PCB線路板無鹵素要求概論
發(fā)布時(shí)間:2013-04-23
一、前言
隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)的要求越來越高，人們對(duì)鹵素問題的關(guān)注也日益增加，根據(jù)IEC61249-2-21的要求，對(duì)于無鹵素制造線路板規(guī)定了所用的電子焊接材料、樹脂以及增強(qiáng)性能的材料中鹵素的最高含量，無鹵素成為繼2006年7月1日ROHS指令實(shí)施以來電子行業(yè)的又一次綠色革命。
二、鹵素的內(nèi)涵
“鹵素”是希臘語，原意是鹽堿地的意思，鹵素或者鹵族元素包括氟、氯、溴、碘和砹五種化學(xué)元素。在電子業(yè)領(lǐng)域，人們僅對(duì)溴和氯最感興趣。
三、 為什么要實(shí)行無鹵素
含溴、氯化合物的電子廢料、塑膠產(chǎn)品中含有鹵素類阻燃劑、PVC，當(dāng)這些產(chǎn)品廢棄燃燒時(shí)，易產(chǎn)有害物質(zhì)戴奧辛和酸性氣體（HCl），經(jīng)由生物累積，危害環(huán)境和人體健康，聯(lián)合國國際環(huán)境規(guī)劃已將其列入持久性有機(jī)污染物。
鹵化物廣泛存在于印刷電路板、焊接掩膜、模塑化合物、連接器，以及其他常見的電子產(chǎn)品中。如印刷電路板的阻燃劑中有含鹵材料，其中PBB和PBDE的毒性是人們最為關(guān)心的。含有鹵素的電路板和電子產(chǎn)品在不完全燃燒的情況下會(huì)產(chǎn)生許多副產(chǎn)品，包括二惡英（dioxin）和呋喃類化合物（furan-likecompound），以及酸性或腐蝕性氣體，這些對(duì)環(huán)境及人的健康具有潛在危害。目前大部分電力及通信電纜均含有鹵素，這種線纜在燃燒時(shí)就會(huì)散發(fā)出有毒霧狀化學(xué)物質(zhì)。一旦發(fā)生火災(zāi)，線纜燃燒產(chǎn)生的酸性氣體將損傷人們的鼻子、嘴和喉嚨，煙霧還容易使人迷失方向，難以逃離火災(zāi)現(xiàn)場。因此歐盟的RoHS條例禁止在印刷電路板中使用PBB和PBDE這兩種含鹵材料?，F(xiàn)在有人企圖在電子器件中限制使用所有的含鹵材料。他們認(rèn)為，焚燒電子器件時(shí)，溴化材料會(huì)生成劇毒的二惡英。他們要求禁止使用的含鹵材料超出了RoHS最初只限制PBB和PBDE的規(guī)定。
無鹵素可能會(huì)成為繼2006年7月1日RoHS（有害物質(zhì)限制）指令實(shí)施以來電子行業(yè)的又一次綠色革命。和鹵化物的危害相比，RoHS指令限制使用的六種有害物質(zhì)（鉛Pb、鎘Cd、汞Hg、六價(jià)鉻CR6+四種重金屬和多溴二苯醚PBDE、多溴聯(lián)苯PBB兩種阻燃劑）的危害更是觸目驚心。
其中，鉛會(huì)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)直接造成傷害；鎘會(huì)對(duì)骨骼、腎臟、呼吸系統(tǒng)造成傷害；汞會(huì)對(duì)中樞神經(jīng)和腎臟系統(tǒng)造成傷害；六價(jià)鉻會(huì)造成遺傳性基因缺陷；多溴二苯醚PBDE和多溴聯(lián)苯是強(qiáng)烈的致癌性和致畸性物質(zhì)。
從無鉛、RoHS到無鹵素，再到挪威要求禁止使用18種有害物質(zhì)的PoHS指令，對(duì)材料越來越嚴(yán)格的環(huán)保要求不但能顯著減少電子產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的污染，還能有效保障我們的健康。
消除鹵素的市場推動(dòng)因素：
（1）對(duì)環(huán)境和健康的擔(dān)心
（2）某些溴化阻燃劑確實(shí)有毒（多溴聯(lián)苯、多溴二苯醚）
（3）許多溴化阻燃劑與已知有毒的多氯聯(lián)苯結(jié)構(gòu)相似
