Директива об ограничении использования опасных веществ 2002/95/EC ( RoHS 1 ), сокращенная от Директивы об ограничении использования некоторых опасных веществ в электрическом и электронном оборудовании , была принята в феврале 2003 года Европейским Союзом . [2]
Инициатива заключалась в ограничении количества опасных химикатов в электронике.
Директива RoHS 1 вступила в силу 1 июля 2006 г., требует соблюдения и стала законом в каждом государстве-члене. [3] Эта директива ограничивает (с исключениями) использование десяти опасных материалов при производстве различных типов электронного и электрического оборудования. Помимо исключений, существуют исключения для таких товаров, как солнечные панели. Она тесно связана с Директивой об отходах электрического и электронного оборудования (WEEE) 2002/96/EC (теперь заменена [4] ), которая устанавливает цели по сбору, переработке и восстановлению электротоваров и является частью законодательной инициативы по решению проблемы огромное количество токсичных электронных отходов . В речи RoHS часто пишется или произносится [ нужна ссылка ] / r ɒ s / , / r ɒ ʃ / , / r oʊ z / или / ˈ r oʊ h ɒ z / и относится к стандарту ЕС, если иное не оговорено.
Каждое государство-член Европейского Союза примет свою собственную политику обеспечения соблюдения и реализации, используя директиву в качестве руководства.
RoHS часто называют «директивой по содержанию свинца», но она ограничивает использование следующих десяти веществ:
Максимально допустимая концентрация: 0,1% [5]
Макс. для кадмия: 0,01% [5]
DEHP, BBP, DBP и DIBP были добавлены в рамках ДИРЕКТИВЫ (ЕС) 2015/863, опубликованной 31 марта 2015 года. [5]
ПБД и ПБДЭ являются антипиренами, используемыми в некоторых пластмассах. Шестивалентный хром используется при хромировании , хроматных покрытиях и грунтовках , а также в хромовой кислоте .
Максимально разрешенные концентрации в продуктах, не освобожденных от налога, составляют 0,1% или 1000 частей на миллион (за исключением кадмия , содержание которого ограничено 0,01% или 100 частей на миллион) по весу. Ограничения распространяются на каждый однородный материал в изделии, а это означает, что ограничения распространяются не на вес готового изделия или даже на его компонент, а на любой отдельный материал, который (теоретически) можно разделить механически – например, оболочка кабеля или лужение вывода компонента.
Например, радиоприемник состоит из корпуса, винтов , шайб , печатной платы, динамиков и т. д. Винты, шайбы и корпус могут быть изготовлены из однородных материалов, но другие компоненты состоят из нескольких подкомпонентов из многих разные виды материала. Например, монтажная плата состоит из печатной платы (PCB), интегральных схем (IC), резисторов , конденсаторов , переключателей и т. д. Переключатель состоит из корпуса, рычага, пружины, контактов, штырей и т. д. и т. д., каждый из которых может быть изготовлен из разных материалов. Контакт может представлять собой медную полоску с поверхностным покрытием. Громкоговоритель состоит из постоянного магнита, медной проволоки, бумаги и т. д .
Все, что можно идентифицировать как однородный материал, должно соответствовать этому пределу. Таким образом, если окажется, что корпус изготовлен из пластика с содержанием ПБД 2300 частей на миллион (0,23%) в качестве антипирена, то вся радиостанция не будет соответствовать требованиям директивы.
В попытке закрыть лазейки в RoHS 1 в мае 2006 года Европейской комиссии было предложено пересмотреть две в настоящее время исключенные категории продуктов (оборудование для мониторинга и контроля и медицинское оборудование) на предмет их будущего включения в продукты, которые должны соответствовать требованиям RoHS. [6] Кроме того, комиссия рассматривает запросы о продлении сроков или исключениях по категориям веществ, местонахождению или весу вещества. [7] В июле 2011 года в официальном журнале был опубликован новый закон, который заменяет это освобождение.
