guān)鍵材料，年需求增長(zhǎng)率在10%以上。
“不同種類的錫錠需要經(jīng)過精心配比被融合成合金后，再將其倒入模具中，澆筑成一條約1公斤重的錫條，而這只是第一步?！痹颇襄a業(yè)新材料有限公司精密焊接材料事業(yè)部研發(fā)部研發(fā)人員鄒桐介紹道，緊接著，將錫條放入熔錫爐中進(jìn)行高溫加熱處理，熔化后投入坩堝中，“經(jīng)成型設(shè)備后，錫液突破表面張力的束縛，化作一股細(xì)長(zhǎng)的射流，再經(jīng)過關(guān)鍵工藝，原本連貫的液柱分崩離析，變成一顆顆圓潤(rùn)的錫球?yàn)⒙洹！?/span>
但這并不是終點(diǎn)，成型后的BGA焊錫球需要立刻進(jìn)入表面抗氧化處理環(huán)節(jié)，也被稱為“洗球”，確保每一顆錫球煥發(fā)光澤，無色差。“抗氧化處理并非易事，這一技術(shù)我們研究了2年時(shí)間，最關(guān)鍵的難點(diǎn)就是配制抗氧化劑配方?！编u桐解釋道，由于焊錫球容易氧化發(fā)黑，形成的氧化膜層會(huì)直接影響焊接的質(zhì)量，而抗氧化劑的應(yīng)用正是為了防止這一現(xiàn)象?！?年潛心研究，團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了配制抗氧化劑配方，精確調(diào)控不同合金所需的配方濃度，既避免了濃度過高導(dǎo)致的黏球現(xiàn)象，又防止了低濃度下不理想的抗氧化效果?！?/span>
隨后，每一顆BGA焊錫球還需要經(jīng)過云錫自主研發(fā)的國(guó)內(nèi)首臺(tái)自動(dòng)尺寸篩選設(shè)備、自動(dòng)圓度篩選設(shè)備和全檢的嚴(yán)苛考驗(yàn)，確保每一顆BGA焊錫球的尺寸、形狀、表面質(zhì)量均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。最終，一罐約500萬顆BGA焊錫球裝進(jìn)如家用調(diào)味瓶大小的玻璃罐中，踏上強(qiáng)“芯”征程。
新“芯”之旅，從一粒微球開始，這些BGA焊錫球不僅僅經(jīng)歷了力學(xué)量變的過程，更讓百年云錫踏上了從“論噸賣”到“論顆售”的逆襲之路。
云南錫業(yè)新材料有限公司精密焊接材料事業(yè)部質(zhì)量主管黃金鑫用數(shù)據(jù)舉例道，目前BGA焊錫球以1KK=100萬顆進(jìn)行售賣，以Sn96.5Ag3Cu0.5合金為例，如果轉(zhuǎn)換為0.3毫米的BGA焊錫球，一噸錫錠可以生產(chǎn)9500KK的BGA焊錫球?！巴戎亓肯?，焊錫球的價(jià)格比錫錠翻了數(shù)倍?！?/span>
不難看出，BGA焊錫球突破一項(xiàng)項(xiàng)工藝壁壘，打破了長(zhǎng)期以來的國(guó)外壟斷局面，迭代升級(jí)后也實(shí)現(xiàn)了高價(jià)值的回報(bào)?！肮狙邪l(fā)人員占員工人數(shù)的10%，除了BGA焊錫球團(tuán)隊(duì)，還有5個(gè)獨(dú)立研發(fā)團(tuán)隊(duì)，聚焦錫精深加工產(chǎn)品‘卡脖子’技術(shù)的研究，新材料、新工藝的研究及產(chǎn)品應(yīng)用的工程化解決?！秉S金鑫表示，目前，云錫新材料公司已發(fā)展成為國(guó)內(nèi)唯一一家制造BGA焊錫球的國(guó)有企業(yè)，也是國(guó)內(nèi)最大的BGA焊錫球制造企業(yè)，每年可生產(chǎn)大批量的BGA焊錫球，在新質(zhì)生產(chǎn)力這條新賽道上注入源源不斷的“錫引力”。
不僅做小，還能做細(xì)。
在焊錫絲車間，一條相對(duì)封閉空間里的生產(chǎn)線上，同樣比頭發(fā)絲還細(xì)的焊錫絲正從一臺(tái)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)備中“吐”出，如果不是光線的反射，肉眼很難發(fā)現(xiàn)如此纖細(xì)的金屬絲。玻璃窗上的字樣顯示，這是φ0.1mm超細(xì)焊錫絲的生產(chǎn)線。
如果說焊錫球是工業(yè)界的“調(diào)味品”，那么超細(xì)焊錫絲就是連接精密世界的“細(xì)線”，如同微型“編織者”穿梭于電路板之間，編織著科技強(qiáng)國(guó)的夢(mèng)想。
超細(xì)焊錫絲的制作，是一場(chǎng)對(duì)精度的極致追求，也是一場(chǎng)關(guān)于新質(zhì)生產(chǎn)力的考驗(yàn)。
這一過程始于多種不同金屬單質(zhì)進(jìn)行合金熔煉，澆鑄成如手臂粗細(xì)的錫合金釬料棒。通過擠壓，同時(shí)將“助焊劑”灌裝到錫合金桿內(nèi)芯。再經(jīng)滾扎、拉絲技術(shù)，拉伸至米線粗細(xì)，最后完成繞絲工序，包裝制備線狀產(chǎn)品。