（4）刺激了對(duì)所有溴化阻燃劑的防范心理
（5）產(chǎn)品壽命終止燃燒處理產(chǎn)生的毒副產(chǎn)品
（6）鹵素的不完全燃燒產(chǎn)生二惡英
（7）廢棄電器常溫燃燒在全球范圍內(nèi)盛行
（8）環(huán)境組織強(qiáng)烈反對(duì)溴化阻燃劑
（9）在環(huán)境組織的推動(dòng)下，OEM正在尋求無鹵素解決方案并將這一要求推及整個(gè)供應(yīng)鏈。
（10）各大主要OEM公告消除溴化物
蘋果：2008年底消除聚氯乙烯和溴化阻燃劑
DELL：2009年消除溴化阻燃劑
HP：2009年消除聚氯乙烯和溴化阻燃劑
含氯的碳水化合物燃燒期間會(huì)形成少量的二惡英和呋喃
根據(jù)消防數(shù)據(jù)，意外火災(zāi)產(chǎn)生的呋喃和二惡英水平對(duì)人身健康的影響不大。
四、無鹵素相關(guān)法規(guī)及其內(nèi)容
根據(jù)各種產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可接受的鹵素含量：溴為900ppm，氯為900ppm，鹵素的總含量最多為1500ppm。
無鹵素要求規(guī)范：
IPC低鹵素電子標(biāo)準(zhǔn)工作組4-33A & JEDEC JC14委員會(huì)：所有PCB基材必須滿足IPC-4101B標(biāo)準(zhǔn)中定義的低鹵素溴和氯的要求。目前RoHS II正在修訂中。
對(duì)于許多不同來源的鹵素，以及低水平鹵素含量對(duì)環(huán)境的最低限度影響，大多數(shù)機(jī)構(gòu)采用國際電化學(xué)委員會(huì)（InternationalElectrochemicalCommission，IEC）所規(guī)定的含量水平，作為其最終裝配產(chǎn)品的要求。
五、無鹵化的檢測與分析
為了證明電路板用的材料中不含鹵素，制造商必須進(jìn)行焚燒測試，然后用離子色譜法測定有沒有鹵族元素。燃燒時(shí)溴化活化劑材料分解，在這些材料中，溴化物中的原子在室溫下以共價(jià)健結(jié)合成溴化物分子
測試方法：
（1）prEN 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）
（2）IEC 61189-2 測試方法，用于電子材料、PCB板以及互聯(lián)結(jié)構(gòu)件和組裝件
part 2 TEST 2C12 測試方法用于互聯(lián)結(jié)構(gòu)件
（3）JPCA-ES-01-2003
無鹵素材料的測試方法
（4）IPC TM-650 （Number2.3.41）
六、 無鹵化制程面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇
無鹵化運(yùn)動(dòng)對(duì)于我們中國企業(yè)來說，只有挑戰(zhàn)，沒有機(jī)遇，因?yàn)槲覀兪潜粍?dòng)者，是規(guī)則的被迫遵守者。
我們一定要從無鉛化、無鹵化這一系列接踵而至的環(huán)保運(yùn)動(dòng)中吸取教訓(xùn)，引起我們的警覺。我們成功應(yīng)對(duì)了無鉛化，結(jié)果不久就出現(xiàn)了無鹵化。如果無鹵化我們也應(yīng)對(duì)過去了，那么很快就會(huì)出現(xiàn)下一個(gè)我們意想不到的新運(yùn)動(dòng)。因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)就是“遏制”，而為了實(shí)現(xiàn)這一目的的手段是多種多樣的，為了需要，隨時(shí)可以找出一個(gè)冠冕堂皇的理由。歐美之所以敢這樣做，就是看準(zhǔn)了中國企業(yè)普遍存在的“研發(fā)缺位”這一軟肋，打你，卻讓你毫無反擊之力，要么被打倒，要么被迫地遮擋。
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