就2003年欧盟所公布的RoHS（Restriction of Hazardous Substance；有害物质管制指令）与WEEE（Waste Electrical and Electronic Equipment；废电子电机设备管制指令）而言，虽然有效区域仅限于欧盟的会员国，然而这一项对环境责任的宣示，确实对全球的电子电机产业投下了一枚未爆弹。

究其原因，在于其所揭示的层级，已经从国家的环境责任议题，提升至民生经济的层面，并从原本被动的环境改善治标政策（针对空气、水、土壤的污染控制），转变成为主动出击的治本方案（管制污染源的需求而达到减少污染产生的目的）。目前除了欧盟以外，其他的大经济体如大陆、日本与美国各州，也陆续制定相关法令，因其多数与欧盟指令类似或是直接引用欧盟条文，因此本文将针对RoHS法令对IC产业的影响进行解读。

环保法规对于半导体的测试要求

翻阅RoHS指令，不难发现其本身内文相当简短，对部分要求尚未清楚定义，也因此造成半导体业者符合上的困扰，尤其在均质物质（Homogenous materials）定义与物质拆解要求上。原本在2003年公布的RoHS指令本文中，仅宣示了管制物质的项目与豁免的范围，却没有公布物质的存在浓度要求与检测方式。经过两年的讨论，欧盟终于在2005年8月18日的附件中，定出六项有害物质的限用浓度（注1）（比笔者了解的预定期晚了一年）；然而在本文中，却未针对何谓「均质物质」给予清楚的定义，这对物质的使用量与添加却有着绝对的影响。日前，欧盟才终于在所公布的常见问题回答文件中（注2），出现了针对「均质」的定义解释。参照 RoHS 常见问题中对均质物质的解释，却又造成大多数业者被内文中的「机械性的拆解」的含糊定义混淆了焦点。

随之，委员会提出了三个实例，以便于生产人员更进一步的了解：

《图一 半导体均质物质示意图》

＜资料来源:资料来源：http://sg.farnell.com/static/fnio/rohs/highlights/rohs-faq-page.htm＞

虽然欧盟已为其下了注解，但在笔者参加与主讲的多场研讨会中，仍然有不少与会人士对均质物质的定义产生疑问的状况，虽然大众对于「均质」的物理化学定义没有争议，却对于「物理方式拆解」的这项定义产生有相当大的疑问。尽管大家同意封装好的半导体应该含有上列均质物质，可是「一个封装好的半导体可以这样拆开做物质定量分析吗？」这样的疑​​问，不断的被提起，也因此成为了RoHS 指令的执行、验证人员的困扰之一。

Green IC测试验证的瓶颈

由于Green IC受到RoHS所造成的材料更动要求相较于电路板或是其他重要元件而言并不算严重，功能性的要求也不会因为环保的要求而有所让步，因此就目前Green IC本身功能性、电性、安全性的检测而言，尚未出现太大的变动，然而，负责品保或是验证人员，不难发现，若要成功的符合环保要求，仍有部份关键检测方法需要厘清。所谓的「检测的方法」到底是什么？

一般说来，检测的方法，主要有下列关键：

上列六大方向，正是决定一项检测方法成败判别「再现性」的关键。目前欧盟的公布资料，仅就检测目标与适用范围作出定义而已，剩下的四项因素，成了目前检测技术的要点与瓶颈。目前的状况，Green IC 的有害物质定量对应到上述四项未定的检测因素，面临了下列问题：

取样方式

一般说来，因为大多数的材料并非单一原子的纯物质，大多以化合物、合金或是聚合物的型态存在，所以这些材料在成型后残存的机械应力与热应力不同，依据热力学的原理，均会使材料产生不同的微观相，而不同的微观相之间，除了特性不同外，最明显的特征就是成分也会随之不同。然而，考虑到有害物质的毒理学作用机制，大多为巨观的影响，所以取样方式若因此产生代表性的问题，就会影响到定量结果的代表性。

因此，破坏性的取样方式，如切割、熔化、溶解等，其优点在于使取得的样品可以再均质化，较不会受到状态造成的微相影响。相对地，非破坏性的取样，如不同波长、波段的光扫描，由于作用范围窄，就很容易受到结果代表性的质疑，除此之外，因为光能量的耗损，也会产生有穿透力的问题。然而，样品一但受到破坏后，原样品重测试就往往变成不可行，而造成数据不一致时无法还原真相的致命伤。

