2008年10月15-16日,由IPC和深圳市创意时代会展有限公司在深圳共同举办了主题为“IPCWorks Asia—无卤素/无铅:绿色制造的挑战”技术会议;来自IPC、产品制造商和供应商的十余位演讲嘉宾围绕着电子制造产业无卤素/无铅化的发展趋势、相关标准、测试方法,以及解决方案等阐述了各自的观点,来自数十家企业的近200名技术、研发及管理人员出席。
会议期间,围绕着如何认识无卤素/无铅化以及WEEE、RoHS和REACH等欧盟法规等相关话题,本刊记者对部分演 讲嘉宾和业内专家进行了采访。
有铅,无铅——哪个对环境更友好?
在RoHS指令生效之前,业内与无铅相关的文章中大都首先论及铅污染给人带来的危害,废弃电子电气产品被掩 埋后,所用焊料中的铅会造成水源和土壤的污染;因此,若想保护环境,就必须要无铅化。
果真的如此吗?
据业内专家介绍,铅在电子产品焊料中的用量小于铅总使用量的0.5%,电子行业无铅化后铅的开采量并不会降 低。无铅焊料的主要替代材料为Ag、Cu、Bi、In、Sb等,在世界上的储量远比铅少,且由于矿物的伴生现象,这些 替代金属的开采会产生大量的铅。无铅SAC焊料的推广将 加速资源的消耗,以Sn为例,全球Sn的已探明储量约为610-960万吨,从2004年开始一直以年均2.5万吨的速度递 增,2006年一年的产量就达到35.5万吨。此外,这些金属 的开采在能源、粉尘、掩埋等问题上比铅对环境的污染更严重。
IPC国际关系副总裁David Bergman在接受采访时也介绍说,IPC曾委托英国的一家咨询公司进行调查,并没有得出无铅焊料比锡铅焊料对环境更友好的结论。
环境,商业——豁免的依据是什么?
1999年Advancing Microelectronics的研究表明,在美国,铅主要应用于铅酸蓄电池,占据份额约80.81%,其次是涂料和军火;在这些应用中,目前有高达93%的铅用 量是得到豁免的;而在这些豁免的对象当中,以蓄电池为例,虽然美国的循环再利用率为96.5%,仍然占据了含铅 废弃产品的主要部分。
环境友好的科学性认识
David Bergman认为:相当比例的消费者缺乏对环保的 科学性认识,加之一些商业因素的作用,实现真正意义上的环保还有很长的路要走。为什么这么讲?因为哪些元素对环 境是有害的,损害的机理及评价标准是什么,可能会带来影 响有哪些……,诸如此类的问题需要专业和长时间的观察和研究。
欧盟成员国的专家们对四溴双酚-A(TBBPA)的研 究,成为了上述观点的一个强有力的佐证。
TBBPA是现今使用量最大的溴化阻燃剂,全世界超过70%的电气电子产品中都使用了TBBPA。据业内专家介绍,欧盟对TBBPA进行的有关其对人类健康和环境所造成的影响的风险评估已历时八年。欧盟成员国的专家们已经得出结论:TBBPA未对人类健康构成威胁。他们还一致认为,当TBBPA用做比如印刷电路板上的反应成分时,对环境也未构成威胁。
欧盟科学顾问委员会的欧盟健康与环境风险科学委 员会(SCHER)在2008年1月时肯定了对风险评估中环境部分所做出的结论,比如在环氧树脂和印刷电路板中使用TBBPA不会构成明显的环境风险。SCHER还肯定了不应将 TBBPA视为“PBT”(具有持久性、生物累积性和毒性的) 物质,因为它会迅速分离掉。于2005年发布并于2005年9月得到SCHER肯定的TBBPA人类健康部分的风险评估表明,不论是直接接触还是通过环境间接接触,TBBPA都不会对消费者或工人构成风险。目前TBBPA不受RoHS指令的限制,欧盟相关国家的专家认为,未来RoHS中把TBBPA列入 禁用物质的可能性很小。