Обратите внимание, что на батареи не распространяется действие RoHS. Однако в Европе батареи подпадают под действие Директивы Европейской комиссии по батареям 1991 года (91/157/EEC [8] ), которая недавно [ когда? ] расширена в объеме и утверждена в виде новой директивы по батареям версии 2003/0282 COD, [9] которая станет официальной после подачи и публикации в Официальном журнале ЕС. В то время как первая Директива по батареям касалась возможных проблем с торговыми барьерами, вызванных ее выполнением различными европейскими государствами-членами, новая директива более явно подчеркивает улучшение и защиту окружающей среды от негативного воздействия отходов, содержащихся в батареях. Он также содержит программу более амбициозной переработки промышленных, автомобильных и потребительских аккумуляторов, постепенно увеличивая долю мест сбора, предоставляемых производителями, до 45% к 2016 году. Он также устанавливает ограничения в 5 частей на миллион ртути и 20 частей на миллион кадмия для батарей, за исключением используется в медицинских, аварийных или портативных электроинструментах. [10] Хотя он и не устанавливает количественных ограничений на количество свинца, свинцово-кислотных, никелевых и никель-кадмиевых аккумуляторов, он указывает на необходимость ограничить эти вещества и предусмотреть переработку до 75% аккумуляторов с этими веществами. Также предусмотрены положения по маркировке батарей символами, указывающими на содержание металла и информацию о сборе для вторичной переработки.
Директива применяется к оборудованию, определенному разделом директивы WEEE. Применяются следующие числовые категории:
Он не распространяется на стационарные промышленные установки и инструменты. Соблюдение требований является обязанностью компании, которая выпускает продукцию на рынок, как это определено в Директиве; компоненты и узлы не несут ответственности за соответствие продукции. Конечно, учитывая тот факт, что регулирование применяется на уровне однородного материала, данные о концентрации веществ необходимо передавать по цепочке поставок конечному производителю. Для облегчения обмена данными недавно был разработан и опубликован стандарт IPC — IPC-1752. [11] Это возможно с помощью двух бесплатных PDF-форм.
RoHS применяется к этим продуктам в ЕС, независимо от того, произведены ли они на территории ЕС или импортированы. Применяются определенные исключения, которые время от времени обновляются ЕС.
Вещества, ограниченные RoHS, используются в широком спектре бытовой электроники. Примеры компонентов, содержащих свинец, включают:
Кадмий содержится во многих из вышеперечисленных компонентов; примеры включают пластиковую пигментацию, никель-кадмиевые (NiCd) батареи и фотоэлементы CdS (используемые в ночных светильниках). Ртуть используется в осветительных устройствах и автомобильных выключателях; примеры включают люминесцентные лампы и ртутные переключатели наклона (в настоящее время они используются редко). Шестивалентный хром используется для отделки металлов для предотвращения коррозии. Полибромированные дифенилы и дифениловые эфиры/оксиды используются в основном в качестве антипиренов. [12]
RoHS и другие усилия по сокращению количества опасных материалов в электронике частично мотивированы решением глобальной проблемы отходов бытовой электроники. Поскольку новые технологии появляются все быстрее, потребители отказываются от устаревших продуктов раньше, чем когда-либо. Эти отходы попадают на свалки и в такие страны, как Китай, где их «перерабатывают». [13]
На модном рынке мобильной связи в 2005 году свой последний звонок приняли 98 миллионов сотовых телефонов в США. В общей сложности, по оценкам EPA, в США в этом году было продано от 1,5 до 1,9 миллионов тонн компьютеров, телевизоров, видеомагнитофонов, мониторов и сотовых телефонов. и другое оборудование было выброшено. По данным Программы ООН по окружающей среде, если подсчитать все источники электронных отходов, их общий объем может составить 50 миллионов тонн в год во всем мире. [14]
Американская электроника, отправляемая за границу в такие страны, как Гана в Западной Африке, под предлогом переработки, может принести больше вреда, чем пользы. Мало того, что взрослые и дети, работающие на этих работах, отравляются тяжелыми металлами, эти металлы возвращаются в США . — говорит Джеффри Вайденхамер , профессор химии в Университете Эшленд в Огайо. «Дело не в том, что удивительные события совершаются полным ходом, и теперь мы получаем обратно зараженные продукты». [13]
В дополнение к проблеме высокотехнологичных отходов, RoHS отражает современные исследования в области биологической токсикологии за последние 50 лет, которые признают долгосрочные последствия низкого уровня химического воздействия на население. Новые тесты способны обнаруживать гораздо меньшие концентрации токсичных веществ в окружающей среде. Исследователи связывают эти воздействия с неврологическими изменениями, изменениями в развитии и репродуктивной системе.
