中心議題：
- 環(huán)保標準的提升對電子元器件的影響
- 由“綠色制造”到“綠色設計”的轉變
- 節能及新能源為電子制造商帶來(lái)新機遇
解決方案：
- 綠色標準將會(huì )影響電子設計思想、元器件制造工藝
- 無(wú)鹵化替代，必須從測試和體系兩方面著(zhù)手
- 新能源發(fā)展會(huì )擴大電力電子器件、阻容器件和濾波技術(shù)的應用空間
節能環(huán)保是高交會(huì )的主旋律之一，它將影響電子設計思想、元器件和工藝，也為電子制造商帶來(lái)新興市場(chǎng)機會(huì )。“無(wú)鹵素”是“無(wú)鉛”之后的又一環(huán)保熱潮，對元器件和產(chǎn)品所用材料有重大影響。新能源發(fā)展帶來(lái)巨大電力電子產(chǎn)品需求，工程師需要學(xué)習使用超級電容、MOSFET和濾波技術(shù)。
從“綠色制造”到“綠色設計”
全球能源需求的不斷增長(cháng)以及環(huán)境保護意識的逐步提升使得環(huán)保、節能產(chǎn)品成為市場(chǎng)發(fā)展的必然趨勢。
縱觀(guān)剛剛閉幕的2008年的高交會(huì )，無(wú)論是人氣火爆的比亞迪雙動(dòng)力環(huán)保汽車(chē)，還是國家863計劃的五洲龍混合動(dòng)力環(huán)?？蛙?chē)，再到村田公司會(huì )走“S型”平衡木的機器人“村田頑童”等，綠色環(huán)保、節能降耗的理念始終貫穿其中；而同期舉辦的以“綠色環(huán)保”為主題的全球半導體市場(chǎng)大會(huì )和IPCWorks ASIA 2008更讓業(yè)內人士感受到了綠色環(huán)保對電子行業(yè)的沖擊。
電子元件原材料上需要化學(xué)物質(zhì)，即使每個(gè)極小的零件中僅含有少量的化學(xué)物質(zhì)。因為最終產(chǎn)品中會(huì )裝配上成百上千個(gè)零件，如果這些化學(xué)物質(zhì)隨最終產(chǎn)品一起丟棄，將會(huì )給環(huán)境帶來(lái)極大的影響。因此人們對電子原材料的環(huán)保要求日益嚴格，無(wú)鉛、RoHS、，以及無(wú)鹵和PoHS，從法律法規和制造工藝上限制了有害元素的使用,倡導電子產(chǎn)業(yè)的“綠色制造”。
高交會(huì )電子展期間舉行的“IPCWorks Asia 2008＂就是以“無(wú)鹵素/無(wú)鉛”為主題，邀請了行業(yè)專(zhuān)家共同探討在“綠色制造”中如何針對新標準和新要求的最新技術(shù)解決方案，包括無(wú)鹵素工業(yè)發(fā)展趨勢，元器件，新型板材，測試和組裝技術(shù)等方面。在此次論壇上，IPC有關(guān)負責人公布了IPC-STD-709標準更新，內容主要圍繞無(wú)鹵素電子元件和組件材料中使用溴、氯最大限度的界定。該標準的更新將會(huì )對元件、電子材料逐漸走向環(huán)保型起到促進(jìn)作用。
作為產(chǎn)業(yè)鏈上游的元器件供應商，面對無(wú)鹵素/無(wú)鉛的綠色門(mén)檻，所面臨的壓力和挑戰不言而喻。在傳統元器件無(wú)鉛/無(wú)鹵替代方案中，工藝、兼容性以及強度、可靠性等多方面問(wèn)題都給元器件供應商帶來(lái)挑戰，更為重要的是成本壓力的增加和采用新的環(huán)保工藝所帶來(lái)的技術(shù)阻礙，將在很大程度上會(huì )削弱國內企業(yè)的低成本優(yōu)勢，而且會(huì )面臨日益嚴峻的國際綠色貿易壁壘。
