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關于綠色電子產品RoHS指令常識10個問答

互聯網2008年5月10日 19:34 點擊:1990

1、什么是RoHS指令?

答:歐盟議會和歐盟理事會于2003年1月通過了RoHS指令(中文版),全稱是The Restriction of the use of certain Hazardous substances in Electrical and Electronic Equipment,即在電子電氣設備中限制使用某些有害物質指令,也稱2002/95/EC指令,2005年歐盟又以2005/618/EC決議的形式對2002/95/EC進行了補充,明確規定了六種有害物質的最大限量值。

2、有害物質是指哪些?標準是多少?

答:在歐盟最早發布的RoHS指令中,一共列出六種有害物質,包括:鉛Pb、鎘Cd、汞Hg、六價鉻Cr6+、多溴二苯醚PBDE、多溴聯苯PBB。其他有害物質可能會隨著科技的發展而進一步補充進來。

  在2005/618/EC中附件1中,對2002/95/EC質量的5.1條款進行了補充,限定了鉛、汞、六價鉻、多溴二苯醚PBDE、多溴聯苯PBB的質量百分比上限為0.1%(1000ppm),鎘的含量上限為0.01%(100ppm)。

3、什么是綠色產品?

答:一般意義上,把符合歐盟RoHS指令要求的產品稱為綠色產品。在此之前,先有過無鉛產品(Pb-Free),主要是針對電子元器件的引腳及焊接工藝而言的。而綠色產品的概念則涵蓋了所有交付最終用戶的產品的每一部分都能夠符合RoHS指令的要求。即產品所使用的零部件, PCBA,外殼,組裝用的緊固件,外包裝等都能夠達到要求。

4、RoHS指令影響如何?

答:RoHS指令在全球都引起了強烈反響,特別是電子產品制造業。美日韓等國家也相繼出臺了類似指令。中國于2006年2月28日正式出臺了《電子信息產品污染防治管理辦法》,將于2007年3月1日起實施。針對越來越臨近的RoHS實施日期,在制造業內引起了產品綠色化熱潮。

  在制造業中,從電子產品的原材料采供,零部件制造,產品組裝到成品包裝都受到了該指令的影響。除了目前豁免的部分產品外,其它最終銷售到相關國家的產品,產品自身及其包裝都必須符合該指令的要求。

5、IC芯片中,主要的影響產品不符合RoHS要求的因素有哪些?如何防止?

答:這個要從IC產品的生產過程及使用環節兩個方面。

  首先是芯片制造過程。一個集成電路芯片是通過將實現功能的一個或多個硅晶粒用金屬引線連接到作為支撐使用的引線框架上,然后通過樹脂材料密封保護而形成的。其核心功能部件是硅晶體芯片,又稱為晶粒,除非有特殊用途,正常產品中各種有害物質的含量均可滿足該指令的要求。另一個部件是對外的引腳,即引線框架。其主要的成分是銅。但是我們看到的封裝完成的IC,在銅引線的外面,覆蓋有一層鍍層。對于普通產品,使用鉛錫合金,這是鉛的主要來源,而對于無鉛產品或綠色產品,則大多采用高純錫電鍍,消除了鉛的來源。晶粒通過導電膠或者金屬共經粘接到作為支撐作用的引線框架上,然后用金屬絲將晶粒上的焊點與框架上的引腳連接起來,實現芯片的外部功能。用作粘合晶粒到引線框架基板上的導電膠,其主要組分是環氧樹脂和銀粉。連接用的鍵合線是高純度的金絲。這兩種材料一方面是用量甚微,另一方面,本身都屬于高純隊材料。最后一種材料也就是我們所看到的黑色塑膠體,除了環氧樹脂外,添加有增塑劑和阻燃劑。RoHS指令中所限制的兩種有機物及可能包含在其中。因此可以看出,只要選用的材料合適,能夠徹底杜絕不符合產品的出現。

  芯片制造完成后,最終會通過焊接的方式應用到各種不同的印制板上。普通產品在焊接過程中使用的是含鉛的焊錫絲或焊錫膏,而對于無鉛產品或綠色產品,則需要使用專用的無鉛材料。對于一個既有普通產品,又有綠色產品的生產廠商來說,防止制造過程的交叉污染最為重要,所使用的各種物料都必須嚴格分開,如吸筆,鑷子,電烙鐵,焊絲,焊膏,焊接設備上的夾具等等。另外為了便于客戶的使用,我們的產品除了在產品型號本身的標示之外,同時對于包裝箱,包裝盒,都使用了明顯的標示,以提醒用戶注意分開保存和使用。

6、IC產品的RoHS測試如何進行?