RoHS и другие законы об охране окружающей среды противоречат историческим и современным законам, которые направлены только на острую токсикологию, то есть прямое воздействие большого количества токсичных веществ, вызывающее серьезные травмы или смерть. [15]
Агентство по охране окружающей среды США (EPA) опубликовало оценку жизненного цикла (LCA) воздействия на окружающую среду бессвинцового и оловянно-свинцового припоя , используемого в электронных продуктах. [16] Для стержневых припоев, когда рассматривались только бессвинцовые припои, альтернатива олово/медь имела самые низкие (лучшие) оценки. Для пастовых припоев висмут / олово /серебро имели самые низкие показатели воздействия среди бессвинцовых альтернатив в каждой категории, за исключением потребления невозобновляемых ресурсов . Как для пастовых, так и для стержневых припоев все альтернативные бессвинцовые припои имели более низкий (лучший) показатель LCA в категориях токсичности, чем оловянно-свинцовый припой. В первую очередь это связано с токсичностью свинца и количеством свинца, выщелачивающегося из печатных плат, как определено исследованием выщелачиваемости, проведенным партнерством. Результаты исследования предоставляют отрасли объективный анализ воздействия на окружающую среду в течение жизненного цикла ведущих альтернативных бессвинцовых припоев, позволяя промышленности учитывать экологические проблемы наряду с традиционно оцениваемыми параметрами стоимости и производительности. Эта оценка также позволяет промышленности перенаправить усилия на продукты и процессы, которые уменьшают воздействие пайки на окружающую среду, включая потребление энергии, выбросы токсичных химикатов и потенциальные риски для здоровья человека и окружающей среды. Другая оценка жизненного цикла, проведенная IKP, Штутгартский университет, показывает результаты, аналогичные результатам исследования EPA. [17]
Запрет на концентрацию бромированных антипиренов (BFR) в пластмассах выше 0,1% повлиял на переработку пластмасс. Поскольку все больше и больше продуктов включают в себя переработанный пластик, стало критически важно знать концентрацию BFR в этих пластиках, либо путем отслеживания происхождения переработанных пластиков для установления концентраций BFR, либо путем измерения концентраций BFR в образцах. Пластмассы с высокой концентрацией бромированных огнестойких добавок дорого обходятся в обращении или выбрасывании, тогда как пластмассы с уровнем ниже 0,1% представляют ценность как материалы, пригодные для вторичной переработки.
Существует ряд аналитических методов быстрого измерения концентрации BFR. Рентгенофлуоресцентная спектроскопия может подтвердить наличие брома (Br), но не указывает на концентрацию BFR или конкретную молекулу. Масс-спектрометрия с ионным присоединением (IAMS) может использоваться для измерения концентрации BFR в пластиках. Запрет BFR существенно повлиял как на добычу (выбор пластиковых материалов), так и на переработку (переработка пластиковых материалов). [ нужна цитата ]
Директива RoHS 2 (2011/65/EU) представляет собой развитие исходной директивы, стала законом 21 июля 2011 года и вступила в силу 2 января 2013 года. Она касается тех же веществ, что и первоначальная директива, но при этом улучшает нормативные условия и обеспечивает юридическую ясность. Он требует периодической переоценки, которая способствует постепенному расширению его требований, чтобы охватить дополнительное электронное и электрическое оборудование, кабели и запасные части. [18] Логотип CE теперь указывает на соответствие, а декларация соответствия RoHS 2 теперь подробно описана (см. ниже). [ нужна цитата ]
В 2012 году окончательный отчет Европейской комиссии показал, что некоторые государства-члены ЕС считают, что все игрушки подпадают под действие основной директивы RoHS 1 2002/95/EC, независимо от того, использует ли их основная или вторичная функция электрический ток или электромагнитные поля. С момента реализации RoHS 2 или Директивы RoHS Recast 2011/65/EU все заинтересованные государства-члены должны будут соблюдать новые правила.
Ключевое отличие в переработке заключается в том, что теперь необходимо аналогичным образом демонстрировать соответствие директивам LVD и EMC. Невозможность продемонстрировать соответствие в достаточно подробных файлах и не обеспечить его внедрение в производство теперь является уголовным преступлением. Как и другие директивы по маркировке CE, она требует контроля производства и отслеживания технических файлов. Он описывает два метода достижения презумпции соответствия (Директива 2011/65/ЕС, статья 16.2): либо технические файлы должны включать данные испытаний для всех материалов, либо используется стандарт, принятый в официальном журнале директивы. В настоящее время единственным стандартом является EN IEC 63000:2018 (основан на IEC 63000:2016, заменяющем EN 50581:2012), методе, основанном на оценке риска, позволяющем уменьшить объем требуемых тестовых данных (список гармонизированных стандартов для RoHS2, OJEU C363/6).
