科创芜湖
芜湖高新创业
一、概述
铅锡焊料是低温焊料中最主要的焊料系列，具有较低熔点、良好性价比以及易获得性，被广泛用于建筑、机电、电气电子等各行业，市场规模庞大。但是，铅及其化合物属于有毒物质，长期使用给人类生活环境和安全带来很大危害，负面影响日渐突出。进入20世纪后期，欧美一些发达国家均以立法的形式禁止和限制使用含铅制品：欧盟于2006年7月1日正式实施WEEE与RoHS指令，在电气、电子产品中禁用Pb等6种有害物质。日本贸易部也作出类似的法律规定。美国虽未通过立法来推行无铅焊，但因受到日、欧竞争压力,美国各大公司也在积极寻求无铅焊的解决方案。我国信息产业部也通过了相关管理方法，规定自2006年7月1日起列入电子信息产品污染重点防治目录的电子信息产品中不能含铅等有害物。因此，禁用铅已成为全人类的共识，“无铅锡基环保焊料”成为最热门的开发方向。显然，根据市场变化适时的开发“无铅焊料”的环保产品，将为企业发展提供一个难得的机遇。我国是世界电子、电器生产大国，要迎接新的国际市场竞争和挑战，必须跨越“无铅化”的诸多技术屏障。
目前，国内外已有的研究成果表明，最有可能替代铅锡焊料的无毒合金是Sn基合金，主要有Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Bi、Sn-Zn等合金系，通过焊料合金化来改善合金性能，提高可焊性。其中已经商业化的无铅焊料产品主要为Sn-Ag系焊料合金，如美国NIST研究所的Sn-3.7Ag-0.9Cu等。但是这类商业化无铅焊料产品需加入银这一贵金属材料，导致其成本大大高于铅锡焊料，且其熔点偏高，润湿性和延展性均较铅锡焊料下降。其他不含Ag的Sn-Bi、Sn-Zn、 Sn-Cu系无铅焊料合金虽然成本较低接近于普通铅锡焊料合金，但主要缺点在于焊料合金润湿性能不好，且Bi的加入导致焊料脆性增大，延展性下降，其综合焊接性能均难以成为铅锡焊料的理想替代物。可见，如何进一步改善和提高该类低成本无铅焊料合金，使其能在性能和成本上均成为铅锡焊料的有竞争力的取代产品，是当前该领域的重要发展方向。
在此背景下，创业团队在安徽省省级自然科学研究项目“熔体过热处理对Sn-Bi系无铅焊料凝固组织及焊接性能影响”的研究中：通过对Sn-Bi、Sn-Zn等不含Ag的工业焊料合金制备工艺进行创新改进，引入熔体过热处理工艺，有效的提升和改善了Sn-Bi等焊料合金的润湿性、延展塑性、以及接头强度等焊接性能，弥补了该类低成本无铅焊料合金的性能软肋。本项目在该研究成果的基础上，推动该工艺的实用化和产业化，进行Sn-Bi-Cu、Sn-Bi-Zn等无铅焊料合金产品的开发和生产。产品绿色环保，符合国家高新技术发展规划；较国内外同类产品节约了Ag等贵金属的添加，突出其低成本的优势，具有低成本、高性能特点。项目产品瞄准国内外机电、电器电子装联市场，市场前景广阔，预期经济效益可观。
二、技术可行性分析
1、项目的技术路线、工艺的合理性和成熟性，关键技术的先进性和效果论述
项目技术路线图见图1。
图1 项目技术路线图
项目采用熔体过热的技术工艺，制定了避免重金属污染和避免使用贵金属的工艺方案，符合绿色钎料焊料的发展发展趋势；不采用贵重金属的原则，降低了生产成本。
本项目的关键技术为熔体过热技术，无铅、无贵金属技术。技术优势为：通过对Sn-Bi、Sn-Zn等不含Ag的工业焊料合金制备工艺进行创新改进，引入熔体过热处理工艺，有效的提升和改善了Sn-Bi等焊料合金的润湿性、延展塑性、以及接头强度等焊接性能，弥补了该类低成本无铅焊料合金的性能软肋。
2、产品技术性能水平与国内外同类产品的比较
电子行业用无铅焊料的研究有十几年的历史。从无铅焊料发展的几个重要进程看，无铅研究的法律来源于欧盟和美国。从目前研究现状来看，作为电子产品出口国，日本的无铅化进程最快。美国也在加速无铅化技术的开发与应用。美国NEMI 于1999年成立专门工作组，以便帮助北美公司在2001年启动无铅电子组装。美国积极发展无铅技术，在IPC机构组织下，联合政府、企业等多个部门，开展了典型无铅合金的全面性能测试，得出了很多直接有生产指导作用的数据。
