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中山翰华锡业有限公司首席技术专家 电子焊接材料科学家李宁成博士

日期: 2022-03-23 点击: 1540

李宁成博士简介:

李宁成博士于1973年获台湾国立大学化学学士学位,1981年获阿克伦大学高分子科学博士学位。1986年至2021年4月,任职于美国铟泰科技公司技术副总裁。在此之前,曾任职于Morton化学和SCM。李博士在SMT行业焊剂、合金和锡膏研发方面拥有30多年的宝贵经验。此外,在底部填充胶和粘接剂方面也经验丰富。

 

行业认可度:

1、李宁成博士最重要的贡献是去除了SMT组装的艺术,并用科学取代它。SMTA在授予其享有盛誉的SMTA杰出成员奖时说:“……自表面贴装技术(SMT)创始至今,李宁成博士就是促使整个SMT行业不断‘去伪存真’的主导力量。在推动SMT这项至关重要的技术发展上,我们认为无人可与李博士并肩。”

2、这一成就也反映在亚马逊网站五星级出版物《回流焊工艺和故障排除》一书中,其中媒体发表的众多评论之一也证明了这一点:“由著名专家李宁成博士撰写的这本关于回流焊的好书提供了一种独特的方法,这种方法对任何关心微电子封装实际应用的人来说都是无价的。许多书,包括这一本,告诉你回流焊应该如何工作。李博士的书超越了这些基本知识,非常详实地讲解了大多数其他书籍没有深入开展的问题:回流焊没有按预期开展时怎么做,如何确定问题,如何解决或补偿问题以实现良好的焊料回流互连,如何利用缺陷本身来消除缺陷并优化回流焊工艺……”

该书已被翻译成多种语言,并作为世界各地技术学校和培训公司学生学习焊接和表面贴装的教科书。

 

技术成就

1.对电子行业,特别是近二十余年对表面装贴技术(SMT)领域做出了巨大的技术贡献。识别并描述了许多缺陷形成机制,如锡珠、坍塌、立碑效应、芯吸、桥接、迁移、抢焊等。

2.阐明了焊接过程中的基本空洞机制,包括晶圆级、封装级和SMT组装级。从材料、工艺和设计方面确定防止空洞的方法。这大幅提高了工业中焊点的可靠性。

3.阐明了回流过程中反应的基本要素,纠正了业界20年来对回流分析的错误认识。这项工作建立了科学的回流分析-李氏回流,并优化了制造性能。

4.在助焊剂技术中,确定了阻氧效率与焊接性能之间的定量关系,从而彻底改变了助焊剂化学设计的原则。这一新的认识为新型助焊剂的开发提供了方向,而助焊剂的开发对电子工业中小型器件的成功焊接至关重要。

5.助焊剂潜力认知与助焊剂研发世界第一人。细化焊点的晶粒尺寸,并产出可持续的细晶粒结构。在仅使用助焊剂而不使用改变后的焊料合金的条件下,提高了焊点的可靠性。

6.开发用于装配QFN或LGA等低间距部件时具有高表面绝缘电阻(SIR)和高电化学迁移电阻(ECM)的锡膏技术。在焊接过程中,低间距组件也会阻碍焊剂的通风和干燥,因此,湿焊剂残留物显示的泄漏电流可导致严重故障。李博士研发的焊膏技术在焊剂残留物仍然是湿的状态下也具有高SIR或ECM读数的焊剂化学制剂。因此,这种锡膏技术使之能够不断向更薄的设备发展。

7.确定了免清洗助焊剂系统(低残留和/或软残留)电路测试成功的基本机制。使业界实现低成本PCB组装工艺。

8.确定了在PCB级组装时,由于难以在检查或电路测试阶段捕捉到对头枕式封装(BGA/CSP/POP)可靠性的最大威胁的机制。主要是基于阻氧技术和焊剂容量技术来解决这一问题,发展了焊膏技术。

