Green,一个群策群力的永续使命!
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2004-11-12 00:00
前言:
缘于毒物安全规则尚有争议,检测标准亦未被广泛接受、无调和空间,再加上不同国家可能有不同限制、全球追踪管理执行上的困难,细部环保规范似仍处于混沌未明的状态;现阶段厂商多仅能片面依据供货商的自我宣告来因应;或以「选边站」的方式,选择参加符合环保要求的OEM阵营;再不就是采取自我管理的途径以对。
但深入究理,这些做法若非可能导致企业风险过高,就是顶多只能算是个权宜之计,皆潜藏效率与经营成本的弊端;放眼未来,唯有聚合产、官、学、研各界之力,方为长治久安之良策。
绿色供应链
欧盟早在1992年第五届欧洲环境行动方案,即提出以产品为导向之环境政策,主张绿色产品及永续消费的观念;其目的亦在透过市场导向机制,鼓吹所有利害关系者参与(包括最终消费者),以延长生产者责任。业者若能愈早找出机会与供货商建立合作伙伴关系,就愈能透过产品的绿色设计、材料选择、包装及运输、回收等方面改善环境与操作的效率。在将「整合环境」纳入考量后,ISO标准也因而有所修正,而衍生出ISO 14062观点;而国际大厂对供货商的环境规范或要求亦日趋严谨:
ISO14062,则是为整合「环境管理」于产品设计及发展之下的产物。旨在以政策、产品冲击、训练等来促成企业内部沟通,且尽力设置涵盖产品特性、适当使用方式与生命终点管理等信息的产业数据库,来作为达成上述目标并提升整体供应链效益之机会。
值得注意的是,此处所指的供应链,系指包括供货商、运输业、顾客、零售商、废弃物管理者,以及生命终点处理者在内之互动。这些互动可能往上游或下游蔓延,端视组织于供应链中所拥有的影响力而定。其重点工作如下:
-增加供货商与顾客之环境信息与意识;
-指出并讨论组织与供应链中的环境要求事项(如供货商标准或环境量测系统之使用);
-评估供货商之环境绩效;
-基于顾客的环境偏好重新设计产品;
-建立与包装、物料、组件/次组件或整建产品有关之reuse及recycle方案;
-于环境方案中纳入供货商。
在遵循上述精神的同时,却也额外引发了产品环境风险议题。基于环境风险所引发的管理需求,国际品牌大厂极可能透过诸多绿色产品规范,逹成「风险转嫁」之目的;将供应链中压力最大的部分移转到中心厂身上,企图以整体的环境风险规划,来分散供应链管理的压力。
产品环境风险
为求释放此不尽合理的压力来源,中心厂或许应谨守电检中心环安部所建议之「QCD+E」原则,在原有的Quality、Cost、Delivery等三个考量面之外,加入Environmental Friendly Parts情境条件,坚持必须满足环保规范、否则将不予采购该零件的理念,以避免沦为绿色风暴中的「代罪羔羊」。
一般电子产品,在受检测时约略可拆解为两大部分来看:一是金属类,另一是塑料类。在塑制零组件方面,由于「卤素」(主成份为溴)耐燃剂最具经济效益,在考虑成本的前提下,现今耐燃剂仍以卤素为主;但在此波绿色浪潮下,低卤/无卤开发亦成产业注目焦点。要如何克服无卤防火塑料之成本较高问题,并符合原有防火塑料之特性?恐怕短期内仍得依恃牺牲某些性能才有机会大幅成长。
材料为工业之母,百业发展之所需;现下绝大部分的卤素耐燃剂已无法在国际上立足,或许主管机关也应朝制订奖励政策方向而努力,以解决下游应用基本材料受制于国外之困境。此外在金属制程上,以PCB为例,目前仍多以喷锡模式、于祼铜板面喷上一层锡铅,使之具有良好的焊锡性;但2004年欧洲各国及日本皆逐步不再生产含铅制品,亦不容许进口,而美国亦于2005年跟进,于是含铅制程顿成众矢之的。
无铅材料的应用现况与未来
