Rohs测试流程及XRF使用手册.doc
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1、目录Rohs检测流程及测试指引-第3页术语和定义电子电气产品中限用的六种物质的测定程序均质材料的定义电子产品的拆解电子产品测试的实践指引RoHS 指令豁免清单XRF 光谱筛选法介绍X射线萤光分析仪的有害物质分析-第30页 什么是X射线电磁波的种类X射线的安全性什么是荧光X射线XRF测量原理X射线的统计波动萤光X射线分析仪器的构成荧光X射线分析仪的测量条件干扰波峰定性分析方法定量分析方法荧光X射线分析仪的测量条件关于塑料测定的补正结构用语说明SEA1000A台式荧光X射线分析仪器有害物质测定简易手册-第55页1分析条件的区别使用2分析线的设定3测定上的注意点4测定前的准备结束5-1根据常规程序进
2、行样品测定的程序5-2根据块体标准曲线进行样品测定的程序5-3根据块体FP进行样品测定的程序6装置的校正7标准曲线的确认和更新8管理值的登记和变更9在常规测定程序下的波形保存10在块体标准曲线程序下的能谱输入2 / 105应用篇-实际样品测量及测定实例-第64页RoHS对象元素的波峰的位置在实际样品测定中的注意点关于荧光X射线的测定实例容易混淆的波峰和区别方法简易拆分实例测定时的注意事项测量分析须知样品摆设方向的影响复合部品测量电线等的被覆材料的测量树脂部分的厚度厚的场合泡沫聚苯乙烯等的包装材料金属塑料以外的样品测量基板中间含有基板的样品无铅焊锡中的铅的测量涂饰被镀的样品测定事例1-10XRF
3、与其它检测仪器对电镀材料的分析差异SEA1000A仪器介绍-第83页仪器外观仪器校正及参考物质说明分析方法与材料种类对照XRF分析要素关于保险丝消耗品的更换方法故障检修特征X射线能量表Rohs检测流程及测试指引术语和定义电子电气产品中限用的六种物质的测定程序均质材料的定义电子产品的拆解电子产品测试的实践指引RoHS 指令豁免清单XRF 光谱筛选法介绍定义以下术语和定义用于整个文件,另外还有一些术语和定义可在试验过程的术语和定义部分找到。1 电工产品依赖于电流或电磁场来正常工作的产品,或产生、转移和测量这样电流和磁场的设备,以及那些设计为交流电额定电压不超过1000V,直流电额定电压不超过150
4、0V的产品。2 区域可替代单元用普通工具可以较容易移走(机械连接)的部件、元件或组件。注:“容易移走”包括用具有拧或拆分功能的普通工具,但是不能对单元有不可回复的破坏作用。3 物质物质是指化学元素及其化合物(例如铅是一种化学元素而氧化铅是一种化合物)。美国化学协会的化学摘要系统的注册号可用来归类所有的化学元素及其绝大部分化合物,并可用于鉴定。4 筛选主要目的是量化被检测材料中所关心(被分析)的元素的含量的一种分析手段。5 聚合物材料: 合成或半合成的有机缩合或聚合产品,能被浇铸或挤出成型或薄膜或纤维。注:聚合物材料如聚乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS 树脂、聚苯乙烯等。6 金
5、属材料金属材料由金属元素组成,包括铁的、非铁的和合金材料。注:金属材料如:铁合金, 镍合金, 锡合金, 铝合金, 镁合金, 铜合金, 锌合金, 贵金属合金。7 电子装置电工产品的一部分,不能单独产生一个电气系统,通常被叫作电子元件、电子部件或零件。注:电子装置如:半导体,活性元件如二极管和整流器,被动元件如电阻和电容,电气电子连接器,击穿元件,继电器,印刷电路板(PCB )等。8 被分析物用于检测的物质或元素9 基体分析物的材料或物质形状或形态,含有被分析物。另外还有一些术语和定义可在试验过程的术语和定义部分找到。电子电气产品中限用的六种物质(铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯、多溴二苯醚)浓度的测
