歐盟RoHS指令回顧與展望

眾所周知，歐盟RoHS指令于2006年7月1日正式實(shí)施。當(dāng)然，世界并沒有因此從本質(zhì)上發(fā)生改變，而絕大多數(shù)的消費(fèi)者也并沒有意識(shí)到它的存在，但RoHS法規(guī)的確對(duì)電子行業(yè)產(chǎn)生了巨大影響，且越來越多的被歐盟RoHS執(zhí)行機(jī)構(gòu)不斷將之“付諸行動(dòng)”。英國執(zhí)行機(jī)構(gòu)國家度量衡實(shí)驗(yàn)室（NWML）提前一年就開始了相關(guān)準(zhǔn)備工作，所以其在實(shí)施當(dāng)日就做好了準(zhǔn)備，而歐盟其它成員國家的機(jī)構(gòu)在不久之前才剛開始有所行動(dòng)。

      目前，RoHS指令的執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過兩種途徑來實(shí)施該法規(guī)：對(duì)文檔的審核和對(duì)所購產(chǎn)品的抽樣分析。同時(shí)，一些國家的海關(guān)也會(huì)對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品進(jìn)行檢查。根據(jù)NWML的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)階段超過90％的產(chǎn)品不是完全協(xié)從RoHS的，大多數(shù)都有一個(gè)或兩個(gè)部件含有RoHS有害物質(zhì)。其中，無鉛焊接產(chǎn)品的返工是一個(gè)顯著的常見問題。對(duì)含有錫/鉛的絕緣涂層和含有六價(jià)鉻鈍化涂層螺絲的廢舊部分的使用，則是另一個(gè)不符合協(xié)從的主要原因。當(dāng)一個(gè)不協(xié)從的產(chǎn)品被確認(rèn)后，NWML采取的方法是和生產(chǎn)商合作，以實(shí)現(xiàn)完全協(xié)從。很多生產(chǎn)商已被通告，并要求通過書面形式告知他們?cè)诖_保協(xié)從過程中所采取的所有可行步驟。與權(quán)威結(jié)構(gòu)的看法不同的是，NWML表示15％的被通告者宣稱他們的產(chǎn)品不屬于RoHS范疇，另有15％的被通告者則表示沒有合適的文檔。

      的確，很多疑問尚存。指令范圍歐盟委員會(huì)還在商討，技術(shù)推進(jìn)委員會(huì)則強(qiáng)調(diào)“成套設(shè)備”，電纜和照明設(shè)備依舊不確定。RoHS作為一個(gè)單一的市場(chǎng)指令，其范疇?wèi)?yīng)在所有成員國保持統(tǒng)一，但事實(shí)并非如此。比如，荷蘭將賣給使用者的汽車廣播設(shè)備列入范疇內(nèi)，這就與歐盟委員會(huì)發(fā)布的指導(dǎo)相背。電暖氣和空調(diào)等安裝在墻體的設(shè)備在某些國家被認(rèn)定為在指令范疇內(nèi)，而在某些國家則在范疇外。大型工業(yè)設(shè)備劃分也不明確，它們可以被看作大型固定工業(yè)設(shè)備（范疇之外），但也可被簡(jiǎn)單地看作工具（范疇之內(nèi)）。

      通過化學(xué)分析方法來確定一個(gè)產(chǎn)品是否符合協(xié)從，同樣也有很大難度。這些方法還在研發(fā)中，但國際IEC化學(xué)分析標(biāo)準(zhǔn)并未得到成員國有力支持，主因在試驗(yàn)中對(duì)燃燒延緩劑和六價(jià)鉻的評(píng)估結(jié)果十分糟糕。RoHS的執(zhí)行機(jī)構(gòu)正在關(guān)注類似XRF解析成像技術(shù)，作為RoHS測(cè)試更簡(jiǎn)明的候選方法。他們將來或許需要依靠更加先進(jìn)的解析技術(shù)應(yīng)用，以避免由于極小量不協(xié)從物質(zhì)而引發(fā)的訴訟。

      豁免條款則是另一個(gè)主要討論的熱點(diǎn)問題?，F(xiàn)今有29個(gè)豁免條款，并有更多申請(qǐng)正在評(píng)估中?；砻馍暾?qǐng)過程十分冗長(zhǎng)，有些甚至需要經(jīng)過很多年，對(duì)于生產(chǎn)廠商來說，這的確是個(gè)問題。很多生產(chǎn)廠還不能生產(chǎn)協(xié)從產(chǎn)品，因?yàn)樗麄兿嘈潘麄儧]有特別辦法來替代他們現(xiàn)在所用的，他們正在等待對(duì)于豁免條款的最終方案。一些生產(chǎn)廠家已因利潤降低而停產(chǎn)；但另一些則繼續(xù)生產(chǎn)，并期盼在豁免申請(qǐng)審議過程中，指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)能允許他們這樣做。NWML建議此類生產(chǎn)廠商不應(yīng)停止生產(chǎn)，NWML將會(huì)更緊密地跟進(jìn)豁免申請(qǐng)?zhí)幚砬闆r，且僅在其變得明朗時(shí)，即申請(qǐng)將不會(huì)被接受時(shí)再采取行動(dòng)。當(dāng)然，其它成員國家的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能會(huì)顯得愛莫能助。

