研发工程处RoHS培训教材(doc15)(1)

研發工程處RoHS培訓教材整理:吳勝龍、李伍軍講師：李伍軍2006.04.03目錄一．RoHS與WEEE的出臺背景及目的二．RoHS指令管理的产品范围三．RoHS(豁免)有害物质說明四．欧盟指令对有害物质的限值定义比较五．RoHS實施中所遇到的問題六．RoHS測試項目的選擇及检测费用與周期七．测试部件取样及分解原则八．RoHS管理体系建设的内容九．RoHS制程說明十．無鉛焊接外觀檢驗標准及測試十一.RoHS生產中的防污染管制十二.推動RoHS系統的原則及注意事項一．RoHS與WEEE的出臺背景及目的1.什麽是RoHS?“theRestrictionoftheuseofcertainhazardoussubstancesinelectricalandelectronicequipment”（簡稱“RoHS”）电气电子设备中限制使用某些有害物质指令，電子垃圾(WEEE)世界上增長最快的垃圾。美国，每年產生的電子垃圾高達700萬噸至800萬噸保守估计，美国僅廢棄電腦將很快達到3億到6億台，所產生的電子垃圾將是數億噸。欧洲、日本、韓國、印度、中國等亞洲國家也面臨相對問題.電子垃圾含有大量環境有害物質。如印刷電路板上的焊锡和塑料外殼等都是有毒物质。電腦的有害物質更多，製造一台電腦需要700多種化學原料，其中50%以上對人體有害。一台電腦顯示器中僅铅含量平均就達到1公斤多。2.受限物質與應用產品舉例3.六種有害物質極其對人體的影響：鉛（影响中枢神经系统及肾脏系统）镉（因肾病变引发疼痛病，造成肾脏衰竭)汞（影响中枢神经及肾脏系统)六价铬（導致遗传性基因缺陷)PBDE/PBB(致癌及胎儿畸型)违犯欧盟成员国法令被处罚实例荷兰政府12月4日表示，由于检查中发现SONY生产的第一代Playstation游戏机以及附件所带的缆线内含有过量的镉，不符合荷兰镉管制条例CadmiumDecree1999的规定，他们已针对上述产品发布临时禁销令。在对荷兰提尔堡市一处分销中心检查的过程中，荷兰海关和该国健康检查机构IHM发现的130万台Playstation游戏机及80万件附件（总价值约1.62亿美圆）的缆线内含有过量镉元素。二.RoHS指令管理的产品范围最大工作电压不超过1000Va.c或1500Vd.c，通过电流、电磁场、发电机、变压器工作的设备或测量这种电流的设备；包括八大类87个具体的产品目录；仅对于2006年7月1日起投放市场的新产品。包括家用的白炙灯泡和光源。三.RoHS有害物质豁免說明四．指令对有害物质的限值定义比较SONY产品环境有害物质控制表SONY包装材料环境有害物质控制表五．RoHS實施中所遇到的問題1成本的增加：研發、檢測、替代材料的成本增加2檢測的難題：---檢測標準、檢測設備3跨國公司轉移壓力：風險、成本的轉嫁4對供應商的認證5技術的挑戰6對員工的培訓六．試測項目的選擇及检测费用與周期一般零件的檢測重點，見投影片的12-13頁說明.检测项目检测费用（RMB）检测时间（工作日）铅（Pb）￥150.005镉（Cd）￥150.005汞（Hg）￥225.005六价铬（Cr6+）￥150.005多溴联苯PBB￥500.0010多溴二苯醚PBDE￥500.0010四项重金属指标￥675.005六项指标全检￥1500.0010備注：上述數據為深圳市電子產品質量檢測中心參考數據七.测试部件取样及分解原则⊙第一：样品应具代表性；⊙第二：技术上可行；⊙第三：如果零部件为各种材料的混合物，应分析各个材料所包含的有害物资；分解原则是用物理方法不能再分为止；⊙第四：同材质测试，原则上不同材质的部件不混合测试。八.RoHS管理体系建设的内容（一）.供应商管理与绿色供应链供应商的认可内容基本可分为文件审核与现场评审，主要包括：1.公司的背景材料2.资质证明3.产品中有害物质测试鉴定报告4.管理体系5.检测手段与能力6.人员技术能力与环境条件7.物料管理8.