不僅僅是鉛的問題
參觀展覽會或者在雜志上的文章中,可以看到,人人都說自己的電路板是無鉛設計的。問題是焊點。傳統(tǒng)的焊點是錫鉛焊點。近幾年,人們作了大量的工作,在保持電路性能和電路板使用壽命的情況下,用錫銀銅(SAC)焊料取代了錫鉛焊料。然而,設計師們在去除鉛方面取得成功,卻忽略了電路板設計中另一個同樣重要的問題。電路板的大部分增強材料都含有溴化阻燃劑(PBB 和PBDE)。因此,即便電路板無鉛,但因為含有PBB 和PBDE,可能仍然是不合格的。
測試的是材料,不是電路
印刷電路板設計師們熟悉使用電子測試方法檢驗電路的完整性。然而,RoHS測試全都是關于材料。結果是大多數(shù)電子元件制造商都沒有配備能夠檢測材料、發(fā)現(xiàn)禁用物質的必要的設備。只有可靠的材料測試實驗室才能做這種檢測。如果電路測試通過了,但是不能通過材料測試,于是電路板不合格,對供應商沒有什么用。
X射線只能做表面檢測
臺式和手持X射線熒光光譜儀 (XRF)設備的制造商到處宣傳,他們的系統(tǒng)可以用非破壞性測試,來觳獬魷抻夢鎦?。虽然XRF能夠擔負起RoHS有害物質檢測的重要角色,但是,它的主要作用只是作為一個篩檢工具,鑒別有害物質是否明顯高于RoHS法例的限制。XRF可以迅速鑒別一些地方是否存在特殊物質,但是,它不能提供物質含量的精確信息。
在XRF系統(tǒng)給出數(shù)值的精確性很重要的情況下,我們必須謹慎。使用XRF系統(tǒng)時,測量誤差常常達到±30%甚至高達±50%。這么大的誤差,部分是由于穿透的深度、光束大小、光譜干擾、交叉干擾、缺乏可比的標準、均勻的表面面積不夠大。需要作精確的測定時必須改變測試方法(圖2)。表1列出了評估限制物質含量可以使用的幾種測試方法。
測試結果的含義是什么?
RoHS條例限制使用下列有害物質:鉛、鎘、六價鉻、汞、多溴聯(lián)苯(PBD)和多溴二苯醚(PBDE)。各種各樣的元件里都含有這些物質。例如,用鉛來降低焊料熔點,提高可加工性。鉛還可以用作纜線中乙烯基絕緣材料的熱穩(wěn)定劑,鎘也有同樣作用。六價鉻通常用于防腐蝕的可復原鍍覆。鉻也常常用作顏料著色劑,而溴化物一般是用作電子器材復合阻燃劑。
XRF這樣的篩檢技術不能評定是否真正符合RoHS條例。能夠正確判斷出鉻和溴含量高于極限值,并不代表產品不符合RoHS條例。但是,我們應該了解這些物質的構成,并且,借助經驗豐富的分析技術作出正確的評估。
RoHS條例還包含了許多豁免,包括允許玻璃制品含鉛、銅合金中可含有高達4%的鉛,鋼鐵和十溴化物阻燃劑中可以含有高達0.35%的鉛。了解這些豁免并確定和它們相關的材料,對于確定產品是否真正達到RoHS的要求,十分重要。這些問題了解不清楚,可能導致許多不必要的開支。
提取的效率
PBB和PBDE阻燃劑的精確定量,不僅僅要依靠正確的工具,還要仰仗測試時從組件中提取原料的效率。為了分析測試選擇合適的溶劑,對于確保*去除所有PBB和PBDE至關重要。
正確的程序和審核
一個可靠的材料測試實驗室,是正確分析電子元件的關鍵。在理想的情況下,要保證產品符合RoHS的要求,測試實驗室使用與進口國相同的程序。如有可能,還應定期進行審核,以確保所使用實驗室仍然與通行慣例是一致的。
在美國,各政府機構和企業(yè)領導,都有意設計一種合理的RoHS測試方法,規(guī)定測試應該如何進行。這種方法將包括工廠內的工藝過程檢查、材料認證和常規(guī)驗證分析測試。為了保證產品符合RoHS的要求,測試實驗室應該提供完整的測試結果 和確認書。這些都是將為產品遵守RoHS必須提供的證明文件。
