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技术资料

PCB线路板无卤素要求概论

发布时间:2013/5/3 | 14460 次阅读

一、前言 
  
随着全球对环境保护的要求越来越高,人们对卤素问题的关注也日益增加,根据IEC61249-2-21的要求,对于无卤素制造线路板规定了所用的电子焊接材料、树脂以及增强性能的材料中卤素的最高含量,无卤素成为继200671ROHS指令实施以来电子行业的又一次绿色革命。 
  
二、卤素的内涵 
 “
卤素是希腊语,原意是盐碱地的意思,卤素或者卤族元素包括氟、氯、溴、碘和砹五种化学元素。在电子业领域,人们仅对溴和氯最感兴趣。 
  
三、 为什么要实行无卤素 
 
含溴、氯化合物的电子废料、塑胶产品中含有鹵素类阻燃剂、PVC,当这些产品废弃燃烧时,易产有害物质戴奧辛和酸性气体(HCl),经由生物累积,危害环境和人体健康,联合国国际环境规划已将其列入持久性有机污染物。 
  
卤化物广泛存在于印刷电路板、焊接掩膜、模塑化合物、连接器,以及其他常见的电子产品中。如印刷电路板的阻燃剂中有含卤材料,其中PBBPBDE的毒性是人们最为关心的。含有卤素的电路板和电子产品在不完全燃烧的情况下会产生许多副产品,包括二恶英(dioxin)和呋喃类化合物(furan-likecompound),以及酸性或腐蚀性气体,这些对环境及人的健康具有潜在危害。目前大部分电力及通信电缆均含有卤素,这种线缆在燃烧时就会散发出有毒雾状化学物质。一旦发生火灾,线缆燃烧产生的酸性气体将损伤人们的鼻子、嘴和喉咙,烟雾还容易使人迷失方向,难以逃离火灾现场。因此欧盟的RoHS条例禁止在印刷电路板中使用PBBPBDE这两种含卤材料。现在有人企图在电子器件中限制使用所有的含卤材料。他们认为,焚烧电子器件时,溴化材料会生成剧毒的二恶英。他们要求禁止使用的含卤材料超出了RoHS最初只限制PBBPBDE的规定。 
 
无卤素可能会成为继200671RoHS(有害物质限制)指令实施以来电子行业的又一次绿色革命。和卤化物的危害相比,RoHS指令限制使用的六种有害物质(铅Pb、镉Cd、汞Hg、六价铬CR6+四种重金属和多溴二苯醚PBDE、多溴联苯PBB两种阻燃剂)的危害更是触目惊心。 
 
 
其中,铅会对神经系统直接造成伤害;镉会对骨骼、肾脏、呼吸系统造成伤害;汞会对中枢神经和肾脏系统造成伤害;六价铬会造成遗传性基因缺陷;多溴二苯醚PBDE和多溴联苯是强烈的致癌性和致畸性物质。 
  
从无铅、RoHS到无卤素,再到挪威要求禁止使用18种有害物质的PoHS指令,对材料越来越严格的环保要求不但能显著减少电子产品对环境的污染,还能有效保障我们的健康。 
 
 
消除卤素的市场推动因素: 
 
1)对环境和健康的担心 
     
2)某些溴化阻燃剂确实有毒(多溴联苯、多溴二苯醚) 
     
3)许多溴化阻燃剂与已知有毒的多氯联苯结构相似 
     
4)刺激了对所有溴化阻燃剂的防范心理 
     
5)产品寿命终止燃烧处理产生的毒副产品 
     
6)卤素的不完全燃烧产生二恶英 
     
7)废弃电器常温燃烧在全球范围内盛行 
     
8)环境组织强烈反对溴化阻燃剂 
     
9)在环境组织的推动下,OEM正在寻求无卤素解决方案并将这一要求推及整个供应链。 
     
10)各大主要OEM公告消除溴化物 
 
苹果:2008年底消除聚氯乙烯和溴化阻燃剂 
      DELL
2009年消除溴化阻燃剂 
      HP
2009年消除聚氯乙烯和溴化阻燃剂 
  
含氯的碳水化合物燃烧期间会形成少量的二恶英和呋喃 
 
根据消防数据,意外火灾产生的呋喃和二恶英水平对人身健康的影响不大。 
  
四、无卤素相关法规及其内容 
 
根据各种产业标准,可接受的卤素含量:溴为900ppm,氯为900ppm,卤素的总含量最多为1500ppm 
  
无卤素要求规范: 
  
IPC
低卤素电子标准工作组4-33A & JEDEC JC14委员会:所有PCB基材必须满足IPC-4101B标准中定义的低卤素溴和氯的要求。目前RoHS II正在修订中。 
  
对于许多不同来源的卤素,以及低水平卤素含量对环境的最低限度影响,大多数机构采用国际电化学委员会(InternationalElectrochemicalCommissionIEC)所规定的含量水平,作为其最终装配产品的要求。 
  
五、无卤化的检测与分析 
 
为了证明电路板用的材料中不含卤素,制造商必须进行焚烧测试,然后用离子色谱法测定有没有卤族元素。燃烧时溴化活化剂材料分解,在这些材料中,溴化物中的原子在室温下以共价健结合成溴化物分子 
  
测试方法: 
 
 
1prEN 14582 Characterication of waste – Halogen and sulfur content – Oxygen combustion in closed systems and determination method 
 
method A
Calorimetric bomb method 
 
method B
Schoniger flask combustion method 
  
2IEC 61189-2 测试方法,用于电子材料、PCB板以及互联结构件和组装件 
 
part 2 TEST 2C12
测试方法用于互联结构件 
  
3JPCA-ES-01-2003 
 
无卤素材料的测试方法 
 
 
4IPC TM-650 Number2.3.41 
  
六、 无卤化制程面临的挑战与机遇 
  
无卤化运动对于我们中国企业来说,只有挑战,没有机遇,因为我们是被动者,是规则的被迫遵守者。 
  
我们一定要从无铅化、无卤化这一系列接踵而至的环保运动中吸取教训,引起我们的警觉。我们成功应对了无铅化,结果不久就出现了无卤化。如果无卤化我们也应对过去了,那么很快就会出现下一个我们意想不到的新运动。因为运动的实质就是遏制,而为了实现这一目的的手段是多种多样的,为了需要,随时可以找出一个冠冕堂皇的理由。欧美之所以敢这样做,就是看准了中国企业普遍存在的研发缺位这一软肋,打你,却让你毫无反击之力,要么被打倒,要么被迫地遮挡。
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