RoHS經(jīng)典培訓講座教材(共47張)

1、Guyline (Asia) Ltd 皆能(亞洲)有限公司XRF分析儀使用之強化培訓課程 AIntensive Course rogramme A for XRF皆 能 (亞洲) 有 限 公 司RoHS指令自2003年2月13日起歐盟第2002/95/EC號指令-RoHS (Restriction of Hazardous Substances ),成為歐盟范圍內的正式法律 ，該法律自2006年7月1日起強制執(zhí)行，它強制規(guī)定所有在歐盟市場上出售的電子電氣設備中鉛(Pb)1000PPM(0.1%)汞(Hg) 1000PPM(0.1%)鎘(Cd) 100PPM(0.01%)六價鉻(Cr6+) 10

2、00PPM(0.1%)聚溴聯(lián)苯(PBBs)1000PPM(0.1%)聚溴聯(lián)苯醚 (PBDEs) 1000PPM(0.1%)該指令所涵蓋的電子電器產品包括：大型家用器具、小型家用器具、 IT和遠程通訊設備、用戶設備、照明設備、電氣和電子工具(不含大尺寸靜態(tài)工業(yè)工具)、玩具，休閑和運動設備和自動分配機皆 能 (亞洲) 有 限 公 司中國: “綠色生產促進法”和 “固體廢物預防與控制法” 著眼于 “預防和控制電子信息產品中的污染源” 同時禁止在電子電氣產品中使用Cd, Pb, Hg, Cr, PBB, PBDE以及其他有害物質。該法令自2005年7月1日起生效 強制執(zhí)行的底線為2006年7月1日美國

3、: “65號提議” 于2005年9月在加州通過，該指令禁止使用Cd. 強制執(zhí)行的底線為2006年7月1日相關類似法令皆 能 (亞洲) 有 限 公 司有毒有害金屬的來源元素，化合物來源鎘電路板上之零件如晶片電阻、連接材料、表面處理、低熔點焊接、保險絲、堿性電池化學合成材料、馬達、開關、繼電器、漏電開關器等的電氣接點材料，半導體受光元件、油漆、墨水、螢光管等鉛電機電子設備、焊接、涂蠟材料、電氣連接、鉛酸電池、橡膠固化劑、CRT、顏料、涂料、橡膠硫化促進劑、固體潤滑劑等汞溫度計、感應器、開關、繼電器、醫(yī)療器材、金屬蝕刻、干電池、防腐劑、電極、水銀燈、電訊設備、手機等六價鉻顏料、催化劑、電鍍、墨水、陶

4、瓷用著色劑、防腐劑、相片等。PBB & PBDE印刷電路板、連接器、電線、塑膠外殼上之耐燃劑。皆 能 (亞洲) 有 限 公 司有毒有害金屬的危害元素，化合物危害鎘在所有的金屬元素中，鎘是對人體健康威脅最大的有害元素之一。鎘對人體組織和器官的危害是多方面的，主要是對腎臟、肝臟的危害。鉛鉛是一種對神經(jīng)系統(tǒng)有害的重金屬元素。重度鉛中毒會導致兒童成為低能兒甚至死亡。汞汞中毒會導致記憶力明顯減退、注意力不集中、全身乏力等。六價鉻鉻引起各種炎癥，也是致癌因子。PBB & PBDEPBB & PBDE會使甲狀腺荷爾蒙紊亂和使胎兒畸形等危害。皆 能 (亞洲) 有 限 公 司RoHS豁免項元素，化合物RoHS豁

5、免項鎘生產設備、機器等產品的電鍍鎘、光學玻璃及濾光玻璃中所用的鎘 鉛玻璃：如熒光管等合金：鋼合金0.35，鋁合金0.4，銅合金4焊錫：高溫融化的焊料中的鉛（即錫鉛焊料合金中鉛含量超過85）汞熒光燈及燈具六價鉻碳鋼中的防腐劑，電冰箱制冷劑中的防腐劑PBB & PBDE十溴聯(lián)苯 皆 能 (亞洲) 有 限 公 司RoHS流程皆 能 (亞洲) 有 限 公 司RoHS測試流程樣品金屬樣品塑料樣品電子電氣零件快速掃描均質材料非破壞性樣品前處理破壞性樣品前處理XRF 快速掃描分析符合指令要求產品/組件符合規(guī)格 進一步實驗確認產品/組件 不能符合規(guī)格 符合指令要求產品/組件符合規(guī)格 破壞性樣品前處理多種分析手

