全球绿色趋势对电路板产业的冲击分析
前言 产业在全球化的发展历程中，基于各区域的发展时间及程度上的落差，许多开发中国家的厂商亦从中获得发展契机，并得以拥有与国际领导厂商一较长短的机会。然而近年来，欧美日等先进国家在环保以及经济的诉求下，不断推出区域性绿色法规，不仅提高各界对环境议题
一、前言
产业在全球化的发展历程中，基于各区域的发展时间及程度上的落差，许多开发中国家的厂商亦从中获得发展契机，并得以拥有与国际领导厂商一较长短的机会。然而近年来，欧美日等先进国家在环保以及经济的诉求下，不断推出区域性绿色法规，不仅提高各界对环境议题的关注，对诉求成本导向的开发中国家厂商更造成营运的压力，并构成一定的技术性进入障碍。由于近年来法规的走向由制程管控逐渐转移到对终端产品的规范上，此对于以OEM、ODM为主的台湾制造厂来说，不啻是一大挑战；其影响不仅涵盖电子、汽车等诸多终端产业，并对于其上游的制品、材料及原料产业造成结构性的影响。而除各国订定的环保规范外，企业的经营也受到环保团体及大众更严格的的监督，致使企业面临的压力与日俱增。电路板产业作为电子/电机产品的灵魂，以及材料与零组件键接的角色，因而受到绿色法规最直接的冲击；故在此概要分析电路板产业在绿色趋势下面临的威胁与机会，期盼业者能在此动荡的经营环境下，得以掌握绿色趋势并在逆境中开创出持续成长的绿色商机。
二、全球的绿色轨迹
全球的绿色趋势可由法规与跨国公司的要求两大角色来观察，并据此定义绿色产品，并从而追踪全球绿色的轨迹，在此分析如下：
(一) 绿色法规的规范
全球对环境议题的重视，展现在绿色相关法规的推出上。而综览过去到现在的绿色法规，可概分为全球性与区域性的议题：其中属于全球性议题的京都议定书，自2004年12月5日排放量占世界总量17％的俄罗斯正式批准后，跨过55%的生效门槛，使的温室气体管制与省能成为全球制造业的不归路，也致使全球对绿色议题的关注进一步提升；而在区域性的法规上，由于欧美日等先进国家对全球主要的终端产品拥有关键的消费力，因而当其分别在各个产业领域中竞相推出绿色法规时，对产业的冲击也最大。虽然区域性的法规仅针对其境内的产品做规范，但在制造业的全球化的历程中，做为终端产品使用者的法规订定国，其规范也藉由供应链对全球制造业造成影响。
而若由时间轴的角度来回顾全球绿色法规的发展，其与全球制造业的发展历程息息相关。基于工业的高度发展，制程中污染物质的产生与排放也伴随着提高的思考，因此1985 年之前，人类开始对绿色环保议题的关注，展现在造成环境污染的重金属及有机毒性物质进行管制与限制上。而在1985年到1995年左右，由于地球臭氧层破坏议题出现，所有的研究指向工厂生产当中所使用的氟氯碳化物(CFCs及HCFCs)，因此举凡化学溶剂、冷冻用的化学品等，只要当中含有氟氯碳化物成分的，皆被规范为应限时废止并替代，并被二个碳链的烷类与烯类化学品的取代，制程中使用无氟或无氯的化学溶剂，成为当时国际绿色趋势下的关键技术。而1994年至2008年间，原油即将耗尽的议题沸沸扬扬，致使能源不足成为全球一致的优先课题，而材料可以重覆利用、使用者的产品接触安全性也成为消费者的关切议题下所谓的”产品内绿色议题”。因此危害物质(如：铅、镉、汞、六价铬)在产品内禁止；产品报废后的整体或零组件的3R(Reuse、Recycle、Recovery)技术与需求，成为目前国际绿色趋势下的关键技术。
表一 全球绿色趋势及其关键影响
(二) 跨国公司的要求
