Припой с одной искры: в России появится производство «умной фольги»

«Росатом РДС», отраслевой интегратор в сфере электроники, готовится запустить промышленное производство никель-алюминиевой «умной фольги» для монтажа электронных компонентов. С этим материалом процесс идет в разы быстрее традиционных методов — пайки в печи или фиксации токопроводящим клеем.

Холодная пайка

Внешне «умная фольга» (рабочее название наноматериала) похожа на пищевую, но она толще (40–60 мкм) и выпускается в форме пластин, а не рулонов. Обычную фольгу получают методом проката, «умную» — выращивают в вакуумной камере по технологии физического осаждения тонких пленок из паровой фазы (PVD). Для этого металл бомбардируют ионами, он превращается в пар и постепенно оседает на специальной подложке, формируя несколько тысяч слоев, пока не получится готовая пластина.

«Внутри камеры мы атом за атомом формируем структуру, где слои никеля чередуются со слоями алюминия», — поясняет Ольга Квашенкина, гендиректор компании «СНДГруп», технологического партнера проекта.

Готовую пластину раскраивают лазером по лекалам соединяемых поверхностей. Преформу (выкройку) выкладывают между этими поверхностями, фиксируют и запускают процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС): в любую удобную точку выкройки подают высоковольтный разряд либо другой источник тепла с температурой не менее +350 °С. В момент реакции «умная фольга» раскаляется до +1,2 тыс. °С. При этом соединяемые материалы не перегреваются, поскольку реакция протекает почти мгновенно, со скоростью 12 м/с. Отсюда название технологии — холодная пайка.

«Благодаря СВС происходит смачивание и перемешивание материалов соединяемых поверхностей, — рассказывает Ольга Квашенкина. — После реакции фольга — уже не слоистая структура, а однородный сплав. Важно, что без точечного воздействия СВС не запустится. Даже сильный, но равномерный нагрев (например, при пожаре) просто расплавит пластины. Поэтому материал не требует специальных упаковок и мер предосторожности при обращении».

Первое преимущество холодной пайки перед обычной — гораздо более высокая скорость процесса. Пайка в печи длится от 2 до 10 часов в зависимости от объемов соединения. Фиксация деталей с помощью токопроводящего клея — от суток до трех. Холодная пайка занимает несколько секунд. Второе преимущество — не требуются дорогостоящие печи.

«Выбрасывать их мы, конечно, клиентам не советуем, но для расширения производства без капитальных затрат наш наноматериал — отличный вариант», — говорит Андрей Макаркин, исполнительный директор «Росатом РДС».

Сферы применения

«Умная фольга» пригодится производителям приемопередающего оборудования с СВЧ-диапазоном — например, в телекоме, для припаивания плат к корпусу, крепления кристаллов, соединения внутренних элементов вакуумной техники. Для смартфонов, планшетов и другой потребительской электроники холодная пайка тоже подойдет. «Умную фольгу» можно использовать в ювелирном деле и даже в космосе.

«Чтобы ускорить внедрение наноматериала в производственные процессы клиентов, мы готовы проводить на предприятиях тестирование, расчеты эффективности применения холодной пайки и контрольные испытания для проверки качества соединений, — продолжает Андрей Макаркин. — На пробу небольшие объемы фольги взяли Всероссийский НИИ автоматики им. Духова и два ядерного центра — в Сарове и Снежинске. Мы видим большой интерес к материалу со стороны предприятий «Росатома», уверены в возможности его применения и в других отраслях».

Будущее производство

«Росатом РДС», ставший правообладателем ноу-хау, планирует развернуть четыре производственные линии. Подготовлена документация, заключены соглашения между сторонами проекта. Проведены расчеты, идет подготовка к началу проектирования, закупка оборудования. Обеспечено финансирование, в том числе благодаря господдержке: порядка 70 % планируемых затрат покроет заем Фонда развития промышленности.

Предполагается, что предприятие заработает в 2027 году. Планируемая суточная мощность — 8 м² в форме листов 220 мм × 560 мм, годовая — около 1,9 тыс. м². «СНДГруп» будет вести техническое сопровождение проекта и помогать с выводом на рынок. «Росатом РДС» заключил договор о гарантированном выкупе до 70 % готовой продукции для экспорта в Китай. На оставшуюся часть у компании эксклюзивные права на продажу в России и СНГ.

История создания

Наноматериал для пайки разработала группа молодых ученых под руководством кандидата физико-математических наук Ольги Квашенкиной в 2014 году. Годом позже образовалась «СНДГруп», специализирующаяся на электронном инжиниринге. В 2016‑м компания успешно представила свой продукт на российском рынке. Но открыть завод решили в Китае — привлекло хорошо развитое финансирование стартапов на этапе выхода к промышленному производству. В 2021 году «СНДГруп» нашла там инвесторов, в 2023 году заработали 10 производственных линий. Тогда же начались переговоры с «Росатом РДС».