9.阐明了固态扩散机理是锡膏技术的主要解决方案,并开发了锡膏材料,以防止组装热翘曲过高的BGA或CSP时出现非湿裂。

10.发现了有机酸助焊剂体系中添加有机碱对提高焊接润湿性的作用,并阐明了其作用机理。该方法很快被焊剂行业普及和采用。

11.揭示了助焊剂表面张力对焊料铺展的影响,从数学层面阐明了助焊剂表面张力与焊料铺展的关系。这使得行业设计的助焊剂通量系统焊接必要时将控制焊料覆盖范围的限制。

12.开发的环氧焊剂技术,允许焊点形成和加强在一个单一的加热步骤,从而提高可靠性并降低低成本。这种环氧焊剂还可以制备环氧焊膏,并将其应用范围进一步扩展到组装级焊点的形成,以及封装级焊点的形成。

13.在焊料合金方面,凝固区域很宽的糊状合金被认为是SMT板级组装时防止墓碑效应、芯吸和游动的关键。新研发的含铝合金,如SnAgAl、SnAgCuAl和SnAgAlNi,对含银焊料合金的适用性增加,并阐明了机理。新研制的掺稀土SnIn合金对SnIn系统的适用性提高,进而可靠性提高。

14.掺有关键元素的新型无铅SnAgCu合金是第一类既具有优异的抗冲击性能又具有优异的热疲劳性能的无铅合金,其强化机理已得到很好的阐明。这些新合金消除了由于焊料合金性能的限制而对产品设计的限制。SAC是第一批作为商用产品发布的合金。

15.研制的高温无铅BiAgX焊膏是电子行业第一个真正的高温高铅焊料替代品,焊膏形式具有高可靠性性能,符合RoHS标准。

16.研制的高温无铅瞬变液相复合预制件是电子行业第一个真正的高温高铅焊料替代品,其形式为焊料预制件,具有高可靠性性能,符合RoHS标准。

17.研发了利用水下电弧熔炼工艺制造纳米金属颗粒的方法。纳米金属颗粒用于在较低的粘接温度下制造用于金属化零件之间高可靠性粘接的浆料。

18.研制了无压纳米银烧结浆料,作为大功率器件的芯片连接胶接液。烧结银接头具有高的熔化温度、高的导电性和导热性,可用于高工作温度和高电流密度的应用。

19.开发了无压纳米铜烧结膏,作为高功率器件或高可靠性应用的芯片连接和组件SMT连接解决方案。烧结铜接头具有熔化温度高、导电性和热导率高的特性,可以以比纳米银烧结膏更低的成本获得高使用温度和高电流密度

20.研发了通过辐射能散热的隔热涂料技术。这使得任何具有开放空间的发热设备或装置能够以低成本实现高效率、高一致性和高可靠性。应用领域包括高亮度LED、智能手机、电信户外设备、太阳能电池板等。

21.研发了穿孔石墨热界面材料。这使得TIM1和TIM2应用的散热效率非常高,作为可压缩界面材料。

22.利用链式网络焊料形成复合材料,研制出高效热界面材料。无需双面可焊表面光洁度就可以形成TIM接头,还可以防止放气、漏气和泵出问题。

 

应用技术:

1、创造了众多的优质产品。电子组装材料,如行业基准NC-SMQ92J和NC-SMQ230锡膏,使该行业实现了更高的产量和更高的可靠性。NC-SMQ92J是如此成功,其助焊剂化学性质很快被焊料供应商模仿,并在行业中广泛采用。摩托罗拉庆祝了其第10亿部无铅手机的交付。这项没有一次失败的壮举是通过使用NC-SMQ230焊料才得以实现。此外,通量技术的进步不仅可以应用于高度小型化的便携式设备,还可以应用于需要高可靠性的产品,如服务器或汽车。

