铅禁

特别策划

刘天鹏 · 2006年6月26日

2006年7月1日，欧盟的“RoHS”指令即将正式实施，PC和各种电子产品即将遭遇一场有史以来最大规模的“铅禁”问题。“铅禁”不是一个新话题，但是因为它与每个人的健康和生存环境息息相关而深深牵动着我们的神经。

或许你会说，国家不是加大力度在防堵铅污染吗？是的，的确如此，但你是否会想到和你朝夕相伴的PC也是铅污染的一支重要力量呢？

0.9公斤黄金、270公斤塑料、128.7公斤铜、1公斤铁、58.5公斤铅、39.6公斤锡、36公斤镍、19.8公斤锑，还有钯、铂……这是1吨电脑部件平均要用的原料。人们在在回收这些电子垃圾来提炼黄金的过程中因为铅渗透，而破坏环境，在正常使用电脑中，因为铅挥发而导致人体慢性中毒会间接诱发各种症状甚至遗传病的案例时有发生。

铅，引发环境污染

记者常常能接到来自全国各地读者打来的电话，反应当地铅污染的状况……

河南省马坊村，259名常住儿童参加体检，近90％的儿童铅中毒。在上访、举报都没有结果的情况下，村里的儿童纷纷被家长送往外地“躲铅”。原本有百余名学童的村办小学，如今只剩下4名学生、1名教师。

甘肃省吴家河村，一村孩子同时全身出现了红疱，后来开始出现耳朵流脓，嘴周围发黑，肚子疼痛，当家长们不知所措地带着孩子到医院检查时，检验结果令他们目瞪口呆，竟然是铅超标。

广东贵屿，对165名一至六岁儿童的血铅水平进行的调查结果显示，受调查的儿童血铅负荷高，其中135名儿童铅中毒，中度铅中毒者达到24.4%。

海南，近半数儿童遭遇铅污染。

天津，近三成儿童遭到铅损害。

浙江台州——国内最大的“洋电子垃圾”回收加工地，数以万计的农民赤手空拳拆解电子垃圾，电子垃圾中的含铅量是非常高的，这个业务给当地农民带来了财富，也让他们永远告别了绿水蓝天。

河北一连数个村子，同样是由于电子垃圾造成的铅污染，如今寸草不生。

……

铅，健康杀手

随着信息时代的到来，电子产品层出不穷，这些电子产品在造福人类的同时，也日益威胁人类的身体健康和生态环境,而且电脑真正对人类健康最大的危害却是隐性的，很难察觉，也很少被提及，这就是重金属污染！

铅是一种对神经系统有害的重金属元素，由于铅是多亲和性毒物，主要损害神经系统、血液系统、心血管及消化系统。人体吸收过量会导致铅中毒，少量吸收也会影响人的认识能力，甚至损伤人的神经系统。然而更难于解决的问题在于含铅废液或废料的排放和处理。例如PCB材料的处理。这种材料中的铅释放出来后有可能会进入地下水，污染饮用水，尤其是青少年喝了被铅污染的饮用水后，会严重影响神经系统的发育。与成人相比，儿童更容易受到铅威胁。当儿童体内铅含量超过每升100微克时，儿童的脑发育就会受到不良影响，儿童血铅每增加10毫克／分升，智商平均下降1至3分。国际上公认，把血铅超过每升100微克就称为铅中毒。铅中毒对儿童危害主要体现在智力发育、学习能力、心理行为、生长发育等方面。儿童铅含量过高的反应是面色发黄、生长迟缓、腹泻、恶心、呕吐、注意力不集中。

小知识：铅是一种银灰色金属，质地较软，因为熔点比较低，很容易被冶炼、加工和制造各种合金。在我们使用的电池、电缆、电子产品焊接用的焊锡里面都含有铅。可以说，在我们的身边，时时都存在着这种对健康有强烈危害的物质。