6、定程序(一)参考检测方法1、 国际电工委员会 “IEC ACEA ad hoc Working Group”推出针对RoHS指令的检测程序(IEC 62321, Ed.1).2、相关国际标准EPA系列标准: 3050B 3060A 3052 3540C 8082 ENV系列标准: 1122:2001 12402:1999 BS系列标准: 6534:1994 6721-9:1989 2、 中国的电子电气产品有毒有害物质检测SN系列行业标准。(二)检测程序A样品拆分电子电气产品的成品和半成品由多种材料(聚合物类、金属类、电子元器件类、添加剂,涂料,颜料,绝缘漆,玻璃,搪瓷,胶木,墨水,瓷等)组成,
7、必须首先进行拆解,直至得到无法进一步机械拆解的最小均质材料检测单元,再进行有害物质的检测。欧盟的技术顾问委员会(TAC )就“均质材料”作了如下解释:均质材料(Homogenous Material)是指“统一的整体组成”,就是用机械方法拆分到不能再拆分的最小单元 。对于无法拆解的非均质组件(如IC、贴片电阻、贴片电容),须使用低温破碎、研磨等方式制成均质检测单元,再进行检测。B. 筛选测试(采用X荧光分析仪)X射线荧光光谱法适用范围:塑料部件、金属部件、电子元件中:铅、汞、镉、总铬、总溴的测试技术特点:一次性快速定性和半定量分析铅、汞、镉、铬、溴元素含量。对均质产品无须制样,直接进行无损测试
8、其中手持式X荧光作为定性筛选检测(主要用于出货检验),具有不受空间和样品尺寸限制的优点。通过测量,可检出有害物质不含有或含有。对于含有的样本,通过台式XRF进行半定量的分析,台式X荧光分析仪具有检测准确度及精确度高的优点,通过测量,可将样本判定为合格、不合格及待确认检测样品。C. 确证测试及相关检测仪器检测项目主要仪器处理方法铅AAS/ ICPEN1122,EPA 3050B,3052,IEC62321镉AAS/ ICPEN1122,EPA 3050B,3052, IEC62321汞氢化物AASEN1122,EPA 3050B,3052 ,IEC62321六价镉紫外分光光度计EPA3060B
9、 7196A,IEC62321多溴联苯PBBGC-MSEPA3540C 3546 3541 3550B 3545B, IEC62321多溴二苯醚PBDEGC-MS电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES法)适用范围:塑料部件、金属部件、电子元件中铅、汞、镉、总铬的含量测试。技术要点:选择采用微波消解、湿法消解、干法消解等手段溶解样品,一次性同步测定铅、汞、镉、总铬的含量。测汞需与氢化物发生装置联用检测。原子吸收分析法 (AAS法)适用范围:塑料部件、金属部件、电子元件中铅、汞、镉、总铬的含量测试。技术特点:元素的特征原子吸收谱线选择性强,对于铅、镉、铬等元素的测试灵敏度高。测汞需与氢化物
10、发生装置联用检测。分光光度分析法适用范围:六价铬的含量测试主要仪器:分光光度计技术特点:该方法是六价铬测试的经典方法,可参考多项国内外标准,如EPA3060A等。气相色谱/质谱联用分析法(GC-MS法)适用范围:塑料及电子元件中PBB、PBDE阻燃剂的定量分析。仪器:台式气质联用仪。技术要点:采用索氏抽提、微波抽提、快速溶剂抽提ASE等方式从样品中提取待测PBB、PBDE组分,固相萃取等方式净化,用气相色谱/质谱联用分析法测定PBB、PBDE含量。液相色谱分析法(HPLC法)适用范围:塑料部件及电子元件中PBB、PBDE阻燃剂的定量分析。主要仪器:液相色谱仪。技术特点:在PBB和PBDE测试中
11、HPLC法适用于十溴联苯和十溴联苯醚等高沸点难挥发性阻燃剂的测试,弥补GC-MS法的弱点。D结果评价:结果评价的内容分为以下5个方面: 对产品拆分过程的符合性评价; 对采用适当检测标准的符合性评价; 对检测单元测试结果可靠性的评价; 对各检测单元结果是否符合限量要求的判定; 对产品是否符合RoHS的总体评价均质材料的定义欧盟的技术顾问委员会(TAC )给出的关于均质材料的指导如下:“不能被机械分离成不同材料的材料。”后来有定义为:术语“均质”是指“统一的整体组成”。单独型式的“均质材料”的例子是:塑料,陶瓷,玻璃,金属,合金,纸,板,树脂,涂层。术语“机械分离”是指原则上用机械手段如拧、割、