6、段確認是否是否是否符合符合不符合不符合產品/組件不能符合規(guī)格 皆 能 (亞洲) 有 限 公 司Guyline (Asia) Ltd 皆能(亞洲)有限公司XRF分析儀強化培訓課程A：1. 樣品的含義以及XRF分析儀的原理2. XRF 分析儀之輻射安全守則3. 不分拆之樣品應該如何評價4. 簡單分拆后的樣品應該如何評價5. 分拆樣品的步驟6. 樣品的測試/標準操作步驟7. 檢測結果應該如何理解8. 實驗報告的編寫技巧皆 能 (亞洲) 有 限 公 司一、樣品的含義以及XRF分析儀的原理待測樣品主要是電子電器產品，以機械方式將其區(qū)分為三大類：金屬材質(Metal Material)聚合物材質(poly

7、mer material)電子零件及材料(PWB or Components)金屬類：金屬板材，支架等聚合物類：塑料，泡沫，橡膠，海綿等電子元器件類：線路板，電阻，電容等其他類：涂料，顏料，絕緣漆，玻璃，陶瓷，膠木，墨水等 皆 能 (亞洲) 有 限 公 司XRF分析儀的原理X射線熒光分析技術XRF：X-Ray Fluorescence，其原理如下圖所示當原子核的內層電子（如K層）受到外來X射線的照射時，會吸收能量而被激發(fā)；根據(jù)能量越低越穩(wěn)定的原理，其外層電子（L或M層）會躍遷至內層做補充。在電子躍遷的過程中，由于電子能級發(fā)生變化而會有能量的發(fā)散。此能量稱為亞X射線，又稱為熒光。根據(jù)量子力學原理

8、，每種原子的電子在躍遷時所發(fā)散的能量都不相同，根據(jù)此能量的類型和強度，就可進行定性和定量分析。Primary x-ray radiation皆 能 (亞洲) 有 限 公 司XRF分析儀的原理X射線熒光分析技術皆 能 (亞洲) 有 限 公 司XRF分析儀的原理X射線熒光分析技術皆 能 (亞洲) 有 限 公 司XRF分析儀的原理X射線熒光分析技術XRF分析技術的特點基本無需樣品前處理，不會破壞測試樣品（僅限便攜式XRF分析儀）同時檢測多達數(shù)十種元素 ，不僅僅是RoHS指令所限之元素快速，數(shù)秒內即時顯示檢測結果準確度高，滿足RoHS指令的實驗要求操作簡單，無須特別化學背景無需安裝，開箱即用，對實驗室

9、環(huán)境無特別要求基本沒有其它實驗耗材，無需其它周邊實驗室設備配合使用堅固耐用皆 能 (亞洲) 有 限 公 司XRF分析儀的原理X射線熒光分析技術XRF之局限性受XRF原理之限制，RoHS指令中所限制含有的六種有害物質，XRF分析儀可直接分析Cd、Pb和Hg對于Cr6+，XRF所分析值為總Cr （和ICP/AAS相同） 總Cr=（Cr6+）+（Cr3+）+Cr 如果總Cr1000ppm，則Cr6+ 1000ppm PBDE和PBB均為含溴（Br）有機物，XRF可對樣品中的總溴（Br）含量進行測量，通過簡單的計算來估算樣品中的PBDE和PBB是否超標 歐洲日商委員會(JBEC)對此已作了詳細的解釋。

10、皆 能 (亞洲) 有 限 公 司二、XRF 分析儀之輻射安全守則輻射的危害： 輻射無色無味，人類器官不能感知其存在！電離輻射能引起細胞化學平衡的改變，某些改變會引起癌變。電離輻射能引起體內細胞中遺傳物質DNA 的損傷，這種影響甚至可能傳到下一代，導致新生一代畸形，先天白血病.在大量輻射的照射下，能在幾小時或幾天內引起病變，或是導致死亡。成年人一年可接受的射線照射量為0，胸透一次的照射量約為0.06，而每次的照射量約1.10。皆 能 (亞洲) 有 限 公 司XRF 分析儀之輻射安全守則續(xù)輻射的防護：時間：盡可能留駐較短的時間，以減少輻射的照射距離：越是遠離輻射源，你將受到越少的照射。屏蔽：如果你

