RoHS之路坎坷不平 焊料“改革”成頭號難題

技術(shù)繁榮昌盛所帶來的弊病之一就是長期以來人們一直在電子產(chǎn)品的制造中采用有害的化學(xué)物質(zhì)，電子電氣產(chǎn)品中有害物質(zhì)禁限用指令(RoHS)的制定就是為了解決這個問題。

該指令影響到所有的制造商、銷售商、分銷商和含鉛、水銀、鎘、六價鉻、多溴化聯(lián)(二)苯或多溴化二苯醚的電子電氣設(shè)備的再生利用。在電子制造中最常見的有害物質(zhì)是鉛，它被半導(dǎo)體行業(yè)用于封裝和電路板的裝配。在這些半導(dǎo)體制造過程中，鉛的主要功能是用做把芯片元器件和集成電路附著在系統(tǒng)電路板上的焊料。

然而，實際問題在于：除了環(huán)境保護(hù)方面之外，半導(dǎo)體裝配向無鉛焊料轉(zhuǎn)換的有利條件很小。這確實無助于吸引各個企業(yè)考慮轉(zhuǎn)向一個劣等的技術(shù)。事實上，為了消除重新設(shè)計產(chǎn)品的成本，一些企業(yè)已經(jīng)停止向歐洲交付使用某些器件，歐洲已經(jīng)實施了它的RoHS版本。

各國RoHS差異很大

盡管歐洲在最初影響半導(dǎo)體行業(yè)的各種指令方面已經(jīng)領(lǐng)先，但是，中國和美國的加利福利亞州都將讓RoHS類立法在2007年生效。然而，這些法律與歐洲版本的RoHS差異很大，不幸的是，在各種豁免條款上重疊的部分很少，這意味著各個企業(yè)需要研究每一個國家的豁免條款，以避免因不滿足要求而受到處罰。

歐洲RoHS概念的設(shè)計是為了從半導(dǎo)體和半導(dǎo)體設(shè)備中消除對環(huán)境有害的所有有害化學(xué)物質(zhì)。盡管這在理論上是完美無缺的，但是，技術(shù)上不可能滿足這個指令的要求，所以，在特定的領(lǐng)域被準(zhǔn)予例外，如熒光燈管中的水銀、電子陶瓷器件中的鉛、陰極射線管(CRT)的玻璃中的鉛、高溫焊料中的鉛和在某些類型鋼中的六價鉻。

中國版本的RoHS完全獨立于歐洲的立法，盡管在汽車電子、醫(yī)療設(shè)備和甚至封裝領(lǐng)域存在一些重疊，這是相似性的極限。例如，在中國的RoHS立法中，玩具和家用電器中的有害物質(zhì)是被豁免的，但是，在歐洲的RoHS中則相反。作為第一步，中國的RoHS計劃也從今年3月起開始實施一套有害物質(zhì)標(biāo)簽系統(tǒng)。這包括完整的供應(yīng)鏈，所以，如果產(chǎn)品不是已經(jīng)上架零售，到3月1日都必須貼上是否存在有害物質(zhì)的標(biāo)簽。

美國加州的RoHS有兩個截然不同的部分：再循環(huán)利用和限制性物質(zhì)。法律的再循環(huán)利用部分已經(jīng)生效，當(dāng)銷售所制造的電器設(shè)備時，要求零售商向消費者收取一定的費用；限制性物質(zhì)部分的法律今年年初剛剛頒布，它非常類似于歐洲的RoHS，沒有標(biāo)簽要求，并且包含許多相同的物質(zhì)。

因為整個半導(dǎo)體行業(yè)將被迫轉(zhuǎn)向無鉛制造，唯一的問題在于要多長時間才能取消豁免條款？

圖：無鉛半導(dǎo)體單位出貨量預(yù)測，2000-2015年(單位：百萬)
來源：iSuppli公司，2007年1月

RoHS立法毫無作用

除了上述所有內(nèi)容之外，盡管存在不同類型的RoHS立法，制造商必須克服的主要障礙在于采用無鉛焊料裝配。不幸的是，迄今為止，唯一的解決方案就是以破壞業(yè)已建立的制造工藝為代價，這毫無疑問是主要關(guān)心的問題。例如，基于錫-銀-銅的217攝氏度的焊料金屬相當(dāng)于基于錫-鉛的183攝氏度的焊料。提高溫度不是一件容易的任務(wù)，它需要對用于封裝和電路板制造的材料進(jìn)行廣泛的評估，以確信不會因溫度不同而造成所制造出來的產(chǎn)品不合格。

若干焊料替代物已經(jīng)出現(xiàn)，以避免采用含鉛焊料，包括：

* 錫-銀-銅
* 純錫
* 錫-銀
* 錫-鉍
* 錫-銅
* 錫-鋅
* 利用鎳/鈀或鎳/鈀/金的預(yù)鍍鉛框架

然而，iSuppli認(rèn)為，在不斷涌現(xiàn)的各種解決方案中，看來最有成本效益和最可靠的方案是純錫材料。無數(shù)的第三方供應(yīng)商和獨立設(shè)計制造商(IDM)正在以純錫作為其解決方案實現(xiàn)量產(chǎn)。

Len Jelinek
iSuppli半導(dǎo)體制造總監(jiān)和首席分析師
ljelinek@isuppli.com