欧盟RoHS指令实施一年对电子设计影响

2007-12-21 18:18:57来源: 电子产品世界

欧盟 – RoHS 指令

限制使用某些危险物质的指令(欧盟RoHS 指令2002/95/EC),已于2006年7月1日起生效。这对涉及欧盟RoHS范围内的欧盟WEEE指令中8类产品的设计工程师已经产生了影响。目前,欧盟RoHS正在接受审核,其范围可能会扩大,以涵盖医疗设备以及监控和控制器具。这一指令的更改已经影响了超出其范围的电子行业中的各个领域,汽车、甚至航空领域都出现了消除欧盟RoHS物质的趋势。

欧盟RoHS最重大的影响是限制焊料内含有铅。这已经导致电气设备设计的变化,主要是因为没有锡铅焊料的无铅式“混入”替代品。无铅焊料的使用本身不要求更改设计,但欧盟RoHS要求对设计进行更改,原因有多种,例如:

·许多元器件已经废弃,尤其是年限较长的微处理器和存储芯片。
·使用无铅焊料要求更高的回流温度,可能损害许多种类的元器件,尤其是较大的电解电容器和一些连接器。如果元器件所规定的最高回流温度低于使用的温度,则需要一种替代方案。有时,可能要使用通孔元件或手工焊接方法,以最大限度降低热损伤,但有时完全重新设计也在所难免。
·更高温度导致对元器件和绝缘板的损害,最好能尽量降低这一损害。板布局可以提供帮助,并避免同时焊接极大的元器件和小的热敏感元器件。更高Tg绝缘板可帮助避免在更高焊接温度时的变形和脱层问题。
·无铅可焊镀层一般是纯锡,但也可使用锡铋和锡铜。所有这些材料都容易受到可能导致短路的锡须所带来的影响。尽管锡须引起的故障很少出现,但依然有许多已经公布的方法用来最大限度降低这一风险,其中一个最广泛采用的策略由iNEMI提出。设计可帮助实现风险最小化;例如,如果不是不可避免的话,尽量不要使用定制的镀锡器件,同时也应避免细密器件端接。
·由于缺乏实验证明的数据,无铅焊接电子器件的长期可靠性无法确定――因为无铅焊料太新了。有研究指出,当焊点遇到较高张力时,无铅焊料比锡铅焊料更容易受到热疲劳(一般是因为周期温度变化而引起)的影响。在低张力的情况下,无铅焊料似乎表现更优秀。设备的设计可最大限度降低焊点的张力,例如,通过避免使用大型芯片元件、无铅陶瓷器件和带有合金42铅框的J引脚IC。带有灵活“鸥翼型”端接的器件和小型芯片电阻器等可以带来的风险较低。

欧盟RoHS也对其它材料产生着影响。EMC性能要求面板之间有良好的传导性,这通过传统上基于六价铬的钝化涂层而实现。这些已经不再使用,但对于大多数应用领域,还是有替代品的。然而,这些可能不足以满足在更苛刻环境中使用的设备的要求,因此,可能需要能够保证EMC性能的替代设计。

设计工程师不能仅考虑计划使用的器件的技术性能,而且还需要保证这些器件符合欧盟RoHS等规范,并能够承受回流温度。欧盟RoHS物质可能用在意想不到的地方。黄牌立顿红茶可能含有作为色素的六价铬,而且器件上的墨水可能含有作为干燥剂的铅。然而,仅凭对遵从法规的供应商的信心还不够,供应商的可靠性必须首先得到保证。如果有疑问,则需要进一步的检查。像派睿电子这样的供应商已经制订了全面的措施,用于保证如果声称某个部件符合欧盟RoHS要求,则一定会符合要求,但并非所有供应商都有这种严格的程序。

对设计工程师的影响:

·必须避免欧盟RoHS物质
·无铅焊料温度更高,因此,需要考虑元器件的最高温度及其对欧盟RoHS指令的遵从。
·PCB设计不需要做出显著的更改,但如果一个器件不能符合欧盟RoHS指令要求,则需要重新设计。
·现在,利用符合欧盟RoHS规范的器件可以更容易地设计新产品,即使这些产品不属于欧盟RoHS的范围。要考虑设计如何影响长期可靠性的问题。

欧盟-RoHS的审核

欧盟目前正在复核欧盟RoHS指令。这项检查将涵盖所有方面,包括范围 – 是否应包含第8类别和第9类别?是否应增加更多危险物质?现有的所有豁免条款都要被复核,而且定义和执行条件也要检验。

第8类别和第9类别很可能也要包含进来(2012年),而且对欧盟WEEE指令范围的更改也可能影响欧盟RoHS。我们很难看到如何限制其它物质。许多剧毒化学品都用在了生产工艺中(溶剂、密封器件等),但大部分在最终成品中并不含有这些物质。最终成品中含有的少数毒性物质(例如砷和铍)之所以使用,是因为其所在领域中尚无替代品。然而,需要一个全面的研究才能确定是否要将这些物质加入进来。希望尚不明确的许多领域(固定装置、上市产品、备件等)都能得到澄清。

对选择符合欧盟RoHS指令元器件的一些小提示

在现阶段,中国的工程师们需要特别留意那些满足欧盟RoHS“豁免条款”的产品,因为这并不意味着它们就能符合现行的中国RoHS标准。举例来说,基于对含铅陶瓷和玻璃所做出的豁免,很多被动元器件(如电阻)都是符合指令的,而这些都将需要符合中国RoHS的橙色标识及详细的物料清单等等。正如上述例子所说,中国的条款不仅要求贴有绿色标识的欧盟RoHS协从,且还需有橙色的标识,就算有欧盟的豁免也不能例外。


Gary Nevison,派睿电子RoHS工作组资深顾问

关键字:回流  设计  元器件

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