取样规模

就量产的状况，取样规模越大，代表性也会越高，然而就制程的品质管制技术层面而言，全检是浪费资源而没有效率的一种方式，就单一样品而言，无论是破坏性或是非破坏性的全样品定量，也显得没有效率。尤其是破坏性的全样品处理，受限于欧盟的均质物质定义解释，必须在破坏后分离，才能够进行定量，然而，Green IC的封装方式，导热封装材往往是掺混陶瓷的聚合物，除了耐磨、耐热、抗酸又抗碱外，也很难溶于有机溶剂中，金线或是用作焊锡的合金，总质量又低，往往阻止了有效分离的可能性，而且产品精密，交易金额庞大，如果分离程序的解析度低，IC业者、客户的接受度也会随之降低，多数的业者，均希望找到有效的非破坏性检测方式以解决这个问题。

检测前加工──热、化学、物理纯化、分离程序

无论是破坏性或是非破坏性的检测，样品的前处理程序是多少必要的，只是非破坏性的检测相对需要的前处理程序是相当少的。破坏性检测其前处理程序所造成的干扰，对于欧盟所要求的微量下，确实也相当容易造成结果性的争议，此外如同第二点所提，因为破坏性检测的方法，对IC的材料效果也相当有限，因此针对IC的检测，这些程序的讨论也就不多了。

检测设备原理

可用于微量定量的分析检测设备相当多，比较为人熟知的包括了：质谱仪（Mass Spectrometer；MASS）、核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance；NMR）、红外线光谱分析（Infrared Spectrometer；IR）、紫外光－可见光谱分析（Ultraviolet-Visible Spectrometer；UV -VIS）、原子吸收光谱（Atomic Absorption；AA）、欧杰电子光谱（Auger Electron Spectrometer；AES）、X光萤光（X-ray Fluorescence；XRF）、化学分析电子光谱（Electron Spectroscopy for Chemical Analysis； ESCA）、X光粉末绕射仪（X-ray Diffraction；XRD）。

这些检测设备分别是利用不同环境下原子的震动（NMR）、原子量（MASS）、电子能阶（AA、AES、XRF、XRD、ESCA）、原子间键结能（IR、UV-VIS）所展现出的特性强度不同以达到微量分析的目的。有些仅适用于破坏性分析（MASS、AA、AES），有些仅适用于非破坏性分析（XRF、XRD、ESCA），有些则是两者均可使用（NMR、IR、UV-VIS）。上述的每种设备因为其引用的原理不同，也因此会有个别适用范围的限制问题。

另外，常会在不同场合下听到关于上述设备的检测或是侦测极限的讨论，然而影响到侦测极限的，并非仅是原理本身，能量源、检测端设备的解析度更是影响的因素之一，而这些设备往往会与前处理、分离设备串联，增加了额外的变因，因此这样的比较往往显得是不甚恰当的。

综观以上问题点，简单来说，目前验证与检测技术的困难点就在于「法规并没有清楚的定义出测试的流程与其再现性的要求」。

Green IC测试验证技术发展趋势

虽然针对成品的检测结果可以取得最终的资料，然而因为拆解式的定量分析困难度高，取样的方式也尚未达成共识，如果仅针对成品拆解后分别进行均质物质的定量分析，在现今产品多样化的状况下，分析费用将会高到无法估计的地步。以手机为例，根据欧盟对均质物质定义，依功能性（塑胶绝缘材、元件标示油墨、导体、合金、陶瓷）与来源（产地、型态）别所造成的组合，保守估计有500种均质物质需要进行测试，以每种物质的整套破坏性RoHS测试服务保守估计为台币1000元计算，一个型号的一具手机花费在定量分析上的费用至少就高达台币50万元。更何况市场竞争激烈，每个月至少会推出一种型号的手机，在销售量无法达到预期的情况下，如果费用无法转嫁到消费者，产品利润将会受到侵蚀，如果费用转嫁到消费者，售价提高，更会降低销售量，厂商将陷入进退维谷的困境。

如何跳出这样的困境呢？除了选料问题之外，如何能够同时兼顾法规要求与产品竞争力呢？

《图二 环保材料分析测试仪器》

＜图注:左起分别为紫外线可见光区光谱分析仪/UV-VIS Spectrometer、气相层析质谱仪/Gas Chromatograph-Mass Spectrometer、感应耦合电浆原子发射光谱分析仪/Inductive Coupled Plasma Spectrometer＞

其中的一个想法是「将破坏性的定量分析，改为非破坏性的定量分析」。

相对于破坏性的定量分析，非破坏性的定量分析具有程序简单（时间短、使用耗材少）的绝对成本竞争优势。目前最广为人知用于RoHS 定量分析的非破坏性检测设备为XRF，虽然其尚未被公开承认可用于结果的仲裁用途上，但其测试结果并不容易会有严重超出容许值的问题，所以XRF的快速与轻便，被多数业者用于进料、出货等初步的筛检用途，且由于原测样品还存在，也可以再重复进行测试，因此XRF的检测程序，虽不如目前各国主要用于环检的破坏性检测（如IPC-AES微波全消化法）来的严谨，但在欧盟未明定测试方法的情况下，业界的接受度也逐渐提高。如果未来能再针对取样点的选择、取样数量的定义、数据可信度的定义做更广泛的研究与讨论，或许可以成为在时间、人力、物力、可信度与便利性综合考量下的最佳方法。