目前，無(wú)鹵素材料的導入已經(jīng)成為各個(gè)國際大廠(chǎng)下一階段的綠化目標。早在2005年，索尼公司已經(jīng)禁止其供應商在產(chǎn)品及零件上使用某些鹵素系阻燃劑。東芝公司的筆記本電腦從1998 年開(kāi)始就采用非鹵素系主機板。戴爾、微軟、摩托羅拉、明基和松下公司也制定了他們的新規定，要求供貨廠(chǎng)商提供無(wú)鹵化配件。據悉，目前國內也有一些企業(yè)，例如聯(lián)想，也開(kāi)始要求自身產(chǎn)品無(wú)鹵化。
因此預期在未來(lái)1年半內環(huán)保材料需求應可顯著(zhù)增加，估計市場(chǎng)滲透率應可提升至30%。
在穩步展開(kāi)綠色采購和綠色制造的基礎上，中國電子業(yè)開(kāi)始推進(jìn)綠色設計，紛紛把技術(shù)力量投入到能夠實(shí)現綠色設計的工作環(huán)節當中。系統設計人員積極尋找不符合指令要求的材料或零部件的合格替代品，對原有的設計方案進(jìn)行修改；在新產(chǎn)品的設計過(guò)程中，則嚴格確認產(chǎn)品所使用的零部件符合有害物質(zhì)控制及無(wú)鉛焊接要求。
以連接器設計為例，為使塑料阻燃, 業(yè)內普遍使用某些鹵代化合物作為塑料阻燃劑。聚氯乙烯（ PVC ）就被廣泛地應用于電纜及電線(xiàn)的制作行業(yè)中，充當高效率阻燃劑的作用。因此對于連接器設計來(lái)說(shuō)，要轉換為無(wú)鹵塑料并不容易，其意義不亞于早期的電子行業(yè)中的無(wú)鉛化革命。在設計過(guò)程中工程師需要根據電氣和機械性能的要求對無(wú)鹵素塑料進(jìn)行選擇，在機械，電子和流動(dòng)性能之間尋求最佳的平衡。同時(shí)還要考慮產(chǎn)品安全性、低成本等因素；可見(jiàn)綠色設計是門(mén)綜合科學(xué)，設計工程師們不但需要具備電子知識，而且在材料科學(xué)、構造設計、化學(xué)和環(huán)境方面也要有廣泛知識。
面對日益嚴格的綠色標準，設計工程師們已經(jīng)深刻意識到：不滿(mǎn)足標準就意味著(zhù)將失去市場(chǎng)。從尋找符合條件的綠色元器件庫，到努力證明符合標準及法令，以及開(kāi)發(fā)工藝能夠滿(mǎn)足無(wú)鉛制造所要求的更高溫度等等，這些都是工程師需要關(guān)注的重點(diǎn)。
出席IPCWorks Asia 2008的相關(guān)專(zhuān)家表示，做好無(wú)鹵化替代，必須從測試和體系兩方面著(zhù)手。目前，SGS-CSTC（通標）可以在ISO9000的基礎上，添加限用物質(zhì)規范，把限制使用鹵素作為企業(yè)體系管理的一部分，從根本上杜絕鹵素的出現。而對于供應商的產(chǎn)品，則可以進(jìn)行抽樣測試輔以第二方審核（代表購買(mǎi)方審核其供應商）的方法，對于自身產(chǎn)品，可以采用QC08000體系認證的方法，同時(shí)施以采樣抽檢。
繼無(wú)鉛、RoHS、，以及無(wú)鹵素(Halogen-free)和明年即將開(kāi)始實(shí)施的挪威PoHS法令之后， 磷的化合物也有引發(fā)環(huán)境污染(河流富氧化)的疑慮，因此無(wú)鉛、無(wú)鹵與無(wú)磷將循序漸進(jìn)成為未來(lái)綠色電子的標準規格。
節能和新能源加大元器件需求空間
我國已是世界“制造大國”，但資源能源消耗量大，加劇了我國資源能源短缺和環(huán)境污染。在這種形勢下，迫切需要尋求新型再生能源來(lái)替代。由于太陽(yáng)能、風(fēng)能等非化石類(lèi)能源均屬于過(guò)程性能源，不僅可以再生，且清潔無(wú)污染或低污染，蘊藏量巨大。因此，在新能源開(kāi)發(fā)和利用方面，一直將風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能電池等作為當前重要的研究領(lǐng)域和發(fā)展方向，并已取得了重要的進(jìn)展和成果。
