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你需要知道的关于RoHS认证的事情

时间:2019-12-17 10:06 作者:admin 点击:

你需要知道的关于RoHS认证的事情
它不仅仅是无铅的:作为一名电子设计师,你需要了解的是RoHS。

      我们每年产生超过4000万吨电子废物,其中只有12.5%是回收的。剩下的在哪里结束?在某个第三世界国家的门口。问题不在于浪费,而是废物对我们的环境以及最终对我们的健康的影响。废弃的电子产品和酸雨混合在一起,就会导致社区的供水。

但我们该怎么办?
        作为一个社会,我们使用电子产品,然后扔掉它们,而不考虑它们的最终结局。这就是为什么RoHS在欧洲被制定了一项法律,将危险材料一劳永逸地远离垃圾填埋场。作为一名电子设计师,你需要知道的是这一点。
 
什么是RoHS?
      对危险物质的限制于2003年在欧洲成为法律,并在2006年7月1日以后限制在电子产品中使用危险物质。但是,2006年以前销售的任何修理过的部件、设备或库存都不受本法的约束。

RoHS管理的受限制物质包括:
 铅(铅)
汞(汞)
镉(镉)
六价铬(Cr6+)
多溴联苯(PBB)
多溴联苯醚

      在这六种产品中,铅在电子制造业中得到了最广泛的关注,这是有充分理由的。在过去,几乎所有的焊料都使用铅在组装过程中将部件附着到光板上,而在RoHS到来之前,最常见的表面光洁度包含了40%的铅。
 PCB表面

       如今,电子制造业的一切都发生了变化。您可能很难找到一个组件,在铅,并有各种无铅完成选择为您的下一个设计项目。但是所有这些对你,电子产品设计师和你的制造商意味着什么呢?
 
RoHS与电子制造
在RoHS的六种受限物质中,铅的去除给电子制造商带来了最大的挑战。为什么?
 
较高熔化温度
无铅焊料在441°F时需要较高的熔化温度,与传统的在356°F熔化的锡/铅焊料相比,元件还需要能够承受这种能完全改变其设计和制造方式的较高温度。
 
混合过程
由于铅板和无铅板需要完全不同的温度,这也需要单独的制造过程.当当地的工厂不得不经营两条生产线,一条是铅生产线,一条是无铅电子生产线,这就意味着对机械的巨大投资。
 
供应链困境
除铅不仅影响电子设备的生产者。责任范围从材料和来源到哪里,从谁那里。这些天来,您通常会发现,与生产商做生意的任何和所有的电子供应商都会将合格证书作为一项强制性要求。
 
RoHS几乎影响到电子产品制造过程的所有方面。深入了解制造流程,您会发现RoHS几乎影响到PCB生产的每一步,包括:
1.板饰..大部分裸电路板现在都是用无铅涂层完成的.有许多品种可供选择,包括ENIG、浸金属和无铅HASL.
2.组件组装..无铅焊料需要较高的温度才能将部件烘烤到裸板上,这会对设计时选择的部件产生巨大的影响。
3.保质期..使用无铅焊料和饰面制造的板具有较短的使用寿命,部分原因是由于较高的湿度敏感性。对于在极端情况下需要在该领域持续数年或几十年的应用来说,这可能是一个强有力的考虑因素。
火星探测器
火星探测器上的PCB需要在几十年内,而不仅仅是几年内有一个保质期
 
电子设计师与RoHS
     现在你可能想知道,所有这些RoHS的东西和我,设计师有什么关系?如果制造商必须满足rohs的要求,难道他们不只是选择无铅完成,并确保他们只使用无铅零件?不完全是。除非您希望董事会遇到不必要的生产延迟,否则RoHS会在您的设计过程中引入大量的新变量,包括:
 
1.验证组件
      在你的电路板被制造之前,你的设计师负责挑选符合RoHS标准的零件。谢天谢地,如果不是所有的组件经销商清楚地识别一个组件是否符合RoHS在他们的网站上。例如,在Digikey,您会注意到在搜索结果的每个部分旁边都有一个绿叶符号。当您查看特定部分的规范时,也有一个无铅状态/RoHS状态在页面的顶部,以指导您的部分选择决定。
 RoHS状态
 
      除了选择符合rohs标准的部件外,您还需要考虑您的部件是否能够承受熔化无铅焊料所需的较高温度。对于温度敏感的部件,如MEMS、开关、薄膜和LED,我们建议在您的材料清单(BOM)中为您的组装所做记录,这样他们就可以预先了解温度限制。
 
2.选择您的董事会完成
      您还需要负责选择无铅完成您的PCB,并有大量的选项可供选择。这可能是一个具有挑战性的决定,因为没有普遍的“最佳”选择。您会发现,每个完成都有其独特的优点和缺点,这需要与您独特的设计要求相平衡。最受欢迎的无铅表面处理包括:
 