严格来说,green supply乃自1980年代开始广为议论迄今,并非新话题;但直到欧盟对六毒物禁令的雷厉风行,才让各界不得不认真思考执行细节上的相关配套措施。尤其对台湾这种外销导向的区域来说,更应予以重视。为找出毒性较低的替代原料,势必从下面几个方向着手:(1)考虑成本和取得的便利性;(2)留意熔点的温度;(3)几乎不存在的熔点区间;和(4)服务的可靠度。
一个理想的焊接材料,追求低毒性固是要件,但富有良好的电子传导性、低熔点、快速接合并符合经济构成要素更是至关紧要。目前一般建议的备用方案有:锡-银、锡-铜、锡-银-铜、锡-银-铋,以及锡-镍-铋等五大族群,其相关信息如下:
从下表可知,以综合评比而论,虽以「锡-锌-铋」(Sn-Zn-Bi)的组合较切中需求,似为最佳首选,过去亦多为日本厂商所采用;但其中Bi元素在有铅的成分存在时,会形成低温合金而造成焊点崩塌,故已有厂商明令禁用。
正如同其它新兴技术一样,只要某种需求一经开启,各家资源丰沛的国际大厂莫不积极进行卡位战,以「申请专利」作为掠食往后庞大商机的护身符;因此在寻觅适当合金技术的过程中,不免也须格外留意该合成比例,是否侵犯既有专利权而误触地雷的问题。而「锡-银」系统因属单纯的二元结构,较不涉及复杂合成技术的专利问题,且成本相对较低,故较获得青睐。
「锡」,依然屹立不摇的重要元素
以合金技术的观点来说,若组成分子超过二种以上,便不利于测量及监控,且要考虑其镀率不可过高等因素,故纯锡焊材因而有出线的机会。总括纯锡焊料具有与其它焊接合金兼容、成本相对较有利,以及业界已有量产经验等优势,但同时却须克服其在多重回焊(reflow)后,容易因储存温度过高而产生「锡须」的问题。
以往之所以会选择「锡铅合金」作为焊材的原因之一,就是为了避免锡须困扰;然在绿色强势呼吁下,欲以纯锡来取代原用的锡铅,假以时日其纯锡镀层仍可能长出树状突出物,造成导体间短路。因此如何将制程参数最佳化、确立产品可靠度验证方法及制度,并针对锡须生长特性拟定妥适对策,便成了业界当务之急的首要课题。
在无铅焊材的开发上,也有人偏爱「锡-银-铜」系列的三元合金,看好其在耐疲劳和高温焊材上都拥有优越的特性;尤其是在耐热及柔软伸展性方面与早期的「锡-铅」焊材互在伯仲间,甚至具有更高的强度。使得「锡-银-铜」系不论在reflow solder或flow solder等焊接方式下,皆有着不错的评价,因而将之喻为是一种均衡、全能的合金,比以往的锡-铅焊材更具高性能的优良焊接特性。更有人着眼于更长期的再生回收环节,认为「锡-银-铜」是非常理想的材料。
而以日本Superior公司为首的一派,则支持「锡-铜-镍」三元的合金型态。认为其除了可因应高密度封装之外,价格亦可比含银的无铅焊接便宜约三成。目前已开始量产并为某些大电子厂等试用。锡铜系无铅焊接虽以环保型商品之姿开始普及,但受到熔点高的锡-铜金属化合物的影响,始终存在熔融时焊接流动性会明显下降的问题。故在焊接合金中,会出现Bridge、空孔等焊接不良及接合部的可靠度降低等问题,而无法因应电子用高密度封装、完全取代锡铅共晶焊接。
因此日本Superior公司利用适量添加镍于锡铜无铅焊接中,不但表面较光滑、成功抑制不当金属化合物的发生,减少锡须现象。除可确保锡铅共晶焊接同等的流动性之外,与印刷电路板、电子零件导线等所使用之铜材的兼容性亦佳,接合强度也大为提高。
结语:环境保护,人人有责!
单就欧盟的法律位阶而论,WEEE和RoHS这两道「指令」(Directive),仅限于可直接拘束会员国与会员国公民,针对欲规范的目的以拘束会员国行为,但施行方法可由会员国自订;这虽意谓着其「效力」不如所谓「规则」(Regulation,指具有普遍、统一和直接适用性)来得强劲。不过,人在屋檐下、不得不低头,现今是个无国界的贸易环境,想要旗下产品在国际间获得认同,掌握「重量」和「安规」两项安全量测标准无疑是不二法门。更遑论,绿色意识的抬头就宏观而言确是无可规避的,否则一旦大自然因无法继续忍受摧残而反馈,受害的生灵又岂能屈指计数?