中心議題：
- 環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提升對(duì)電子元器件的影響
- 由“綠色制造”到“綠色設(shè)計(jì)”的轉(zhuǎn)變
- 節(jié)能及新能源為電子制造商帶來(lái)新機(jī)遇
解決方案：
- 綠色標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)影響電子設(shè)計(jì)思想、元器件制造工藝
- 無(wú)鹵化替代，必須從測(cè)試和體系兩方面著手
- 新能源發(fā)展會(huì)擴(kuò)大電力電子器件、阻容器件和濾波技術(shù)的應(yīng)用空間
節(jié)能環(huán)保是高交會(huì)的主旋律之一，它將影響電子設(shè)計(jì)思想、元器件和工藝，也為電子制造商帶來(lái)新興市場(chǎng)機(jī)會(huì)。“無(wú)鹵素”是“無(wú)鉛”之后的又一環(huán)保熱潮，對(duì)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(xí)使用超級(jí)電容、MOSFET和濾波技術(shù)。
從“綠色制造”到“綠色設(shè)計(jì)”
全球能源需求的不斷增長(zhǎng)以及環(huán)境保護(hù)意識(shí)的逐步提升使得環(huán)保、節(jié)能產(chǎn)品成為市場(chǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
縱觀剛剛閉幕的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(guó)家863計(jì)劃的五洲龍混合動(dòng)力環(huán)保客車(chē)，再到村田公司會(huì)走“S型”平衡木的機(jī)器人“村田頑童”等，綠色環(huán)保、節(jié)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(dǎo)體市場(chǎng)大會(huì)和IPCWorks ASIA 2008更讓業(yè)內(nèi)人士感受到了綠色環(huán)保對(duì)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?yàn)樽罱K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(duì)電子原材料的環(huán)保要求日益嚴(yán)格，無(wú)鉛、RoHS、，以及無(wú)鹵和PoHS，從法律法規(guī)和制造工藝上限制了有害元素的使用,倡導(dǎo)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(qǐng)了行業(yè)專(zhuān)家共同探討在“綠色制造”中如何針對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)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(shì)，元器件，新型板材，測(cè)試和組裝技術(shù)等方面。在此次論壇上，IPC有關(guān)負(fù)責(zé)人公布了IPC-STD-709標(biāo)準(zhǔn)更新，內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)的更新將會(huì)對(duì)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(yīng)商，面對(duì)無(wú)鹵素/無(wú)鉛的綠色門(mén)檻，所面臨的壓力和挑戰(zhàn)不言而喻。在傳統(tǒng)元器件無(wú)鉛/無(wú)鹵替代方案中，工藝、兼容性以及強(qiáng)度、可靠性等多方面問(wèn)題都給元器件供應(yīng)商帶來(lái)挑戰(zhàn)，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(guó)內(nèi)企業(yè)的低成本優(yōu)勢(shì)，而且會(huì)面臨日益嚴(yán)峻的國(guó)際綠色貿(mào)易壁壘。
目前，無(wú)鹵素材料的導(dǎo)入已經(jīng)成為各個(gè)國(guó)際大廠下一階段的綠化目標(biāo)。早在2005年，索尼公司已經(jīng)禁止其供應(yīng)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(jī)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(guī)定，要求供貨廠商提供無(wú)鹵化配件。據(jù)悉，目前國(guó)內(nèi)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(yù)期在未來(lái)1年半內(nèi)環(huán)保材料需求應(yīng)可顯著增加，估計(jì)市場(chǎng)滲透率應(yīng)可提升至30%。
在穩(wěn)步展開(kāi)綠色采購(gòu)和綠色制造的基礎(chǔ)上，中國(guó)電子業(yè)開(kāi)始推進(jìn)綠色設(shè)計(jì)，紛紛把技術(shù)力量投入到能夠?qū)崿F(xiàn)綠色設(shè)計(jì)的工作環(huán)節(jié)當(dāng)中。系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(duì)原有的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改；在新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中，則嚴(yán)格確認(rèn)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(shè)計(jì)為例，為使塑料阻燃, 業(yè)內(nèi)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(yīng)用于電纜及電線的制作行業(yè)中，充當(dāng)高效率阻燃劑的作用。因此對(duì)于連接器設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，要轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)過(guò)程中工程師需要根據(jù)電氣和機(jī)械性能的要求對(duì)無(wú)鹵素塑料進(jìn)行選擇，在機(jī)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(shè)計(jì)是門(mén)綜合科學(xué)，設(shè)計(jì)工程師們不但需要具備電子知識(shí)，而且在材料科學(xué)、構(gòu)造設(shè)計(jì)、化學(xué)和環(huán)境方面也要有廣泛知識(shí)。