11、在輻射源周圍增加屏蔽，你將減少照射。幾毫米厚的鉛能夠阻擋住X 射線。NITON儀器在正確操作的前提下，儀器處于開啟狀態(tài)、沒有任何防護措施手握儀器把柄時手指受到的最大輻射量是8Sv/hr皆 能 (亞洲) 有 限 公 司XRF 分析儀之輻射安全守則輔助設備皆 能 (亞洲) 有 限 公 司三、不分拆之樣品應該如何評價某些情況下，也可不分拆樣品, 直接對電子零配件（Component level ）進行分析.組件(最小單位的電子元器件)，即通過常規(guī)工具可以分拆,但未損壞其功能的最小單元。實例：電子元器件部件如：印刷電路板；電阻；電容器；二極管；集成電路機電部件如：接插件，電纜絕緣體機械部件如：螺釘；經(jīng)

12、過表面處理的或涂層的外罩或內室；鍵（鍵盤中）；具有飾紋或涂層的玻璃；玻璃陶瓷件等皆 能 (亞洲) 有 限 公 司四、簡單分拆后的樣品應該如何評價破壞或分拆樣品的目的：達到RoHS指令“均質材料”的要求，為下一步的實驗或化學消解做準備。皆 能 (亞洲) 有 限 公 司產品拆分原則拆分的目標是通過適當?shù)牟鸱质侄蝸慝@得構成電子電氣產品的均質材料。需采取適當?shù)牟鸱质侄蝸慝@得均質材料，以確保拆分結果用于后續(xù)測試時，不會因為拆分不當而產生錯誤判斷。同一生產廠生產的相同功能、同規(guī)格參數(shù)的多個模塊、部件或元器件可以歸為一類，從中選取代表性的樣品進拆分，使用相同的材料（包括基材和添加劑）生產的不同部件可視為一個

13、檢測單元。顏色不同的材料應拆分為不同的檢測單元。對于相關法律法規(guī)中規(guī)定的豁免清單中的項目或材料，在拆分時應予以識別。皆 能 (亞洲) 有 限 公 司產品拆分原則當拆分對象難以進一步拆分且重量10mg時，不必拆分，作為非均質檢測單元，直接提交檢測。當拆分對象難以進一步拆分且體積1.2mm3時，不必拆分，可以整體制樣(如0805類貼片類元件2.0*2.0*0.5mm的元件不必拆分)作為非均質檢測單元，直接提交檢。表面處理層應盡量與本體分離(如涂層)；對于確實無法分離的(如鍍層)，可對表面處理層進行初篩(如使用X射線熒光光譜儀(XRF)等手段)，篩選合格則不拆分，篩選不合格，可使用非機械方法分離(如

14、使用能溶解表面處理層而不能溶解本體材料的化學溶液溶解提取)。在滿足檢測結果有效性的前提下，對于經(jīng)拆分后無法滿足檢測需求量時，可采取適當歸類，一同制樣，直接提交檢測。皆 能 (亞洲) 有 限 公 司產品拆分步驟提交檢測提交檢測免于檢測非均質單元元器件豁免單元均質單元模塊、部件整機記錄皆 能 (亞洲) 有 限 公 司簡單分拆后的樣品應該如何評價均質材料均質材料Homogenous Material，就是用機械方法拆分到不能再拆分的最小單元。從XRF分析角度來看，樣品的均勻度主要是指測試過程中，儀器照射處材料中各種混合物的物理均勻度。決定樣品的均勻度主要有以下三種分類：皆 能 (亞洲) 有 限 公

