促进环保已是文明国家的共识，其中尤以欧盟推动最力 欧盟推动环境保护从立法着手，今年（1999年）3月已完成.WEEE（Waste Electrical and Electrical Equipment）第二版之草案，该草案对PCB产业将造成一定程度之冲击，其中尤其以『无铅制程』及『无卤板材』二者更值得PCB业界注意，因此特撰此文以提醒业者密切注意未来之发展并及时因

　　应。

　　一、 电子工业无铅政策初窥

　　1.无铅政策之形成背景

　　由於铅对人体危害极大，预期各国将立法禁止用铅。电子工业组装之焊接(Soldering）与电路板之电镀锡铅与热喷锡铅均将在无铅政策下有所改变。

　　欧洲与***非常热衷於电子业"禁铅令"（Lead Ban）的立法，主要的推手是WEEE中对电子业铅废料所明订"回收/再利用"（Reclaim/Recycle）的强制性法条。对高阶性电子机器如Servers或Mainframes等，因掌控尚容易故影响不大。但对家电、汽车等消费性电子品，则因流向不定与回收困难之下，极有可能在2000年後催生成立"家电回收法"（Home

　　Electronics Recycled Law），而禁止用铅。

　　欧洲与***热心推动，美国在高阶电子产品或特殊精密用途方面（如覆晶Flip Chip之焊锡突块）持反对态度，其他国家则暂时观望。 许 多美商（如IBM、Motorola、Intel等）反对在取代品困难的领域中禁铅（如Flip、Chip之焊锡突块Solder Bump等）。但也渐认知环保的压力，而在低阶产品中配合采用无铅焊接，以避免回收的高成本。

　　2.无铅制程之发展情形

　　美国"国家电子制造业创进会"（National Electronics Manufacturing Initiative ; NEMI）於1999年5月组成工作小组，针对"无铅就绪"（Lead Free Readiness）之目标展开工作，预计2001年4月完成开发"无铅制程"。

　　该工作小组计划开发无铅封装与组装的焊接制程与物料，以适应较高的焊温（将由220℃提高到260℃），参加者有：Celestica、Compaq、Delphi/Delco、Motorola、HP、Nortel、Solectron、Visteon等公司。

　　无铅焊料之概况

　　以锡与银，或锡与铜合金者最常见。焊温平均上升30℃，成本增加、强度减弱、焊性劣化，并使相关制程变得困难。 但新焊料至今尚无法取代 现行63/37锡铅共融合金（Utetic Alloy）优良焊料之广泛用途。 无铅焊接将焊温平均上升30℃，可能带来零件涨裂、打线拉脱、板子分层，甚至晶片破裂等可靠度问题。且无铅焊锡本身缺点很多，

　　除成本较高外，尚有焊锡性 较差而忍痛将助焊剂的活性加强、沾锡力（Wetting Force）欠佳下不得 不增加“触修"（Touch Up）成本、零件脚与板面焊垫之可焊处理困难等问题。 无铅焊料（Solder或译“焊锡”）熔点上升之後将造成板材热应力增大、焊点（Solder Joint）强度减低（IMC脆化）等相关品质问题，亦需一并谋求解决之道。

　　无铅组装（Assembly）实例：Lucent有一种DC/DC Converter即试采各种无铅政策，如不鐼锡之PCB（焊垫采OSP处理）、无铅锡膏（96.5% Sn+3.5% Ag ; mp221℃）、零件脚镀纯锡等，在焊温250℃下完成焊接。另Nortel有一种Meridian电话也采无铅组装，其锡膏成份为97.3% Sn+0.7% Cu，mp227℃，焊温在245℃~257℃之间。其三是Panasonic在SJ-MJ30 CD随身听的组装，系采 90% Sn+7.5% Bi+2% Ag+0.5% Cu熔点217~218℃的四相合金锡膏，对镀纯锡脚与板面OSP处理的裸铜焊垫进行焊接。

　　3.其他替代方案

　　以导电性接着剂代替焊接

　　玻璃显示幕（Display）与电路板或元件之互连，目前采用单向 （垂直）导电胶膜（ACF）完成通路，此种用途未来还会增加，但成本比焊接要贵。重量大的零件，其接着互连之可靠度不足。组装中焊接与接着 导电混用之技术困难。