12、压、磨等能将样品分离。执行者也可以决定样品是元件,这种样品的获得比较适合于电子装置。注:元件可以认为是电子电气产品中能被普通工具无损分离的最小部分,它包括电子部分如未组装的印刷电路板、电阻、电容、二极管、整流器,电机械部分如连接器、电缆绝缘,或机械部分如螺丝、骨架或壳体(表面经电镀、涂漆或涂料处理)、按键、装饰玻璃、玻璃陶瓷元件等。执行者也可以决定样品是区域可替代单元(FRU),这种样品的获得比较适合于电子装置。注:区域可替代单元是用普通工具可以较容易移走(机械连接)的部件、元件或组件。一台个人电脑上的区域可替代单元包括壳体、主板、底盘、电池、键盘、鼠标、风扇、驱动器(CD-ROM,DVD )
13、电源、附加卡等。TAC提议的关键定义:均质材料:无法用物理的方法拆分成其他不同材料的均质:由单一的成分构成的(如单一的塑胶胶,金属属,玻璃等)物理性拆分:原则上能够用机械的方法拆分的材料例如如:旋开开,切割割,压碎碎,碾磨和研磨等TAC的例子1. 塑料盖盖:仅一种塑料材料料,没有涂层或其他种类的材料附着或被包含在内。(均质材料)2. 电缆缆:由非金属绝缘材料环包着的金属电线。由于每种不同的材料能够被物理性拆分分,因此每种分离出来的不同材料可以分别当作均质材料。3. 半导体包装装:塑胶模块材料料,铅架构上的镀锡电镀层层,铅架构的合金金,焊线等。每一种材料均可当作均质材料电子产品的拆解1 机械制
14、样方法本方法的目的是为电子信息产品检测有毒有害物质的拆分制样提供规范。1.1 电子信息产品的结构和拆分原则1.1.1 术语及定义1.1.1.1 整机:指通电时能实现某些功能的电子产品,如电视、电话、电扇等;1.1.1.2 零部件:指只需借助简单工具就可以拆分的构成整机的零部件,如单板、插件、电源和模块等;1.1.1.2 零部件:指只需借助简单工具就可以拆分的构成整机的零部件,如单板、插件、电源和模块等;1.1.1.3 电子元器件和组装材料:如电阻、电容、集成电路、焊料、胶粘剂等;1.1.1.4 原材料:主要指构成电子元器件或结构件的基本材料,此类物质一般可视为“均匀材料”。1.1.2 电子信息
15、产品的拆分目标为了精确测试电子信息产品材料中受限物质的浓度,达到有效控制有害物质在电子信息产品中使用的目的,应该在精确测试前将电子信息产品拆分至基本的构成单元或材料(详见表2)。表2 电子信息产品(EIP)的拆分目标类别基本组成单元或材料的定义类别基本组成单元或材料的定义EIP-A构成电子信息产品的各均匀材质EIPB电子信息产品中小型部件,即不能进一步拆分的小型零部件或不均匀材料,规格小于等于或小于1.2mm3(相当于0805 片式元件EIPC电子信息产品中各部件的镀层材料EIPD电子信息产品中特殊材料或特殊部件,见标准SJ200,4.11.1.3 连接方式分类1.1.3.1 物理连接:指不同
16、的材料通过压力、摩擦力、重力等物理作用力相连接或固定在一起的方式。通常有:压接、铆接、粘接、绑接、螺纹连接、扣接、覆盖、环绕等;1.1.3.2 化学连接:指不同材料需要通过化学反应方式形成的连接。一般有焊接、电镀、化学镀、绑定(Bonding)等。1.1.4 受限物质的存在区域和形态1.1.4.1 铅:塑料添加剂、颜料、稳定剂、电池、焊接材料、镀层材料、玻璃、灯泡、固体润滑剂、橡胶等;1.1.4.2 镉:塑料稳定剂、电器触点的镀层、电池、弹簧、连接器、PCB、保险丝、颜料和涂料、半导体光电感应器等;1.1.4.3 汞:塑料添加剂、着色剂、荧光灯、温控器、传感器、继电器、金属蚀刻剂、电池、防腐剂