而对于跨国公司来说，由于其并非仅以母国为市场，因而也不可避免的要适应各个不同区域市场的需求；特别是终端产品的品牌厂商，由于其必须为产品的安全与品质负责，因而其对供应商的控管于更不能轻忽。以Sony为例，其曾在2001年圣诞节假期购物热潮前几周，被荷兰政府在其PlayStation游戏控制器的电线里发现少量的「镉」，因而封锁Sony运至欧洲销售的整批游戏机，导致一百三十多万盒的游戏机就堆在仓库里无法上架，并遭受1.3亿美金以上的损失；此外也曾因荷兰《Consummate Bond》杂志以其环境绩效不理想为由，将其产品评鉴为「合理」购买等级，却将Itt Nokia与Aristona评为「最佳」购买等级，致使Sony在荷兰的市占率一举下跌11.5％，而Itt Nokia与Aristona 则分别创造73％及113％的年营收成长率。是故跨国公司在面对近年来日趋严格的绿色法规时，在风险控管的考量，以及基于对国际环保团体及舆论的正面回应，跨国公司对供应商的绿色规范将更高于法规要求。
而在诸多绿色法规的要求下，跨国公司不但思考绿色行动，也规划绿色的项目及塑造其竞争力。针对跨国公司的Environmental Report & CSR报告作一汇整，可发现日系跨国电子厂商对应绿色产品趋势的策略展开，表面上是由”环境共生的责任”出发，实质上却是以危害物质及3R为技术的要求，并藉由绿色规格订定、绿色采购订定、绿色产品技术需求等步骤，来塑造其绿色竞争力。而台湾电子产业，由于出口外销地区及位居跨国公司产品生产链中的原厂委托设计制造商(ODM)或原厂委托代工制造(OEM)等因素，所面对的客户都横跨欧美日等国家或区域，因而面临前所未有的产品绿色压力。
依照产品生产之采购的过程与其关联性来看，台湾电子产业在全球电子产品供应链中，处在由绿色议题所延伸的技术要求下，表面上看来似乎在原来的架构关系中，进行绿色的宣告及保证即可；然而唯有在生产绿色产品的终极目标下，将产出产品的上游厂商与提供原物料、零组件、支援性物料等供应的下游厂商串联起来，由上而下按绿色采购执行、由下而上按绿色供应链对应，才可在此以绿色产品为标的合作模式下，提升未来产品的绿色竞争力。然而台湾属于OEM、ODM的第一线供应商（Tier 1厂商），其在对应绿色要求时，多仅照本宣科，将跨国公司之绿色要求整本复制，并转嫁给上游供应商强制要求接受，并无策略性的因应措施，更缺少绿色技术及材料因应策略的长程规划，因而对来自国际上更多更频繁的绿色要求诉求疲于奔命，此不仅对体质提升没有益处，更遑论藉绿色技术摆脱开发中国家的代工制造竞争。
(三) 全球绿色趋势的内涵
1. 绿色趋势汇整
在全球绿色趋势下，亚洲制造地区如台湾、中国与韩国，在全球性的温室气体排放限制以及欧美日等区域性要求下，加上跨国公司的绿色产品要求，其面临相当的压力。而针对上述绿色规范汇整后，可发现其大致针对能源、资源与材料三大区块上，由产品生产履历的角色诉求危害物质的避免，以及废弃物的处理（3R），其内涵为安全与节省两大主轴。（如图一所示）其中针对危害物质的避免上，目前集中在禁止铅、镉、汞、六价铬、溴化耐燃剂以及PVC等危害物质的限制上；而其在废弃物处理上，以能够重复使用的材质为诉求。
2. 绿色产品的定义
在上述绿色趋势的内涵下，绿色产品应定义为：符合全球绿色法规与跨国公司的要求，以不含危害物质，并使用可重复使用的能源、资源与材料制造而成之产品。以绿色汽车为例，其在生产前即应由降低油耗与采汽油外之驱动能源等省能源设计的角度出发，而其使用之材料与零组件，也必须在生产与使用中，避免与防止危害物质的使用，而在废弃后，其材料与零组件仍可被回收、再利用，是故一次使用型的材质基本上不属于绿色产品的范畴。
四、绿色趋势下电路板产业的对应
虽然全球绿色法规多针对终端产品来规范，然电路板是消费性电子产品的灵魂，也是受到上述绿色法规冲击最直接者，是故在此讨论在全球绿色趋势下，由安全与节省两大议题探讨电路板产业的因应之道。
(一) 节省议题上的对应
