歐盟RoHS指令實(shí)施一年多來對(duì)電子設(shè)計(jì)的最新影響和思考

 
    限制使用某些危險(xiǎn)物質(zhì)的指令（歐盟RoHS 指令2002/95/EC），已于2006年7月1日起生效。這對(duì)涉及歐盟RoHS范圍內(nèi)的歐盟WEEE指令中8類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工程師已經(jīng)產(chǎn)生了影響。目前，歐盟RoHS正在接受審核，其范圍可能會(huì)擴(kuò)大，以涵蓋醫(yī)療設(shè)備以及監(jiān)控和控制器具。這一指令的更改已經(jīng)影響了超出其范圍的電子行業(yè)中的各個(gè)領(lǐng)域，汽車、甚至航空領(lǐng)域都出現(xiàn)了消除歐盟RoHS物質(zhì)的趨勢(shì)。  

    歐盟RoHS最重大的影響是限制焊料內(nèi)含有鉛。這已經(jīng)導(dǎo)致電氣設(shè)備設(shè)計(jì)的變化，主要是因?yàn)闆]有錫鉛焊料的無鉛式“混入”替代品。無鉛焊料的使用本身不要求更改設(shè)計(jì)，但歐盟RoHS要求對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行更改，原因有多種，例如：許多元器件已經(jīng)廢棄，尤其是年限較長(zhǎng)的微處理器和存儲(chǔ)芯片。使用無鉛焊料要求更高的回流溫度，可能損害許多種類的元器件，尤其是較大的電解電容器和一些連接器。如果元器件所規(guī)定的最高回流溫度低于使用的溫度，則需要一種替代方案。有時(shí)，可能要使用通孔元件或手工焊接方法，以最大限度降低熱損傷，但有時(shí)完全重新設(shè)計(jì)也在所難免。
  
    更高溫度導(dǎo)致對(duì)元器件和絕緣板的損害，最好能盡量降低這一損害。板布局可以提供幫助，并避免同時(shí)焊接極大的元器件和小的熱敏感元器件。更高Tg絕緣板可幫助避免在更高焊接溫度時(shí)的變形和脫層問題。  

    無鉛可焊鍍層一般是純錫，但也可使用錫鉍和錫銅。所有這些材料都容易受到可能導(dǎo)致短路的錫須所帶來的影響。盡管錫須引起的故障很少出現(xiàn)，但依然有許多已經(jīng)公布的方法用來最大限度降低這一風(fēng)險(xiǎn)，其中一個(gè)最廣泛采用的策略由iNEMI提出。設(shè)計(jì)可幫助實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)最小化；例如，如果不是不可避免的話，盡量不要使用定制的鍍錫器件，同時(shí)也應(yīng)避免細(xì)密器件端接。  

    由于缺乏實(shí)驗(yàn)證明的數(shù)據(jù)，無鉛焊接電子器件的長(zhǎng)期可靠性無法確定――因?yàn)闊o鉛焊料太新了。有研究指出，當(dāng)焊點(diǎn)遇到較高張力時(shí)，無鉛焊料比錫鉛焊料更容易受到熱疲勞（一般是因?yàn)橹芷跍囟茸兓穑┑挠绊?。在低張力的情況下，無鉛焊料似乎表現(xiàn)更優(yōu)秀。設(shè)備的設(shè)計(jì)可最大限度降低焊點(diǎn)的張力，例如，通過避免使用大型芯片元件、無鉛陶瓷器件和帶有合金42鉛框的J引腳IC。帶有靈活“鷗翼型”端接的器件和小型芯片電阻器等可以帶來的風(fēng)險(xiǎn)較低。  

    歐盟RoHS也對(duì)其它材料產(chǎn)生著影響。EMC性能要求面板之間有良好的傳導(dǎo)性，這通過傳統(tǒng)上基于六價(jià)鉻的鈍化涂層而實(shí)現(xiàn)。這些已經(jīng)不再使用，但對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，還是有替代品的。然而，這些可能不足以滿足在更苛刻環(huán)境中使用的設(shè)備的要求，因此，可能需要能夠保證EMC性能的替代設(shè)計(jì)。 

