电子、资讯产品是20世纪重要发明，为生活带来极大便利，但由于这些电子产品在生产过程以及本身使用材料​​上，含有害金属物质，使得人们在享受这些电子产品所带来的先进功能时，也不知不觉地破坏、污染周遭环境。为防治自然生态继续受到有害金属的破坏，欧美日各国皆积极拟订相关法令，希望借此遏止生态环境恶化。

由于欧美日是台湾电子产品主要出口地区，这些国家所制定的各种法规，必然会对国内电子产业带来很大的冲击，因此相关厂商皆积极收集资料，评估各种环保材料与制程。为因应此冲击，电子资讯产品上游的半导体封装业者，也积极发展绿色构装制程。

国际环保制程发展背景与现况

环保议题已深受各先进国家重视，目前欧美日各国都在积极立法，规范电子产品重金属含量。以欧洲为例，该地区已通过「废电机电子产品回收（Waste Electrical and Electronic Equipment；WEEE）」及「电机电子产品限量使用有害物质（Restriction of Hazardous Substances；RoHS）」两项指导纲领；其中WEEE主要针对产品回收及处理等方面加以要求，RoHS主要限制电子电机产品，不得含铅、镉、汞及六价铬等重金属与如PBB、PBDE等物质的溴化合物。而这两项指导纲领都预计于2006年7月分别开始实施，届时销往欧洲的电子资讯产品都须符合上述规定。

此外，在日本政府尚未有明确法令相关环保规范的情况下，日本各大企业也同样积极推动类似环保活动，并基于市场商机前景，更自主性地开发各种环保电子产品。至于美国，目前也有民间组织联盟如NEMI（National Electronics Manufacturing Initiative）在推动相关活动。

目前欧美日市场主要元件大厂，包括美国Intel、Motorola、AMD，欧洲ST、Infineon及飞利浦，与日本的Sony、Panasonic、NEC、富士通等；相较之下，日本厂商在产品本身高价位、高利润之市场导向驱使下，对环保议题较为重视，积极于绿色元件及产品的开发，且大部分已先后推出无铅产品；欧洲部份，则是从人道角度出发，透过立法规范推动绿色产品。至于美国半导体业者，相对于欧、日而言，进度比较落后，还处于观察、累积技术资料阶段。

台湾环保制程市场现况

除了欧美日厂商外，台湾在全球电子产业的供应链中，也扮演举足轻重的角色。虽然台湾并没有积极订定相关规范，但身为全球电子产品代工重镇，产品包括各种主动和被动元件，为满足客户需求，必须投入许多资源来开发相关技术。因此，在环保制程的某些领域中，如主动元件及被动元件的环保制程，台湾甚至处于领先地位。

若从原材料到终端产品组装的产业链角度来探讨，台湾业者主要切入点便是寻求绿色原料，改善现有制程，使其符合全球各市场对环保的要求。绿色元件由不同材料组合在一起，但目前台湾在原材料的自主性仍低，依赖国外厂商供应，经过台湾元件业者组装成主动或被动元件，再经过表面黏着制程而组装完成后，销售到世界各地。

绿色构装技术

事实上，绿色构装是今年才逐渐被重视的议题，在此之前，业界主要着重于无铅构装，因为铅是在电子产品中最先被注意到会对环境造成负面影响的重金属。由于铅存量相当丰富，取得成本低，加上它有良好的沾附性、机械强度、可靠性等，因此长久以来锡铅合金一直被广泛地应用在焊锡材料及电子元件表面处理中。但重金属铅具有阻止人体吸收蛋白质的特性，如果人体血液中的含铅量过高，会出现反应迟缓的现象，因此环保团体开始呼吁电子产品业者发展无铅化产品。

