环保运动对PCB产业之冲击

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1、環保運動對PCB產業之衝擊促進環保已是文明國家的共識，其中尤以歐盟推動最力，歐盟推動環境保護從立法著手，今年（1999年）3月已完成WEEE（WasteElectricalandElectricalEquipment）第二版之草案，該草案對PCB產業將造成一定程度之衝擊，其中尤其以『無鉛製程』及『無鹵板材』二者更值得PCB業界注意，因此特撰此文以提醒業者密切注意未來之發展並及時因應。一、電子工業無鉛政策初窺1.無鉛政策之形成背景·由於鉛對人體危害極大，預期各國將立法禁止用鉛。電子工業組裝之焊接（Soldering）與電路板之電

2、鍍錫鉛與熱噴錫鉛均將在無鉛政策下有所改變。·歐洲與日本非常熱衷於電子業"禁鉛令"（LeadBan）的立法，主要的推手是WEEE中對電子業鉛廢料所明訂"回收/再利用"（Reclaim/Recycle）的強制性法條。對高階性電子機器如Servers或Mainframes等，因掌控尚容易故影響不大。但對家電、汽車等消費性電子品，則因流向不定與回收困難之下，極有可能在2000年後催生成立"家電回收法"（HomeElectronicsRecycledLaw），而禁止用鉛。·歐洲與日本熱心推動，美國在高階電子產品或特殊精密用途方面（如覆晶

3、FlipChip之銲錫突塊）持反對態度，其他國家則暫時觀望。·許多美商（如IBM、Motorola、Intel等）反對在取代品困難的領域中禁鉛（如Flip、Chip之銲錫突塊SolderBump等）。但也漸認知環保的壓力，而在低階產品中配合採用無鉛焊接，以避免回收的高成本。2.無鉛製程之發展情形·美國"國家電子製造業創進會"（NationalElectronicsManufacturingInitiative;NEMI）於1999年5月組成工作小組，針對"無鉛就緒"（LeadFreeReadiness）之目標展開工作，預計20

4、01年4月完成開發"無鉛製程"。·該工作小組計劃開發無鉛封裝與組裝的焊接製程與物料，以適應較高的焊溫（將由220℃提高到260℃），參加者有：Celestica、Compaq、Delphi/Delco、Motorola、HP、Nortel、Solectron、Visteon等公司。·無鉛焊料之概況o以錫與銀，或錫與銅合金者最常見。o焊溫平均上升30℃，成本增加、強度減弱、焊性劣化，並使相關製程變得困難。o但新焊料至今尚無法取代現行63/37錫鉛共融合金（UteticAlloy）優良焊料之廣泛用途。·無鉛焊接將焊溫平均上升30℃

5、，可能帶來零件漲裂、打線拉脫、板子分層，甚至晶片破裂等可靠度問題。且無鉛銲錫本身缺點很多，除成本較高外，尚有焊錫性較差而忍痛將助焊劑的活性加強、沾錫力（WettingForce）欠佳下不得不增加"觸修"（TouchUp）成本、零件腳與板面焊墊之可焊處理困難等問題。·無鉛銲料（Solder或譯"銲錫"）熔點上升之後將造成板材熱應力增大、焊點（SolderJoint）強度減低（IMC脆化）等相關品質問題，亦需一併謀求解決之道。·無鉛組裝（Assembly）實例：Lucent有一種DC/DCConverter即試採各種無鉛政策，如不

6、鐼錫之PCB（焊墊採OSP處理）、無鉛錫膏（96.5%Sn+3.5%Ag;mp221℃）、零件腳鍍純錫等，在焊溫250℃下完成焊接。另Nortel有一種Meridian電話也採無鉛組裝，其錫膏成份為97.3%Sn+0.7%Cu，mp227℃，焊溫在245℃?257℃之間。其三是Panasonic在SJ-MJ30CD隨身聽的組裝，係採90%Sn+7.5%Bi+2%Ag+0.5%Cu熔點217?218℃的四相合金錫膏，對鍍純錫腳與板面OSP處理的裸銅焊墊進行焊接。3.其他替代方案·以導電性接著劑代替焊接o玻璃顯示幕（Display

7、）與電路板或元件之互連，目前採用單向（垂直）導電膠膜（ACF）完成通路，此種用途未來還會增加，但成本比焊接要貴。o重量大的零件，其接著互連之可靠度不足。o組裝中焊接與接著導電混用之技術困難。·以"熱壓及超音波打線"代替焊接o對某些低價產品如電子錶類有利。o對小晶片或軟板之封裝與組裝有利。o但不易進行同步大量之操作。 二、無鹵耐燃樹脂板材之展望1.含鹵板材之功能與副作用·早在1940-50年，當電子工業引用塑膠製品時，由於高電壓、高電流及高熱量而經常出現火災的危險。於是美國一個民間組織UL（Underwriters'Labera

8、tories）訂定了製品耐燃性（FlameRetardance）的要求。·以FR-4環氧樹脂為例，即在其分子結構中加入了約20%重量比的"溴素"而達到UL在V-1或V-0級的及格標準。·所謂V-1是指『0.5吋寬，5吋長，厚度不拘的無銅玻纖環氧樹指基材樣本，以45。的斜向在特