15、司簡單分拆后的樣品應該如何評價均質材料A)大表面積樣品（應用于所有樣品）：針對XRF而言，判定測試材料的均勻度主要來自于視覺和一些有效的輔助信息。例如，樣品在顏色、形狀和形態(tài)上均表現(xiàn)的很均勻，則基本上該樣品是均勻度很高，從而分析前無需再進行機械破壞處理。典型實例如比較大的，延展過的塑料件，比如，CRT 監(jiān)控箱，塑料殼，厚的傳送帶，金屬合金等等。測試樣品的附加信息必須能夠確證其均勻度。例如，許多塑料箱和金屬外殼有油漆，甚至在塑料外殼內側還敷有金屬，這種情況下，測試就需要在沒有油漆和沒有內敷金屬的片斷處進行，從而需要對樣品進行部分的分解，但不是破壞。金屬件可能會被鍍上另一種金屬，如鍍鋅，鍍鎘，鍍鉻

16、。這些可以通過相對比較高的鍍層金屬度數(shù)鑒別出來，鉻有點例外，因為一般鉻的鍍層都很薄。當您要分析基托材料時，必須將所有的鍍層都刮除，再進行檢測。 皆 能 (亞洲) 有 限 公 司簡單分拆后的樣品應該如何評價均質材料B)小面積樣品：小型電子元件同樣需要處理均勻，儀器分析時可以照射分析選定的小型電子元件的片段。選定的樣品片段必須看上去比較均勻，例如塑料包裝、獨立的焊接鉛以及分離出來的聚合物等。當分析基托材料時，需要特別注意金屬涂層，聚合物涂層的影響。必要時，必須機械去除涂層再進行檢測。 皆 能 (亞洲) 有 限 公 司簡單分拆后的樣品應該如何評價均質材料C)涂層和薄的樣品：塑料樣品和輕金屬（如鋁，鎂

17、或鈦）必須達到5mm厚度；液體樣品必須達到15mm厚度；其他金屬達到1mm即可。太小太薄的樣品經(jīng)常不能滿足最小樣品厚度和質量的檢測條件。這種情況下，就必須采取一定的方法:可將一定數(shù)量的同樣的小樣品放入檢測杯內，再進行檢測。薄的同一樣品可以疊加起來達到規(guī)定的最小檢測厚度之后再進行檢測。并且所有的樣品同時必須完全覆蓋檢測窗口。細電線和絲帶電纜上的絕緣體不能夠直接當作均勻體，而必須首先分離出金屬線再檢測。大多數(shù)的電源線的直徑遠遠超過5mm，就可以直接檢測絕緣體材料。電源線中的金屬線必須在剝離后機械進行檢測 。皆 能 (亞洲) 有 限 公 司五、分拆樣品的步驟皆 能 (亞洲) 有 限 公 司分拆樣品的

18、步驟樣品前處理的手段及流程手工碎板：用剪刀將剪至不大于21010cm3，對于電氣零件，其尺寸不得大于 44cm2，塑料材料的樣板其尺寸不得大于55mm2。粗磨：將樣板碎至直徑1mm左右。如有需要，可用液氮預冷凍樣板。對于不含金屬成分的有機物樣板，建議使用低溫研磨機?；靹颍捍帜ズ髽影逶谶M一步磨碎前，需用攪拌器攪拌均勻，攪拌時間約為45分鐘。細磨：將粗磨后的樣板碎至直徑1mm。如有需要，可用液氮預冷凍樣板。對于不含金屬成分的有機物樣板，建議使用低溫研磨機。超細磨：將樣板粉碎至直徑約為500m（微米）的顆粒。此法不適用于金屬、玻璃及類似材料的樣板。皆 能 (亞洲) 有 限 公 司六、樣品的測試/標準

19、操作步驟檢測規(guī)則塑料分析模式超小樣品（最大不超過2毫米x4毫米） 將晶體管或電阻放在樣品杯中進行疊放，疊放的厚度至少為5毫米。 如果樣品是嵌在塑膠帶里，應將其剝離并取出放入樣品杯中再進行檢測。b. 較大樣品 在XLt分析儀上放置一兩個樣品（例如集成電路塊），以便完全覆蓋住分析窗口（放置樣品的具體數(shù)量由集成電路（IC）的尺寸決定）。c. 電纜和導線的絕緣層 剝下電纜和導線的絕緣外皮，并將它們放置在蓋有聚酯薄膜的X射線樣品杯中進行檢測。皆 能 (亞洲) 有 限 公 司樣品的測試/標準操作步驟續(xù)有些情況下，當某些粗電纜的PVC絕緣外皮足夠厚從而能夠阻擋銅芯發(fā)出的X射線干擾時，我們也可以直接對其進行檢

