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中山翰華錫業有限公司首席技術專家 電子焊接材料科學家李寧成博士

日期: 2022-03-23 點擊: 618

李寧成博士簡介:

李寧成博士于1973年獲臺灣國立大學化學學士學位,1981年獲阿克倫大學高分子科學博士學位。1986年至2021年4月,任職于美國銦泰科技公司技術副總裁。在此之前,曾任職于Morton化學和SCM。李博士在SMT行業焊劑、合金和錫膏研發方面擁有30多年的寶貴經驗。此外,在底部填充膠和粘接劑方面也經驗豐富。

 

行業認可度:

1、李寧成博士最重要的貢獻是去除了SMT組裝的藝術,并用科學取代它。SMTA在授予其享有盛譽的SMTA杰出成員獎時說:“……自表面貼裝技術(SMT)創始至今,李寧成博士就是促使整個SMT行業不斷‘去偽存真’的主導力量。在推動SMT這項至關重要的技術發展上,我們認為無人可與李博士并肩?!?/p>

2、這一成就也反映在亞馬遜網站五星級出版物《回流焊工藝和故障排除》一書中,其中媒體發表的眾多評論之一也證明了這一點:“由著名專家李寧成博士撰寫的這本關于回流焊的好書提供了一種獨特的方法,這種方法對任何關心微電子封裝實際應用的人來說都是無價的。許多書,包括這一本,告訴你回流焊應該如何工作。李博士的書超越了這些基本知識,非常詳實地講解了大多數其他書籍沒有深入開展的問題:回流焊沒有按預期開展時怎么做,如何確定問題,如何解決或補償問題以實現良好的焊料回流互連,如何利用缺陷本身來消除缺陷并優化回流焊工藝……”

該書已被翻譯成多種語言,并作為世界各地技術學校和培訓公司學生學習焊接和表面貼裝的教科書。

 

技術成就

1.對電子行業,特別是近二十余年對表面裝貼技術(SMT)領域做出了巨大的技術貢獻。識別并描述了許多缺陷形成機制,如錫珠、坍塌、立碑效應、芯吸、橋接、遷移、搶焊等。

2.闡明了焊接過程中的基本空洞機制,包括晶圓級、封裝級和SMT組裝級。從材料、工藝和設計方面確定防止空洞的方法。這大幅提高了工業中焊點的可靠性。

3.闡明了回流過程中反應的基本要素,糾正了業界20年來對回流分析的錯誤認識。這項工作建立了科學的回流分析-李氏回流,并優化了制造性能。

4.在助焊劑技術中,確定了阻氧效率與焊接性能之間的定量關系,從而徹底改變了助焊劑化學設計的原則。這一新的認識為新型助焊劑的開發提供了方向,而助焊劑的開發對電子工業中小型器件的成功焊接至關重要。

5.助焊劑潛力認知與助焊劑研發世界第一人。細化焊點的晶粒尺寸,并產出可持續的細晶粒結構。在僅使用助焊劑而不使用改變后的焊料合金的條件下,提高了焊點的可靠性。

6.開發用于裝配QFN或LGA等低間距部件時具有高表面絕緣電阻(SIR)和高電化學遷移電阻(ECM)的錫膏技術。在焊接過程中,低間距組件也會阻礙焊劑的通風和干燥,因此,濕焊劑殘留物顯示的泄漏電流可導致嚴重故障。李博士研發的焊膏技術在焊劑殘留物仍然是濕的狀態下也具有高SIR或ECM讀數的焊劑化學制劑。因此,這種錫膏技術使之能夠不斷向更薄的設備發展。

7.確定了免清洗助焊劑系統(低殘留和/或軟殘留)電路測試成功的基本機制。使業界實現低成本PCB組裝工藝。

8.確定了在PCB級組裝時,由于難以在檢查或電路測試階段捕捉到對頭枕式封裝(BGA/CSP/POP)可靠性的最大威脅的機制。主要是基于阻氧技術和焊劑容量技術來解決這一問題,發展了焊膏技術。