一個(gè)錫棒胚料長(zhǎng)630mm，制作成直徑為0.1mm的超細(xì)焊錫絲可達(dá)到620000mm長(zhǎng)。整個(gè)過程，最具考驗(yàn)在于超細(xì)拉絲環(huán)節(jié)，需極致的匠心和加工工藝，將細(xì)絲緩緩拉伸至僅0.15毫米的超細(xì)規(guī)格，每一步操作都是對(duì)材料強(qiáng)度與延展性的極限考驗(yàn)，也是對(duì)技術(shù)人員精湛技藝的極致展現(xiàn)。
“雖然只是物理上的變化，但是這一拉絲過程非常難，隨時(shí)都有斷裂的危險(xiǎn)?！痹颇襄a業(yè)新材料有限公司電子材料事業(yè)部主任助理朱小林解釋道，傳統(tǒng)粗桿線徑拉至0.4毫米便是極限值，難以進(jìn)一步細(xì)化，再拉極易導(dǎo)致斷裂，嚴(yán)重制約了產(chǎn)品的精細(xì)度與應(yīng)用范圍。
對(duì)此，云南錫業(yè)新材料有限公司將目光瞄準(zhǔn)了“助焊劑”，通過向錫棒內(nèi)注入助焊劑，進(jìn)一步提高焊錫絲的韌性和抗壓強(qiáng)度，又通過精細(xì)控制澆鑄過程中的凝固環(huán)節(jié)，有效降低了細(xì)絲的內(nèi)部空心率，顯著提升了其可拉細(xì)性與成型穩(wěn)定性。
云南錫業(yè)新材料有限公司電子材料事業(yè)部研發(fā)部負(fù)責(zé)人何江華表示，企業(yè)自主研發(fā)的“助焊劑”不僅突破了國(guó)內(nèi)外專利的封鎖，而且進(jìn)一步促進(jìn)了生產(chǎn)工藝提升，實(shí)現(xiàn)了焊錫絲產(chǎn)品的飛躍。目前，研發(fā)出了有鹵助焊劑、無鹵助焊劑、不銹鋼助焊劑、鋁合金助焊劑、鍍鎳件助焊劑、水溶性助焊劑、液態(tài)助焊劑、清洗劑等，已升級(jí)到第六代，在高端焊錫絲市場(chǎng)的占有率得到穩(wěn)步提升，焊錫絲技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先地位?！暗?，不同的焊錫絲所需要的助焊劑也大有不同，就如不同的食客所喜愛的菜品不同，每一款都需要精準(zhǔn)地調(diào)配?！?/span>
因超細(xì)焊錫絲高精密的尺寸特性，超細(xì)焊錫絲不僅是焊錫絲精深加工技術(shù)高水平的重要代表，而且在突破國(guó)外錫絲精深加工“卡脖子”技術(shù)難題、有效推進(jìn)國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程、高精密微電子元器件焊接應(yīng)用等方面具有重要意義?！俺?xì)焊錫絲是微型元件和復(fù)雜電路緊密焊接最佳兼容性的理想選擇，不僅可以實(shí)現(xiàn)精確的焊接控制，而且可以減少焊橋、虛焊等焊接缺陷，提高焊接成品率及可靠性?！敝煨×纸忉尩?。
今后，該團(tuán)隊(duì)還將持續(xù)深入研究超細(xì)焊錫絲的精深加工工藝技術(shù)、高可靠性焊錫絲焊料合金，優(yōu)化升級(jí)焊錫絲深加工流水線，持續(xù)做優(yōu)做強(qiáng)高品質(zhì)、高附加值的高端焊錫絲產(chǎn)品。朱小林表示，2016年至今云錫實(shí)現(xiàn)超細(xì)焊錫絲生產(chǎn)銷售逐年遞增，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，廢品率減少、加工成本降低、生產(chǎn)效率提升。
目前，云錫新材料已形成錫條、錫絲、錫粉、錫膏、異型錫材、錫粒、錫球、半球、BGA焊錫球、預(yù)成型焊片十大系列產(chǎn)品，1000多個(gè)規(guī)格品種的精深加工產(chǎn)品，讓云錫邁向錫材產(chǎn)業(yè)鏈的全品種制霸。產(chǎn)品應(yīng)用于微光電顯示、汽車電子、高鐵及軌道交通、物聯(lián)網(wǎng)、消費(fèi)類電子、軍工航天和醫(yī)療器械等不同領(lǐng)域。
而今，早已今非“錫”比的“錫”成為云南有色金屬產(chǎn)業(yè)的破題之眼。過去十年，云錫集團(tuán)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率從39.4%提高至49.3%、國(guó)際市場(chǎng)占有率從18.4%提高至23.9%，進(jìn)出口額位列云南省前茅，增長(zhǎng)幅度連續(xù)多年保持全省第一，在改革浪潮中一路生花，在新質(zhì)生產(chǎn)力道路上“新新”向“錫”。
策劃：楊萍 張成 劉暢
記者：楊萍 牟燕紅 實(shí)習(xí)生 袁飄飄
攝像：劉暢 陳思蒙 夏欣瞳
剪輯：夏欣瞳
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