　　以热压及超音波打线代替焊接

　　对某些低价产品如电子表类有利。

　　对小晶片或软板之封装与组装有利。

　　但不易进行同步大量之操作。

　　二、无卤耐燃树脂板材之展望

　　1.含卤板材之功能与副作用

　　早在1940-50年，当电子工业引用塑胶制品时，由於高电压、高电流及高热量而经常出现火灾的危险。於是美国一个民间组织UL（Underwriters' Laberatories）订定了制品耐燃性（Flame Retardance）的要求。

　　以FR-4环氧树脂为例，即在其分子结构中加入了约20%重量比的"溴素"而达到UL在V-1或V-0级的及格标准。 所谓V-1是指『0.5寸宽，5寸长，厚度不拘的无铜玻纤环氧树指基材样本，以45度的斜向在特定火焰上烧燃後，即移开火源并测其延烧的秒数，全熄後再做续烧。连续十次试烧後，其总延烧秒数低於250秒者称为V-1级的FR-4，低於50秒者称为V-0级的FR-4。』故知耐燃性也可说是一种"自熄性"，但若说成"防火"（Fire Resistance）则并不正确。

　　直到80年代初期时，英国德国发现火灾死亡中有2/3是毒烟所呛死，而非烧死。进一步研究发现，在700-900℃燃烧中，溴化树指会释放出"戴奥辛类"（Dioxins）之长效毒物，而危害环境极大。

　　2.无卤板材之推动与质疑

　　近年来欧盟推动"无卤"（Halogen Free）塑胶不遗余力，且已於1999年3月完成"WEEE"（Waste from Electrical and Electronic Equipment）之第二版草案，将只针对电子电器品之"无卤"塑胶进行立法，而暂不谈PVC与其它非电子塑胶制品类。

　　欧盟之"欧洲议会"（European Parliament）将批准"无卤"法案（预计2004年1月禁令成立）。如此若导致电子塑胶品之成本上升也在所不惜，并鼓励对"无卤"电子塑胶品之回收与再利用。

　　欧洲将先在消费性低阶电子产品中采用无卤PCB，而高阶又要求可靠度（Reliability）者，如伺服机（Servers）则暂不要求"无卤"电路板。但WEEE也正受到大公司如IBM与Motorola的质疑，认为FR-4中的溴不见得比PVC中大量氯的情形更糟，也不见得不如含磷的制品，但树脂商仍将致力於无卤耐燃制品的研发，美商将在2001年表达更明确之立场。

　　3.无卤板材之发展情形

　　截至目前为止"无卤"环氧树脂的廉价取代品尚未发现，如Asashi无卤无锑的PPE，Isola含磷含氮的环氧树脂等，不但价格贵（约增20-30%）且电性也不好（Dk由原来的4.7劣化到5.2，吸水性也增多）。Isola的另一种Melamine树脂，则价格更高到FR-4的四倍以上。

　　部份业者也曾将树指之含溴量降低，而部份改用三氧化锑（Antimony Trioxide）或五氧化锑（Antimony Pentoxide）以达耐燃之目的。然而锑不但有毒，还会致癌且对电性也不好。 Philips公司的PCB厂已采用三氧化铝（Hydrated Alumina）代替卤素生产耐燃性板材，并愿授权使用其技术。Xerox也将在1999.7在德国推出无卤PCB，Nokia今年也将在德国发售无卤行动电话，其手机板将采含"磷素"之耐燃基板，价格约增加10-20%。多数日商也投注研发无卤PCB，另外Ericsson、Motorola、Johnson Matthey也都将采用无卤PCB。

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　　产业要闻 专家评论 　 2000 记者：陈庆隆 （陈庆隆／电子时报）

　　为全面控制地球生态环境，日前传出，包含美 、日、欧、加等29个会员国的经济合作发展组织OECD，已於前几个月正式通知我国政府 ，自2001年1月1日始，输往OECD的电脑等电子产 品，严禁采用传统加铅的焊接，亦即必须废弃现用锡占63％、铅占37％共晶方式的焊接 工程，全面进入无铅时代。无疑地，此将使我 电子产业面临极大挑战。

　　後虽经证实，应是欧盟组织，而非OECD，但事实上，这已是全球环保趋势必然之举。多年前，包含无铅化在内的各项产业新环保规约，早已陆续出炉。制造技术领先全球的***产业，即已有完整的规划，且投入相当可观的资源，发展相关技术，并开发新材料与生产设备。

