RoHS法例的技術層面

編輯：admin 來源：未知日期: 2011-12-09 14:43

RoHS法例的技術層面

眾所周知，歐盟限制使用有害物質（RoHS）法例限制在新的電子、電氣設備中使用鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴化聯苯與多溴聯苯醚六種材料。在這六種受到管制的物質裏，禁止使用鉛，成為電子行業最沉重的負擔——它迫使許多工藝、材料、元件、印刷電路板和設備都必須改變。同時，也產生了另外的一個大問題——需要在高溫下進行焊接。

電子行業一方面必須貫徹實行RoHS的規定，另一方面，無鉛技術的歷史不長，經驗不足，而且缺乏關於長期可靠性的具體資料。由於這些產品用於最終用戶市場，對於要求高可靠性的產品，新技術的可靠性是一個令人關注的問題。同樣，對於為什麼RoHS法例要提出若干技術豁免和產業豁免，也有激烈的爭論，這些產業包括航空航太、國防、醫療和通信。然而，RoHS法例附件的第7點，規定了無鉛豁免的範圍：“……用於以下產品的焊料中的鉛：伺服器、存儲和存儲陣列系統，用於轉換、傳送信號、發射的網路基礎設備以及電信網路管理。”

焊料中的鉛只涉及到所謂的第二級互聯，包括裝在印刷電路板上“參與”連接的元器件：

● 貼裝/插裝元件的端子的鍍覆

● 印刷電路板焊盤與孔的鍍覆

● 焊膏或者波峰焊焊料

這幾項豁免的結果是，新的規定出現了——RoHS-5和符合RoHS-5的元件，它包含六種受限制材料中的五種，產品的所有材料，除了鉛（Pb）以外，都必須達到RoHS關於物質含量的要求。這些條件在RoHS或者WEEE法規裏並沒有作出規定。這個約定俗成的規定允許在豁免無鉛的焊料市場和應用中使用這種元件，並繼續使用已有的低溫錫鉛材料進行組裝生產。但是，我們建議謹慎使用RoHS-5規定，以免產生誤解。如果我們再次考慮“參與”二級互聯的三個方面（元件電極的鍍覆、焊料和PCB的鍍覆），顯然焊料可以是錫鉛材料而不是無鉛材料。但是，是否總是允許元件和電路板中含有鉛還不是很清楚。

例如，許多電信產品的印刷電路板都用到的RJ-45遮罩插座。這種插座的遮罩層通常是鍍一層錫鉛，如果它只是在兩個連接PCB的針腳上鍍鉛，而不是在整個蔽屏表面上都鍍鉛，那麼就可能符合RoHS-5的要求。對於印刷電路板，存在類似的情況。只有焊盤和通孔鍍層可以用鉛，而其他地方不可以。

在無鉛轉換過程中，元件製造商們決定停止生產許多含鉛元件，因為得到豁免的產業只是一些特殊的市場。統計數位顯示，這個市場大約只占整個電子市場的25%。可以預見，製造商如果不想同時承擔錫鉛和無鉛兩種生產線，會加速淘汰錫鉛元件。

在這種形勢下，得到豁免的產業必須使用向後相容的無鉛元件，迫使他們的產品符合RoHS的要求。對於使用引腳架的元件，這是可以的，但對無法向後相容的BGA無鉛封裝則不行。由於這樣做，豁免產業和其他產業需要使用混合的技術，這時，在同一份材料清單（BOM）裏，同時存在兩種類型的元件（無鉛元件和錫鉛元件）。這也是一項沒有歷史經驗、缺乏長期可靠性資料的新技術。具有諷刺意味的是，沒有人能夠確信，混合技術會比完全無鉛的技術更加可靠。

關於混合技術，含有鉍（Bi）的元件在電鍍時有可能會引起一些其他的問題和危險。在日本市場上，這種電鍍元件很流行，一些日本元件製造商更喜歡在錫（Sn）裏加入鉍（含量通常在2%到4%），代替鉛（Pb），來防止錫須。但是，鍍有錫鉍的元件和錫鉛焊料一起使用，可能會形成三元錫鉛鉍（SnPbBi），它的熔點是135℃。對焊點來說，在可靠性方面存在很大的風險。

考慮到純錫電鍍元件的錫須，重要的一點是，電子業（以及得到豁免的市場）應該解決減少無鉛元件中的錫須的問題，特別是對那些壽命很長的產品。在2006年3月，電子設備工程聯合委員會（JEDEC）發佈了JESD201標準——“錫和錫合金表面塗層的錫須靈敏度環境驗收要求”。這個標準是由國際電子製造創始組織（iNEMI）的錫須用戶小組制定的，建議從三個方面預防錫須：減少錫須的措施、工藝控制和驗證測試。

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