3.埃尼格
化学镀镍浸金是由底部一层镍和一层薄金制成的。这层黄金作为镍的保护层。
化学镀镍浸金表面处理
化学镀镍浸金表面处理
 
优势
 保质期比其他饰面更长。
垫和轨道是均匀的平面和方形形状,这使这完成理想的精细倾斜表面安装组件。
可以用你的赤手空拳触摸,而不会玷污终点。

缺点
 与其他成品相比,成本更高,不能再加工。
需要更多的焊料来完成一个连接,因为完成不是预先镀锡。
增加对信号丢失(RF)的敏感性。

OSP
有机可焊性保护剂覆盖一个非常薄的有机化合物层的铜板表面。这种水基化合物是众所周知的,环境友好的完成选择。
 有机可焊性保护剂
有机可焊性保护剂表面光洁度
 
优势
简单的应用程序和统一的完成。
提供一个平坦的,可重复使用的表面贴装组件。
成本低于其他表面处理,如ENIG。

缺点
因为它是以水为基础的有机化合物,所以保质期有限。
没有其他饰面耐用,这是一个挑战,当经历多次再流循环。
无法测量OSP的厚度,涂敷后可留下裸露的铜。

浸没金属
浸没金属有两种形式,锡或银。用机器组装其部件的板通常会使用这种表面光洁度。
浸银表面处理
浸银表面光洁度
 
优势
提供一个简单且成本效益高的应用程序。
有一个统一的和可测量的高度。

缺点
赤手空拳的时候很快就会褪色,这使它不适合手工组装。
涂层通常很薄,会导致长期耐久性问题.
可能形成非可焊性合金和氧化(锈)。

无铅HASL
无铅HASL,或热风焊料平整,是最受欢迎的无铅完成提供。此应用程序是通过将一块板浸入熔化的焊料中,然后用热空气刀吹除任何多余的焊料。
 
无铅HASL表面光洁度
无铅HASL表面光洁度
 
优势
一般情况下,最便宜的完成,理想的通用板.
垫式润湿比其他饰面更快,更均匀。
在组装前,分层问题和排气问题更容易发现。

缺点
表面垫是轻微的圆形后,热空气整理,使SMD零件不像他们在ENIG板上那样平放。
由于较高的加工温度,有脱层和翘曲的可能性。
非均匀的应用可以为组件装配提供一个不均匀的工作表面。
在与制造商合作时,重要的是不要只要求无铅的成品。相反,多走一英里,并确认你的工厂正在使用的完成材料,可以处理多次通过一个较高的温度,所有的同时,满足您的特定组件的温度要求。
 
注意你的水分敏感性
      所有符合RoHS要求的部件都将在一个保湿包装中使用。如果你最终使用过期的部件超过了它的有效期,那么它很可能在制造过程中由于膨胀的水蒸气而损坏。如果你正计划把组件送到你的组装室,那么要注意你的防潮包装的完整性和所列的过期。您将需要让您的装配室知道任何打开或过期的部件,以便他们可以烘烤组件,以消除任何多余的水分。
 
记录你的董事会
      重要的是,始终在你的装配和裸板图纸上为你的设计记录一个非RoHS的特定属性。由于RoHS是现在的标准,而不是例外,这使您的制造商和制造者更容易选择正确的材料和工艺为您的设计。例如,下图中的制作说明对所需的完成有一个特定的标注。
 
表面光洁度要求
这是一张印制板图纸说明,文件表面光洁度要求。
 
添加设计指南
      到目前为止,我们推荐的指导方针不会对您的PCB布局过程产生太大影响。这是个好消息,因为大多数传统的PCB布局方法将无缝地转移到符合RoHS标准的电路板上。然而,我们推荐帐篷(焊锡面罩完全封闭在通孔上),在你的布局上的通孔两侧,以避免任何出气在高温组装过程中。你也可以避免对水分敏感的成分,如BGAS和PBGAS具有侵略性的通过扇出模式的爆米花效应。
帐篷通道

不仅仅是无铅
      在电子产品设计和制造行业,遵守RoHS标准是标准。如果你是一个狂热者,你很可能不会担心RoHS。然而,一旦你开始在欧洲生产和销售一个项目,你就需要确保你的产品是符合RoHS的。您的制造商将能够提供合格证书,如果您的产品需要,你也会发现所有符合RoHS的产品与他们自己独特的标签。没有具体的标签标准,所以预计会有一些变化。
 
RoHS标准
符合RoHS标准的徽标有多种形状和大小
      到头来,RoHS的遵从性并不仅仅落在制造商的手中。您需要在选择无铅组件,选择正确的无铅完成,并添加所有必要的细节在您的文档说明,以使您的制造商的生活更容易。这是一个团队的努力,在你和你的制造商之间,使世界成为一个无毒的地方。