铅，为什么要用铅？

了解了铅对健康的危害，为什么在我们的电子产品中还要大量地使用铅？

长期以来，含铅焊料与铅合金涂覆工艺在电子产品制造中被广泛应用，尤其是Sn-Pb（锡-铅）共晶焊料凭借其使用方便、焊接稳定、价格合理的优势成为实用的低温合金，当今高密度的电子组装都离不开铅的应用。铅在我们现代化发展的进程中，一直扮演着重要角色。比如，PCB表面要喷铅、芯片、电容等元件焊接时所用的锡膏中含有铅。

发达国家是比较早意识到铅对环境的危害，为了规范电子产品的材料及工艺标准，从而来保护人体健康及环境，很多发达国家纷纷制定适合自己的环保政策，对于生产和进口的电子产品进行环保限制。据了解，率先发起制造无铅电子产品潮流的是上世纪90年代的美国。90年代初，美国制订了一个标准来限制产品中的含铅量。但是由于当时无铅工艺还不成熟，加上这样做会加大厂商的制造成本，所以该标准最终未能执行。但是无铅工艺的发展没有停滞，在欧洲、日本，甚至国内越来越多的厂商开始重视此项工艺。

RoHS：千呼万唤始出来

“铅禁”！解读RoHS指令

如今，全球范围内从法律上对无铅产品有严格要求并加以强制执行的当数欧盟。2003 年，在第37 期《官方公报》上，欧盟公布了欧洲议会和欧盟部长理事会共同批准的《报废电子电气设备指令》（简称WEEE指令）和《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》（简称RoHS指令），以降低电子设备所含有害物质对环境的影响。其中RoHS指令 (Restriction of Use of Hazardous Substances)也被称为《无铅条例》，它要求在2006年7月1日之后在欧盟地区上市销售的电子产品一律不得超标含有以铅为首的6种有害物质。

小知识：RoHS指令明确规定了铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）、六价铬（Cr6+）等四种重金属和多溴苯酚（PBB）及多溴二苯醚（PBDE）等溴化阻燃剂的含量。具体来说，铅、汞、六价铬的含量应低于0.1％；镉的限量标准为0.01％；而两种溴化阻燃剂的限量标准为0.1％。

无铅并不是含铅量为零。狭义的无铅或者说无铅的本义是指电子产品中铅含量不得超过0.1%(指重量百分比)。RoHS针对所有生产过程中以及原材料中可能含有以铅为首的六种有害物质的电气电子产品，主要包括：电冰箱，洗衣机，微波炉，空调，吸尘器，热水器等家电，还包含DVD，CD，电视接收机等音视频产品，IT产品，数码产品，通信产品等。电动工具、电动电子玩具、医疗电气设备也在此列。

小知识：我国相关政府部门积极应对欧盟RoHS指令，并于2005年1月公布了中国版RoHS指令（《电子信息产品污染控制管理办法》），中国版RoHS与欧盟版RoHS内容大体相同，其不同之处在于所限制的设备种类要少一些。将于2007年3月1日起实行。随着国内行业标准的提升与RoHS规范的实施，目前国内有不少电子产品厂商已经开始行动起来，将无铅生产提上了议事日程。目前技嘉、微星等主板厂商也已经推出采用无铅制程的电子产品。

“铅禁”，困难重重

由于铅的熔点较低，只有327.4℃，因此很容易冶炼、加工和制造各种合金，所以在电脑制造业中，各种配件几乎都离不开铅，一台显示器约含铅900克，主板的PCB板含铅量为5~10克，其他各部件之间的焊接也需要大量的铅，CPU等芯片的封装也离不开铅。随着人们环保意识的增强，产品无害化设计成为人们关注的焦点。那么什么是“无铅”生产技术呢？

众所周知，现在板卡上的芯片，都是通过芯片封装下面的小焊点和PCB板连接的。这些小焊点从前都是含铅的，而“无铅”技术是用锡、银、铜等合金来取代铅。然而，无铅技术在生产过程中还存在一些困难。