制程控制能力由于有害物质的来源有可追溯性，供应商对其供应商的管理、进料管理以及制程控制应该是认可审核的重点；设备制造商负责对从原材料、元器件、部件直到组件的供应商的管理；（二）.推动供应商配合，介入前一级供应商的审核；（三）.保持供应商之间的适当竞争；（四）.确保认可事项的稳定性、物料品质的一致性，供应商的任何物料的变化、工艺的调整都应该及时通知下游客户，以便决定是否需要重新审核。供应链管理是整个体系的重点之中的重点（五）.物料管理:严格的验收程序1.明显的唯一性标识2.风险级别标识3.全新的物料编码4.物料信息数据库系统5.用量极少物料管理（六）.过程污染管控:生产过程可能的有害物质污染有充分的评估与控制1.生产设备工具的污染；2.运输过程的污染；3.包装的污染4.过渡时期，物料过程污5.认识不足可能的污染（七）.供应商自我声明的审核:1.物料（材料与部品）的基本结构与材料组成；2.数据的来源。如果是检测报告，请注意检查原件，现在业界流传着很多假报告，如果是来自第三方实验室的报告，可以电话或网络查询其真伪。同时注意报告中测试方法、使用仪器、拆分制样方法、检测日期、以及测试的批号与样品描述跟要认可的产品是否相符。3.有害物质的存在情况，包括含量与存在的部位；4.供应商的信息，最好有代理人的签名或单位的签章；5.无法判断或数据可疑，必要时抽样检测验证。(八).测试管理:1.测试与否的风险评估2.测试方法3.测试策略4.测试程序以及测试项目5.检测计划（应该包括：物料分类、测试周期、测试项目、供应商测试、自己测试、委托第三方测试）（九）.不符合项的纠正措施与溯源体系:1.唯一性标识2.状态标识3.流程记录4.良好的稽查机制5.测试分析手段的使用（十）.设计与设计修改评审:1.绿色（无有害物质材料的使用）设计2.替代材料使用后的实现工艺设计3.满足WEEE要求的设计4.质量与可靠性设计（十一）.信息传递与培训:1.供应商的物料信息，有害物质含量信息以及更重要的客户要求信息都必须准确无误的在产品流程上传递。信息必须准确的汇总后传递到物料控制环节、测试实验室以及设计人员。2.加强培训，管理的采购人员、检测人员、设计人员与生产技术人员都对有害物质的性能与用途有充分的认识，对指令的要求有很好的理解，九.RoHS制程說明（一）.實際上﹐公司要提供綠色產品只是在解決兩件事情﹕1.產品有毒有害物質不能超過標准2.產品品質要等于或好于含鉛產品其中第一項基本上由原材料本身決定﹐加上制程中防止與含有害物質材料混合而增加隔離措施﹐同時使用無鉛合金進行生產即可解決﹐而第二項則由整個生產工藝決定﹐包括為生產所選擇的原材料﹑合金﹑助焊劑﹑設備能力及最佳化制程參數等等﹐其深入了解程度與否將是成敗的關鍵所在。要減少各技朮因素影響產品可靠性﹐則需要深入了解產品構成的原材料﹑合金及制程設定三方面制約因素及防止措施。�而原材料及合金本身的特性不是我們電子組裝行業所能控制的﹐我們唯一能控制的僅僅是我們的制程。�因此﹐我們需要挑選符合我們制程的原材料及合金﹐用最佳化制程生產出最佳可靠性產品。接下來就是如何挑選材料及制程最佳化問題⋯⋯�產品是由各類不同原材料組合構成﹐合金是連接各原材料的載體﹐制程設定則是使合金發揮最佳效果的基准﹐三者共同制約著產品可靠性﹐缺一不可。（二）.當選定的無鉛合金為SnAgCu合金時﹐此無鉛合金性能狀況將對材料及制程的挑戰來自于以下兩處﹕1.需求耐更高溫度的原材料因錫/銀/銅合金熔點高﹐為了獲得良好的焊接品質﹐必需提高制程焊接溫度﹐勢必要求原材料能承受更高的溫度﹔2.需求更精准的制程參數錫/銀/銅合金浸潤力較差﹐溫度低時焊接強度不夠﹐溫度高時原材料承受不了﹐溫度可調空間更為狹窄﹐挑戰來自于從窄的溫度范圍內設定精准的制程參數克服浸潤力差的問題。（三）.環保零件選擇最主要考慮以下二點﹕1.零件的有害物質含量零件的各部分有毒有害物質含量需符合公司相關規定以符合無鉛產品規格要求﹔目前除部分IC﹑保險絲及顯像管的內部可含適量鉛外（因業界還無法生產內部不含鉛的材料）﹐其余零件的有毒有害物質含量均須在管制范圍內。