Одним из последствий требования о демонстрации соответствия является требование знать возможность использования каждого компонента в качестве исключения, в противном случае невозможно узнать о соответствии при размещении продукта на рынке, единственный момент времени, когда продукт должен быть «соответствующим». '. Многие не понимают, что «соответствие» варьируется в зависимости от того, какие исключения действуют, и вполне возможно создать несоответствующий продукт с «совместимыми» компонентами. Соответствие должно рассчитываться в день размещения на рынке. На самом деле это означает знание статуса освобождения всех компонентов и использование запасов деталей со старым статусом до истечения срока действия исключений (Директива 2011/65/ЕС, статья 7.b, со ссылкой на Решение 768/2008/EC, модуль A. Внутренний производственный контроль). ). Отсутствие системы управления этим может быть расценено как недостаток осмотрительности и может привести к уголовному преследованию (Инструмент Великобритании 2012 № 3032, раздел 39 «Наказания»).
RoHS 2 также имеет более динамичный подход к освобождениям, предусматривая автоматическое истечение срока действия, если освобождения не продлеваются по запросам со стороны промышленности. Кроме того, в контролируемый список могут быть добавлены новые вещества, при этом ожидается, что к 2019 году будут контролироваться еще 4 новых вещества. Все это означает, что необходимы более эффективные системы контроля и обновления информации. [ нужна цитата ]
Другие различия включают новые обязанности импортеров и дистрибьюторов, а также маркировку, улучшающую отслеживаемость технических файлов. Они являются частью директив NLF и делают цепочку поставок более активной частью полицейской деятельности (Директива 2011/65/ЕС, статьи 7, 9, 10).
Недавно была внесена дополнительная поправка с 2017/2102 по 2011/65.
Директива RoHS 2 (2011/65/EU) содержит разрешение на добавление новых материалов, и 4 материала выделены для этого внимания в исходной версии, поправка 2015/863 добавляет четыре дополнительных вещества в Приложение II 2011/65/EU (3 /4 новых ограничений рекомендованы для изучения в исходной директиве, см. пункт 10 преамбулы). Это еще одна причина, по которой заявления о соответствии RoHS простых компонентов неприемлемы, поскольку требования соответствия различаются в зависимости от даты размещения продукта на рынке (ссылка на IEC 63000: 2016). Дополнительные требования по ограничению и подтверждению четырех веществ должны применяться к продуктам, размещенным на рынке 22 июля 2019 года или после этой даты, за исключением случаев, когда разрешены исключения, как указано в Приложении III., [5] хотя на момент написания никаких исключений не существовало и не применялось. для этих материалов. Четыре дополнительных вещества
Максимально разрешенные концентрации в продуктах, не подлежащих освобождению от налога, составляют 0,1%.
Новые вещества также включены в список кандидатов REACH, а DEHP не разрешен к производству (использованию в качестве вещества) в ЕС в соответствии с Приложением XIV REACH. [19]
С изменением первоначальной директивы RoHS (I) (2002/95/EC) сфера применения директивы была отделена от сферы действия директивы WEEE и была введена открытая область применения. Директива RoHS (II) (2011/65/EU) распространялась на все электрическое и электронное оборудование. Ограничения и исключения сферы применения были конкретно введены в Статье 2(4) a) – j) переработанной Директивы. Все остальные EEE подпадали под действие Директивы, если только конкретные исключения не были предоставлены делегированными Комиссией актами (см. следующий параграф).