第一，在选择无铅焊锡提供商时，如果忽视无铅合金兼容性的问题，可能会造成产品的腐蚀和损坏。第二，由于无铅再流焊比一般再流焊要高20℃至30℃，高温会使PCB板变形翘起，所以生产用于基站等大型设备的PCB仍很困难。第三，无铅焊接过程中焊脚提起、锡须和焊点中的空洞等焊接缺陷比锡铅工艺中发生得更多，检测变得更加复杂。第四，由于表面张力和黏度的改变使得返工十分困难。第五，焊接过程的温度、时间和合金成分的确定没有统一的标准。

在无铅工艺中，电子产品装配线的无铅焊接成为技术难关。可以说，无铅化要求影响了整个电子制造业，包括从元器件供应商到设备生产厂家各个环节。对于无铅焊接工艺来说，无铅焊料、焊膏、助焊剂等材料的选择是最重要的。目前，行业选用材料主要考虑以下几大部分：金属特性、熔点高低、焊锡性、专利、成本高低、孔隙、毒性。金属特性主要考虑热疲劳寿命、结合强度与含铅组件的兼容性及其他金属特性，焊锡性则包含与零组件焊接时的沾锡性(或润湿性)及其在PCB焊垫上的焊锡延伸性。

无铅焊接的关键是寻求一种新的低熔点合金，以此来代替目前工业上广泛使用的锡铅合金。虽然目前还没有一种合金焊料能够完全具备锡铅焊料的优点，但可以满足应用的有许多。目前，替代锡铅成为无铅焊锡的合金材料主要有三种：锡、银、铜合金，锡、铜合金和锡、银、铜、铋合金。美国和欧洲的厂商比较看好锡、银、铜合金，而日本的厂商则倾向于使用锡、银、铜、铋合金。

“铅禁”，技术瓶颈

目前在国际上还没有统一的无铅工艺标准。从目前来看，行业中铅主要的替代材料是银、铜、锌和铋。这些非铅系列焊锡，除了低毒性外，还具备很多优异的性质，比如优良的导电和导热性能、良好的机械性能(强度、拉伸度、疲劳度等)和可焊性能（固液共存温度范围较小，可形成良好的焊点）以及高度的生产可重复性、熔点一致性等特性。然而，使用这些替代焊接材料也有很多需要解决的问题：

（1）替代材料熔点偏高。传统的锡铅（60%/40%）合金熔点是 180℃，而无铅焊膏的熔点是227℃，要明显高于含铅焊膏的熔点。为了能够使芯片下面的无铅焊锡球熔化，必须将温度加热至高于无铅焊料的温度。我们都知道，电子器件的高温承受能力是非常有限的，温度过高会导致元器件直接烧毁。这就意味着所有的电子元器件必须能够承受更高的温度而不会损坏，一些元器件不得不采取特殊的封装形式，这也给后期的生产带来了很大的困难。

（2）设备维修困难。当对电子设备进行维修时，也必须使用与设备生产时同样的焊接材料进行焊接，否则不但可能设备修不好，还有可能导致进一步的损坏。因此，维修人员必须要确切的知道设备制造商到底是使用的是哪种焊接工艺。因此当设备损坏后，对于采用什么样的焊膏进行焊接维修将是一个大问题。

（3）焊接质量视检的麻烦。无铅焊接的焊点检测和传统的锡铅焊接焊点检测区别很大。在进行焊接质量视检时，不经过专门培训，很难用肉眼发现焊点的虚焊。

（4）相关行业标准缺失。锡铅焊膏使用方便、稳定性高、焊接性好、价格低廉。锡铅焊接有着很长的历史，焊接技术已经非常成熟，而对于替代焊接材料的研究刚起步，至今为止还没有相关的工业标准出台。

