“环保和半导体”(朱池山)

编辑:缅华网 文章类型:缅华文苑 发布于2022-05-07 13:43:21 共867人阅读
文章导读 在未来的发展趋势,电子和半导体产品都会走向绿色环保。只要发现任何元素或是任何化学物质对人体有害,工业界都会将它从产品中排除的。大家努力去实现环保的理念。

“环保和半导体”

(作者:朱池山)

回忆二十多年前,将半导体内的有毒原材料停止使用后,用别的原材料代替过程。

1970后期当时全球各界开始关注环保意识,全球先进国家都考虑将铅(有毒)金属材料从各种原料或者其他产品内排除掉(用其他材料代替铅)。在1974年新款汽车就开始使用无铅汽油。


由于医疗团队和环保团体的研究,发现半导体产业,生产半导体所需的元素和化学材料中,有一部份元素和材料,对半导体生产的员工健康会产生危害的。虽然,在生产过程中暴露于健康危害的表现通常发生在低水平,毒素的影响可能需要几十年才能显现出来。但是,大家都认为这是对人类的健康危害是非常严重的。2002 年欧洲国家开始要求在电子产业上实现无铅家用电器产品。跟随日本和世界各国都认为,要将所有有毒的元素和化学物质在半导体和电子产品中排除掉。


国际环保要求禁止使用下面这些元素和化学物质在电子和电子产品 内(包括半导体)共有10种。

(RoHS =“Restriction of Hazardous Substances in electrical and electronic Equipment”. )以下是:铅,汞,镉,CrVI, PBB, PBDE, DEHP, BBP, DIBP, DIBP.等。


The substances banned under RoHS are lead (Pb), mercury (Hg), cadmium (Cd), hexavalent chromium (CrVI), polybrominated biphenyls (PBB), polybrominated diphenyl ethers (PBDE), and four different phthalates (DEHP, BBP, BBP, DIBP).10 banned substances.


半导体公司在自己的产品上一定要提供:

检查清单并将危害信息添加到 Excel 电子表格后,计算了化学产品的特性,包括使用的产品数量及其成分、包括原材料的重量和成份。每个产品都付带着国际承认的试验室分系报告。在有毒元素和有毒化学原料,一定要符合国际环保的标准要求(一般的是0.1%以下)。


RoHS 合规性意味着产品已通过独立权威机构的 10 种禁用物质测试,并且测试确认这些物质的含量低于RoHS 的要求。

RoHS compliance means that a product has been tested for 10 banned substances by an independent authority, and that the tests confirmed levels of the substances below the RoHS threshold. 


因为环保的概念逐渐增加,除了欧洲严格要求,在半导体内不可以用有毒元素和化学物质外,日本也加入这个要求,所以,在2001年后,凡是卖给日本电子产业的半导体公司都需要拥有:

日本索尼绿色证书

日本索尼公司(Sony)将合作生产环境敏感产品的供应商指定为绿色合作伙伴。索尼于 2001 年制定了“索尼绿色合作伙伴标准”,旨在鼓励供应商引入绿色合作伙伴环境管理体系。Sony established the "Sony Green Partner Standards" called Sony Green Standards" in 2001 with the aim of encouraging suppliers to introduce Green Partner environmental management systems.


二十多年前,我代表公司参加美国的电子工业协会和积成电路产业协会。每三个月在美国国内不同的城市开一次会,为期三天,讨论半导体封装的机械制图和材料。确定图型后,又同日本和欧洲恊商,全球的设计都同一规格。宗旨是全美和全球生产的半导体都是同一规格,这样不同公司生产的产品,都是同一规格,计算机,电视,音响和任何电子产品制造商都可以用,方便全球电子产品。1995年后,在美国的半导体恊会上,也提出‘废除在积成电路外壳封装上的有毒金属时间表’。2003年开始逐渐减少铅的使用,2006年,半导体镀外部镀铅就要求全部停止。另外半导体封装厂都要提供材料使用产品数量及成分,例如塑胶,铜,金,银,锡,铁,镍等的成份重量。

旧产品用铅元素是因为铅和锡的混合物,在半导体电子产品的焊接作业上在183c的温度就会开始溶化去完成焊接作业。那时,医学界还没有发现电子产品的铅对人类的健康产生危害,后来,逐渐发现儿童的新症患者同铅中毒有很多关连,所以全球先进国家就要求停止用铅元素在所有的半导体和电子产品内。

我们开始找寻代替铅的元素计划。在半导体协会内讨论研究试验后,在半导体外表电镀上, 大家决定用锡银铜合金材料代替锡铅混合材料。还是用钯元素来代替锡铅,(但是钯元素比较贵,不付合经济效益,只是在少数的情况下才能使用)在锡铅焊接方面,温度上升到183C度就开始溶解,温度和材料控制比较容易,但是锡银铜的溶点是231.9C, 才能开始溶解,所以,剩下的材料都需要能承受在比较高的温度。在电视计算机和所有电子产品表面组装焊接的温度要提高到250C才能将半导体焊接上去,所以所用的材料都要求可以承受高温。由于这些合金的熔点较高,因此热分布也需要均衡(最佳状态)以避免组件和电路板温度过高。通常锡银铜合金(无铅)的峰值温度范围在 235 至 245°C 之间另外也考虑材料的热涨冷缩影响半导体的功能。在表面组装焊接炉内的温度曲线的设定是非常重要,准确的温度曲线,才能使焊接锡银铜膏回流焊接。冷却后形成固体,完全焊接作业。另外半导体内不能有水份,否则在高温下,水蒸气会冲破半导体内的结构,变成废品,所有会产生破坏性的问题都考虑进去,经过很多的试验,改良和创新。我们成功的将我们的半导体产品做到世界环保的要求,同时,我们也同日本材料供应商合作,选择适合的原材料,开始做各种不同的封装半导体的样品,送给国际公认的化学试验室去做元素和化学物质分系,将所有的原材料的重量和百分比计算出来,也将有毒的元素和有毒的化学物质百分比计算出来,成功的达到国际环保的要求。在我们的半导体产品上打上无铅的代号,得到世界认同,同时也将资料送到日本,取得索尼公司的绿色证书,可以将产品推进日本巿场。到至今,公司继续用相同之技术,源源不断的生产无铅半导体,感到十分兴慰.


结论: 在未来的发展趋势,电子和半导体产品都会走向绿色环保。只要发现任何元素或是任何化学物质对人体有害,工业界都会将它从产品中排除的。大家努力去实现环保的理念。

作者

焊接炉内的温度曲线的设定

10 种禁用物质

日本索尼公司的绿色合作証书。

For example: Sony Green Partner certificate

半导体横切面,通道外部的脚架(lead frame)上,做锡银铜的电镀,再放到电子组装板上电銲上去

半导体脚架做完锡银铜銲之后的横切面

记忆芯片,半导体完成锡银铜焊接

 
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