歐盟RoHS指令回顧與展望

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眾所周知，歐盟RoHS指令于2006年7月1日正式實施。當然，世界并沒有因此從本質上發生改變，而絕大多數的消費者也并沒有意識到它的存在，但RoHS法規的確對電子行業產生了巨大影響，且越來越多的被歐盟RoHS執行機構不斷將之“付諸行動”。英國執行機構國家度量衡實驗室（NWML）提前一年就開始了相關準備工作，所以其在實施當日就做好了準備，而歐盟其它成員國家的機構在不久之前才剛開始有所行動。

目前，RoHS指令的執行機構通過兩種途徑來實施該法規：對文檔的審核和對所購產品的抽樣分析。同時，一些國家的海關也會對進口產品進行檢查。根據NWML的經驗，現階段超過90％的產品不是完全協從RoHS的，大多數都有一個或兩個部件含有RoHS有害物質。其中，無鉛焊接產品的返工是一個顯著的常見問題。對含有錫/鉛的絕緣涂層和含有六價鉻鈍化涂層螺絲的廢舊部分的使用，則是另一個不符合協從的主要原因。當一個不協從的產品被確認后，NWML采取的方法是和生產商合作，以實現完全協從。很多生產商已被通告，并要求通過書面形式告知他們在確保協從過程中所采取的所有可行步驟。與權威結構的看法不同的是，NWML表示15％的被通告者宣稱他們的產品不屬于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還在商討，技術推進委員會則強調“成套設備”，電纜和照明設備依舊不確定。RoHS作為一個單一的市場指令，其范疇應在所有成員國保持統一，但事實并非如此。比如，荷蘭將賣給使用者的汽車廣播設備列入范疇內，這就與歐盟委員會發布的指導相背。電暖氣和空調等安裝在墻體的設備在某些國家被認定為在指令范疇內，而在某些國家則在范疇外。大型工業設備劃分也不明確，它們可以被看作大型固定工業設備（范疇之外），但也可被簡單地看作工具（范疇之內）。

通過化學分析方法來確定一個產品是否符合協從，同樣也有很大難度。這些方法還在研發中，但國際IEC化學分析標準并未得到成員國有力支持，主因在試驗中對燃燒延緩劑和六價鉻的評估結果十分糟糕。RoHS的執行機構正在關注類似XRF解析成像技術，作為RoHS測試更簡明的候選方法。他們將來或許需要依靠更加先進的解析技術應用，以避免由于極小量不協從物質而引發的訴訟。

豁免條款則是另一個主要討論的熱點問題?，F今有29個豁免條款，并有更多申請正在評估中?；砻馍暾堖^程十分冗長，有些甚至需要經過很多年，對于生產廠商來說，這的確是個問題。很多生產廠還不能生產協從產品，因為他們相信他們沒有特別辦法來替代他們現在所用的，他們正在等待對于豁免條款的最終方案。一些生產廠家已因利潤降低而停產；但另一些則繼續生產，并期盼在豁免申請審議過程中，指令執行機構能允許他們這樣做。NWML建議此類生產廠商不應停止生產，NWML將會更緊密地跟進豁免申請處理情況，且僅在其變得明朗時，即申請將不會被接受時再采取行動。當然，其它成員國家的執行機構可能會顯得愛莫能助。

通過的豁免條款之一是“十溴二苯醚的聚合態使用”。盡管它沒有對健康和環境的已知危害，使其看起來應該有理由獲得豁免，但這確實造成了極大爭議。丹麥和歐洲議會向歐洲法庭派出調查團，因為他們認為有可替代物質。對于一些種類的聚合物來說，要么所有物質都有害，要么它們還沒被更廣泛測試：可能具有更加嚴重的潛在危害。

更讓人感到復雜的是，這個豁免究竟是打算覆蓋商用級別的十溴二苯醚，還是覆蓋直到最近才在商用個體上出現的高純度材料。由于現階段沒有時間上的限制，委員會一直在接受豁免申請。盡管如此，已經有很多對“可終生使用的商品”和對鉛焊接品的繼續使用提出的申請，但所有這些都被拒絕了。

對其協從產品而言，RoHS指令已實現了其重要目標，即降低在歐盟銷售的設備中所含的六種RoHS物質。批評者指出，因未對完整的產品周期進行分析，可替代物質究竟是對環境有益還是有害尚未知曉。不僅如此，相當數量的RoHS物質含量依舊被當作豁免，范疇外的產品和在其它產業中來使用，而這些都還未有任何類似限制。盡管如此，RoHS僅作為多項歐盟立法中的一個還是有益處的，它將降低有毒材料的使用。WEEE的重復利用應該更加安全，特別是在不控制回收方式的第三世界國家?；厥誖oHS協從設備將會使工人們處在相對低含量的有毒物質環境中，盡管這樣做不能排除所有風險；顯然，更好的方式則是通過更好的工藝控制來實現。