目前无铅焊料和传统铅焊料性能比较，如表1所示，其中已经商业化的无铅焊料产品主要为Sn-Ag系焊料合金，如美国NIST研究所的Sn-3.7Ag-0.9Cu等。但是这类商业化无铅焊料产品需加入银这一贵金属材料，导致其成本大大高于铅锡焊料，且其熔点偏高，润湿性和延展性均较铅锡焊料下降。其他不含Ag的Sn-Bi、Sn-Zn、 Sn-Cu系无铅焊料合金虽然成本较低接近于普通铅锡焊料合金，但主要缺点在于焊料合金润湿性能不好，且Bi的加入导致焊料脆性增大，延展性下降，其综合焊接性能均难以成为铅锡焊料的理想替代物。
表1 几种无铅焊料和传统铅焊料的性能比较
与上述国内外同类产品相比较，本项目从改变无铅焊料的制备技术入手，通过熔体过热处理工艺的创新，产品性能优异，与目前欧美及国内的无铅焊料相比，具有如下的优势：
（1）其润湿润湿性性能更好，如图2中，Sn Bi3Zn8在铜基板上铺展实验润湿面积和润湿角对比图，过热后制得的焊料合金铺展面积提高15%，润湿角减小18%，说明了其润湿性能的显著提高。
图2 Sn Bi3Zn8焊料合金铜基板上铺展实验润湿面积和润湿角对比图
（2）延伸率更好，塑性提高37%左右；如图3所示。
图3 Sn Bi3Zn8焊料合金拉伸曲线对比图
（3）不含有贵金属，成本更低。
3、项目承担单位在实施本项目中的优势
项目承担单位由科研单位的科研人员组建，单位具有较高的创新能力，同时科研单位的研究设备及检测设备齐全，给项目后续的完善、开发提供有力的支持。
单位组建人员不但具有科研单位的研究工作经历，同时具有企业合作的经历，具有企业合作攻关的经验。因此同时具备科研的创新性和企业的工业性，对项目的实施具备优势。
三、项目成熟程度
1、成果的技术鉴定文件或产品性能检测报告
项目是建立在省级课题的基础上，课题研究已经结题，发表国内外SCi论文5篇，Ei论文2篇，获得较好的技术成果。
（1）获得无铅焊料的熔体过热处理技术，通过新技术制备的新型无铅焊料，具有良好的润湿性能；
（2）探明了Sn-Bi系无铅焊料合金（SnBi二元乃至多元合金系Sn-Bi-Cu、Sn-Bi-Zn等）熔体结构及性质随温度变化的规律；
（3）探明了Sn-Bi系无铅焊料凝固组织及焊接性能与熔体结构的相关性，为改善无铅焊料制备工艺，新型焊料的研发奠定科学技术依据。
2、产品质量的稳定性，以及在价格、性能等方面被用户认可的情况等
产品经过试验室的研发及小试，质量稳定，技术成熟。
产品采用熔体过热技术制备无铅焊料，本项目的焊料不但没有传统重金属铅的污染，并且不含贵金属银；因此其它类型的无铅焊料更便宜。
3、核心技术的知识产权情况，对产品的创新和后续开发能力
核心技术最要是改变目前无铅焊料都采用改变材料成分，进行调成研究的手段。本项目从材料的制备技术创新出发，对无铅、无贵金属焊料的研究和小试研究，获得了突破，目前核心技术都由我们掌握。
创业团队都是科研人员，并且具有丰富的校企合作经验，包括校企合作攻关项目、企业技术顾问、进驻企业服务。科研经历和企业经历增强了后续生产技术的开发能力。
四、市场需求情况和风险分析
1、国内市场需求规模和产品的发展前景、在国内市场的竞争优势和市场占有率。
铅是自然界分布很广的元素，铅是一种有毒的重金属，人体过量吸收会引起中毒，摄入量低时也可能对人的智力、神经系统等造成影响。焊料无铅化过程中，我国各级部门也给予了足够的重视。国家科技部、国家发展改革委员会、国家经济贸易委员会、国家环保总局、国家信息产业部经济体制改革与经济运行司体制改革处等政府机构多次联合研究院所、大中企业等召开无铅政策及技术研讨会，讨论我国无铅产品应对欧盟指令的政策及技术措施。各电子组装学会、焊接学会等相关学会、协会也积极采取各种措施，在各级企业中宣讲欧盟政策、各国应对措施及无铅材料和技术的进展，并聘请国内外知名企业和厂商参加。聘请研究机构宣讲无铅发展技术及存在问题，展出产品。然而，我国的无铅产品的生产还存在很多问题，离产业化还有一段距离，需要进行产业。
