无铅光伏焊锡丝.docx
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无铅光伏焊锡丝.docx
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无铅光伏焊锡丝
无铅光伏焊锡丝
申报温州市科技计划项目
可
行
性
研
究
报
告
年月
无铅光伏焊锡丝
可行性研究报告
一、项目开发的背景和意义
能源是人类赖于生存与发展的基本资源,随着社会的进步、科技的发展,常规能源如煤、石油、水等能源的水泵日益增大,可供人类利用的能源储量却越来越少。
作用一种新型能源,太阳能是取之不尽的清洁能源,世界各国普遍重视和发展太阳能,这是一项重要的发展战略。
进入世纪以来,全球太阳能电池产量迅速增长,估计超过全球的。
而封装是太阳能电池的关键步骤,良好的封装工艺可以使电池得到更好的性能。
钎料在各方面的优越性,使其成为过去电子封装领域广泛使用的封装材料。
但鉴于铅的危害,目前全球许多国家和组织都通过立法限制其使用,中国作为未来的封装大国,我们必须积极转变发展方式。
跟上世界脚步,积极开发绿色电子封装材料。
在焊料的替代品中,是全球公认的最主要的替代品。
这种合金具有优良的物理性能和高温稳定性,尤其是共晶合金以焊料润湿性好,强度和塑性高,但由于是贵金属,其储量有限,近几年工业大发展,消耗量大增,导致银价上涨,进而造成企业利润急剧下降。
因此制造商对在保证产品质量的前提下,要求厂商用贱金属材料代替贵金属银来降低产品成本的呼声越来越高。
因此,开发一种无银,焊接性能好的环保型光伏焊锡材料,满足当前社会的需求,具有很好的市场前景。
针对这种情况,公司凭借精良的试验设备和生产设备,成功研制开发了无铅光伏焊锡丝。
该产品采用添加一定比例的、等元素的配方,提高润湿性和抗氧化性,减少杂质含量,并采用专门设计的带断丝监测功能的锡合金拉丝机、出丝形状规则且有序的出丝装置等新设备,提高产品的生产效率。
产品经信息产业部专用材料质量监督检验中心检验,符合的要求,已取得实用新型专利项,申请发明专利项(进入实审阶段)。
二、国内外研究概况和发展趋势
生产光伏焊料的企业主要集中在河北、江苏、广东等地区,总数约家,因各企业生产设备、市场等因素年产能达到吨的只有保定易通(英得全资子公司)、秦皇岛昌联、江苏环阳、无锡斯威克等几家企业,其他均为小型企业,年生产产能在吨吨不等,目前市场没有哪家企业一支独秀垄断市场,品牌力度不大。
目前市场上为主的无铅光伏焊料主要有、、、等,其中以、多元合金、为代表产品。
系焊料性能良好,但成本较高,为焊料倍,而且受储量限制,无法大面积推广。
多元合金力学性能良好,拉伸强度优于焊料,但由于添加了多种合金,其结构成分复杂,性能不稳定,易受杂质影响。
系焊料在性能上略逊于系焊料,但与传统焊料相近,成本低廉(仅为焊料的倍),在焊接性、物理和力学性能、封装工艺及焊点的可靠性得到广大厂家的一致认可。
但由于目前焊料处于刚起步阶段,还存在着一些不足:
)焊料杂质含量高,容易造成锡渣多、焊接质量问题。
)润湿性较差,影响焊接效率。
)传统生产设备在生产无铅焊料时,由于机械性能与含铅焊料不同,产品会出现出丝杂乱无序、飞丝断裂等现象,影响产品生产效率。
凭借多年从事焊料行业开发的经验,公司认为焊料具有较好的开发价值,因此开发一种润湿性和抗氧化性好、焊接性能佳的光伏焊锡材料,具有很好的市场发展前景。
三、研究开发内容和技术关键
、研究开发内容
设计采用配方,在此基础上添加一定比例的、等元素来提高润湿性和抗氧化性,减少杂质含量,并采用专门设计的带断丝监测功能的锡合金拉丝机、出丝形状规则且有序的出丝装置等新设备,提高生产效率。