Исключения из области применения перечислены ниже [20]
Настоящая Директива не применяется к:
Существует более 80 исключений, некоторые из которых весьма обширны. Срок действия исключений автоматически истекает через 5 или 7 лет, если они не будут продлены. [18] [21]
По словам Hewlett-Packard : «Европейский Союз постепенно сужает сферу применения и прекращает действие многих действующих исключений RoHS. Кроме того, вполне вероятно, что в ближайшие несколько лет будут введены новые ограничения на вещества». [18]
Некоторые исключения: [22]
Медицинские устройства были освобождены от налога в первоначальной директиве. [24] RoHS 2 сузил сферу действия исключения только до активных имплантируемых медицинских устройств (Категория 4h). Теперь сюда включены устройства для диагностики in vitro (IVDD) и другие медицинские устройства. [25]
Автомобильные транспортные средства освобождены от налога (Категория 4f). Вместо этого транспортные средства рассматриваются в Директиве об автомобилях с истекшим сроком эксплуатации (Директива 2000/53/EC). [26]
.svg/1280px-Conformit%C3%A9_Europ%C3%A9enne_(logo).svg.png)
Продукты, подпадающие под действие директивы RoHS 2, должны иметь маркировку CE , название и адрес производителя, а также серийный номер или номер партии. Стороны, которым необходима более подробная информация о соответствии, могут найти ее в Декларации соответствия ЕС для продукта, составленной производителем (владельцем бренда), ответственным за дизайн, или представителем ЕС. Регламент также требует от большинства участников цепочки поставок продукта (импортеров и дистрибьюторов) хранить и проверять этот документ, а также обеспечивать соблюдение процесса соответствия и предоставление правильного языкового перевода инструкций. Производитель должен хранить определенную документацию для подтверждения соответствия, известную как технический файл или технические записи. Директива требует от производителя продемонстрировать соответствие, используя данные испытаний для всех материалов или следуя гармонизированному стандарту (IEC 63000:2016 является единственным стандартом на момент написания). Регуляторы могут запросить этот файл или, что более вероятно, конкретные данные из него, поскольку он, скорее всего, будет очень большим. [27] [ нужна ссылка ]
RoHS не требует какой-либо специальной маркировки продукции, но многие производители приняли свои собственные знаки соответствия, чтобы избежать путаницы. Визуальные индикаторы включают явные надписи «Соответствие RoHS», зеленые листья, галочки и маркировку «Без PB». Китайские этикетки RoHS (строчная буква «е» в кружке со стрелками) также могут означать соответствие требованиям.
RoHS 2 пытается решить эту проблему, требуя наличия вышеупомянутого знака CE, использование которого контролируется органом по обеспечению соблюдения торговых стандартов. [28] В нем говорится, что единственным разрешенным признаком соответствия RoHS является знак CE. [29] Тесно связанная с ней директива WEEE ( Директива об отходах электрического и электронного оборудования ), которая стала законом одновременно с RoHS, изображает логотип мусорного бака с буквой «X» и часто сопровождает знак CE.
Новые ограничения на вещества, которые планируется ввести в ближайшие несколько лет, включают фталаты, бромированные антипирены (BFR), хлорированные антипирены (CFR) и ПВХ. [18]
Закон о безопасности потребительских товаров был принят в 1972 году, а в 2008 году последовал Закон о повышении безопасности потребительских товаров .
Калифорния приняла Закон о переработке электронных отходов 2003 года (EWRA). Этот закон запрещает продажу электронных устройств после 1 января 2007 года, продажа которых запрещена директивой ЕС RoHS, но в гораздо более узкой сфере, включая ЖК-дисплеи, ЭЛТ и т.п., и охватывает только четыре тяжелых металла, ограниченных RoHS. . EWRA также имеет требование об ограничении раскрытия материалов.
С 1 января 2010 года Калифорнийский закон об эффективности освещения и сокращении токсичности применяет RoHS к светильникам общего назначения, то есть «лампам, лампочкам, трубкам или другим электрическим устройствам, которые обеспечивают функциональное освещение для внутреннего жилого, внутреннего коммерческого и наружного использования». [34]
Другие штаты и города США обсуждают вопрос о принятии подобных законов, а в нескольких штатах уже действуют запреты на ртуть и ПБДЭ. [ нужна цитата ]
31 января 2020 года Соединенное Королевство завершило выход из Европейского Союза и впоследствии вступило в переходную фазу, охватывающую период с 1 февраля по 31 декабря 2020 года. Это событие обычно называют Брекситом. В течение этого переходного периода Великобритания провела комплексную оценку различных нормативных актов, включая RoHS. RoHS Великобритании остается в полном соответствии с RoHS ЕС, с аналогичными сферами применения, ограниченными веществами, пороговыми значениями и исключениями. [35] [36]
Мировые стандарты и сертификация доступны в соответствии со стандартом QC 080000, регулируемым Национальным органом по стандартизации Ирландии , для обеспечения контроля опасных веществ в промышленном применении.