在此次高交會(huì )上，尚德電力、力諾太陽(yáng)、天威保變、江西賽維等國內光伏產(chǎn)業(yè)的一線(xiàn)企業(yè)齊聚亮相，太陽(yáng)能電池、太陽(yáng)能光伏電站、多晶硅材料等光伏太陽(yáng)能相關(guān)技術(shù)展示顯得十分搶眼，以太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)為代表的新能源參展項目受到觀(guān)眾追捧。
太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)鏈包括多晶硅原料生產(chǎn)、硅棒、硅錠生產(chǎn)、太陽(yáng)能電池制造、組件封裝、光伏產(chǎn)品生產(chǎn)和光伏發(fā)電系統等環(huán)節。其中，和電子元器件聯(lián)系最緊密的是光伏發(fā)電系統。
圖１：太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)鏈示意圖
光伏發(fā)電系統主要完成的是電能的轉換、電能存儲、電能管理和電能質(zhì)量控制，在這個(gè)過(guò)程中被動(dòng)元件和分立器件發(fā)揮重要作用。光伏發(fā)電是根據光伏效應原理，利用太陽(yáng)電池將太陽(yáng)光能直接轉化為電能。不論是獨立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統主要由太陽(yáng)電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構成，不涉及機械部件。
光伏組件是光伏方陣中可更換的最小單元。組件支撐多塊電氣連接的光伏電池的集成單元，并起到保護作用，對高于24伏的方陣電壓，每個(gè)組件都應加裝旁通二極管以提供陰影時(shí)的額外電流通路。為保障組件之間的有效鏈接，所有的光伏組件的連接器都應持久耐用，并易于接線(xiàn)，同時(shí)保證接線(xiàn)安全。此外，為便于在維護時(shí)斷開(kāi)光伏方陣還應接入開(kāi)關(guān)或者斷路器，使用的保險絲也應當能通過(guò)方陣的最大電流。
太陽(yáng)能逆變器功能是將太陽(yáng)能電池收集的直流電轉化為交流電，而這些逆變器需要極高的效率和可靠性，對于需要1200V功率開(kāi)關(guān)的太陽(yáng)能逆變器來(lái)說(shuō)，IGBT是理想的選擇。光電逆變器的一般結構如圖２所示
圖２：太陽(yáng)能逆變器系統原理示意圖
這類(lèi)逆變器的首要功能是把輸入的 DC電壓轉換為一穩定的值。該功能通過(guò)升壓轉換器來(lái)實(shí)現，并需要升壓開(kāi)關(guān)和升壓二極管。
在電能存儲中，除了傳統的蓄電池和電感等儲能方式外，具有高功率密度和實(shí)質(zhì)的能量密度的超級電容也越來(lái)越多被用做儲能裝置。在電能管理和電能質(zhì)量控制過(guò)程中，為保障電網(wǎng)質(zhì)量和減少諧波危害，采用功率因數校正(PFC)技術(shù)是提高功率因數和降低諧波污染的重要途徑,這需要考慮對Boost電感以及開(kāi)關(guān)器件（MOSFET/IGBT）等元器件的選用。
由上可以看出隨著(zhù)新能源的廣泛應用，對環(huán)保節能型的電子元器件產(chǎn)品的需求將會(huì )越來(lái)越大。
中國一直倡導加強能源節約和生態(tài)環(huán)境保護以保障可持續發(fā)展，隨著(zhù)能源危機的加劇和消費者的節能需求，綠色制造和高效節能將會(huì )成為電子產(chǎn)業(yè)的主旋律。