2、国家市场状况及产品未来增长趋势、在国际市场的竞争能力、产品替代进口或出口的可能性。
2011年全国锡基焊料产量15.8万吨，产值约35 亿美元。根据中国海关提供的数据，2011 年我国涉及焊料的6种主要商品（自动数据处理设备及其部件、电动机及发电机、手持或车载无线电话机、集成电路及微电子组件、汽车和汽车底盘，以及玩具）在5大贸易国或地区的出口总量近1550亿美元，如果加上该年我国重点家电及消费类产品的出口金额420亿美元，则与焊料相关的产品出口总价值接近2000 亿美元。由此可见无铅焊料的具有巨大市场空间。
3、风险因素分析及对策
项目实施的技术条件已经具备，是建立在拥有的自主研发的技术权利基础上，并且已经试制了系列的产品，产品生产能力已经具备。焊料的市场空间很大，虽然目前无铅焊料的推广还需要进一步努力，绿色市场及出口欧美产品必须无铅化的要求使得市场风险得到大幅降低。
对策分析：一是在技术研发上投入更多的人力和物力，确保在技术上与国内外竞争者拥有独特优势，从而保证我们产品的技术始终处于先进的地位；二是不断创新产品，加速用户对新产品需求的积极性；三是创新市场销售和服务模式，利用专业人才做市场，利用信息网络等先进工具为市场销售服务；四是开拓国外市场，制定产品全球供应方案。
五、投资估算及资金筹措
1、项目投资估算
(1) 近期完成投资
本项目近期已完成投资50万元，自筹45万元，纵向项目资助资金5万元。已完成投资的主要用途：项目开发、生产设备等。固定资产投资5万元，研发及中试费用45万元。
(2)项目新增投资情况
本项目在执行期间内需新增投资450万元，其中用于固定资产投资60万元，中试费用200万元，流动资金投资190万元。详见新增投资固定资产投资估算表、流动资金估算表。
2．资金筹措方案
本项目新增投资450万元，来源如下：
企业自筹200万元，预计到2012年12月底前全部到位。
银行贷款250万元，预计到2013年12月底前全部到位。
3．投资使用计划
表2资金使用计划表
序号
资金使用时间
项目
金额（万元）
1
2012年8月～2013年2月
固定资产投资
50
中试投入
100
流动资金投入
100
2
2013年3月～2014年12月
固定资产投资
10
中试投入
100
流动资金投入
90
2、资金筹措方案
基建总投资450万元，200万由投资团队自筹解决。配套流动资金250万向当地商业银行申请贷款。
3、投资使用计划
表3 项目资金使用明细表
序号
名称
费用（万）
序号
名称
费用
序号
名称
费用（万）
1
设备费
50
8
运费和装卸费
5
15
流动负债估算
10
2
原材料
50
9
采购与仓库保管
5
16
对流动资金
80
3
辅助材料
2
10
研究试验费
50
17
加工费
20
4
专用工具费
3.5
11
建设单位临时设施费
5
18
银行财务费
5
5
废品损失费
4
12
生产准备费
10
19
现金需要量估算
50
6
外购配套件费
10
13
存货估算
20
20
不可预见需用资金
50
7
包装费
5
14
办公购置费
3
21
其它
13.5
总计
450万
六、经济和社会效益分析
一、经济效益分析
1、年销售量和销售收入
在公司成立成果转化的前三年，本项目平均年销售新型高性能无铅焊料100吨，每吨售价按26000元计算，每年销售额可达260万元。
2、年总成本
根据目前原材料、人工等市场行情，我公司每生产1吨无铅焊料，估计总成本为19500元，预计全年产品总成本为195万元。
3、年销售税金及附加
年销售税金及附加按国家规定计提,增值税率为17%，城市维护建设税为增值税的5%，教育费附加为增值税5%。销售税金及附加为15万元。
4、利润总额及分配
本项目孵化期年利润总额为130万元，所得税为利润总额的25%计提为33万元，税后净利润为97万元。盈余公积金和公益金分别按税后的10%和5%计提，余下的未分配利润每年为82万元。