面對(duì)日益嚴(yán)格的綠色標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)工程師們已經(jīng)深刻意識(shí)到：不滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)就意味著將失去市場(chǎng)。從尋找符合條件的綠色元器件庫(kù)，到努力證明符合標(biāo)準(zhǔn)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(cè)試和體系兩方面著手。目前，SGS-CSTC（通標(biāo)）可以在ISO9000的基礎(chǔ)上，添加限用物質(zhì)規(guī)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(xiàn)。而對(duì)于供應(yīng)商的產(chǎn)品，則可以進(jìn)行抽樣測(cè)試輔以第二方審核（代表購(gòu)買(mǎi)方審核其供應(yīng)商）的方法，對(duì)于自身產(chǎn)品，可以采用QC08000體系認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。
節(jié)能和新能源加大元器件需求空間
我國(guó)已是世界“制造大國(guó)”，但資源能源消耗量大，加劇了我國(guó)資源能源短缺和環(huán)境污染。在這種形勢(shì)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(yùn)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(dāng)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(guó)內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的一線企業(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(xiàng)目受到觀眾追捧。
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(tǒng)等環(huán)節(jié)。其中，和電子元器件聯(lián)系最緊密的是光伏發(fā)電系統(tǒng)。
圖１：太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D
光伏發(fā)電系統(tǒng)主要完成的是電能的轉(zhuǎn)換、電能存儲(chǔ)、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(jù)光伏效應(yīng)原理，利用太陽(yáng)電池將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨(dú)立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)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(gòu)成，不涉及機(jī)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(hù)作用，對(duì)高于24伏的方陣電壓，每個(gè)組件都應(yīng)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(yīng)持久耐用，并易于接線，同時(shí)保證接線安全。此外，為便于在維護(hù)時(shí)斷開(kāi)光伏方陣還應(yīng)接入開(kāi)關(guān)或者斷路器，使用的保險(xiǎn)絲也應(yīng)當(dāng)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(zhuǎn)化為交流電，而這些逆變器需要極高的效率和可靠性，對(duì)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(jié)構(gòu)如圖２所示
圖２：太陽(yáng)能逆變器系統(tǒng)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(zhuǎn)換為一穩(wěn)定的值。該功能通過(guò)升壓轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)，并需要升壓開(kāi)關(guān)和升壓二極管。
在電能存儲(chǔ)中，除了傳統(tǒng)的蓄電池和電感等儲(chǔ)能方式外，具有高功率密度和實(shí)質(zhì)的能量密度的超級(jí)電容也越來(lái)越多被用做儲(chǔ)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(shù)校正(PFC)技術(shù)是提高功率因數(shù)和降低諧波污染的重要途徑,這需要考慮對(duì)Boost電感以及開(kāi)關(guān)器件（MOSFET/IGBT）等元器件的選用。
由上可以看出隨著新能源的廣泛應(yīng)用，對(duì)環(huán)保節(jié)能型的電子元器件產(chǎn)品的需求將會(huì)越來(lái)越大。
中國(guó)一直倡導(dǎo)加強(qiáng)能源節(jié)約和生態(tài)環(huán)境保護(hù)以保障可持續(xù)發(fā)展，隨著能源危機(jī)的加劇和消費(fèi)者的節(jié)能需求，綠色制造和高效節(jié)能將會(huì)成為電子產(chǎn)業(yè)的主旋律。
