現代人的日常生活總離不開各式各樣的電子產品，然而，一般大眾可能不知道，目前這些產品都使用含有大量鉛(37%∼95%以上)的銲錫合金，將電子元件黏合在印刷電路板，以固定電子元件並提供電性導通。

　另外，控制家電的電子開關、擔負電流接通與分斷相互接觸的元件「銀接點」，也是一種銀與氧化鎘的複合材料。

　隨著電子產品多樣化及使用替換率的快速成長，人類丟棄的電子產品數量也大幅增加。目前我們並沒有良好的回收規範，很多電子產品遭到任意丟棄，引發污染大地環境及飲用水源的顧慮。隨著人類環保意識的抬頭，世界各國相繼提出法律政策，限制含有重金屬材料的產品。

　歐盟將自二○○六年七月起限制電器、電子產品使用有害物質，並實施廢棄電器、電子產品(Waste Electrical and Electronic Equ ipment，WEEE)法案；所有輸入歐盟的電器、電子產品將禁止使用鉛、鎘、汞、六價鉻(Hexavalent Chromium)、溴化耐燃劑(Bromin ated Fire Retardant)(多溴聯苯類、多溴聯苯醚類)等六項具危害性的材料。

　歐盟此一新法對我國電子業的衝擊相當大，電子業為了符合此一潮流都正如火如荼的進行材料更替，及各項相關製程的變更與測試。

　本文要簡介目前學術界配合產業界在去鎘的接點材料，與無鉛銲錫合金材料的研發現況。

　無鉛銲錫材料的研發

　拆開電子產品，可以看見印刷電路板上面有一根根的金屬導線架，這些金屬導線架藉著銲錫固定在通孔內。目前工業界普遍使用兩種各含37%和95%鉛成份的銲錫合金。

　二○○六年歐盟將先行禁用的是含鉛量37%的銲錫合金，這種銲錫合金熔點僅攝氏183度，製程與材料成本較低，使用廣泛；含95%鉛成份的銲錫合金屬於高溫(熔點高於攝氏320度)銲錫，用量較少，因尚無替代品，故延後禁用。

　隨著材料的更換，除了必須要考量導電性、機械強度、抗氧化性、耐熱疲勞性、低製程溫度、容易加工、與導線架的銲錫性與成本等因素外，近幾年業界與學界更發現到，電子遷移問題(電子流動導致金屬原子移動，可能使金屬表面形成永久性的缺陷，情況嚴重，將造成電路短路、破壞整個元件。)也應一併考慮；另外，在製程上還需搭配適當的化學藥品如助焊劑等；尤其是兼顧目前所有製程設備，以避免增加生產投資的需求，更為無鉛銲錫的研發增添許多困難。

　一九九五年起國科會資助成功大學著手研究無鉛銲錫合金開發，經過八年的實驗研發出以錫、鋅為主，含少量銀、鋁、鎵等合金元素的低溫無鉛銲錫合金材料，關於此新材料的機械強度、潤濕性、可銲錫性、抗氧化性、電化學性質、材料組織等多方研究，成果豐碩，截至二○○四年已申請到台灣、美國、日本專利。

　此研究也進一步透過國科會小產學計畫與業界合作研製無鉛銲錫球，試製成功直徑0.76 mm∼0.30mm的錫球(目前手機的BGA元件幾乎都使用0.3mm直徑的錫球)，此錫球經過國內封裝大廠測試，發現其試製產品結合強度更勝過以往的產品。 但由於其可靠度數據仍有待更長期間測試始得以建立，此錫鋅系列合金還需一段時間才會被產業界廣泛接受使用。

　去鎘接點材料的研發

　開關是電路的一部份，除了具有開關的功能外，性質上更應與電路一樣導電性佳、不易氧化、不易熔接、損耗低及機械強度高。

　早期的開關接點以純金屬為材料，如純銀、純金或純鉑；後改用銀 -銅、金-銀、鉑-銥、銀-鈀合金；六○年代後，為因應電子產品的需求發展出多元貴金屬及各種貴金屬複合材料。

　開關在關上或開啟(斷路)的瞬間，因正、負極的接觸或分離作用，造成電弧放電，其溫度經常會高於接點金屬的熔點而導致開關損壞。因此，三○年代末，F.R. Hensel等人發展出含有氧化鎘的接點材料，一九五○年代後，終於解決了複雜的製程困難，開始大規模生產與使用。八○年代後，銀氧化鎘接點材料可稱得上為「萬能接點」，可使用在各種電器用品上。

　鎘的化合物能在人體內存在約十至三十年(半衰期)，極易聚集在人體的腎臟、骨骼及血液中，引發肝癌、前列腺癌及肺癌等癌症。鎘的遷移率高、容易在環境中傳播。鎘的使用與回收也常伴隨有「鎘毒」的危險性，而使用銀氧化鎘時也有可能因電弧作用而使鎘散佈於空氣中、造成污染。

　為改用無鎘的接點材料，目前最佳的替代品為銀氧化錫的複合材料。一九九七年起，學界與國內接點製造廠合作，共同開發銀氧化錫複合材料。銀氧化錫複合材料有兩種製造方式﹕

　其一是內部氧化法，也就是將銀、錫、銦冶煉成合金後，進行氧化，使之成為銀、氧化錫、氧化銦之複合材料，再進行抽線及退火等工作。

　其二則是粉末冶金法，也就是將銀、氧化錫及添加劑混合、燒結、抽線及退火，最後製成?釘。第一種方法需添加銦金屬來幫助錫金屬氧化，而第二種方法可以加銦或不加銦。

　一般接點材料的形狀可分為板狀及×釘狀。板狀接點通常以粉末冶金法或沖壓法製造，若以粉末冶金法製造板狀接點較不涉及材料的延展性，一般是以燒結與複壓等方式來增加元件的密度，達到對接點材料性能的要求。而×釘狀接點在工業上是以內部氧化法或粉末冶金法來製備金屬-陶瓷複合材料，也就是將金屬-陶瓷複合材料經抽線及退火等程序製造成線材，再將線材切割、冷焊接，製成×釘狀成品。

　早期的研究著眼於材料的細緻化；隨後的研發方向則著重在添加物的配方、混合與製程。經過斷續三、四年的研發，現在已能製造含有 10%氧化錫的銀氧化錫線材。×釘的壽命測試也已達到國際上相關產品的規格要求，現在正致力於優化製程與降低成本。

學術界與產業界通力合作，必能提昇我國在世界的整體競爭力

　綜上所述，人類多年來所使用的的傳統材料，將隨著電子、光電、通訊等產品的日新月異及人類對環保的要求，面臨新的挑戰，且綠色材料的研究已成為一重要的課題。目前不但國內學術界在這方面的研究成果與能量頗受國際注目，台灣中小企業也能順應潮流，從傳統行業中求新求變，創造企業再生的力量，在一波波的衝擊下，仍保持其堅韌與強大的適應力，值得我們敬佩與學習。

　學術界與產業界若能通力合作、彼此協助，開發企業所需的技術與產品，並培育人才進入產業界與研究單位，創造雙贏的態勢，則台灣中小企業的競爭力必能快速成長，提昇我國在世界的整體競爭力。