在节省议题上，电子产品由于面对多功能整合与微型化、产品使用省能源的要求，以及Recovery/ Recycle/ Reuse等3R的压力，而电路板产业的对应展现在散热难题的解决、节能产品的开发、配合下游产品的开发与逆物流等方面，在此分析如下：
1. 散热难题的解决
由于多功能整合与微型化的需求，致使产品在相同体积内，需要具备更多功能，或是维持一样的功能，但大小却减半，这看似不可能的挑战，在半导体界的莫尔定律（Moore's Law）下，却能在每18个月的时间内，藉由每平方公分面积内的电晶体数的倍增，而使一切成为可能。虽然莫尔定律为电子产品带来高度的发展，但也为整体电子系统的散热设计带来更大挑战，同时也意味着在散热面积不变的情况下，由于热能的倍增，而使的热能更难消散。因而电路板产业在面临晶片越来越高温的挑战下，除散热设计的考量外，其材料的耐热性要求也将进一步提高。即使未来由于实际的物理障碍或是经济的考量，将可能导致莫尔定律的瓦解，其单位面积的热能也不至于无限制的增长，然而在加上无铅与无卤素题材造成耐温度的难题后，情况仍将更进一步复杂化，也使的散热问题成为电子产品微型化发展的关键。此外近来热门的LED，虽亮度、功率上的不断突破，但亦存在散热难题难解的困扰。
2. 节能产品的开发
由于2004年国际原油价格飙涨以来，能源议题受到更高关注，而在EuP的规范下，产品在使用中省能源的要求更成为新潮流，使的厂商更强化节能产品的开发。而欲降低电子产品能源的使用，应由设计的角度出发，故近年来在变频控制技术的应用下，冷气、冰箱乃至于洗衣机等白色家电的开发，也提高变频控制板的需求。而LED在节能的题材下，在LCD背光模组以及照明市场两大拥有相当的发展潜力：正由于LED其在LCD的应用上，不需要DC-DC与Inverter，只有经由LED driver损耗电力，因而较使用冷阴极管（CCFL）更省电；而在照明的应用上，理论上可较目前使用光源节省50%以上，未来若能在光电转换率上有所突破，则将有近一步发展的机会。
电路板产业若能掌握上述机会，并积极开发，基于LED在LCD的应用上使用功率不需太高，硬板即可满足其多数需求，判断未来对CCFL的进一步替代的情况下将有相当商机；而在照明上，在兼顾成本及散热的情况，预期铝基板应是High Power LED 最主要采用的基板型式，俟未来光电转换率进一步提升与成本降低后，其发展性更加无可限量。然值得注意的是，对于LED用于照明是否真的比较节能，市场仍有一定杂音：其若由搭配性的角度出发，以系统整合的思维来设计LED灯具，并用在重点照明或装饰照明应用市场，确实较白炽灯具有节能效益，甚至于可与省电灯泡相竞争；然而若由替代品的角度出发以发展主照明灯具，则在目前光电转换率仍不足的情况下，将面临用较差照明品质来换取节能效果，或在努力达成相同照明成果却比传统光源更加耗能的问题根本。
3. 配合下游产品的开发与逆物流
在全球绿色趋势之下，延长生产者的责任成为法规的核心思维，也使品牌厂商承受最直接的压力，并负担产品废弃后回收的责任。在此压力下，品牌厂商转而向上游组装业者及零组件、材料厂商要求，导致产业价值链的重组，也使的电路板业者遭受必须配合下游产品开发的强大压力。分析品牌厂商为避免在回收与再利用时的麻烦，其作法系由产品易拆解与模组化设计出发，并追求零组件规格化与材料渐趋一致性等两方面，建构符合电子产品3R规范的逆物流体系，在此说明如下：
(1) 产品易拆解与模组化设计
以宏碁自1991 年起即持续研发、改善不需螺丝的组装方式为例，其目的不仅在于方便使用者自行升级或更换与方便维修，更重要的是能在电脑报废后，易于回收拆解。过去电子电机产品废弃后，多采直接焚烧之方式，然由于废五金、电线、塑胶材料等废弃物质皆含有在燃烧时，均会产生戴奥辛（dioxin），因而产生其对环境有相当高度的冲击，是故拆解可降低有害物质对环境的影响；而在将Reuse及含危害物质的部件拆除后，剩余部件即可进行机械处理，此能大幅促进回收材料的经济价值，是故产品易拆解设计是电子产品在逆物流体系下，达到经济性的先决条件。