2、对焊剂设计中关键因素的深入理解,不仅为工业提供了优质的产品研发,也提升了焊剂技术水平。而这些重大发现的见刊促成了焊剂行业发展。新的无铅合金适用于包括焊球、焊锡丝、预制件、棒材和锡膏在内的所有形式。

论文/书籍:

1.在各种科技期刊、杂志上发表技术论文200余篇。

2.合著《环境友好电子:无铅技术》,电化学出版物,2001年。

3.著有《回流焊工艺与故障排除:SMT、BGA、CSP和倒装芯片技术》,Newnes出版,2002年。

4.合著《用无铅、无卤和导电粘合材料制造电子产品》,McGraw-Hill出版,2003年。

5.合著《无铅电子——iNEMI项目成功制造》,Wiley出版,2007年

6.合著《先进包装材料》,Springer出版,2009年。

7.John Lau和Ning Cheng Lee合著《无铅焊点的组装和可靠性》,Springer出版,2020年。

8.合著《无铅焊接工艺发展与可靠性》,Wiley出版,2020年

 

已获得的奖励:

1.SMT杂志1991年在国际表面安装上获得的五份最佳会议论文之一—“SMT中的焊点焊点—原因和治疗”—关于焊点形成机制的发现。

2.ISHM 1993故障分析与TQM会议最佳论文奖—“电动迁移与SIR”—关于SIR和电动迁移失效机制的发现。

3.SMTA 1993 SMTA国际最佳诉讼论文奖—“超细沥青时代锡膏的前景”—超细沥青焊膏技术机理及局限性研究

4.ISHM 1995 SMT-BGA最佳论文奖—“BGA大会中的作废机制”—关于BGA大会中的空隙机制和防止作废方法的发现

5.电路组装杂志调查显示,铟泰公司焊膏技术排名第一。1996

6.SMTA 2001 SMTA国际最佳程序论文奖—“区域阵列封装用低成本焊点回流焊凸点”—焊膏焊点碰撞方法和限制的发现

7.Soldertec 2003无铅合作奖—无铅材料和工艺开发的卓越合作,以及与行业的经验分享。

8.PRODUCTRONICA Munic 2005“全球SMT技术奖”

9.IPC-APEX 2006“SMT视觉奖”

10.NEPCON上海2006年“EM创新奖”

11.CPMT 2006卓越技术成就奖

12.CPMT于2007年当选为“杰出讲师”。

13.IPC 2008荣誉论文奖—美国APEX会议奖—“一种符合和蠕变的SAC Al(Ni)合金”。

14.2009年SMTA“杰出作者”。

15.CPMT 2010电子制造技术奖--SMTA 2010年NEPCON深圳TC2技术会议“枕内头部测试与预防”最佳论文奖。

16.SMTA中国东方(NEPCON上海)2011年“技术会议一最佳展示奖”—基于论文“QFN装配的失效控制”

17.国际钎焊和钎焊会议(IBSC)2012年最佳焊接论文奖-“高温无铅焊接应用的复合钎料合金预制件”。

18.IMAPS 2012年度最佳会议奖—IMAPS大会“高可靠性高熔无铅混合BiAgX锡膏系统”。

19.2013年全球SMT与封装SACM焊料合金“全球技术奖”

20.IPC 2014年荣誉论文奖-APEX会议美国奖-“无铅低熔点和中熔点混合合金BGA组件的空隙和跌落试验性能”。

21.BiAgX焊料合金2014年全球SMT和包装“全球技术奖”。

22.IEEE 2015高级成员。

23.SMTA 2015最高荣誉“创始人奖”。

24.IEEE 2017表面贴装技术和互连材料领导奖研究员。

25.IMPACT(台湾,台北)2017年最佳包装论文奖,现金奖。-大功率器件芯片用纳米铜烧结膏的研制,高可靠性大功率纳米铜烧结膏的研制

26. ICEPT 2020(杰出论文)-具有链网焊料复合材料的新型TIM解决方案。

 

 


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