      通過的豁免條款之一是“十溴二苯醚的聚合態(tài)使用”。盡管它沒有對(duì)健康和環(huán)境的已知危害，使其看起來應(yīng)該有理由獲得豁免，但這確實(shí)造成了極大爭(zhēng)議。丹麥和歐洲議會(huì)向歐洲法庭派出調(diào)查團(tuán)，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為有可替代物質(zhì)。對(duì)于一些種類的聚合物來說，要么所有物質(zhì)都有害，要么它們還沒被更廣泛測(cè)試：可能具有更加嚴(yán)重的潛在危害。

      更讓人感到復(fù)雜的是，這個(gè)豁免究竟是打算覆蓋商用級(jí)別的十溴二苯醚，還是覆蓋直到最近才在商用個(gè)體上出現(xiàn)的高純度材料。由于現(xiàn)階段沒有時(shí)間上的限制，委員會(huì)一直在接受豁免申請(qǐng)。盡管如此，已經(jīng)有很多對(duì)“可終生使用的商品”和對(duì)鉛焊接品的繼續(xù)使用提出的申請(qǐng)，但所有這些都被拒絕了。

      對(duì)其協(xié)從產(chǎn)品而言，RoHS指令已實(shí)現(xiàn)了其重要目標(biāo)，即降低在歐盟銷售的設(shè)備中所含的六種RoHS物質(zhì)。批評(píng)者指出，因未對(duì)完整的產(chǎn)品周期進(jìn)行分析，可替代物質(zhì)究竟是對(duì)環(huán)境有益還是有害尚未知曉。不僅如此，相當(dāng)數(shù)量的RoHS物質(zhì)含量依舊被當(dāng)作豁免，范疇外的產(chǎn)品和在其它產(chǎn)業(yè)中來使用，而這些都還未有任何類似限制。盡管如此，RoHS僅作為多項(xiàng)歐盟立法中的一個(gè)還是有益處的，它將降低有毒材料的使用。WEEE的重復(fù)利用應(yīng)該更加安全，特別是在不控制回收方式的第三世界國家?；厥誖oHS協(xié)從設(shè)備將會(huì)使工人們處在相對(duì)低含量的有毒物質(zhì)環(huán)境中，盡管這樣做不能排除所有風(fēng)險(xiǎn)；顯然，更好的方式則是通過更好的工藝控制來實(shí)現(xiàn)。

      在將來，RoHS協(xié)從設(shè)備的生產(chǎn)將會(huì)正規(guī)化，含鉛焊接的使用則會(huì)變得愈加少見?，F(xiàn)階段對(duì)RoHS指令不協(xié)從的產(chǎn)品將會(huì)愈加受到電子業(yè)界不斷變化的沖擊和影響。醫(yī)療、監(jiān)控，汽車和航天工業(yè)等諸多產(chǎn)業(yè)已開始變革，在接下來的幾年內(nèi)，更多產(chǎn)品將會(huì)更有效力地成為“RoHS協(xié)從”。由于有毒物質(zhì)的限制將會(huì)不斷加強(qiáng)，生產(chǎn)廠商也在考慮在未來的立法中占得先機(jī)，他們寧可在條件允許的情況下就做出改變，也不愿等到法規(guī)強(qiáng)迫實(shí)施的時(shí)候再做出應(yīng)對(duì)。

      歐盟RoHS指令對(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，其范圍可能擴(kuò)大，以涵蓋醫(yī)療設(shè)備及監(jiān)控和控制器具。這一指令的更改已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?。在低張力情況下，無鉛焊料似乎表現(xiàn)更優(yōu)秀。設(shè)備設(shè)計(jì)可最大限度降低焊點(diǎn)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，而且還需保證這些器件符合歐盟RoHS等規(guī)范，并能承受回流溫度。歐盟RoHS物質(zhì)可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，則需進(jìn)一步檢查。像派睿電子這樣的供應(yīng)商已制訂了全面措施，用于保證如果聲稱某部件符合歐盟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)格程序。

      其中，對(duì)設(shè)計(jì)工程師的影響包括：

      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)不需做出顯著更改，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范圍。要考慮設(shè)計(jì)如何影響長(zhǎng)期可靠性的問題。

      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********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)（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RoHS的橙色標(biāo)識(shí)及詳細(xì)的物料清單等。

      正如上述例子所說，中國的條款不僅要求貼有綠色標(biāo)識(shí)的歐盟RoHS協(xié)從，且還需有橙色標(biāo)識(shí)，就算有歐盟的豁免也不能例外。

      歐盟RoHS指令新動(dòng)態(tài)：7種新有害物質(zhì)可能被添加

      目前，歐盟委員會(huì)正在進(jìn)行對(duì)歐盟RoHS豁免條款的復(fù)審工作，本次復(fù)審工作包括兩個(gè)重要課題：其一是對(duì)現(xiàn)行所有豁免條款進(jìn)行重新審核；另一項(xiàng)則是商討增加7種新受限物質(zhì)的可能。不難看出，這兩項(xiàng)課題都會(huì)對(duì)當(dāng)前歐盟RoHS指令影響下。