欧盟RoHS指令实施一年多来对电子设计的最新影响和思考

作者：Gary Nevison

欢迎访问e展厅 展厅 1 电子产品展厅 平板电脑, 电子书阅读器, 笔记本电脑, IC卡设备, GPS/卫星导航系统, ... 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（Premier Electronics）RoHS工作组资深顾问 派睿电子RoHS工作组资深顾问，他不仅关注欧盟RoHS，对中国的RoHS及全球其他地区有关RoHS法规都保持密切关注和深入研究。在欧洲，Nevision及他的团队已成功地指导了欧洲成千上万名电子设计工程师的研发产品顺利通过了欧盟RoHS指令。在中国，派睿电子从新业务发布之初，就以倡导“绿色设计”为己任，率先在上海库存20,000种全部符合中国 RoHS的电子元器件，并提供最快翌日到货的高品质服务。随着派睿电子在中国业务的不断成长，Nevison非常高兴能与中国的广大电子工程师进行更深入的交流，为大家带来关于欧盟RoHS指令的最新动态和发展趋势，同时也为派睿电子的环保理念在中国得以推广给予更多法规和技术上的帮助。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (12/26/2007)