В 2012 году Шведское химическое агентство (Kemi) и Управление по электробезопасности протестировали 63 продукта бытовой электроники и обнаружили, что 12 из них не соответствуют требованиям. Кеми утверждает, что это похоже на результаты испытаний предыдущих лет. «Одиннадцать продуктов содержали запрещенные уровни свинца, а один — антипирены на основе полибромдифенилового эфира. Подробная информация о семи компаниях была передана шведской прокуратуре. Кеми говорит, что уровень несоблюдения RoHS аналогичен уровню предыдущих лет и остается слишком высоким. " [37]
RoHS — не единственный экологический стандарт, о котором следует знать разработчикам электронных продуктов. Производители обнаружат, что дешевле иметь только одну спецификацию для продукта, который распространяется по всему миру, вместо того, чтобы настраивать продукт в соответствии с конкретными экологическими законами каждой страны. Поэтому они разрабатывают свои стандарты, которые допускают только самые строгие из всех разрешенных веществ.
Например, IBM требует от каждого из своих поставщиков заполнить форму Декларации о содержании продукта [38], чтобы документально подтвердить соответствие их экологическому стандарту «Базовые экологические требования к материалам, деталям и продуктам для аппаратных продуктов с логотипом IBM». [39] Таким образом, IBM запретила ДекаБДЭ , хотя ранее для этого материала действовало исключение RoHS [40] (отмененное Европейским судом в 2008 году). [41]
Аналогично, вот экологический стандарт Hewlett-Packard . [42]
Неблагоприятное воздействие на качество и надежность продукции, а также высокая стоимость соблюдения требований (особенно для малого бизнеса) упоминаются как критика директивы, а также ранние исследования, показывающие, что преимущества жизненного цикла бессвинцового припоя по сравнению с традиционными паяльными материалами неоднозначны. [16]
Ранее критика исходила от представителей отрасли, сопротивляющейся переменам и неправильного понимания припоев и процессов пайки. Намеренная дезинформация использовалась с целью противостоять тому, что воспринималось как «нетарифный барьер, созданный европейскими бюрократами». Многие считают, что благодаря этому опыту отрасль стала сильнее и лучше понимает задействованные в ней науку и технологии. [43]
Одна из критических замечаний по поводу RoHS заключается в том , что ограничение содержания свинца и кадмия не затрагивает некоторые из их наиболее распространенных применений, а соблюдение требований для электронной промышленности обходится дорого . В частности, общее количество свинца, используемого в электронике, составляет лишь 2% мирового потребления свинца, в то время как 90% свинца используется для батарей (как упоминалось выше, на них распространяется директива по батареям, которая требует переработки и ограничивает использование ртути и кадмия). но не ограничивает свинец). Другая критика заключается в том, что менее 4% свинца на свалках приходится на электронные компоненты или печатные платы, а примерно 36% приходится на свинцовое стекло в мониторах с электронно-лучевой трубкой и телевизорах, которое может содержать до 2 кг на экран. Это исследование было проведено сразу после технологического бума . [44]
Более распространенные системы бессвинцовой пайки имеют более высокую температуру плавления, например, типичная разница в 30 ° C для сплавов олово-серебро-медь, но температуры волновой пайки примерно одинаковы и составляют ~ 255 ° C; [43], однако при этой температуре большинство типичных бессвинцовых припоев имеют более длительное время смачивания, чем эвтектический припой Pb/Sn 37:63. [45] Кроме того, сила смачивания обычно ниже, [45] что может быть невыгодно (при заполнении отверстий), но выгодно в других ситуациях (близко расположенные компоненты).