答:根據RoHS指令要求,如何對整機產品進行科學合理的拆分歸類,使檢測費用降至最低也是一大學問,通常主要分為金屬材質、塑料材質和其它材質,金屬材質只需要做重金屬檢測(鉛、汞、鎘、六價鉻),塑料材質需要做規定的六項(鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯苯、多溴二苯醚),其它材質只需做重金屬測試。

  IC產品的RoHS檢測一般有兩種不同的檢測方式。一種是針對無鉛管腳的檢驗和封裝體的檢驗分開進行。另一種是將整個IC作為一個不可機械分割的整體進行檢測。前一種檢測方式一般適用于IC封裝廠商在做無鉛工藝的新工藝導入認證或無鉛電鍍材料的工藝驗證過程;后者則適合于IC供應商或者IC的使用者對貨品進行檢驗。

  由于在RoHS指令中沒有明確的檢驗方法要求,一般上述兩個方法可自行選用。

7、IC產品如何保證產品符合RoHS要求?

答:作為任何產品的質量保證,過程保證永遠是根本的方法。因此對于IC產品,也是從源頭著手,要求所使用的原料都符合RoHS的要求,這樣才能夠保證產品的符合性。

  由于產品的制造過程中存在有異常的可能性,因此需要跟供應商進行合作,周期性的對來料進行檢查,對原料的生產過程也進行控制,才能夠長期持續的保證產品的符合性。這一點,我公司已經與供應商達成一致,從制造的每個環節進行監控,同時輔助以周期性的現場審驗,產品抽檢等管理措施,以提供可靠的綠色產品。

8、RoHS檢驗報告的有效期如何?

答:就檢驗報告本身來說,檢驗機構只是對供應商所提供的樣品中,供應商所要求分析的項目的結果負責。檢驗報告本身不對未檢驗的產品作任何保證。因此檢驗報告對于所檢驗的樣本的檢驗項目是長期真實有效的,不存在有效期的問題。

  如果客戶要通過樣品的抽樣檢驗獲取對所使用的產品的信心,就需要對供應商進行綜合考察,評估其生產制造能力是否足以提供質量穩定的產品。如果供應商缺乏這個能力,則需要增大樣本量和檢驗頻度,及時發現產品問題。

9、IC綠色產品相對于普通產品,在使用上有何不同?

答:IC 綠色產品對生產工藝的最大影響是無鉛電鍍所帶來的,對于目前大部分廠商所使用的高純錫(Matt Sn),其影響是回流焊過程的峰值溫度和持續時間的增加,導致塑封IC在回流焊過程中,可能因為局部高溫出現塑封膠體破裂的問題,也可能導致內部焊接絲因膠體劇烈膨脹而斷裂。這樣會導致焊接的不良率提升。如果回流焊的溫度曲線設置不合適,也會帶來焊接不良的問題。這一點對于QFN及BGA一類的封裝形式,問題更加明顯。因此使用者一定要對此類產品的焊接工藝(不同的焊膏組分的溫度時間設置)進行仔細調節,以確保焊接的質量和效率。

10、IC綠色產品的可靠性如何評估?

答:IC產品在綠色化的過程中,也帶來了一些可靠性方面的問題。對于塑封IC產品來說,主要是IC的潮濕敏感度等級發生變化,其影響是引腳的無鉛工藝所帶來的。首先是產品在焊接過程中的高溫所帶來的熱問題,IC各個組成部分的熱膨脹不匹配,在回流焊過程中所導致的機械損傷,表現在塑封體和內部引線的牢固程度等。第二個問題是無鉛焊點的長期使用中比普通含鉛焊點更容易遭到環境中水汽等的腐蝕;第三點是針對細間距多引腳的封裝,高純錫的鍍層在電化學作用下,會改變金屬晶體的排布方式,生成錫須。這種錫須可能會導致引線間的短路,從而導致設備的損壞。

  針對以上的問題,對綠色產品在可靠性評估過程中,除了常規產品的可靠性驗證項目外,會增加對錫引腳及錫焊點的評估,如錫須生長試驗或焊點推力拉力試驗。與此同時,正常產品的環境試驗中預處理部分,原有的回流焊處理溫度曲線也相應的由有鉛曲線改變為無鉛焊接曲線,這一點可以參考JEDEC JSTD-020B的數據。對于無鉛焊點表面的檢查,也可以參考 IPC-A-610D中的描述。


 

(來源: 互聯網 )


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