零件的選擇注意﹕環保材料必須與含鉛材料作區分隔離﹐必須有一識別方式以便進行庫存管理2.零件的耐溫性：Wavesoldering的零件耐溫性必須要達到260℃，10秒至少能焊接三次的基本要求﹔目前有部分零件存在邊緣耐溫性問題﹐如貼片鋁電解電容﹑微型薄膜電容等。處理方式﹕a.凡過Reflow或Wavesoldering的零件必須滿上述要求﹔b.不能滿足要求的零件使用替代品﹔c.促進供應商發展新技朮以提供可耐高溫及多次焊接的零件。（四）.PCB選擇的考慮﹕1.板材必須耐高溫：無鉛制程溫度較含鉛制程溫度高﹐要求PCB能經高溫而不致使基板彎曲變形﹔目前FR1板材不能用于無鉛制程生產﹐其Tg點約90℃﹐CEM1及FR4可用于無鉛制程生產﹐Tg點130℃.業界還有兩種無鉛疊層板CEM3及FR5將計划用于未來的無鉛產品生產.PCB的選擇：基板價格比:FR1:CEM1:FR4=1:1.3:2.8（五）----制程最佳化：關鍵的二部分1.SMT2.Wavesoldering:更換適合無鉛工藝生產的焊錫爐：a.用於63/37製程的波焊爐已無法使用於無鉛製程﹐因無鉛錫棒熔點提升了34℃﹐錫槽的加熱功率須提高﹐預熱區長度須增加以滿足焊接熱補償及溫升﹔b.無鉛焊材高比例的錫成分在長期高溫下對錫槽壁產生侵蝕作用，須選用防止侵蝕的錫槽壁如“鈦合金”等材質以延長錫槽的壽命﹔c.波焊爐出口加裝急速冷卻系統增加冷卻速率﹐避免因冷卻緩慢而使焊點出現錫裂現象。3.Manualsoldering：使用適合無鉛焊接的烙鐵a.選擇功率大﹑回溫快﹑有足夠熱補償的烙鐵﹐因無鉛焊錫絲熔點高﹐帶走熱量快﹐焊接時易產生冷焊﹔b.選用耐侵蝕不含重金屬的烙鐵頭﹐因無鉛焊錫絲的高錫含量易腐蝕烙鐵頭﹐降低烙鐵頭使用壽命。材料及制程最佳化設定完成之后﹐產出的無鉛產品將涉及焊接檢測包括外觀及可靠性判定規范。業界已經証實無鉛焊接在外觀上與含鉛焊接有明顯光澤度差異外﹐機械強度及抗疲勞性都比含鉛焊接好﹐而無鉛焊料所特有的浸潤力差則由制程參數最佳化解決。（十）.無鉛焊接外觀檢驗標准及測試因目前業界未正式發行無鉛產品外觀檢驗標准﹐現仍以IPC-A-610C為檢驗基准﹐業界已經証實無鉛焊接在外觀上與含鉛焊接有明顯光澤度差異外﹐機械強度及抗疲勞性都比含鉛焊接好﹐而無鉛焊料所特有的浸潤力差則由制程參數最佳化解決。因此﹐為確保有鉛焊接與無鉛焊接的性能可比性﹐即無鉛焊接效果在什么狀況下品質等于或好于有鉛產品﹐其外觀檢驗標准將被重新定義﹐并需輔助相應的可靠性測試結果。目前業界提供的含鉛及無鉛焊接外觀差異如下﹕1.SnPb焊接點表面光滑﹐焊錫平滑地伸展到pad邊緣2.SAC焊接點表面呈顆粒狀﹐焊錫不能平整伸展至pad邊緣可靠性測試：目的：確保無鉛產品品質等于或優于含鉛產品必要的試驗﹕a.振動試驗(VibrationTest)b.熱循環測試(ThermalShockTest)c.金相切片試驗(Cross-SectionTest)d.IC零件腳的拉力試驗(PullTest)e.電阻電容的推力試驗(ShearTest)f.跌落試驗(DropTest)上述測試以驗証無鉛焊接浸潤力﹑機械強度及抗疲勞性（十一）.RoHS生產中的防污染管制（一）.當發生鉛污染時的影響﹕環保零件﹑PCB中混有有鉛零件﹑PCB時將會導致﹕a.零件﹑PCB本身含有毒有害物質卻在零件﹑PCB包裝上標識無鉛Mark﹔b.含有毒有害物質的零件﹑PCB過錫爐時污染錫爐內合金并導致更多過錫爐板被污染﹔c.產品使用了有鉛材料﹐而制程設置為無鉛生產參數﹐部分有鉛零件﹑PCB可能因無法承受無鉛制程溫度設置而危及產品良率及可靠性。（二）.無鉛生產需求﹕1.所有材料必須符合LS-301標准并以料號區分2.使用無鉛專用生產設備（治工具﹑加工設備﹑錫爐等）3.生產無鉛產品的同時其線體需專注于無鉛生產4.無鉛材料﹑半成品及成品需完全隔離區分5.有鉛生產線轉無鉛生產線