、技术关键
)采用添加一定比例的、等元素的无铅配方,利用微量元素的特性,使产品结晶细化,提纯锡液,提高润湿性和抗氧化性,使产品不含铅、汞、镉、卤素等有害物质,绿色环保,符合欧盟指令要求。
)添加自主研发的无卤高效表面活化剂(烷基本分聚氧乙烯醚)和高沸点酸值稳定剂,来提高焊锡丝的焊接时的流动性和焊剂的长期稳定。
在焊接时能更快的润湿,去除焊接部位的氧化物,使锡能润湿焊接部位。
)设计一种对走丝情况适时监测,一旦发现断线情况进行停机保护的锡合金拉丝机和出丝形状规则的出丝装置,避免了焊锡丝在断裂时间飞线伤到操作人员的隐患,以及解决传统出丝工艺出丝杂乱无序,粗细不均的问题。
、产品主要技术参数
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余量。
四、预期目标
)经济效益分析
未来五年生产成本、销售收入估算。
本项目预计投资万元,按年正式投入规模化生产后年产量吨的设计生产能力,平均价格在万元吨,实现销售收入万元。
销售收入的估算即形成如下:
序号
成本内容
成本费用
(元)
百分率
备注
变动成本
原辅材料
年涨幅
工资福利
年涨幅
燃料动力
年涨幅
车间经费
固定成本
企业管理费
设备折旧费
财务费用
销售费用
年涨幅
工厂成本
增值税及营销费用及附加
利润总额
年涨幅
销售额
年涨幅
所得税
利润总额
净利润
销售预测如表
指标
年
年
年
年
年
销售价格(万元)
销售量(吨)
销售收入(万元)
税金总额(万元)
净利润(万元)
财务分析
)净现值测算(单位:
万元,其中固定资产按年折旧)
项目
年
年
年
年
年
一、现金流入量
产品销售收入
折旧
二、现金流出量(成本)
项目投入
成本及税金
三、净现金流量
四、净现金流量现值()
五、累计净现金流量现值
六、净现金流量现值()
七、累计净现金流量现值
八、净现金流量现值()
九、累计净现金流量现值
)投资回收期测算:
投资回收期累计净现金流量出现正值年份数
(年)
)可变费用:
万元
固定费用:
万元
盈亏平衡分析:
(1)以生产能力利用率表示的盈亏平衡点为:
=
×
=
×
=
(2)盈亏平衡产量为:
×(吨)
通过计算可知,本项目盈亏平衡点。
即,当企业年销售额达到设计能力的时,企业不盈不亏,超过生产能力的时,企业就盈利。
)财务内部收益率
不确定性分析(主要进行盈亏平行分析和敏感性分析,对项目的抗风险能力作出判断)
按达产年销售收入万元计算可得出生产成本投入万元,交税总额万元,税后利润万元,按投资总额万元项目的风险因素分析,且本项目具有产品技术先进,市场需求广泛、销路好、经济效益、社会效益显著、投资额少、建设周期短,并可得出本项目只要销售量达到设计容量的即可保本,项目成本在年左右即可收回投资。
财务分析结论
上述预测和估算分析,本项目的投资是可行的,其经济效益和社会效益相当优良。
)知识产权申请情况
已取得实用新型专利项,申请发明专利项,
实用新型专利:
一种锡合金拉丝机,专利号:
;
实用新型专利:
一种具有断丝保护功能的锡合金拉丝机,专利号:
;
实用新型专利:
用于焊锡丝拉丝机的出丝装置,专利号:
;
实用新型专利:
焊锡丝绕丝机,专利号:
;
实用新型专利:
一种走丝监测装置,专利号:
;
发明专利:
一种锡合金拉丝机,申请号:
。
)应用前景
根据公司的最新预测,未来两年全球光伏市场容量和增长速度比先前预测的要低,但光伏产业作为未来能源产业发展的主要趋势并未改变。
