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RoHS测试：无铅并非无麻烦

宣布日期：2016-06-30 点击次数： 7221

欧盟RoHS条例在今年七月生效，电子产颐魅争相抵达这项规则的要求。随着中国、美国加利福尼亚州和其他二十一个州以及加拿大各省审议公布类似的规则，这个问题是全球性的（见图1）。RoHS条例的泛起已经引起了许多杂乱，人们还没有搞清楚它究竟对这个工业提出了什么样的要求。本文详细介绍七个问题，这是人们在建立一个RoHS测试步伐时应该知道的问题。

不但仅是铅的问题
旅行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。古板的焊点是锡铅焊点。最近几年，人们作了大宗的事情，在坚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乐成，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质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，可能仍然是缺乏格的。
测试的是质料，不是电路
印刷电路板设计师们熟悉使用电子测试要领检验电路的完整性。然而，RoHS测试全都是关于质料。结果是大大都电子元件制造商都没有配备能够检测质料、发明禁用物质的须要的设备。只有可靠的质料测试实验室才华做这种检测。如果电路测试通过了，可是不可通过质料测试，于是电路板缺乏格，对供应商没有什么用。

X射线只能做外貌检测
台式和手持X射线荧光光谱仪 (XRF)设备的制造商随处宣传，他们的系统可以用非破坏性测试，来觳獬鱿抻梦镏�。虽然XRF能够担负起RoHS有害物质检测的重要角色，可是，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规则的限制。XRF可以迅速鉴别一些地方是否保存特殊物质，可是，它不可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，丈量误差经常抵达±30%甚至高达±50%。这么大的误差，部分是由于穿透的深度、光束巨细、光谱滋扰、交叉滋扰、缺乏可比的标准、均匀的外貌面积不敷大。需要作精确的测准时需要改变测试要领（图2）。表1列出了评估限制物质含量可以使用的几种测试要领。
测试结果的寄义是什么？
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）。种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质料的热稳定剂，镉也有同样作用。六价铬通常用于防腐化的可回复镀覆。铬也经常用作颜料着色剂，而溴化物一般是用作电子器材复合阻燃剂。
XRF这样的筛检技术不可评定是否切合RoHS条例。能够正确判断出铬和溴含量高于极限值，并不代表产品不切合RoHS条例。可是，我们应该了解这些物质的组成，并且，借助经验富厚的剖析技术作出正确的评估。
RoHS条例还包括了许多宽免，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。了解这些宽免并确定和它们相关的质料，关于确定产品是否抵达RoHS的要求，十分重要。这些问题了解不清楚，可能导致许多不须要的开支。

提取的效率
PBB和PBDE阻燃剂的精确定量，不但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。为了剖析测试选择合适的溶剂，关于确保去除所有PBB和PBDE至关重要。

正确的程序和审核
一个可靠的质料测试实验室，是正确剖析电子元件的要害。在理想的情况下，要包管产品切合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，还应按期进行审核，以确保所使用实验室仍然与通行老例是一致的。
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测试要领，划定测试应该如何进行。这种要领将包括工厂内的工艺历程检查、质料认证和通例验证剖析测试。为了包管产品切合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。凭据这个建议，生产商将自行证明他们的产品切合RoHS条例。可是，这份证明应该获得正确测试数据的支持，便于按审核的标准花样进行申报。DTI勉励生产商进行按期剖析，核对测试数据的正确性。为了包管产品的生产历程可追踪，厂商应该保存清楚、详细的纪录。总之，应该接纳一切合适的办法，确保产品切合RoHS的要求，并能够说明这些办法。
要包管产品切合RoHS划定和降低产品本钱，明确要求有一个的质料申报标准。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报告要说明质料“是/否”均质；
?2类——RoHS报告要说明质料“是/否”均质，加上制造信息；
?3类——RoHS报告要说明质料“是/否”均质，报告元件抵达联合工业指南（JIG）的A和B级，以及组件中含有用户划定的其他物质；
4类——与3类相同，加上制造信息；
?5类——RoHS报告要说明质料“是/否”均质，按联合工业指南（JIG）说明均质质料抵达A和B级，以及用户划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花样。该标准也建议使用XML图表，以便自动提取和转换数据。美国已经宣布了TC 111，以及下列质料申报标准的建议品级：
?IEC 3/750/DPAS（草案）——划定质料申报的要求。
?JIG具体划定需要报告什么，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，正在努力使质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）的质料申报项目和质料身分数据交换项目、意大利VEI、美国全国电子署理商协会（NEDA）和日本电子信息技术工业协会（JEITA）。

像牛奶一样均匀
RoHS条例划定了每一种匀质质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接纳条例WEEE，甚至是通常称做蓝皮书的“按新要领及全局性要领执行RoHS和WEEE条例的指导纲要”，都没有对均质这个术语下界说。这个术语，首次泛起是在2003年十仲春的一个委员会文件里，该文件说“均质质料是指不可机械地拆分成几个单质的质料。” 一块均质质料可以理解为，全部是简单身分的质料（图3）。图3是一个包括了奇特类型的塑料、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，质料原则上能够通过拧、切割、压、碾或者磨进行机械疏散。
一些测试机构没有理解这个划定的寄义，而误以为电路板和组件是均质的�；痪浠八�，他们把电路板和组件看成了均质质料，而不是看成一个可以进行机械疏散的组件。这种做法对可能稀释了RoHS限制质料的数量，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缺乏格产品。

结论
RoHS规则要求对组件的每个组成部分，包括涂层、电镀、焊料和绝缘质料，都要划分进行测试。把组件疏散成单个组成部分并逐一测试，这可能是一个枯燥乏味并且泯灭时间的事情。可是，它能够包管产品顺利出口，所以是值得的。

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