英國貿易與工業(yè)部(DTI)已經制定了產品遵守RoHS條例的建議。根據(jù)這個建議,生產商將自行證明他們的產品符合RoHS條例。但是,這份證明應該得到正確測試數(shù)據(jù)的支持,便于按審核的標準格式進行申報。DTI鼓勵生產商進行定期分析,核對測試數(shù)據(jù)的正確性。為了保證產品的生產過程可追蹤,廠商應該保留清楚、詳細的記錄??傊瑧摬扇∫磺泻线m的步驟,確保產品符合RoHS的要求,并能夠說明這些步驟。
要保證產品符合RoHS規(guī)定和降低產品成本,明確要求有一個的材料申報標準。為了統(tǒng)一標準,DTI建議使用IPC-1752,該標準推薦下列級別的申報:
?1類——RoHS報告要說明材料“是/否”均質;
?2類——RoHS報告要說明材料“是/否”均質,加上制造信息;
?3類——RoHS報告要說明材料“是/否”均質,報告元件達到聯(lián)合工業(yè)指南(JIG)的A和B級,以及組件中含有用戶規(guī)定的其他物質;
4類——與3類相同,加上制造信息;
?5類——RoHS報告要說明材料“是/否”均質,按聯(lián)合工業(yè)指南(JIG)說明均質材料達到A和B級,以及用戶規(guī)定的其他物質的均質級別;
?6類——與5類相同,加上制造信息。
IPC-1752提出了一個有標準數(shù)據(jù)輸入表格的電子數(shù)據(jù)報告格式。該標準也建議使用XML圖表,以便自動提取和轉換數(shù)據(jù)。美國已經發(fā)布了TC 111,以及下列材料申報標準的建議等級:
?IEC 3/750/DPAS(草案)——規(guī)定材料申報的高級要求。
?JIG具體規(guī)定必須報告什么,例如,為值得報告的物質建立標準,以及為值得報告的物質和極限值列出清單。
?IPC-1751/1752 (草案)。
許多其它制定標準的組織,正在努力使材料含量數(shù)據(jù)報告標準化,其中包括絡世達網(Rosetta Net)、2A10 和2A13 PIP、電子制造業(yè)協(xié)會(iNEMI)的材料申報項目和材料成分數(shù)據(jù)交換項目、意大利VEI、美國全國電子代理商協(xié)會(NEDA)和日本電子信息技術產業(yè)協(xié)會(JEITA)。
像牛奶一樣均勻
RoHS條例規(guī)定了每一種勻質材料中限制物質的含量。RoHS條例以及相關的報廢電子電氣回收條例WEEE,甚至是通常稱做藍皮書的“按新方法及全局性方法執(zhí)行RoHS和WEEE條例的指導綱要”,都沒有對均質這個術語下定義。這個術語,*出現(xiàn)是在2003年十二月的一個委員會文件里,該文件說“均質材料是指不能機械地拆分成幾個單質的材料。” 一塊均質材料可以理解為,全部是單一成分的材料(圖3)。圖3是一個包括了*類型的塑料、陶瓷、玻璃、金屬、合金、紙板、樹脂和涂層的例子。‘機械拆分’這個術語指,材料原則上能夠通過擰、切割、壓、碾或者磨進行機械分離。
一些測試機構沒有理解這個規(guī)定的含義,而誤以為電路板和組件是均質的。換句話說,他們把電路板和組件當作了均質材料,而不是當作一個可以進行機械分離的組件。這種做法對可能稀釋了RoHS限制材料的數(shù)量,它使報告的有害物質含量數(shù)據(jù)低于實際水平,可能被進口國檢測為不合格產品。
結論
RoHS法例要求對組件的每個組成部分,包括涂層、電鍍、焊料和絕緣材料,都要分別進行測試。把組件分離成單個組成部分并逐一測試,這可能是一個單調乏味而且耗費時間的工作。但是,它能夠保證產品順利出口,所以是值得的。
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