预计年全球组件产能将增至,这将足够使光伏组件产量达到;年市场需求量将达到。
其中德国、西班牙、美国、意大利和日本的合计份额仍将保持在以上,仍是主要需求地区。
根据美国光伏中心预测,至年全球光伏总装机量将达到,表明世界光伏产业发展有着广阔的市场。
随着光伏产业未来持续爆发式增长,光伏焊料成为锡焊领域增长最快的下游需求端。
按照我们测算的每的光伏电池需要光伏焊料在吨左右,年光伏焊料需求量将在吨以上,因此开发高性能、绿色环保的光伏焊锡丝具有很好的市场前景。
五、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解
、研究方案
系焊料在性能上略逊于系焊料,但与传统焊料相近,成本低廉(仅为焊料的倍),在焊接性、物理和力学性能、封装工艺及焊点的可靠性得到广大厂家的一致认可,但其还存在着一些不足:
)焊料杂质含量高,容易造成锡渣多、焊接质量问题。
)润湿性较差,影响焊接效率。
)传统生产设备在生产无铅焊料时,由于机械性能与含铅焊料不同,产品会出现出丝杂乱无序、飞丝断裂等现象,影响产品生产效率。
针对这些不足,公司设计采用配方,在此基础上添加一定比例的、等元素来提高润湿性和抗氧化性,减少杂质含量,并采用专门设计的带断丝监测功能的锡合金拉丝机、出丝形状规则且有序的出丝装置等新设备,提高生产效率。
、技术路线
)配方设计
本项目设计采用无铅配方,并添加一定比例的、等元素,使产品不含铅、汞、镉、卤素等有害物质,绿色环保,符合欧盟指令要求。
①添加微量的元素,利用元素的特性(半金属),当其从固—液相变时,熔化后体积缩小,在焊料中起到相互变质作用,促使该焊料结晶组织细化,使焊料中金属化合物分布更加均匀,形成细小分散的共晶体,并起到防止焊料合金加温过程中氧化物的发展。
不仅具有防止熔融的作用,而且润湿性、焊接性、抗氧化性能力大幅度提高。
解决了普通无铅焊锡丝在焊接润湿不良的缺陷。
②添加元素,利用其具有一定的还原特性,当熔炼时,可以将半溶状的锡渣还原成纯净的锡液,提高锡液纯度,减少焊接时锡渣的产生,同时还降低了生产成本。
)活化剂和稳定的的设计
改进原有的活化剂配方,添加自主研发的无卤高效表面活化剂(烷基本分聚氧乙烯醚)和高沸点酸值稳定剂,来提高焊锡丝的焊接时的流动性和焊剂的长期稳定。
由于添加了这二种成分,可调节整个流体的黏度和密度,以用协助传热,在焊接时能更快的润湿(也就是上锡快),不腐蚀烙铁头,主要作用是去除焊接部位的氧化物,使锡能润湿焊接部位,从而实现焊点的焊接部位在焊接时不容易继续氧化的目的。
)生产设备的改进
①设计一种对走丝情况适时监测,一旦发现断线情况进行停机保护的锡合金拉丝机。
该设备中设有智能监测电路,并在走线轮上设有用于触发接近开关的触发部,当走线轮转动时带动触发部周期性的触发开关。
当发生断线时,走线轮也随之停止转动,触发部不再往复触发接近开关,智能电路通过信号变化来辨别金属丝是否断线,从而做出相应的处理,保证生产正常进行。
同时,绕线架上设有透明保护罩,避免了焊锡丝在断裂时间飞线伤到操作人员的隐患。
②项目设计一种出丝形状规则的出丝装置,通过新设计的传动装置,以及压线轮和出丝轮形成的出丝限位通道,锡合金线依次经过限位通道、甩丝管后出丝,使产品出丝形状规则,粗细均匀性好,解决传统拉丝机出丝杂乱无序,粗细不均的问题。
③采用改进后的辊砸机辊砸锡丝,来提高焊锡丝内焊剂的均匀性。
、组织方式及课题分解
该项目自年开始投入全方位的研制,公司组织成立了无铅光伏焊锡丝产品研制小组,其中赵图强负责总体策划和监督,朱崇彬负责生产试制,王斌负责品质管理,朱韩青负责成分分析,梁芳负责工艺配方设计和工艺编制,陈平负责对外联系。
