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ROHS测试你知道吗

江苏天瑞仪器股份有限公司  2023-07-26  点击393次

不仅仅是铅的问题
参观展览会或者在杂志上的文章中,可以看到,人人都说自己的电路板是无铅设计的。问题是焊点。传统的焊点是锡铅焊点。最近几年,人们作了大量的工作,在保持电路性能和电路板使用寿命的情况下,用锡银铜(SAC)焊料取代了锡铅焊料。然而,设计师们在去除铅方面取得成功,却忽略了电路板设计中另一个同样重要的问题。电路板的大部分增强材料都含有溴化阻燃剂(PBB 和PBDE)。因此,即便电路板无铅,但因为含有PBB 和PBDE,可能仍然是不合格的。
测试的是材料,不是电路
印刷电路板设计师们熟悉使用电子测试方法检验电路的完整性。然而,RoHS测试全都是关于材料。结果是大多数电子元件制造商都没有配备能够检测材料、发现禁用物质的必要的设备。只有可靠的材料测试实验室才能做这种检测。如果电路测试通过了,但是不能通过材料测试,于是电路板不合格,对供应商没有什么用。

X射线只能做表面检测
台式和手持X射线荧光光谱仪 (XRF)设备的制造商到处宣传,他们的系统可以用非破坏性测试,来觳獬鱿抻梦镏省K淙籜RF能够担负起RoHS有害物质检测的重要角色,但是,它的主要作用只是作为一个筛检工具,鉴别有害物质是否明显高于RoHS法例的限制。XRF可以迅速鉴别一些地方是否存在特殊物质,但是,它不能提供物质含量的精确信息。
在XRF系统给出数值的精确性很重要的情况下,我们需要谨慎。使用XRF系统时,测量误差常常达到±30%甚至高达±50%。这么大的误差,部分是由于穿透的深度、光束大小、光谱干扰、交叉干扰、缺乏可比的标准、均匀的表面面积不够大。需要作精确的测定时需要改变测试方法(图2)。表1列出了评估限制物质含量可以使用的几种测试方法。
测试结果的含义是什么?
RoHS条例限制使用下列有害物质:铅、镉、六价铬、汞、多溴联苯(PBD)和多溴二苯醚(PBDE)。各种各样的元件里都含有这些物质。例如,用铅来降低焊料熔点,提高可加工性。铅还可以用作缆线中乙烯基绝缘材料的热稳定剂,镉也有同样作用。六价铬通常用于防腐蚀的可复原镀覆。铬也常常用作颜料着色剂,而溴化物一般是用作电子器材复合阻燃剂。
XRF这样的筛检技术不能评定是否符合RoHS条例。能够正确判断出铬和溴含量高于极限值,并不代表产品不符合RoHS条例。但是,我们应该了解这些物质的构成,并且,借助经验丰富的分析技术作出正确的评估。
RoHS条例还包含了许多豁免,包括允许玻璃制品含铅、铜合金中可含有高达4%的铅,钢铁和十溴化物阻燃剂中可以含有高达0.35%的铅。了解这些豁免并确定和它们相关的材料,对于确定产品是否达到RoHS的要求,十分重要。这些问题了解不清楚,可能导致许多不必要的开支。

提取的效率
PBB和PBDE阻燃剂的精确定量,不仅仅要依靠正确的工具,还要仰仗测试时从组件中提取原料的效率。为了分析测试选择合适的溶剂,对于确保去除所有PBB和PBDE至关重要。

正确的程序和审核
一个可靠的材料测试实验室,是正确分析电子元件的关键。在理想的情况下,要保证产品符合RoHS的要求,测试实验室最好使用与进口国相同的程序。如有可能,还应定期进行审核,以确保所使用实验室仍然与通行惯例是一致的。
在美国,各政府机构和企业领导人,都有意设计一种合理的RoHS测试方法,规定测试应该如何进行。这种方法将包括工厂内的工艺过程检查、材料认证和常规验证分析测试。为了保证产品符合RoHS的要求,测试实验室应该提供完整的测试结果 和确认书。这些都是将为产品遵守RoHS需要提供的证明文件。
英国贸易与工业部(DTI)已经制定了产品遵守RoHS条例的建议。根据这个建议,生产商将自行证明他们的产品符合RoHS条例。但是,这份证明应该得到正确测试数据的支持,便于按审核的标准格式进行申报。DTI鼓励生产商进行定期分析,核对测试数据的正确性。为了保证产品的生产过程可追踪,厂商应该保留清楚、详细的记录。总之,应该采取一切合适的步骤,确保产品符合RoHS的要求,并能够说明这些步骤。
要保证产品符合RoHS规定和降低产品成本,明确要求有一个的材料申报标准。为了统一标准,DTI建议使用IPC-1752,该标准推荐下列级别的申报:
1类——RoHS报告要说明材料“是/否”均质;
2类——RoHS报告要说明材料“是/否”均质,加上制造信息;
3类——RoHS报告要说明材料“是/否”均质,报告元件达到联合工业指南(JIG)的A和B级,以及组件中含有用户规定的其他物质;
4类——与3类相同,加上制造信息;
5类——RoHS报告要说明材料“是/否”均质,按联合工业指南(JIG)说明均质材料达到A和B级,以及用户规定的其他物质的均质级别;
6类——与5类相同,加上制造信息。
IPC-1752提出了一个有标准数据输入表格的电子数据报告格式。该标准也建议使用XML图表,以便自动提取和转换数据。美国已经发布了TC 111,以及下列材料申报标准的建议等级:
IEC 3/750/DPAS(草案)——规定材料申报的要求。
JIG具体规定需要报告什么,例如,为值得报告的物质建立标准,以及为值得报告的物质和极限值列出清单。
IPC-1751/1752 (草案)。
许多其它制定标准的组织,正在努力使材料含量数据报告标准化,其中包括络世达网(Rosetta Net)、2A10 和2A13 PIP、国际电子制造业协会(iNEMI)的材料申报项目和材料成分数据交换项目、意大利VEI、美国全国电子代理商协会(NEDA)和日本电子信息技术产业协会(JEITA)。

像牛奶一样均匀
RoHS条例规定了每一种匀质材料中限制物质的最大含量。RoHS条例以及相关的报废电子电气回收条例WEEE,甚至是通常称做蓝皮书的“按新方法及全局性方法执行RoHS和WEEE条例的指导纲要”,都没有对均质这个术语下定义。这个术语,首次出现是在2003年十二月的一个委员会文件里,该文件说“均质材料是指不能机械地拆分成几个单质的材料。” 一块均质材料可以理解为,全部是单一成分的材料(图3)。图3是一个包括了独特类型的塑料、陶瓷、玻璃、金属、合金、纸板、树脂和涂层的例子。‘机械拆分’这个术语指,材料原则上能够通过拧、切割、压、碾或者磨进行机械分离。
一些测试机构没有理解这个规定的含义,而误以为电路板和组件是均质的。换句话说,他们把电路板和组件当作了均质材料,而不是当作一个可以进行机械分离的组件。这种做法对可能稀释了RoHS限制材料的数量,它使报告的有害物质含量数据低于实际水平,可能被进口国检测为不合格产品。

结论
RoHS法例要求对组件的每个组成部分,包括涂层、电镀、焊料和绝缘材料,都要分别进行测试。把组件分离成单个组成部分并逐一测试,这可能是一个单调乏味而且耗费时间的工作。但是,它能够保证产品顺利出口,所以是值得的。