設(shè)計(jì)工程師不能僅考慮計(jì)劃使用的器件的技術(shù)性能，而且還需要保證這些器件符合歐盟RoHS等規(guī)范，并能夠承受回流溫度。歐盟RoHS物質(zhì)可能用在意想不到的地方。黃牌立頓紅茶可能含有作為色素的六價(jià)鉻，而且器件上的墨水可能含有作為干燥劑的鉛。然而，僅憑對(duì)遵從法規(guī)的供應(yīng)商的信心還不夠，供應(yīng)商的可靠性必須首先得到保證。如果有疑問，則需要進(jìn)一步的檢查。像派睿電子這樣的供應(yīng)商已經(jīng)制訂了全面的措施，用于保證如果聲稱某個(gè)部件符合歐盟RoHS要求，則一定會(huì)符合要求，但并非所有供應(yīng)商都有這種嚴(yán)格的程序。  

    對(duì)設(shè)計(jì)工程師的影響：必須避免歐盟RoHS物質(zhì) 

    無鉛焊料溫度更高，因此，需要考慮元器件的最高溫度及其對(duì)歐盟RoHS指令的遵從。
PCB設(shè)計(jì)不需要做出顯著的更改，但如果一個(gè)器件不能符合歐盟RoHS指令要求，則需要重新設(shè)計(jì)。 

    現(xiàn)在，利用符合歐盟RoHS規(guī)范的器件可以更容易地設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，即使這些產(chǎn)品不屬于歐盟RoHS的范圍。要考慮設(shè)計(jì)如何影響長(zhǎng)期可靠性的問題。  

    歐盟-RoHS的審核  

    歐盟目前正在復(fù)核歐盟RoHS指令。這項(xiàng)檢查將涵蓋所有方面，包括范圍 – 是否應(yīng)包含第8類別和第9類別？是否應(yīng)增加更多危險(xiǎn)物質(zhì)？現(xiàn)有的所有豁免條款都要被復(fù)核，而且定義和執(zhí)行條件也要檢驗(yàn)。  

    第8類別和第9類別很可能也要包含進(jìn)來（2012年），而且對(duì)歐盟WEEE指令范圍的更改也可能影響歐盟RoHS。我們很難看到如何限制其它物質(zhì)。許多劇毒化學(xué)品都用在了生產(chǎn)工藝中（溶劑、密封器件等），但大部分在最終成品中并不含有這些物質(zhì)。最終成品中含有的少數(shù)毒性物質(zhì)（例如砷和鈹）之所以使用，是因?yàn)槠渌陬I(lǐng)域中尚無替代品。然而，需要一個(gè)全面的研究才能確定是否要將這些物質(zhì)加入進(jìn)來。希望尚不明確的許多領(lǐng)域（固定裝置、上市產(chǎn)品、備件等）都能得到澄清。  

    對(duì)選擇符合歐盟RoHS指令元器件的一些小提示  

    在現(xiàn)階段，中國(guó)的工程師們需要特別留意那些滿足歐盟RoHS“豁免條款”的產(chǎn)品，因?yàn)檫@并不意味著它們就能符合現(xiàn)行的中國(guó)RoHS標(biāo)準(zhǔn)。舉例來說，基于對(duì)含鉛陶瓷和玻璃所做出的豁免，很多被動(dòng)元器件（如電阻）都是符合指令的，而這些都將需要符合中國(guó)RoHS的橙色標(biāo)識(shí)及詳細(xì)的物料清單等等。正如上述例子所說，中國(guó)的條款不僅要求貼有綠色標(biāo)識(shí)的歐盟RoHS協(xié)從，且還需有橙色的標(biāo)識(shí)，就算有歐盟的豁免也不能例外。  

    Gary Nevison 派睿電子（Premier Electronics）RoHS工作組資深顧問  
  
    派睿電子RoHS工作組資深顧問，他不僅關(guān)注歐盟RoHS，對(duì)中國(guó)的RoHS及全球其他地區(qū)有關(guān)RoHS法規(guī)都保持密切關(guān)注和深入研究。在歐洲，Nevision及他的團(tuán)隊(duì)已成功地指導(dǎo)了歐洲成千上萬名電子設(shè)計(jì)工程師的研發(fā)產(chǎn)品順利通過了歐盟RoHS指令。在中國(guó)，派睿電子從新業(yè)務(wù)發(fā)布之初，就以倡導(dǎo)“綠色設(shè)計(jì)”為己任，率先在上海庫存20，000種全部符合中國(guó) RoHS的電子元器件，并提供最快翌日到貨的高品質(zhì)服務(wù)。隨著派睿電子在中國(guó)業(yè)務(wù)的不斷成長(zhǎng)，Nevison非常高興能與中國(guó)的廣大電子工程師進(jìn)行更深入的交流，為大家?guī)黻P(guān)于歐盟RoHS指令的最新動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也為派睿電子的環(huán)保理念在中國(guó)得以推廣給予更多法規(guī)和技術(shù)上的幫助。[!--empirenews.page--]