六、计划进度安排
起始年月
进度目标要求
至
技术、市场、设备考察;可行性研究报告报批,完成样品设计、标准备案、内部设计评审、编制产品设计文件、工艺文件。
至
设备购置,调试,样品试制、及产品小批量生产,准备项目鉴定所需的各项准备。
样品材质,性能检测、为产品技术性能有全面了解并为批量生产做好准备。
至
各项批量生产的准备工作包括人力资源、检测设备、操作规范、工艺流程、材料供应、技术支持等到位,批量生产,形成完善的生产和质量保证体系。
至
加大投入,建立系统的销售网络,项目验收,以及继续做好市场推广活动,完善售后服务体系。
七、现有工作基础和条件
公司成立于年月,地处浙南沿海,中国电器之城-柳市,地理条件优越,交通便利,是一家集研发、生产、销售为一体的专业焊料厂家。
公司主要生产各类环保型无铅焊料,包括无铅焊锡丝、无铅焊锡条、无铅焊锡膏、无卤素助焊剂等产品,广泛应用于环保要求高的各项波峰焊和手工焊中。
公司是中国电子材料行业协会的资深会员单位,温州地区内产销排名第一,全国排名前五,是国内焊锡材料行业的龙头企业之一,在行业内享有很高的品牌知名度,并受邀参与三项焊料类国家标准的起草。
公司已建立企业技术研发中心,于年被评为“温州企业技术中心”,中心现有研发人员人,研发场地面积余平米,拥有发射光谱仪、原子吸收分光光度计、可焊性测试仪、傅立叶红外光谱仪等共计余台(套)研发、试验设备,先后成功的研发了十多项新产品,近三年公司研制的新产品列入国家级星火计划项目项,省级新产品试制计划项目项,温州市科技计划项目项,乐清市科技发展项目项,温州市科技进步奖项,乐清市科技进步奖项,取得发明专利项,实用新型项,申请发明专利项,实用新型专利项。
公司和产品已取得“国家级星火计划项目承担单位”、“省科技型中小企业”、“温州市科技进步奖”、“温州企业技术中心”、“乐清市科技进步奖”、“乐清市科技成长型企业”、“先进单位”、“功勋企业”、“乐清市名牌产品”、“乐清市技术研发中心”等荣誉。
八、经费预算
本项目预计投入资金万元,公司自筹措万元,向市科技局申请万元。
具体资金预算如下页表。
经费预算表单位:
万元
序号
投资名称
资金(万元)
设备费
能源材料费
设计试验费
信息咨询费
会议调研费
验收费
人员费
其它费用
合计
设备投入
序号
设备名称
型号规格
单价
(万元)
数量
(台套)
金额
(万元)
已有或预计购买
时间用途
发射光谱仪
美国
已有,检测用
原子吸收分光光度计
北京
华洋
已有,检测用
电子分析天平
已有,检测用
化锡炉
广州
已有,试制用
焊锡位丝机中车
已有,试制用
焊锡拉丝机大车
已有,试制用
焊锡丝挤压机
已有,试制用
冷却水循环机
北京同洲
预购,试制用
电磁熔锡炉
预购,试制用
中辊扎机
预购,试制用
超声波清洗机
预购,试制用
条码系统软件及设备
预购,试制用
粘度计
预购,检测用
电位测定仪
预购,检测用
回流炉
预购,检测用
数显恒温电热板
预购,检测用
显微镜
预购,检测用
模具
预购,试制用
电脑
已有
合计
其它投入
序号
投资名称
资金(万元)
本项目试制过程中使用掉的原材料,以及水、电等能源费。
产品选型、工艺设计、设计费用以及标准制定备案、产品认证费、检测费等。
专家咨询费、标准书籍、杂志、专业书刊等费用。
国内外市场调研、合格零部件供方调查等。
验收费
人员工资、福利、奖金等。
差旅费、维护费、设备检定费、设备保养费等。
合计
- 配套讲稿:
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