5、盈亏平衡分析
盈亏平衡(BEP)=年固定总成本/（年销售收入-年可变成本-年销售税金）×100%=1150/(10800-6550-683.05)×100%=32%
根据测算，本项目孵化期年销售收入达500万元，税后利润97万元，盈亏平衡点为33%。依据测算数据，本项目有很好的盈利能力和较强的抗风险能力。
6、社会效益分析
熔体过热法新型无铅焊料—锡铋合金高润湿性焊料的成果转化及生产，提升产业层次，延伸产业链，促进产品结构、技术结构调整，加速自主品牌的推广。
熔体过热法新型无铅焊料—锡铋高润湿性焊料，趋于国内领先地位，产品的生产过程无污染物产生，国内同类产品的生产方式污染严重，本项目的研发与产业化生产，对日益恶化的生态环境起到一定的保护作用。
本项目产品的研发和生产不仅可以为企业带来新的利益增长点，而且可以带动相关产业的发展，提升相关产品的质量和产业层次，扩大了社会的就业率。
项目建设符合国家产业政策，是国家、省、市重点支持的发展领域；有利于新型无铅焊料领域的高新技术产业化，对地方经济和产业结构调整具有积极的意义，对促进人员就业、社会稳定和保护环境具有重要的意义。
环保效益：本项目采用无铅化技术生产焊料合金，具有显著的绿色环保效果。
根据以上分析，本项目确是既有经济效益又有社会效益的好项目。
七、综合实力和产业基础
1、企业员工构成
企业以团队创业为思路，保持在校科研团队合作的优良精神，发挥在科研研发合作力量。核心团队包括总经理、技术（包括研发和生产技术完善）、市场、生产等方面的副总经理和同类职务的人员。
总经理：刘明朗，擅长与他人交流沟通，善于倾听，擅于发现团队队员的优点，并使大家在合作中各发所长，各尽其能。积极乐观的心态，能协调并分配好团队成员的工作，使彼此能够更好地实现互补。
技术副总：陈志浩，黄仲佳，团队技术协调和推动者，主要研究方向为无铅焊料的研究和开发。
生产副总：陈培仁，团队后勤服务负责人，做事勤谨，认真细心且效率高。
市场副总：姚敏，团队对外交流的负责人，具有对市场，竞争，风险的独到分析能力。
2、研发能力
公司以材料学、材料成型技术、机械设计及机械加工等方面的专家、工程师及教授为主体，技术开发人员包括黄仲佳、陈志浩、刘明朗等。创业人所在单位具有高性能有色金属材料省级实验室，大型检测中心各1所，具备各类新材料研究设备。高层次的技术人才以及高投入的研发费用为公司产品发展创新提供了坚实的科技和信息支撑。
创业团队成员多年来先后主持或参加国家级、省级科研项目的研究，并获得多项成果，其中包括国防科技攻关项目结题并在相关企业中得到应用；在国内外期刊上发表科研论文30多篇。（研究项目和论文详见附录）
已经开发成功的产品和工艺有：高性能无铅焊料制备工艺；金属零件高性能表面喷涂工艺；高性能铝锶合金制备工艺；
八、项目实施进度计划
2012.8-2013.2：设备购买、安装、调试、试生产及试销售。
2013.3-2014.3：批量生产及调试，生产工艺完善，生产管理完善。形成规范化生产，制定生产工艺、制定生产操作指导书、工人生产技能培训、产品推广销售，并达到每年至少100吨的销售量。
2014.4-2015.12：进一步研发投入，从生产中存在的问题及生产情况提出可能提高的技术改进，进行进一步的研究和完善生产技术。扩大生产规模，年销售量达到150万吨以上。
九、结论
本项目对Sn-Bi、Sn-Zn等不含Ag的工业焊料合金制备工艺进行创新改进，进行了Sn-Bi-Cu、Sn-Bi-Zn等无铅焊料合金产品的开发和生产。产品引入熔体过热处理工艺，有效的提升和改善了焊料合金的润湿性、延展塑性、以及接头强度等焊接性能，弥补了该类低成本无铅焊料合金的性能软肋。产品绿色环保，符合国家高新技术发展规划；较国内外同类产品节约了Ag等贵金属的添加，突出其低成本的优势，具有低成本、高性能特点。项目产品瞄准国内外机电、电器电子装联市场，市场前景广阔，预期经济效益可观。综上，该项目各方面符合我市孵化创业中心项目要求，具有良好的企业成长性。