综合目前电子品牌大厂在产品易拆解的要求，可发现其展现在各式接合物件及数目之最小化、设计所有连接物件为容易拆解与非破坏性、最小化拆解必须步骤的数目、设计所有连接物件的拆解为可辨认且容易接近等方面上；因此电子产品欲达到易拆解的目标，应在产品设计之初，即在结构设计中融入易拆解的观念，并使用模组化的设计方式，使产品的零组件易于拆解或维修。是故在电子系统产品中，扮演连接各类电子零组件、电气通导及支撑的作用，并进而达到中继传输目的的印刷电路板，即是配合达成产品易拆解目标的关键，而模组化趋势的因应则是电路板产业的重要挑战。
(2) 零组件规格化与材料渐趋一致性/同质性
在产品的废弃并顺利回收后，Reuse与Recycle即为达成资源节省程度之关键执行重点；而对零组件与材料的标识与分类，则是国际品牌大厂在促进Reuse与Recycle比率的关键前置作业。若无明确之标示，则零组件与材料在回收后，其分类将相对困难，其不仅将造成Reuse比率向上提升的瓶颈（不知什么样的材料可以Reuse），在材质相容性的风险考量下，也将造成Recycle的障碍（不知回收的材质能否相容）。经标示与分类后，品牌厂商为达成Reuse的目标，多要求使用可重复使用的材料，并仅可能透过标准化设计，达到重复使用的目标，而所有产品须印制回收标示，且该标志须具备易读、不易脱落、耐久性及清晰特性。而在Recovery的要求上，品牌厂商大致有以下要求：
除采用可回收的材料外，亦应将塑胶零组件进行塑胶材质标示，以利回收后的分类及后续利用对塑胶材质的相容性应重视，其使用以使用单一材质为原则；此外亦应尽量避免黏合或焊接不同的材料，并避免不可回收的复合材料与涂层。
对于塑胶零件亦尽量不使用表面涂装技术，而使用公司的标志（logos）或标章（labels）时，应使用与产品本身相同或相容的材料综合以上分析，正由于对Reuse的要求，材料与零组件不仅耐用性要求提高，其在易拆解与模组化设计的趋势下，由便利维修与替换来达成Reuse的要求出发，将使的零组件的规格化发展成为趋势；而在Recycle的要求上，为能确保材料能再利用，因而判断未来电子产品在材料使用上，将渐趋同质性，甚至一致。然而由于电路板的基板材料主要为环氧树脂，其属热固性树脂，在固化后分子链之间形成化学键而成为网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解，因而其在Reuse与Recycle上有相当难度；而电路板上金属与塑胶材料的嵌合部分亦为较难处理之处，但在金属价格飙涨的情况之下，电子产品中内含的贵金属回收逐步具备经济效益，也开始成为业者可思考之方向。
(二) 安全议题上的对应
在安全议题上，电子产品在产品中危害物质避免是关键，其影响展现在材质与添加剂的改变造成的温度与信赖性规格的问题，以及从RoHS到REACH等法规的产品生产履历趋势；而欧盟REACH的对应、新材料的开发、制程改善与新产品应用，则是电路板产业的在面对安全议题时的对应方向，在此分析如下：
1. 欧盟REACH的对应
由于PCB产业涵盖甚广，加上下游厂商在历经RoHS与WEEE等绿色规范后已是草木皆兵，因而接到是否符合REACH规范的询问，甚而要求提供符合规范之证明更是时有所闻。是故台湾PCB业者宜对法规有更进一步的了解，并及早谋求因应之道以避免不必要的困扰，与减缓REACH法规带来的负面冲击。
