RoHS之路坎坷不平 焊料“改革”成头号难题

技术繁荣昌盛所带来的弊病之一就是长期以来人们一直在电子产品的制造中采用有害的化学物质，电子电气产品中有害物质禁限用指令(RoHS)的制定就是为了解决这个问题。

该指令影响到所有的制造商、销售商、分销商和含铅、水银、镉、六价铬、多溴化联(二)苯或多溴化二苯醚的电子电气设备的再生利用。在电子制造中最常见的有害物质是铅，它被半导体行业用于封装和电路板的装配。在这些半导体制造过程中，铅的主要功能是用做把芯片元器件和集成电路附着在系统电路板上的焊料。

然而，实际问题在于：除了环境保护方面之外，半导体装配向无铅焊料转换的有利条件很小。这确实无助于吸引各个企业考虑转向一个劣等的技术。事实上，为了消除重新设计产品的成本，一些企业已经停止向欧洲交付使用某些器件，欧洲已经实施了它的RoHS版本。

各国RoHS差异很大

尽管欧洲在最初影响半导体行业的各种指令方面已经领先，但是，中国和美国的加利福利亚州都将让RoHS类立法在2007年生效。然而，这些法律与欧洲版本的RoHS差异很大，不幸的是，在各种豁免条款上重叠的部分很少，这意味着各个企业需要研究每一个国家的豁免条款，以避免因不满足要求而受到处罚。

欧洲RoHS概念的设计是为了从半导体和半导体设备中消除对环境有害的所有有害化学物质。尽管这在理论上是完美无缺的，但是，技术上不可能满足这个指令的要求，所以，在特定的领域被准予例外，如荧光灯管中的水银、电子陶瓷器件中的铅、阴极射线管(CRT)的玻璃中的铅、高温焊料中的铅和在某些类型钢中的六价铬。

中国版本的RoHS完全独立于欧洲的立法，尽管在汽车电子、医疗设备和甚至封装领域存在一些重叠，这是相似性的极限。例如，在中国的RoHS立法中，玩具和家用电器中的有害物质是被豁免的，但是，在欧洲的RoHS中则相反。作为第一步，中国的RoHS计划也从今年3月起开始实施一套有害物质标签系统。这包括完整的供应链，所以，如果产品不是已经上架零售，到3月1日都必须贴上是否存在有害物质的标签。

美国加州的RoHS有两个截然不同的部分：再循环利用和限制性物质。法律的再循环利用部分已经生效，当销售所制造的电器设备时，要求零售商向消费者收取一定的费用；限制性物质部分的法律今年年初刚刚颁布，它非常类似于欧洲的RoHS，没有标签要求，并且包含许多相同的物质。

因为整个半导体行业将被迫转向无铅制造，唯一的问题在于要多长时间才能取消豁免条款？

图：无铅半导体单位出货量预测，2000-2015年(单位：百万)
来源：iSuppli公司，2007年1月

RoHS立法毫无作用

除了上述所有内容之外，尽管存在不同类型的RoHS立法，制造商必须克服的主要障碍在于采用无铅焊料装配。不幸的是，迄今为止，唯一的解决方案就是以破坏业已建立的制造工艺为代价，这毫无疑问是主要关心的问题。例如，基于锡-银-铜的217摄氏度的焊料金属相当于基于锡-铅的183摄氏度的焊料。提高温度不是一件容易的任务，它需要对用于封装和电路板制造的材料进行广泛的评估，以确信不会因温度不同而造成所制造出来的产品不合格。

若干焊料替代物已经出现，以避免采用含铅焊料，包括：

* 锡-银-铜
* 纯锡
* 锡-银
* 锡-铋
* 锡-铜
* 锡-锌
* 利用镍/钯或镍/钯/金的预镀铅框架

然而，iSuppli认为，在不断涌现的各种解决方案中，看来最有成本效益和最可靠的方案是纯锡材料。无数的第三方供应商和独立设计制造商(IDM)正在以纯锡作为其解决方案实现量产。

Len Jelinek
iSuppli半导体制造总监和首席分析师
ljelinek@isuppli.com