另外一个想法是「如果针对成品的定量是这样的复杂，为何不改成针对进料与制程环境进行管理与检测，物质不是不灭吗？如果我只是进行机械性的组装而已，为何我要负起定量分析的责任呢？」

理论上确实如此。虽然产品的功能性与安全性与设计息息相关，然而依据物质不灭的原则，有害物质的管制确实较安全与功能性的维持要简单的多。因此，基本上安全性与功能性均会随着产品的加工，而或多或少需要重新评估，然而有害物质的产生，似乎可以透过进料的控管与环境物质的管理而达到抑制的目的。相较起在成品端与成品上随机的抽样，大多数人都相信透过这样绵密的系统管理，可提高产品的可靠度，这也就是品保与品管的差异之处。

作业环境中的有害物质管理，相较起成品的拆解定量分析要简单许多。适当的原物料标示系统，加上厂内原本就可能具有的无尘室与水质监控设备，IC的封装制程可能产生的有害物质污染可能比功能缺陷的机会相信要少得多，如果再加上进料的抽样分析，应该可以建立起可靠的有害物质管理的系统。

寻找正确的策略伙伴

欧盟的RoHS指令，预定在2006年7月1日正式生效，也就是说剩下的时间不到一年了，虽然欧盟让制造商采取自我宣告的方式，却没有定义出完整的测试程序。目前政府为协助业者尽速步上绿色轨道，已启动国内外相关产官学的交流体系，近一步探讨该如何在绿色规范下，建立起台湾电子电机产业的利基，此外更与专业检测机构合作打造绿色环保验证技术研发中心，找出产品「安全性」、「功能性」与「环保要求」的平衡点，尽速订定出一套可依循的检测标准与验证技术。

此外，在面对时间紧迫与竞争压力逼人、前景浑囤不明之际，建议业者应尽速寻找全球认证业者，如专业检测机构的协助，透过各种系统、供应链、验证与测试服务的整合，找出适合自身企业体的最佳解决方案，才能确保企业体能应付未来各种绿色的挑战。 （作者为UL美商优力安全认证公司台湾分公司工程部专案经理）

＜注释：注1：In the Annex to Directive 2002/9​​5/EC the following note is added：'For the purposes of Article 5(1)(a), a maximum concentration value of 0.1％by weight in homogeneous materials for lead , mercury, hexavalent chromium, polybrominated biphenyls（PBB）and polybrominated diphenyl ethers（PBDE）and of 0.01％by weight in homogeneous materials for cadmium shall be tolerated.'

注2：Homogeneous material means a material that can not be mechanically disjointed into different materials. ；然而又再进一步地对Homogeneous 做出了进一步的定义：“Homogeneous” means “uniformly composition throughout” ；也针对Mechanically disjointed也做出了进一步的定义：“mechanically disjointed” means that the materials can, in principle, be separated by mechanical actions such as: unscrewing, cutting, crushing, grinding and abr​​asive processes be separated by mechanical actions such as: unscrewing, cutting, crushing, grinding and abr​​asive.＞

＜参考资料：

[1]电路板会刊第29期，无铅焊接允收规范IPC-A-600D。台湾印刷电路板协会。

[2]绿色法规下PCB对应之技术发展Roadmap。台湾印刷电路板协会。

[3]电路板设备需求分析与商机探讨。台湾印刷电路板协会。

[4]UL全方位限用物质管制计划介绍。美商优力安全认证有限公司台湾分公司。

[5]DIRECTIVE 2002/9​​5/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL, of 27 January 2003 on the restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment.＞

延 伸 阅 读	因应2006年7月强制上路的欧盟RoHS指令，多数的印刷电路板制造商面临须在此期限前将「无铅表面涂层」导入其制程。然而多铅（Lead-rich）及无铅（Lead-free）在制程中是采用不同的加工温度，因此在导入无铅材料后，可能引发「是否符合标准」等效应。相关介绍请见「因应RoHS的强制实施 UL印刷电路板认证新知 」一文。 本公司特此保证：保证供应给XX股份有限公司的产品满足以下列出的有害物质限值的要求，并于制程中不使用该项物质。你可在「 限用物质承诺保证书」一文中得到进一步的介绍。 欧盟的WEEE与RoHS两项环保规范实施在即，台湾电子业者若无法妥善因应，将会从国际大厂的采购名单中除名，面临一场迫切的危机。在「绿色供应链，这次玩真的 」一文为你做了相关的评析。

相关网站	UL美商优力安全认证公司 台湾德国莱因 SGS瑞商远东公证公司