电路板产业对REACH的因应之道如图七所示，由于厂商欲了解公司产品是否在REACH的规范范围，因而针对产品与制程中的化学物质进行盘查，以厘清何种物质、产品受到法规的管制是第一要务，接着再针对欲登记标的，向其上游材料厂商取得登记资料或EINECS码，以降低登记的麻烦甚至免除登记，并将登记标依登记、评估、授权、禁止使用等标准做分类。
针对必须进行登记的项目，其属分阶段物质(Phase - in
substances)的部份，应于2008年12月1日以前进行登记之项目，以争取发展空间。应注意的是，由于台湾厂商多非属欧盟注册公司，其不在REACH的管辖范围，因此无参与注册与预注册之权利，故如需参加预注册，则应指定一欧盟注册之唯一代表代为进行，是故业者宜及早寻求值得信任的欧盟代表或自行至欧盟布局以利预注册事宜。而若该产品需进行评估，则在欧盟审查提交的测试计画后进行档案评估与物质评估的程序；若该产品需经欧盟授权方可使用，则应及早寻求ECHA之授权，若其属禁止使用之产品，则应立即停用并开发新物料。
图二 绿色产品—以汽车为例
三、绿色趋势在电子产品的展现
(一) 能资源的节省
在能资源节省的议题上，可由产品的多功能整合与微型化趋势、产品使用省能源的设计，以及3R的诉求及影响等角度来进一步分析。
1. 多功能整合与微型化
终端消费产品由于竞争激烈之故，因而竞相增加功能以吸引消费者，如在传统手机中加入相机或计算机的功能几乎已是必备，而以手机功能为主，并内含PDA 乃至于GPS功能的智慧型手机 (Smartphone)，更成为消费者的新宠，并拥有相对的高成长性，故预期未来多功能整合的趋势仍将持续。正由于手机、电脑、相机、PDA等产品间的界线日益模糊，其背后的意涵代表产品的销售已面临瓶颈，并进入高度竞争的低利润战场。
在多功能整合的趋势下，过去一个企业所需的通讯、传真、影印、列印等功能，需要电话、传真机、影印机与印刷机等四台机器，但现在仅需购买一台多功能事务机，即可具备上述功能。且产品在具备多种功能后，由于消费者使用便利性的考量，体积不仅不能增加太多，甚至要更小，由Mac Air推出后广受好评可见一斑，也无形中降低相关材料的使用，并造就资源节省的效果，而原本就更诉求轻薄短小的手机，其受到微型化的压力更不在话下。而欲在同样的体积中拥有更多的功能，也为电子产品带来散热的考验，并使的材料的耐热需求进一步提升，这些都是在多功能整合与微型化的资源节省题材下，材料厂商始料未及的冲击。是故All in one的趋势对被动配合下游需求的材料厂来说，实是一大挑战。
2. 产品使用省能源
由于欧盟动能源使用产品生态化设计指令（EuP, Energy-using Product Directive）的诞生，显示欧盟在环境议题上，从产品废弃处置扩大至产品生命周期的各个阶段，透过完整的产品检视以降低资源消耗与污染排放，提高省能源的战略性意涵；而由于能源工业（如电力、炼油等）是创造CO2最重要的固定式排放源，加上近年来油价的飙涨，因而诉求CO2的减量，也是省能源的展现，致使许多日系电子大厂亦纷纷以CO2排放的降低，诉求其产品为Eco Product。
在此情况下，可将电转换为光的LED，由于使用寿命长（可以达到十万小时），加上耗电量低（较其目前使用光源节能50%以上），以及体积小、反应速度快、无汞污染以及耐震等优点，因而受到高度重视；预估应用在照明市场时，若可以将台湾的白炽灯完全转换为LED灯，则每年约可减少一座核能电厂总发电量，也使的LED成为此波省能源的题材下的当红炸子鸡。此外虽然以电力取代石化燃料是车辆动力来源的长期发展目标，但在过渡时期，兼具省油高环保的功效的油电混合动力车（Hybrid）以及轻型电动车（LEV），不仅成为最受瞩目的新型交通工具，也间接带动如锂电池等储能材料产业的发展，并进而对铅、镍等金属的需求带来影响。而由于油价的飙涨，引发对车辆轻量化的进一步需求，也加速塑胶材料及高刚性轻金属在汽车材料上的使用。
