电子组装工艺可靠性技术与案例研究(第2版)
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2.1.1 欧盟RoHS

1.欧盟RoHS简介

欧盟RoHS指令全称为欧盟2002/95/EC《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》,该指令于2003年发布,指令要求从2006年7月1日起,在新投放欧盟市场的八大类电子电气设备产品中,限制使用铅(Pb)、汞(Hg)、镉(Cd)、六价铬[Cr(VI)]、多溴联苯(PBB)和多溴二苯醚(PBDE)六种有害物质,即在构成产品的各组成均匀材质中铅、汞、六价铬、多溴联苯及多溴二苯醚的含量不能超过0.1 wt%;镉的含量不能超过0.01 wt%,其中由于经济或技术的原因,设立了部分例外或豁免的条款。虽然这个法规是针对电子电气设备的,但是设备由成千上万种不同的材料构成,要确保设备的RoHS符合性,首先必须确保每一种相关材料都满足RoHS法规的要求。因此,RoHS指令是通过供应链的作用来最终影响到整个材料行业的。

2.欧盟RoHS 2.0

RoHS指令的颁布,给全球电子电气行业带来了大规模的绿色革命。而随着该法规在欧盟各国的推行,成员国和企业对指令的理解不断深入,越来越多的问题随之而来。例如,由于指令的法律条款和定义等不够清晰,导致责任不明确;同时,RoHS指令涉及的产品范围是否进一步扩大,也引起了争议;当然,最重要的还是该指令如何实施和监管的问题。为此,从2008年起,欧盟开始了对该指令的修订工作。期间由于制造商、政府、非政府组织和消费者的分歧较大,修订工作一直进展缓慢,特别在是否扩大产品范围以及限用物质清单方面争论十分激烈。经过长达两年半的时间,欧盟新版RoHS(即RoHS 2.0)(2011/65/EU)于2011年7月1日在欧盟官方公报上正式公告,各个成员国必须在2013年1月2日之前把新指令转换成本国法令。欧盟RoHS的此次修订从产品范围、限制物质清单、豁免条款以及责任相关方等方面进行了大幅修改。2015年6月4日,欧盟公报(OJ)发布RoHS 2.0修订指令(EU)2015/863,正式将邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、邻苯二甲酸基丁酯(BBP)、邻苯二甲酸二丁基酯(DBP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)列入附录II限制物质清单中,至此附录II共有十项强制管控物质,欧盟各成员国必须在2016年12月31日前将此指令转为各国的法规并执行。从2019年7月22日起,进入欧盟市场的其他电子电气产品(第1~7类、第10类、第11类)均需满足该限制要求;从2021年7月22日起,进入欧盟市场的第8类(医疗设备,包括体外医疗设备)和第9类(监控设备,包括工业监控设备)均需满足该限制要求。

1)产品范围及豁免

RoHS 2.0在原来产品范围的基础上,增加了第8类(医疗器械)、第9类(监视设备,包括工业监控仪器)和第11类(未包括在十类产品内的其他电子电气产品),这意味着其监管范围涵盖了所有电子电气产品。此外,电线电缆以及再利用零部件也受控于此项指令。为了使新添加产品的生产商有充分的时间来应对指令新要求,分别给予了这些产品(包括电缆和备用零部件)一定的过渡期。第8类的过渡期为5年(2012年7月22日生效),第9类的过渡期为3年(2014年7月22日生效),第11类部分产品的过渡期长达8年。同时给第8类和第9类产品设置了20项新的豁免。若到时因技术或经济等原因无法实现符合性要求,企业最晚应在豁免到期的18个月前提出豁免延续的申请。

2)管控物质范围

目前,欧盟RoHS 2.0指令(2011/65/EU)第4条第1款要求,各成员国应确保投入市场的电子电气产品,包括其用于维修或再使用或更新其功能或提升其容量的电缆和配件中,不得含有附件II所列的Pb、Hg、Cd、Cr(VI)、PBB、PBDE、DEHP、BBP、DBP和DIBP十种物质,这些限制物质在均质材料中以重量计的最大允许浓度为0.1%(镉为0.01%)。但是由于科技发展水平的限制,某种情况下不可能实现有害物质的替代或替代物的可靠性得不到保证,所以建立了RoHS指令的豁免机制,豁免条款也历经多次修订,RoHS 2.0附件Ⅲ豁免条款适合管控范围内所有产品,附件Ⅳ豁免条款适用于医疗设备和监控设备。使用豁免条款时,需要注意有效期、适用范围和更新信息。

