由信息产业部联合国家发改委等七部委联合制定的《电子信息产品污染控制管理办法》(简称《管理办法》) 已于2007年3月1日正式生效实施。作为电子信息产品中最主要的门类——消费电子产品与人们生活息息相关,成为受《管理办法》影响最大的对象。大家最为关心的是,这些产品的环保现状如何,能否满足《管理办法》的要求?本文将就消费者关心的相关问题予以分析讨论。
有毒有害物质遍布各环节
除了功能与电路的不同,电视、音响、碟机、数码产品、手机以及电脑等消费电子产品生产制造工艺或材料都是由许多类似的零部件组装而成,且线路板的组装与零部件本身的封装技术、工艺或材料基本一样,如都使用了表面封装技术(SMT)、通孔插装技术 (THT),都使用回流焊工艺、波峰焊工艺等制造工艺,使用的材料则主要包括焊料、助焊剂、专用胶水、清洗剂等等,有害物质则主要集中在焊料里面,如铅。在使用的元器件方面,集成电路(IC)的封装形式已经基本固化,从DIP、SOP、QFP、BGA到CSP等外形封装都使用了基本一致的材料,如半导体芯片、封装化合物(环氧树脂或聚酰亚胺等)、金或铝的引线、引线框架、粘接材料、陶瓷基板或BP树脂基板等,传统产品的有害物质则基本是集中在引线框架以及粘接材料上。
对于其他的阻容元件或分立器件,有害物质或元素则主要集中在引线脚镀层、触点与电极端子、色料与油墨、玻璃体、陶瓷等部分,这些地方重金属含量概率非常高,而两个阻燃剂PBB与PBDE则主要集中使用在电子产品的外壳和高压部分的热塑性的塑料件中,起到防火阻燃的效果。
此外,六价铬则大量使用在电镀件表面,作为电镀工艺的钝化处理剂使用,以起到耐磨与防腐的作用。而我们知道,消费电子产品大量广泛使用电镀件,因此六价铬使用非常普遍,其替代与控制可以说既困难又简单,解决电镀的耐磨防腐问题即可解决六价铬替换问题,但这一电镀工艺问题的解决则并非易事。
随着信息技术的快速发展,消费产品的智能化、小型化甚至微型化的趋势非常明显,因此制造工艺越来越多地采用SMT技术,传统的插件封装元器件越来越少,取而代之的是片式封装的元器件、如片式电阻、电容、电位器接插件等等,其中很多使用了含铅的陶瓷以及玻璃体,或高温焊料。零部件的小型化也导致了有害物质的替代越来越困难。
元器件环保替代仍有困难
对于消费电子产品而言,当中含有有毒有害物质的替代情况可概括为:在组装工艺过程中所使用的材料和工艺技术基本上已经解决,但在元器件的封装材料和技术问题上仍然困难重重。要达到完全的有害物质替代还需要很长的路要走;关键需要解决从材料到元器件的封装阶段的材料替代与替代后的封装技术问题以及元器件的可靠性问题。
一般而言,消费电子产品更新换代快,不需要具有长寿命或高可靠性,因此在组装制造工艺中,关键问题就是解决焊料与工艺的无铅化问题。组装过程涉及的材料替换主要是将现在或原有的锡铅共晶焊料替换成无铅焊料,而现在可以使用的无铅焊料种类很多,包括锡银铜系列、锡铜系列、锡银系列、锡铋低温系列等,将这些无铅焊料用于元器件的引线脚的无铅化、线路板可焊性涂层的无铅化都已经没有问题,并且已经大量产业化,在可靠性要求较高的电脑主板等高端产品上都已经实现无铅产业化。只是在某些高可靠性要求的领域如通讯网络基础设施产品中,由于无铅焊料的使用时间短,缺乏可靠性数据的积累等而无法确保其可靠性水平,因此至今其无铅化替代仍然处于研发阶段。
不过值得注意的是,业界目前使用的高端的无铅材料与技术仍然掌握在国外厂商手里,许多无铅焊料的使用仍然受国外专利的限制,国内厂家如要使用相关材料或技术,将要付出更高的成本。另外,多溴联苯与多溴二苯醚的替换问题已基本解决,只是稍稍影响到一点成本与效率而已。
而在从原材料到元器件的封装阶段,有毒有害物质的替代方面目前仍然有许多问题需要解决,比如,虽然有了无毒无害的替代材料,但使用这些材料制造出来的元器件,在后续的无铅焊接的高温组装工艺过程中,性能或可靠性都不能满足要求。元器件不仅仅是无毒无害化,还有可焊性、耐热损伤、潮湿回流敏感度、与焊料的兼容性等等诸多问题需要解决。
因此,由于技术性能与可靠性方面的原因,欧盟的RoHS给予某些有害物质在元器件中使用的豁免,但中国《管理办法》及其实施标准是没有豁免的,《管理办法》实施的第一阶段不禁止有害物质使用,可以说全部有害物质都是“豁免”的。因此,相关厂商可以利用这一期限,尽快开展这些影响有毒有害物质替代的关键技术研发。
记者在采访中发现,一些整机厂商已经抱定贴橙标的心态,不过有专家认为,消费电子产品贴橙色标识远远不能满足未来产品的发展。如果不利用好这段时间寻找绿色环保替代材料,未来出现绿色消费的潮流会让你付出更为沉重的代价。
现阶段加强管理更重要
由于《管理办法》采取两步走方式,目前阶段还没有禁止上述六种有害物质的使用,只需要对其信息进行标注。因此,电子产品要满足《管理办法》要求并不难,但工作量不小,生产者要能够准确的标识自己产品中的有害物质的信息,必须要对其所使用的成百上千的物料是否含有有毒有害物质的信息有准确的把握,当然这个工作可以要求上游供应商配合完成,这里就涉及到如何对有害物质进行有效管理问题,如果物料替换了,还需要更改工艺和设计等,因此在现阶段管理工作显得更为重要。
当到了《管理办法》实施的第二阶段,这些消费电子产品要实现全部物料的有毒有害物质替代,大多数问题都已经解决了,主要的困难正如上面所说,部分元器件仍然可能使用有害物质,如高温焊料和电子陶瓷中的铅的使用。电子产品小型化后大量使用片式陶瓷电容器,其中含有调节介电常数的铌酸铅, IC封装体中高温粘接材料等等,可能还将面临诸多技术难题,另外,无铅焊料使用的可靠性问题也不是一朝一夕能够解决的,需要更多的时间来证明。但是,按照《管理办法》实施的程序,如果技术上或经济上不成熟、大多数企业无法实现有害物质的替代,这种产品就不会进入所谓的“重点管理目录”,也就意味着暂时不会要求限制有害物质的继续使用。
所以要实现满足《管理办法》的目标,目前阶段管理最为关键;而要实现产品贴上绿色标识而不是橙色标识,关键元器件封装替代技术的研发与产品可靠性的研究则更为重要。因此,消费电子产品生产者要系统地考虑应对方法,既关注现阶段的有害物质管理,更需着眼于替代技术研发的长远规划,及早做好相关的准备工作。


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