3. Recovery/ Recycle/ Reuse(3R)：WEEE(易回收以及处理)
而绿色产品的3R，即Recovery、Reuse以及Recycle，其定义如表二所示。以WEEE为例，其对Recovery（回收）的要求至少在70%以上（IT为75%），而回收后更有至少50%以上（IT为65%）必需能够再使用或再利用，其欲达成的难度不低，使跨国品牌厂商不仅背负产品使用后回收的责任，其回收后的处理更是一大挑战。
是故在材料的使用上，扣除难以处理而烧掉的部份，材质间彼此的相容性相当重要，如此才利于再利用（Recycle），也造就未来材料逐渐朝单一性发展的趋势；而再使用（Reuse）则以符合当初使用目的之使用为要求，而不能降阶使用，预期除对材质单一性的发展有更高要求，其对耐用性的要求亦将更为严苛。而台湾厂商多属OEM/ ODM的组装业者，多仅能被动配合品牌厂商的要求，并藉由采购将压力转嫁给上游材料及零组件供应商，因此若未来法规或国际品牌厂商在3R上有更进一步的要求时，对需要配合品牌厂商对应的材料与零组件厂商将面临更大的压力。
(二) 危害物质的避免
1. 材质与添加剂的改变：温度与信赖性规格的问题
从目前欧盟之绿色产品法规为来看，如图三所示，其从塑胶件、包装、原物料、涂布等，乃至于制程及支援性使用物料上，皆诉危害物质的避免与限制使用，而铅、镉、汞、六价铬、溴化耐燃剂及PVC等物质在电子产品中的使用遭受最多限制，然而由于物质的替换，也连带对上游材料及零组件产业造成始料未及的冲击。以无铅为例，由于其加工温度较含铅制程高，若无法精准的控制温度，则过程中会导致印刷电路板内出现分层，并破坏塑胶接头、继电器、LED、电解及陶瓷电容器等零件，也导致耐温度不足的塑胶材料在无铅制程中必须替换，或藉由改质来提高其耐温度，此外，还要留意印刷电路板变形、温度突然上升引致的裂痕和邻近零件的热膨胀系数的差别等问题。
图三 欧盟绿色法规在危害物质限制上的展现
而若加入溴化耐燃剂的禁用题材后，将使情况更显复杂，不仅提升材质耐温度的难度与成本双双提高，即使无溴材料的制程近似传统的
FR-4，倘若不了解材料阻燃特性，仍将对组装后的电路板带来负面影响：正由于为通过V-O的阻燃测试，无溴Epoxy只能加入正量比20%以上的ATH（氢氧化铝），因而导致Filler粉末大小不一且分布不均造成撕裂效果、树脂附着力下降而导致爆板、韧性降低脆性增大导致加工容易破裂、镀通孔失去铆钉效果等问题。此外由于无卤FR-4 较脆及较硬，所以使用的钻针汰换率较高，钻孔的速度也必需要放慢，至于吸湿性若是没有得到良好的控制，并进行除湿干燥，则会是形成爆板可能的原因之一，因此无卤FR-4 对PCB 制程造成最大的困扰在钻孔，以及吸湿性较高。正由于产品绿色规格中对危害物质的禁用，而使用新的零件或材料，其对于电子产品会有信赖性及使用上的改变，是故必须经过确定及认可，故对材料产业造成洗牌的效果，也为能快速应变且具开发能力的小厂带来突破的契机。
2. 产品生产履历的趋势：从RoHS到REACH
正由于所有的物质皆为化学物质所组成，如图四所示，各种产品中也都有相当的比率系由化学物质构成。是故产品在和使用者接触互动的过程中，如何避免造成环境负荷的污染，或造成人体危害的毒性等，成为各国与各产品业界的关注与责任焦点，因此自80年代起，欧美日等先进国家先后针对农牧产品、水产品、食品、电子产品、汽车、玩具等目标，陆续发展产品的安全及环境的标准，并用认证标章作为达成产品安全性与环保性的区隔，产品中有害或毒性化学物质的避免渐成全球的趋势。在此情况下，原材料的选择与制造阶段，皆须依标准的要求与标章的系统管控并提出保证，以保障使用及食用者的安全，这种要求泛称“产品履历”。
IC类
二三极管
阻容感
连接器
传感器
机电产品
PCB
无线线圈