Необходимо соблюдать осторожность при выборе припоев RoHS, поскольку некоторые составы более твердые и обладают меньшей пластичностью, что увеличивает вероятность образования трещин вместо пластической деформации , что типично для свинцовосодержащих припоев. [ нужна цитация ] Трещины могут возникнуть из-за термических или механических сил, действующих на компоненты или печатную плату, причем первые чаще встречаются во время производства, а вторые - в полевых условиях. В этом отношении припои RoHS имеют преимущества и недостатки в зависимости от упаковки и рецептуры. [46]
В 2005 году редактор журнала Conformity Magazine задался вопросом, повлияет ли переход на бессвинцовую пайку на долгосрочную надежность электронных устройств и систем, особенно в приложениях, более важных, чем в потребительских товарах, ссылаясь на возможные нарушения из-за других факторов окружающей среды, таких как окисление. . [47] В « Законодательном и техническом руководстве RoHS » компании Farnell/Newark InOne 2005 г. [48] упоминаются эти и другие проблемы с «бессвинцовыми» припоями, такие как:
Потенциальные проблемы с надежностью были рассмотрены в пункте № 7 приложения к директиве RoHS, предоставляя некоторые конкретные исключения из регулирования до 2010 года. Эти проблемы были подняты, когда директива была впервые реализована в 2003 году, и влияние надежности было менее известно. [49]
Другая потенциальная проблема, с которой могут столкнуться некоторые бессвинцовые припои с высоким содержанием олова, — это рост оловянных усов . Эти тонкие нити олова могут разрастаться и вступать в контакт с соседней дорожкой, вызывая короткое замыкание . Свинец в припое подавляет рост оловянных усов. Исторически оловянные усы были связаны с рядом сбоев, включая остановку атомной электростанции и инцидент с кардиостимулятором , когда использовалось чистое оловянное покрытие. Однако эти сбои предшествовали RoHS. Они также не связаны с бытовой электроникой и, следовательно, при желании могут использовать вещества, ограниченные RoHS. Производители электронного оборудования для критически важных аэрокосмических применений придерживаются политики осторожности и поэтому сопротивляются внедрению бессвинцовых припоев.
Чтобы смягчить потенциальные проблемы, производители бессвинцовых продуктов используют различные подходы, такие как составы олово-цинк, которые образуют непроводящие усы, или составы, которые замедляют рост, хотя они не останавливают рост полностью при любых обстоятельствах. [50] К счастью, опыт показывает, что развернутые экземпляры продуктов, соответствующих требованиям RoHS, не выходят из строя из-за роста усов. Доктор Рональд Ласки из Дартмутского колледжа сообщает: «RoHS действует уже более 15 месяцев, и было произведено продукции, соответствующей RoHS, на сумму около 400 миллиардов долларов. Сообщалось о связанных с этим сбоях». [51] Рост усов происходит медленно, с течением времени, он непредсказуем и до конца не изучен, поэтому время может быть единственным настоящим испытанием этих усилий. Рост «усов» наблюдается даже для припоев на основе свинца, хотя и в гораздо меньших масштабах.
Некоторые страны исключили из-под законодательства продукты медицинской и телекоммуникационной инфраструктуры. [52] Однако это может быть спорным вопросом, поскольку, поскольку производители электронных компонентов переведут свои производственные линии на производство только бессвинцовых деталей, обычные детали с эвтектическим оловянно-свинцовым припоем будут просто недоступны даже для военной, аэрокосмической и промышленной промышленности. пользователи. Если используется только припой, это, по крайней мере частично, компенсируется совместимостью многих бессвинцовых компонентов с процессами пайки, содержащими свинец. Компоненты на основе выводных рамок , такие как четырехплоские корпуса (QFP), интегральные схемы малого контура (SOIC) и корпуса малого контура (SOP) с выводами типа «крыло чайки», как правило, совместимы, поскольку обработка выводов детали требует небольшого количества материала. до готового соединения. Однако такие компоненты, как массивы шариковых решеток (BGA), которые поставляются с шариками припоя, не содержащими свинца, и бессвинцовыми деталями, часто несовместимы с процессами, содержащими свинец. [53]
Никаких исключений de minimis , например, для микропредприятий, не существует . Этот экономический эффект был ожидаем, и были предприняты по крайней мере некоторые попытки смягчить его. [54]
Другой формой экономического эффекта являются затраты на отказы продукции при переходе на соответствие требованиям RoHS. Например, оловянные усы были причиной 5% отказов некоторых компонентов швейцарских часов Swatch в 2006 году, до июльского введения RoHS, что, как сообщается, привело к отзыву часов на сумму 1 миллиард долларов США. [55] [56] В ответ на это компания Swatch подала заявку на освобождение от соблюдения RoHS, но в этом было отказано. [57] [58]
RoHS помогает уменьшить ущерб, наносимый людям и окружающей среде в странах третьего мира, куда попадает большая часть сегодняшних «отходов высоких технологий». [14] [59] [60] Использование бессвинцовых припоев и компонентов снижает риски для работников электронной промышленности при создании прототипов и производственных операциях. Контакт с паяльной пастой больше не представляет такой опасности для здоровья, как раньше. [61]
Вопреки прогнозам о повсеместном отказе компонентов и снижении надежности, первая годовщина RoHS (июль 2007 г.) прошла без особой помпы. [62] Большая часть современной бытовой электроники соответствует требованиям RoHS. По состоянию на 2013 год во всем мире используются миллионы совместимых продуктов.