9.闡明了固態擴散機理是錫膏技術的主要解決方案,并開發了錫膏材料,以防止組裝熱翹曲過高的BGA或CSP時出現非濕裂。

10.發現了有機酸助焊劑體系中添加有機堿對提高焊接潤濕性的作用,并闡明了其作用機理。該方法很快被焊劑行業普及和采用。

11.揭示了助焊劑表面張力對焊料鋪展的影響,從數學層面闡明了助焊劑表面張力與焊料鋪展的關系。這使得行業設計的助焊劑通量系統焊接必要時將控制焊料覆蓋范圍的限制。

12.開發的環氧焊劑技術,允許焊點形成和加強在一個單一的加熱步驟,從而提高可靠性并降低低成本。這種環氧焊劑還可以制備環氧焊膏,并將其應用范圍進一步擴展到組裝級焊點的形成,以及封裝級焊點的形成。

13.在焊料合金方面,凝固區域很寬的糊狀合金被認為是SMT板級組裝時防止墓碑效應、芯吸和游動的關鍵。新研發的含鋁合金,如SnAgAl、SnAgCuAl和SnAgAlNi,對含銀焊料合金的適用性增加,并闡明了機理。新研制的摻稀土SnIn合金對SnIn系統的適用性提高,進而可靠性提高。

14.摻有關鍵元素的新型無鉛SnAgCu合金是第一類既具有優異的抗沖擊性能又具有優異的熱疲勞性能的無鉛合金,其強化機理已得到很好的闡明。這些新合金消除了由于焊料合金性能的限制而對產品設計的限制。SAC是第一批作為商用產品發布的合金。

15.研制的高溫無鉛BiAgX焊膏是電子行業第一個真正的高溫高鉛焊料替代品,焊膏形式具有高可靠性性能,符合RoHS標準。

16.研制的高溫無鉛瞬變液相復合預制件是電子行業第一個真正的高溫高鉛焊料替代品,其形式為焊料預制件,具有高可靠性性能,符合RoHS標準。

17.研發了利用水下電弧熔煉工藝制造納米金屬顆粒的方法。納米金屬顆粒用于在較低的粘接溫度下制造用于金屬化零件之間高可靠性粘接的漿料。

18.研制了無壓納米銀燒結漿料,作為大功率器件的芯片連接膠接液。燒結銀接頭具有高的熔化溫度、高的導電性和導熱性,可用于高工作溫度和高電流密度的應用。

19.開發了無壓納米銅燒結膏,作為高功率器件或高可靠性應用的芯片連接和組件SMT連接解決方案。燒結銅接頭具有熔化溫度高、導電性和熱導率高的特性,可以以比納米銀燒結膏更低的成本獲得高使用溫度和高電流密度

20.研發了通過輻射能散熱的隔熱涂料技術。這使得任何具有開放空間的發熱設備或裝置能夠以低成本實現高效率、高一致性和高可靠性。應用領域包括高亮度LED、智能手機、電信戶外設備、太陽能電池板等。

21.研發了穿孔石墨熱界面材料。這使得TIM1和TIM2應用的散熱效率非常高,作為可壓縮界面材料。

22.利用鏈式網絡焊料形成復合材料,研制出高效熱界面材料。無需雙面可焊表面光潔度就可以形成TIM接頭,還可以防止放氣、漏氣和泵出問題。

 

應用技術:

1、創造了眾多的優質產品。電子組裝材料,如行業基準NC-SMQ92J和NC-SMQ230錫膏,使該行業實現了更高的產量和更高的可靠性。NC-SMQ92J是如此成功,其助焊劑化學性質很快被焊料供應商模仿,并在行業中廣泛采用。摩托羅拉慶祝了其第10億部無鉛手機的交付。這項沒有一次失敗的壯舉是通過使用NC-SMQ230焊料才得以實現。此外,通量技術的進步不僅可以應用于高度小型化的便攜式設備,還可以應用于需要高可靠性的產品,如服務器或汽車。