“铅禁”，不能一蹴而就

就主板而言，对于设备制造厂商，为满足无铅主板的要求，要在价格和无铅中寻求一个平衡点，针对目前的生产条件，板卡厂家推出了4种不同的过渡方案。

过渡方案 1

无铅介入焊接（LEAD－FREE INTERPOSER - SOLDERED）。通过将BGA封装的芯片焊点与主板之间插入一层共熔介质，保证芯片焊接在主板上的焊点保持无铅。

过渡方案 2

无铅介入SOCKET系统（LEAD FREE INTERPOSER - SOCKETED）。可以将BGA封装引出HiLo针脚，然后插在主板HiLo插槽系统上，HiLo插槽通过无铅焊接技术焊在主板上。

过渡方案 3

封装形式转换适配（FOOTPRINT CONVERSION ADAPTER）。为满足无铅要求，一些半导体厂商的芯片封装线面临报废，为减少损失，可将新的芯片封装形式转换成目前主板可以接受封装，而不必重新设计主板。

过渡方案 4

（1）将TSOP2 封装的内存颗粒转换成DIP封装，插在主板上。

（2）将工作电压为2.5V的BGA封装芯片转换成主板可以接受的工作电压为3.3V的208 QFP封装。

声音

就欧盟强制执行“RoHS”指令一事，我们采访了众多IT厂商和消费者，下面是他们普遍的声音。

IT厂商

“现在不做环保主板以后必定后悔。”

随着国内行业标准的提升与RoHS规范的实施，环保主板是大势所趋，面临日益恶化的自然环境，IT厂商也逐渐重视环保问题了。目前国内有不少厂商已经开始行动起来，将无铅生产提上了议事日程。不少厂商在接受记者采访过程中表示：难道我们要一边赚钱一边破坏我们的环境，等到环境恶化后再拿出更多的钱来恢复环境吗？

“环保主板好，但是谁来为增加的成本买单？”

大家都说，当欧盟实行禁铅令后，无铅绿色环保板卡会逐渐成为市场的主流。然而就目前主板市场而言，主板的利润越来越薄，环保主板将成本硬生生提高了将近1/5，谁来为增加的成本买单呢？无疑，这部分成本的增加会转嫁到消费者身上。为了在制造成本和“无铅”上找到一个平衡点，在销往欧洲的产品全部采用了无铅制造。而国内销售的很多“无铅”主板主要采取了南北桥的无铅制程，主板其他部分依然为有铅工艺。

“不做无铅PC就是在吃子孙粮！”

铅对环境的危害是有目共睹的，多少村庄寸草不生，多少儿童深受铅毒的危害，这种以牺牲环境和健康为代价的生意对不起良心，不做无铅PC就是在吃子孙粮。

消费者

“PC当然越环保越好”

PC终于走上环保道路了，以前对PC的重金属污染全然不知，但面临现在生存环境的日趋恶劣，PC当然越环保越好了。

“目前的绿色电脑缺乏权威性”

最近，在卖场看到不少电脑厂家都打出了“绿色电脑”的标语，但细看却发现每家的LOGO都不一样，这样各家说各家的，我实在分辨不出孰真孰假，因此，绿色电脑虽然出发点好，但是距离理想中的状态还有一段距离。

教你选购绿色PC

如果真是无铅产品，生产厂家一定会大事宣传，作为产品的一个卖点。而某些不法商家也会设计类似于“RoHS”字样的标志来蒙骗消费者。现在我们就教你几招，让你学会辨别无铅产品。

板卡

自从Intel推出无铅CPU之后，2004年VIA和Yamashita 联合开发出业界第一块无铅主板AS-1210，无铅主板迅速普及开来。目前，技嘉、微星、硕泰克、华硕等主板厂家也推出了自己的无铅主板产品。无铅显卡方面也一直是一个比较活跃的领域。