继无铅化产品后，更严格限制其他重金属在电子产品中使用量的绿色产品，则从今年开始受到重视。无铅化产品只针对铅单一金属来考虑，绿色元件考虑的金属更多，包括汞、镉、六价铬等，但所谓「绿色」，目前还没有明确的定义。以无铅元件为例，目标很明确，就是要把铅换掉，但在讨论绿色元件时，由于涉及金属种类较多，到底那一种金属会对环境造成何种影响，全球产业界的认知不尽相同，例如，欧洲地区所提出的RoHS，并没有在其他地区获得认同。所以产业界对绿色元件还没有获得具体的共识以及通用标准，反而是各地区或各业者自行认定，未来应会进一步整合。

不管是无铅制程或绿色制程，主要做法就是改用对环境无害的材料，发展相对的制程。例如，把铅从现今的制程中移除后，新的合金熔点温度皆比锡铅合金要高，将使产品的加工温度提高，另一方面，这也使得产业供应链受到很大冲击，因为还有许多元件，没有办法承受高温加工。此外，目前的半导体晶片多半采用塑胶为封装材料，而在塑胶封装中都会添加掺有卤素成份的防火剂，使得电子元件不会在高速运作下因高热产生而燃烧，但卤素成份的防火剂易于高温燃烧时，产生戴奥辛等破坏臭氧层的物质，因此卤素也已成为另一个绿色构装要求下需要被取代的有害物质。

技术特性

为因应新环保规定，势必要更换电子元件材料，一是换上耐温性较佳的材料，这种作法就是无铅制程，如(图一)；二是换上耐温性佳、而且不含其他有害金属与有机物的材料，这就符合绿色制程的要求。简而言之，无铅制程的特色就是耐高温，而绿色构装制程则既要耐高温也要符合其他环保的要求。

《图一 无铅元示意图》

对封装业者而言，无铅构装主要是把当作连接功能的锡球，换成无铅材料；但是在换上无铅替代品之后，其熔点较高，回焊温度会视产品大小，从原先的220℃提高到240℃或260℃。而当温度提高，各材料间的介面附着力（adhesion）就会降低，其热稳定性也会受到影响，因此在无铅制程应用，产品可靠度为首要着重因素。

《图二 锡铅组件与无铅（锡-银-铜）组件熔点之比较》

经过测试，与锡铅合金相比，锡-银-铜合金具有更长的机械与热疲劳周期，如(图二)所示；因此美国与欧洲研究机构NEMI与IDEALS（Improved Design Life and Environmentally Aware Manufacturing of Electronics Assemblies by Lead-free Soldering）都曾先后发表数据，建议以锡-银-铜合金来取代传统的锡铅合金。

应用趋势与挑战

在新的环保规范下，预计未来所有电子产品都会逐步采用绿色构装；在消费性产品方面，如笔记型电脑、个人数位助理（PDA）、DVD播放机及手机等，预计将率先采用；而对于产品要求度较高的高阶产品，如伺服器，则因为业者对相关技术仍有疑虑，因此发展进度将较为落后。另外，在国防或汽车应用上，对可靠性的要求更高，所以采用绿色构装元件的脚步会更慢。

对业者而言，绿色构装制程是一项新尝试，虽然已经获得初步成果，但业者仍面临多项挑战，有待克服。首先在于成本因素，因为新材料成本较高，加上新制程需要更新设备，在节省支出考量下，业者倾向改善现有设备，而不另外添购新设备，以控制成本避免造成消费者的负担，影响购买意愿；其次是供应链的稳定性；第三则是技术相关数据仍不足；最后则是目前尚未出现统一的国际标准。

结论

随着环保意识抬头，全球半导体大厂皆积极联手推动制程无铅化标准，以有效降低包括铅金属在内等有毒材料的使用量，而随着各国环保法令实施日期的接近，无铅或绿色制程能力，将成为未来业者争取国外大厂订单的先决条件。长期以来，国内封装业者也持续关注封装测试对环保的影响，除了积极开发符合低污染特性的先进封测技术​​，也深知持续研发合乎成本效益的封测服务，将是决定后段无铅技术推行的关键因素。

（作者为日月光集团研发总经理）