此外,如果仅考虑环保而忽视了替代物对产品可靠性 的影响,将造成很大的应用上的问题。工艺专家强调,目前的无卤素PCB板材在吸潮性、介电特性、铜箔剥离强度和 PCB的耐热性都存在较大问题,目前尚未有可行的解决方案。而助焊剂中的卤素活性剂对于去除焊接材料表面的氧化 物,提高润湿性十分有效。助焊剂中常用的为有机溴化物,目前还没有对其进行系统的危害性评估,是否禁用都有“证据不足”的问题。
如何应对环保潮流的影响
戴尔中国设计中心环境技术经理寿国辉说,Dell公司一直在对各个国家和地区的相关环境政策/法规进行跟踪和研究,近年来各个国家和地区在环保法规出台的速度上有逐渐 加快的趋势,我们深刻感受到法规标准的全球协调和一致性对产业发展的重要。对于致力成为全球最环保科技公司的Dell而言,我们会积极主动地和供应链一起努力推出更加环境友好的产品。
香港爱法焊锡品有限公司确信电子组装材料技术总监阮金全说,一些行业领先的OEM制造商提出,可否实现助焊剂的无卤素?一些大型EMS企业为满足高端OEM制造商的要求,也在寻求不含卤素的助焊剂配方。作为业界领先的供应商,必须尽可能地满足客户的要求。所以,我们开发出了不含卤素、残留物微小、免清洗、焊点机械性能比较好的新型助焊剂,通过波峰焊、回流焊工艺的验证,达到了较好的效果。同时,在保证活性的基础上,新型助焊 剂可以减慢焊粉的化学反应,使焊膏的使用寿命更长,在其他工艺条件的配合下更易脱模。
Ticona 技术市场总监Frank Johaenning在接受采访时认为,一些产品制造商在无卤素化的过程中忽视了安全性。 有些厂商甚至把“绿色”和“安全性”对立起来,降低产品的安全性以符合“绿色”要求,这是一个危险的做法。
据Frank Johaenning介绍,Ticona的液晶聚合物 (LCP)在加工过程中始终处于液态,回料比例最高达50%,节约材料,客户可通过它在最短的时间内成型产品,大幅 缩短加工时间,达到节能的目的。同时,LCP的自阻燃性,成为元器件制造商无卤素替代材料的最佳选择之一。Frank Johaenning还认为,欧盟正在对REACH法规进 行调整,也许在10年后会成为一个将RoHS等包括在内的一个大的环境法规架构。
David Bergman说只有在对环境知识科学认识的基础上,法规才具有真正的环境保护价值,否则不会对环境 带来真正的好处。IPC作为行业协会,当会员有需求时我们必须满足,制订相关的标准,这也是J-STD-709出台的背景。与此同时,我们也会站在科学的立场上进行理性的分析和评价,引导会员进行全面的思考。
循环再利用才是根本
在与所有受访者的对话中,他们不约而同地谈到,应加强对WEEE的重视。
David Bergman认为,从公民自身角度出发,有意识是前提,主动性和自觉性是关键。民众从意识到行动还有很长的路要走,就拿我们这些知道了WEEE、RoHS、EuP的 人来说,是不是已经从自身做起了,又做得怎么样呢?
据有关专家介绍,2005年,EPA(美国国家环保局)的LCA项目(Life Cycle Assessment)主要由田纳西大学联合了Intel、IBM、HP、Agilent、IPC等主要业界公司进行,采用环境领域比较通用的LCA方法,对电子制造行业的无铅替代焊料的环保问题,从原材料冶炼、焊料制造、电子装联、产品回收的全过程进行了系统、科学的评估。结果表明,铅污染带来的主要问题是人体疾病以及水污染。 在铅的生命周期当中,弃置处理阶段的危害占据了最高的比例,即真正给人类环境带来直接危害的是弃置处理,而不是冶炼、制造、应用过程。加强科学、环保的弃置处理方式的研究才是从长期上解决铅及其它电子产品环境污染问题的正确方法。