17、消毒剂、粘结剂等;1.1.4.4 六价铬:金属防锈镀层、颜料、防锈剂、防腐剂、陶瓷釉等;1.1.4.5 PBB和PBDE:有机材料的阻燃剂、PCB、连接器、塑料外壳等。1.1.5 拆分原则1.1.5.1 对涉及仲裁检测的电子信息产品,需严格按照表2 所列拆分目标进行拆分。1.1.5.2 对检测机构具有可操作性;对电子产业的供需双方具有经济可行性。制样时只针对有害物质风险高的材料进行制样,有害物质风险低的部分可不拆分。1.1.5.3 制样时,要把电子信息产品中特殊材料或特殊部件(EIPD)和其他部分(EIPA/B/C)分开制样,依EIPD/A/B/C 顺序进行拆分。1.1.5.4 体积1.2m
18、m3 的样品不必拆分。可以整体制样(如:0805 封装的元件2.01.20.5mm 的元件不必拆分)。1.1.5.5 对于物理连接,需要拆分至连接前的材料或不大于1.2mm3 体积的单元。1.1.5.6 对于化学连接,如果是镀层(EIPC),则可制作镀层的横截面,使用检测限量为0.1的XRF或SEM/EDS 直接判断是否存在有害物质,以决定是否在镀层制作时为有意添加了有害物质。而对于本体(基体材料)的制样,采用机械或溶解方法去除镀层进行制样。1.1.5.7 对于化学连接,如果是一种材料的表面和另一种材料的端子连接,或者是两种材料的端子连接,则要分开制样。2 拆分示例2.1 有引脚类集成电路拆分
19、示例有引脚类集成电路种类繁多、形状各异。如DIP、SOP、QFP 等,其中以QFP 最有代表性。该类器件拆分以QFP 为例。QFP器件的主要风险是引脚上的铅和塑料封装体中可能存在的有害物质。因此,对于本体4mm3的QFP,可拆分成引脚、本体两部分(注意:本体中可能含有EIPD类物质)。2.2 阵列类集成电路拆分示例阵列类集成电路器件指具有球栅阵列、柱栅阵列和针栅阵列的集成芯片,其中每一种阵列又可以分为很多。以球阵列为例,可以分为PBGA、FCBGA、CSP、WLCSP 等。该类器件拆分分别以PBGA 和FCBGA 为示例。PBGA FC-BGA拆分准则:可以拆分为焊球和本体(注意:本体中可能含
20、有EIPD类物质)。2.3 PCB 拆分示例PCB 按基材的性质可分为无机基材板和有机基材板。一般由丝印、阻焊膜、焊盘、表层铜走线、内层铜走线、孔镀铜和基材构成。对于各类基板,重点关注焊盘的表面处理方式、有机物中的添加剂和阻燃剂。拆分准则:需要切取焊盘和有机材料来制样。当焊盘的镀层30m 时,将焊盘剥下,与焊盘一起制样;当焊盘的镀层30m 时,采用镀层的一般制样方法制样;有机基材板选取无器件无过孔的位置切割一块制样(铜含量应小于样本重量的10)。1. 环氧树脂板上的表面涂层(绿色,白色和光油) 2. 环氧树脂板上的印刷电路铜片3. 不包括涂层及铜片在内的环氧树脂板2.4 无引脚矩形片状元件拆分
21、示例无引脚矩形片状元件的种类很多,形状大小各异。该类器件拆分以某种片式电阻为例片式电阻构成为标志层、保护层、焊端和本体。拆分准则:当体积1.2mm3 时,整体制样;当体积1.2mm3 时,焊端如果为镀层,按照镀层材料的制样方法制样;如果是物理连接,则需拆分下端子制样;本体材料直接制样。2.5 插装分立元器件拆分示例插装分立元器件很多,如电阻、电容、电感、二极管、三极管等。拆分准则:将引脚剪下制样:当本体体积1.2mm3 时,整体制样;当本体体积1.2mm3时,按照拆分原则拆分制样。如: 拆分案例:电阻器a. 陶瓷上的涂层(粉红,金,黄,红,棕色) b. 除却涂层后的陶瓷(主体)c. 银色金属(
22、盖帽) d. 银色金属(导线)2.6 插装电解电容拆分示例插装电解电容构造较为复杂,一般构成为套管、橡胶、电解液、电解纸、铝泊、铝壳、接脚。当电容本体体积1.2mm3 时,拆分为引脚和本体;当电容本体体积1.2mm3时,拆分为引脚、外壳和本体a. 黑色塑胶片连同白色印刷。(外套管) b. 银色金属(内套管)c. 半透明纸d. 暗银色金属片 e. 黑色塑胶 f.银色金属(导线)2.7 线缆拆分示例线缆材料很多,如电线、电缆、光纤、光缆等。这类材料构造都比较简单,一般由外保护层、内保护层和无机芯材构成,拆分也按照其构成进行拆分。例:电线电缆 (power cord)组成部份:导体(铜 + 镀层),
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