　　***领先推出无铅电子产品

　　就成品而言，NEC领先其它厂商，於99年10月，推出数款企业用与个人用完全无铅化的笔记型电脑，包括其介面卡亦同。NEC计划在本年度内，所有各事业部的电子产品，均全面完成无铅化生产。

　　SONY则分成两阶段，即2000年3月底前，各产品事业部至少需有一机种为无铅焊接产品，2001年3月底前，在***国内生产的电子产品，均需全面废止传统的加铅生产方式。

　　另外，富士通（Fujitsu）除零件事业部於2000年10月，将半导体的接脚端子，完全采用无铅化表面处理外，其余则将重新检讨原订的全面无铅化时间表，以因应国际产业的新趋势。

　　专门生产Chip型电容器的松下电子部品株式会社，则自99年9月陆续推出较常用规格且适合无铅生产的零件，唯其价格较传统约高10％。松下电子工业株式会社将於2000年4月出货可用於无铅焊接的半导体，即其接脚端子将先做妥无铅的表面处理。

　　焊接材料及温度决定品质

　　电子产品的品质稳定与寿命，有相当大因素系於各个接点焊接工程的良窳。此又可分成焊锡材料、各类零件接脚的表面处理、印刷电路板(PCB)焊接点的表面处理、及焊锡炉等生产设备等四大部份。

　　在焊接过程中，焊锡材料被置於锡炉内熔解成液态，当插妥零件且已经过化学处理的PCB移到焊锡炉上时，液化锡即将电子零件的接脚端子与PCB上的接点熔接一起。此时电子零件的耐热性为关键问题，处理器与晶片组等耐热温度较低约220℃，绘图晶片或记忆模组所用连接器约230℃，另PCB基板表面以224℃为上限，加热後的焊锡温度须远低於此才可，否则会损害电子零件特性与寿命，但是若太低，则焊接效果不良，更严重影响产品品质。

　　目前有两种焊锡材料分别被***各大厂商采用，一以锡亚铅系（Sn-Zn）为基本，加上铋（Bi），使熔解温度可再降低约在 187 上，加氮素气体，以抑制酸化较可行，且大部份现有设备尚可续用，***NEC生产无铅的笔记型电脑，即采用此方式。

　　另一为锡、银、铋、铜（Sn-Ag-Bi-Cu）4元素组成的焊锡材料，虽因含银以致成本较高，唯其作业性与品质信赖度较高，此对充分讲究品质的产品或公司，较会采用，如SONY即先着手推动。不过，其熔解温度较前者高，成品制造商需先将焊接条件等技术问题，与零件供应商充分研究及讨论，经过样品测试合格後，才能投入量产。

　　厂商宜应加紧准备　注意关键问题

　　国内电子资讯制造厂必须重视此问题，并宜集合相关技术成员，组成专案小组，突破各种可能的挑战，特别在几项实质的关键问题。首先，厂内的无铅化生产体制宜以今年9月30日为能力验收基准日，使第四季所生产的产品能适合市场，於明年第一季可持续销售。

　　其次，应评估在现有生产设备续用条件下，有那些无铅焊锡材料可用？其成本与导入时程为何？同时，现用或即将采用的电子零件其适用性如何？接脚端子的表面处理必须能与此新无铅焊锡，在确保零件品质的前提下，可圆满熔接，若需变更时，其影响度与对策又如何？

　　再者，研发设计部门应协同品保部门与零件供应商，进行技术协商与零件重新验证的作业，特别是生产周期较长的半导体零件。需小心的是，是否有只能接受半导体厂商的新标准材料的状况？若有，则内部应立即调整对策方案。且除内部外，亦应对外包厂商的生产能力，重新检讨与辅导。

　　此外，行销业务部门在内部完成规划後，应不断地Follow、确认，在适当时候，对客户发布正确讯息。同时，应主动向国际性品质验证与环保单位查证，是否有代表无铅电子产品的logo或代号等注记，以展开新产品上市的行销攻势。

　　总之，无铅化电子资讯产品是新世纪的规范与潮流，亦是电子产业所有厂商於Y2K後的一项重大挑战，期望在工业局、工研院材料所等指导与支援下，经由厂商全员努力，再度提昇制造技术与能力，持续成为最具竞争力的制造王国。