3)责任明确及CE标识

新指令删除了其中“生产商”的定义,而添加了“制造商”“授权代表”“进口商”“经销商”的定义,并对各方的责任提出了具体的要求。如要求制造商在将产品投放市场时除确保产品符合限制物质要求外,还需要制作相关技术文档和EU符合性声明,并将这些资料保存10年以上以备欧盟审查。此外,产品必须加贴CE标识,而取得CE标识则需要提供明确的RoHS符合性声明,这就将RoHS指令和CE标识的规定紧密结合起来。因此,对于生产企业来说,建立一套行之有效的管理体系也很有必要。

3.欧盟RoHS相关标准化

欧盟RoHS指令并没有指定相应的测试标准,也没有在实施前制定好指令实施所需的标准。在2008年以前,行业内测试RoHS指令中限用的六种物质的方法主要参考EPA系列,如EPA 1614—2003、EPA 3060A—1996、EPA 7196A—1992、EPA 6010C—2007等。直到2008年,国际电工委员会(IEC)发布了IEC 62321—2008《电子电气产品中六种限用物质的测定》,用于欧盟RoHS指令中限用六种物质的检测。2009年IEC又发布了指导性的技术文件IEC/PAS 62596—2009,用于指导和规范RoHS检测中的拆分制样。而IEC 62321—2008由于其标准内容较多,部分内容技术并不完全成熟,在实施过程中维护起来比较困难。为了更方便地维护该标准,IEC于2013年将该标准转化为系列标准,包含10个子标准,目前已正式发布,完全代替IEC 62321—2008中的相应条款。这些子标准包括IEC 62321-1—2013《第1部分:简介和概述》、IEC 62321-2—2013《第2部分:拆卸、拆分和机械样品制备》、IEC 62321-3-1—2013《第3-1部分:筛选试验方法 使用X射线荧光光谱法筛选电工制品中的铅、汞、镉、总铬和总溴量》、IEC 62321-3-2—2013《第3-2部分:筛选试验方法通过燃烧对聚合物和电子中总溴筛选离子色谱法(C-IC)》、IEC 62321-4—2013+AMD1(2017)《第4部分:使用CV-AAS、CV-AFS、ICP-OES和ICP-MS测定聚合物、金属和电子材料中的汞》、IEC 62321-5—2013《第5部分:使用AAS、AFS、ICP-OES和ICP-MS测定聚合物和电子中镉、铅和铬及金属中的镉和铅》、IEC 62321-6—2015《第6部分:气相色谱质谱联用(GC-MS)测定多溴联苯和多溴二苯醚》、IEC 62321-7-1—2015《第7-1部分:使用比色法测定金属无色和有色的防腐镀层中六价铬的存在》、IEC 62321-7-2—2017《第7-2部分:使用比色法测定聚合物和电子材料中的六价铬》、IEC 62321-8—2017《第8部分:气相色谱-质谱法测定聚合物中的邻苯二甲酸盐》。IEC 62321此次修订的内容主要包括:引入了最佳的操作和先进的技术,确保试验的一致性和可靠性,将标准系列化,添加了新的测试方法或仪器内容(如燃烧-离子层析仪C-IC、冷蒸汽原子荧光光谱仪CV-AFS);在制样方面,引入了IEC/PAS 62596的相关内容。此外,还有标准正处于不同草案编制阶段,如IEC 62321-10《第10部分:气相色谱-质谱法(GC-MS)测定聚合物和电子产品中的多环芳烃(PAHs)》、IEC 62321-12《第12部分:聚合物中多溴联苯、多溴二苯醚和邻苯二甲酸酯类的同时测定 气相色谱-质谱法》等。值得一提的是,IEC 62321-12是由我国专家主牵制定的国际标准,这代表我国在国际标准中迈出了坚实的一大步。