对于消费者而言，选购无铅主板主要依靠两方面的方法，一是看外包装标志，二是看PCB板的做工。

一、通过标志辨识：无铅主板包装上面一般都有相应的标志。这些标志主要有两类：

（1）无铅标志：无铅标志比较统一，典型标志如右图所示。

（2） RoHS兼容标志：目前RoHS 的标志没有统一的标准，每个公司都有自己设计的RoHS兼容标志，概括起来，这些标志头都是字母“R”的演变。因此，仅从外包装上的标志来确定主板是否为无铅主板并不可靠，容易被JS钻空子。

二、通过焊点特点确定：采用无铅工艺的焊点表面发灰、光泽度差而且较为粗糙，引脚也不光滑；而采用锡铅焊料的焊点则更加光泽。另外，无铅焊接主板则采用了免洗助焊剂，元件焊脚处会留有一点很浅的白色物，看起来会有些脏；而以前的主板都采用清洗工艺，主板在处理过后非常干净光亮，因此有时要注意，千万不要被花哨的外表蒙蔽了。

显示器

液晶显示器一向以保护视力，环保健康为标榜，但传统液晶显示器的边框、电路板等部件都含有铅、汞、镉，六价铬（多溴联苯）和PBDE（多溴二苯醚）等有害物质。随着RoHS法令生效的日益临近，很多显示器厂商都已经全线实现或局部实现无铅液晶生产。2005年，飞利浦宣布超前业界18个月完成无铅制造；国内厂商美齐的第二代技术也完全实现了液晶的无铅化生产。三星提出Macgic Green技术，实现液晶显示器的无铅制造，此外优派、AOC、明基、美格等各大显示器生产厂商也推出了自己的无铅液晶显示器产品。

CRT显示器虽然目前已经不是大家配机的首选，但由于其优异的色彩表现性能，对于从事专业图像处理和工业设计的人员，CRT显示器还是他们的不二选择。实现CRT显示器无铅制造的厂家代表是飞利浦，从2004年夏天推出的全球首款无铅CRT显示器飞利浦107T6到今年报价不足1000元的飞利浦107H6。其他的厂家如AOC等也有无铅CRT显示器型号推出。

编后：

电脑在这个时代的重要性已经无须多说，在欧美国家，电脑与人体健康的关系较早就引起了重视，政府督促行业制定了严格的标准，低耗电、低辐射、低污染成为电脑绿色健康化的国际潮流。在中国，不少PC厂商也已经致力于绿色健康电脑的研发。眼下很多品牌电脑厂商纷纷打出了绿色健康电脑的口号。不少消费者在购买电脑时也把绿色电脑放在了首选位置，看来绿色电脑已经成为了一种趋势。

然而电脑从有铅到无铅是个复杂的过程，它将影响到所有的电子器件供应商，并带来许多供应链、无铅制程和可靠性方面的挑战。从一定程度上来看，目前的无铅技术并不成熟，它还处于一个发展阶段。无铅技术是从现有的含铅SMT技术上发展而来的，所以在研究开发新技术时，总免不了循序渐进，还要使用一些旧方法。

尽管有人宣称无铅焊接可靠性可以与有铅焊接相比，甚至有人说无铅焊接的可靠性超过了有铅焊接。但是无铅毕竟还是一个新生事物，没有在实践中得到充分的验证。如果有一天，因为无铅焊接发生了重大事故，相信不会有人再出来像今天这样力挺无铅了。

再看欧盟的RoHS指令，它也只是提出了原则方面的要求，然而对于要求将如何实现，并没有做进一步的规定。例如，RoHS规定电子产品中铅不能超过同质材料重量的0.1%，但是同质材料如何认定，取样标准及方法等一系列问题都有待细化。像这样不确定或难以认定的问题还有很多。

值得欣慰的是，目前无论厂商还是消费者都意识到铅危害的严重性。然而知识更新和技术变革的压力不容小瞧，能否顺利完成无铅过渡对企业对消费者都至关重要。