Многие компании, производящие электронику, размещают на своих корпоративных веб-сайтах страницы со статусом RoHS. Например, на сайте AMD указано:
Хотя сегодня невозможно полностью исключить свинцовосодержащие припои из всех приложений, инженеры AMD разработали эффективные технические решения по снижению содержания свинца в микропроцессорах и наборах микросхем, чтобы обеспечить соответствие RoHS, минимизируя затраты и сохраняя характеристики продукта. Никаких изменений в технических характеристиках, функциональных, электрических или эксплуатационных характеристиках не происходит. Ожидается, что стандарты качества и надежности продуктов, соответствующих RoHS, будут идентичны текущим упаковкам. [63]
Технологии отделки печатных плат RoHS превосходят традиционные рецептуры по термическому удару при изготовлении, пригодности для печати паяльной пастой, контактному сопротивлению и характеристикам соединения алюминиевых проводов и приближаются к ним по другим характеристикам. [64]
Свойства бессвинцового припоя, такие как его устойчивость к высоким температурам, используются для предотвращения сбоев в суровых полевых условиях. Эти условия включают рабочие температуры с циклами испытаний в диапазоне от –40 °C до +150 °C, а также жесткие требования к вибрации и ударам. Производители автомобилей обращаются к решениям RoHS сейчас, когда электроника перемещается в моторный отсек. [65]
Одним из основных различий между паяльными пастами, содержащими и бессвинцовыми, является «текучесть» припоя в жидком состоянии. Свинцовый припой имеет более низкое поверхностное натяжение и имеет тенденцию слегка двигаться, прикрепляясь к открытым металлическим поверхностям, которые соприкасаются с любой частью жидкого припоя. Бессвинцовый припой, наоборот, имеет тенденцию оставаться на месте в жидком состоянии и прикрепляется к открытым металлическим поверхностям только там, где его касается жидкий припой.
Это отсутствие «потока», которое обычно рассматривается как недостаток, поскольку оно может привести к снижению качества электрических соединений, может быть использовано для более плотного размещения компонентов, чем раньше, из-за свойств свинцовосодержащих припоев.
Например, компания Motorola сообщает, что их новые методы сборки беспроводных устройств, соответствующие требованиям RoHS, «...позволяют создавать устройства меньшего размера, тоньше и легче». Их телефон Motorola Q был бы невозможен без нового припоя. Бессвинцовый припой позволяет уменьшить расстояние между контактными площадками. [66]
Исследования новых сплавов и технологий позволяют компаниям выпускать продукты RoHS, которые в настоящее время освобождены от соблюдения требований, например компьютерные серверы. [67] IBM объявила о выпуске решения RoHS для паяных соединений с высоким содержанием свинца, которые раньше считались постоянным исключением. Технология бессвинцовой упаковки «...предлагает экономические преимущества по сравнению с традиционными процессами штамповки, такими как сокращение отходов припоя, использование объемных сплавов, более быстрый вывод продукции на рынок и гораздо более низкий уровень использования химикатов». [68] [69]
Поставщики средств тестирования и измерений, такие как National Instruments , также начали производить продукцию, соответствующую требованиям RoHS, несмотря на то, что устройства этой категории освобождены от действия директивы RoHS. [70]
Соблюдение RoHS может ввести в заблуждение, поскольку RoHS3 (ЕС) допускает исключения, например. содержание свинца до 85% для жаропрочных припоев. [5]
Поэтому хорошие компании должны четко определить уровень соответствия в основных технических характеристиках своих продуктов (DS); в идеале они должны предоставить лист содержания продукта (PCS) с полной декларацией веществ по массе. Аналогичным образом, хорошие разработчики (и пользователи) должны тщательно проверять информацию о продукте, чтобы убедиться, что они обеспечивают именно ожидаемую безопасность материала.
Примеры отрасли:
Идеально: соответствие RoHS3 без исключений
Хороший минимальный стандарт: соответствует RoHS3 с исключением содержания свинца в материалах, предназначенных только для внутреннего использования (чтобы предотвратить воздействие свинца при прикосновении и утечку свинца в воду)
{{cite web}}: CS1 maint: unfit URL (link)