2、對焊劑設計中關鍵因素的深入理解,不僅為工業提供了優質的產品研發,也提升了焊劑技術水平。而這些重大發現的見刊促成了焊劑行業發展。新的無鉛合金適用于包括焊球、焊錫絲、預制件、棒材和錫膏在內的所有形式。

論文/書籍:

1.在各種科技期刊、雜志上發表技術論文200余篇。

2.合著《環境友好電子:無鉛技術》,電化學出版物,2001年。

3.著有《回流焊工藝與故障排除:SMT、BGA、CSP和倒裝芯片技術》,Newnes出版,2002年。

4.合著《用無鉛、無鹵和導電粘合材料制造電子產品》,McGraw-Hill出版,2003年。

5.合著《無鉛電子——iNEMI項目成功制造》,Wiley出版,2007年

6.合著《先進包裝材料》,Springer出版,2009年。

7.John Lau和Ning Cheng Lee合著《無鉛焊點的組裝和可靠性》,Springer出版,2020年。

8.合著《無鉛焊接工藝發展與可靠性》,Wiley出版,2020年

 

已獲得的獎勵:

1.SMT雜志1991年在國際表面安裝上獲得的五份最佳會議論文之一—“SMT中的焊點焊點—原因和治療”—關于焊點形成機制的發現。

2.ISHM 1993故障分析與TQM會議最佳論文獎—“電動遷移與SIR”—關于SIR和電動遷移失效機制的發現。

3.SMTA 1993 SMTA國際最佳訴訟論文獎—“超細瀝青時代錫膏的前景”—超細瀝青焊膏技術機理及局限性研究

4.ISHM 1995 SMT-BGA最佳論文獎—“BGA大會中的作廢機制”—關于BGA大會中的空隙機制和防止作廢方法的發現

5.電路組裝雜志調查顯示,銦泰公司焊膏技術排名第一。1996

6.SMTA 2001 SMTA國際最佳程序論文獎—“區域陣列封裝用低成本焊點回流焊凸點”—焊膏焊點碰撞方法和限制的發現

7.Soldertec 2003無鉛合作獎—無鉛材料和工藝開發的卓越合作,以及與行業的經驗分享。

8.PRODUCTRONICA Munic 2005“全球SMT技術獎”

9.IPC-APEX 2006“SMT視覺獎”

10.NEPCON上海2006年“EM創新獎”

11.CPMT 2006卓越技術成就獎

12.CPMT于2007年當選為“杰出講師”。

13.IPC 2008榮譽論文獎—美國APEX會議獎—“一種符合和蠕變的SAC Al(Ni)合金”。

14.2009年SMTA“杰出作者”。

15.CPMT 2010電子制造技術獎--SMTA 2010年NEPCON深圳TC2技術會議“枕內頭部測試與預防”最佳論文獎。

16.SMTA中國東方(NEPCON上海)2011年“技術會議一最佳展示獎”—基于論文“QFN裝配的失效控制”

17.國際釬焊和釬焊會議(IBSC)2012年最佳焊接論文獎-“高溫無鉛焊接應用的復合釬料合金預制件”。

18.IMAPS 2012年度最佳會議獎—IMAPS大會“高可靠性高熔無鉛混合BiAgX錫膏系統”。

19.2013年全球SMT與封裝SACM焊料合金“全球技術獎”

20.IPC 2014年榮譽論文獎-APEX會議美國獎-“無鉛低熔點和中熔點混合合金BGA組件的空隙和跌落試驗性能”。

21.BiAgX焊料合金2014年全球SMT和包裝“全球技術獎”。

22.IEEE 2015高級成員。

23.SMTA 2015最高榮譽“創始人獎”。

24.IEEE 2017表面貼裝技術和互連材料領導獎研究員。

25.IMPACT(臺灣,臺北)2017年最佳包裝論文獎,現金獎。-大功率器件芯片用納米銅燒結膏的研制,高可靠性大功率納米銅燒結膏的研制

26. ICEPT 2020(杰出論文)-具有鏈網焊料復合材料的新型TIM解決方案。

 

 


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