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欧盟RoHS环保条例的实施已进入倒计时，所有要使用半导体元件的厂商都在努力将它们的BOM单变“绿”，以使其产品能继续销售到欧洲以及其它制定类似法律的国家。根据本刊美国姊妹刊物ESM今年1月进行的调查，在受访的162家OEM和EMS厂商中，有54％预计它们的产品将在7月1日以前完全满足RoHS标准，目前做好准备的厂商更是呈现快速增加之势。事实上，因应这一环保大潮，半导体厂商们自2003年初条例颁布以来或更早些时候便已积极推进无铅进程，在向无铅焊镀材料转换、开发相关新工艺、标识过渡阶段无铅产品等方面做出诸多努力，力争在RoHS实施前夕做好准备，以继续获得市场青睐，并在帮助OEM和EMS厂商通过环保认证上提供支持。 无铅封装顺应RoHS规定 毫无疑问，RoHS将会被推广至全球的每种半导体封装。该指令限制的六种物质(铅、汞、镉、六价铬、PBB和PBDE)中，铅以外的五种在半导体元件中早已很少出现，所以OEM和EMS厂商们的采购重点便是“无铅”。当然，这也是半导体厂商要解决的首要问题。“我们面对的最初挑战是提供具有无铅封装的元件，希望能对客户运营造成的影响最小。”模拟器件公司(ADI)的封装工程师Kathleen McLaughlin表示。 不同规模OEM/EMS公司顺应RoHS规定的现状一览。 具体来说，半导体元件主要采用的两种封装——引线框封装和BGA封装中，之前大都采用锡铅材料做为镀层和焊料球。对前者，厂商们在无铅转换过程中面对诸如Sn-Ag镀层、Sn-Bi镀层、Sn-Cu镀层、预镀Ni-Pd-Au引脚框架和雾锡(matte tin)镀层等选项时，大多采用了雾锡。“雾锡电镀解决方案成本相对较低，而且容易获得。它具有可与锡铅镀层媲美的电气、机械和润湿性质，而且与含铅或无铅焊接工艺后向/前向兼容。”McLaughlin解释说。飞兆半导体亦有同样选择，其亚太区总裁兼董事总经理郭裕亮介绍道：“纯雾锡在电子行业中一直有着重要的用途，而且由于对电镀化学原理有着充分的了解，从制造的角度来看它也是个很好的选择。”安森美半导体公司补充道：“另外一个重要的原因，是雾锡232℃的熔点非常符合目前无铅元件230～260℃热风回流温度范围。” 对于BGA类封装，SnAgCu焊料球是得票最多的无铅替代。如闪存供应商Spansion公司就在其FBGA上采用了SAC305(96.5％锡/3.0％银/0.5％铜)焊料球，“采用该焊料球的优点在于其成本相对较低，并有多家供应商可以供货。”Spansion全球副总裁兼亚太区总经理Gary Wang解释道。飞利浦半导体公司采用的SnAgCu在配比上有所不同，为95.5％锡/3.8％银/0.7％铜。也有一些厂商采用了成本相对较高的方案，如国家半导体公司(NSC)在PBGA及FBGA封装上改用锡银合金，该公司半导体销售及运营总监Jayant Bhat预计，NSC无铅封装转换完成后该公司每年可以节省约5吨铅。 可以看出，各厂商做出选择的重要原因在于其普适性，如果自有无铅焊料解决方案不能得到广泛的接受，成本就会升高。不过新的焊镀材料也带来了一些新问题，例如雾锡镀层很可能带来的锡须或称毛刺，如果严重，会导致短路或断线或其它系统错误。对此，杰尔系统公司提出一种解决办法，即在锡与铜衬底之间加入一层镍，该公司发现此方法能抑制锡须生长。“我们一直在积极研究新的材料和技术，希望超过客户对于性能的期望。”杰尔系统(上海)公司质量经理陆飞表示。另外的解决办法如适时对镀锡层进行退火、在锡熔点232℃以上进行锡回流等方案都在厂商们的应用或考量之中，工艺技术的改进将不断继续。 如何识别与查询无铅元件 如何让买家一眼分辨出无铅元件？大部分半导体厂商采用为元件编号增加前缀或者后缀的方式(见表)，这一方法很好地保证了含铅和无铅元件之间的可溯源性。对此，意法半导体公司封装及操作业务总监Carlo Cognetti表示：“我们需要保持无铅产品整个寿命中识别和追踪的可能性，在记号、标签、存储等方面采取特殊的流程。” 同样重要的是在标签和封装上清晰地做出相关标识，这有助于将转换进程中可能出现的物流混乱减少到最低程度。多数半导体厂商均表示，将根据电子器件工程联合委员会(JEDEC) 2004年发布的JESD97标准来规范其无铅元件的标签与记号等。该标准对标识、符号、标签都有规定，要求在内包装和外包装盒上都要打上标签，明确显示包装内的产品是否符合RoHS指令，以及其它数据。飞思卡尔半导体公司的品质系统经理徐家麒介绍说：“我们将在运输标签上写明无铅、符合RoHS、湿度灵敏性水平(MSL)和封装峰值温度(PPT)数据等，让客户一目了然。” 用户不但要确信产品符合RoHS指令，同时还要知道在产品上使用了什么会影响焊接工艺的镀层材料。无铅镀层选项代码也可能出现在标签上，JEDEC JESD97对此进行了如下的规定：e1表示SnAgCu；e2表示不含铋或锌的锡合金，不包括SnAgCu；e3表示锡；e4表示进行了预镀(如Ag、Au、NiPd、NiPdAu)等等(全文可在JEDEC的官方网站下载)。NSC便直接将这些代码印在其芯片上。 除元件编号和标签封装上的无铅标识外，网上查询也是买家获得信息的重要途径。多数公司在网站上