在將來，RoHS協從設備的生產將會正規化，含鉛焊接的使用則會變得愈加少見?，F階段對RoHS指令不協從的產品將會愈加受到電子業界不斷變化的沖擊和影響。醫療、監控，汽車和航天工業等諸多產業已開始變革，在接下來的幾年內，更多產品將會更有效力地成為“RoHS協從”。由于有毒物質的限制將會不斷加強，生產廠商也在考慮在未來的立法中占得先機，他們寧可在條件允許的情況下就做出改變，也不愿等到法規強迫實施的時候再做出應對。

歐盟RoHS指令對電子設計的最新影響和思考

限制使用某些危險物質的指令對涉及歐盟RoHS范圍內的歐盟WEEE指令中8類產品的設計工程師已經產生了影響。目前，歐盟RoHS正在接受審核，其范圍可能擴大，以涵蓋醫療設備及監控和控制器具。這一指令的更改已影響了超出其范圍的電子行業中的各個領域，汽車、甚至航空領域都出現了消除歐盟RoHS物質的趨勢。

歐盟RoHS最重大的影響是限制焊料內含有鉛。這已導致電氣設備設計的變化，主要是因為沒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計，但歐盟RoHS要求對設計進行更改，原因有多種，例如：

許多元器件已廢棄，尤其是年限較長的微處理器和存儲芯片；

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，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，但有時完全重新設計也在所難免；

更高溫度導致對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，但依然有許多已經公布的方法用來最大限度降低這一風險，其中一個最廣泛采用的策略由iNEMI提出．

設計可幫助實現風險最小化；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，同時也應避免細密器件端接；由于缺乏實驗證明的數據，無鉛焊接電子器件的長期可靠性無法確定——因為無鉛焊料太新了。有研究指出，當焊點遇到較高張力時，無鉛焊料比錫鉛焊料更容易受到熱疲勞（一般是因為周期溫度變化而引起）的影響。在低張力情況下，無鉛焊料似乎表現更優秀。設備設計可最大限度降低焊點張力，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險較低。

歐盟RoHS也對其它材料產生著影響。EMC性能要求面板之間有良好的傳導性，這通過傳統上基于六價鉻的鈍化涂層而實現。這些已經不再使用，但對于大多數應用領域，還是有替代品的。然而，這些可能不足以滿足在更苛刻環境中使用的設備的要求，因此，可能需要能夠保證EMC性能的替代設計。

設計工程師不能僅考慮計劃使用的器件的技術性能，而且還需保證這些器件符合歐盟RoHS等規范，并能承受回流溫度。歐盟RoHS物質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，僅憑對遵從法規的供應商的信心還不夠，供應商的可靠性必須首先得到保證。如果有疑問，則需進一步檢查。像派睿電子這樣的供應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，則一定會符合要求，但并非所有供應商都有這種嚴格程序。

其中，對設計工程師的影響包括：

必須避免歐盟RoHS物質；

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歐盟RoHS指令的遵從；

PCB設計不需做出顯著更改，但如果一個器件不能符合歐盟RoHS指令要求，則需要重新設計；

現在，利用符合歐盟RoHS規范的器件可更容易地設計新產品，即使這些產品不屬于歐盟RoHS范圍。要考慮設計如何影響長期可靠性的問題。

歐盟目前正在復核歐盟RoHS指令。這項檢查將涵蓋所有方面，包括范圍：是否應包含第8類別和第9類別？是否應增加更多危險物質？現有所有豁免條款都要被復核，而且定義和執行條件也要檢驗。

第8類別和第9類別很可能也要包含進來（2012年），而且對歐盟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。許多********品都用在了生產工藝中（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。最終成品中含有的少數毒性物質（如砷和鈹）之所以使用，是因為其所在領域中尚無替代品。然而，需要一個全面的研究才能確定是否要將這些物質加入進來。

希望尚不明確的許多領域（固定裝置、上市產品、備件等）都能得到澄清。

對選擇符合歐盟RoHS指令元器件的一些小提示：在現階段，中國的工程師們需要特別留意那些滿足歐盟RoHS“豁免條款”的產品，因為這并不意味著它們就能符合現行的中國RoHS標準。舉例來說，基于對含鉛陶瓷和玻璃所做出的豁免，很多被動元器件（如電阻）都是符合指令的，而這些都將需要符合中國RoHS的橙色標識及詳細的物料清單等。

正如上述例子所說，中國的條款不僅要求貼有綠色標識的歐盟RoHS協從，且還需有橙色標識，就算有歐盟的豁免也不能例外。

歐盟RoHS指令新動態：7種新有害物質可能被添加

目前，歐盟委員會正在進行對歐盟RoHS豁免條款的復審工作，本次復審工作包括兩個重要課題：其一是對現行所有豁免條款進行重新審核；另一項則是商討增加7種新受限物質的可能。不難看出，這兩項課題都會對當前歐盟RoHS指令影響下。

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