20、測（但這對銀芯或錫芯電纜并不適用）。 在具體操作過程中，建議用戶先將直接檢測電纜（不破壞）與檢測剝離下來的絕緣外皮得出的兩組數(shù)據(jù)進行比較，以確認該類樣品的最佳處理方式。 此外，應該取5%-10%所有相似樣品進行檢測并將數(shù)據(jù)進行比較以便制定適合的檢測規(guī)則。皆 能 (亞洲) 有 限 公 司樣品的測試/標準操作步驟續(xù)合金分析模式a. 超小樣品（最大不超過2 毫米x4毫米） 將樣品疊放于標準X射線樣品杯中，疊加厚度至少應為5毫米。由于金屬樣品密度很高，所以不需要疊加到更大的厚度。 如需對電容,電阻的引腳進行測試,可切下至少10段引腳放置在分析窗口。如必要，還可以用透明膠帶把它們捆束在一起。（但是要注意

21、：透明膠帶不能獨自覆蓋在檢測窗口的任何區(qū)域）b. 較大樣品 直接用分析儀對著樣品表面（比如焊料棒/圈）進行檢測。c. 焊料和焊料渣 將少量的（1-2克）的焊錫料或焊料渣倒入的樣品杯中并封上聚酯薄膜。待焊料冷卻變硬后，將樣品杯直接放到分析窗口上進行檢測。皆 能 (亞洲) 有 限 公 司樣品的測試/標準操作步驟續(xù)檢測樣品示例電路板部件：大型電容器的引腳或主體部分可以使用合金分析模式進行檢測，而絕緣外皮（下圖中的藍色封裝材料）應當在剝除后，用塑料分析模式檢測。如果只是需要對RoSH指令所禁止的元素進行篩檢，用戶可以使用塑料分析模式檢測全部元件并判斷相關元素濃度是否超標，從而實現(xiàn)以無損檢測的方式拒絕不

22、達標的部件。皆 能 (亞洲) 有 限 公 司樣品的測試/標準操作步驟續(xù)檢測樣品示例類似的此類樣品還包括（同時并不局限于）下列樣品：皆 能 (亞洲) 有 限 公 司樣品的測試/標準操作步驟續(xù)檢測樣品示例最適合使用合金檢測模式的元件樣品包括（同時并不局限于）下列樣品：皆 能 (亞洲) 有 限 公 司樣品的測試/標準操作步驟續(xù)檢測方法在不要求手持檢測的情況下，我們推薦用戶使用NITON檢測平臺（如NITON“合金檢測臺”，零件號600-705），這樣能使操作更簡便、安全、重復性更高。我們推薦用戶使用NDTr軟件用電腦控制分析儀。通常而言，任何樣品都應完全覆蓋分析儀的檢測窗口并與其直接接觸。在篩檢樣品

23、時，對大多金屬樣品而言，建議的分析時間為30秒，而對于密度較低的樣品（比如聚合物），我們建議對其檢測120秒。如果被分析元素（比如鎘和鉛）的濃度低于200ppm，那么分析時間應當延長到200秒，以獲取更精確的分析數(shù)據(jù)。皆 能 (亞洲) 有 限 公 司樣品的測試/標準操作步驟續(xù)檢測方法XLt分析儀的屏幕將分析結果表示成檢測到的元素（濃度高于檢出限LOD）和未檢測到的元素（濃度低于檢測限LOD）兩類。（對統(tǒng)計學精度和檢出限的解釋請參見檢測時間一章）。用戶可以翻查完整的元素以及成分列表。為了確認分析結果，用戶最好應至少每2小時重復一次校準步驟(Calibrate Detector) ，并在每個輪值班

24、的檢測任務完全結束之前重復這一步驟。如果公司內部的質量保證/質量控制（QA/QC）程序比上述所述的要求更加嚴格，那么應該按照相應QA/QC的程序進行操作。用戶可以按照公司現(xiàn)行的質量保證/質量控制（QA/QC）程序對本操作程序作出調整或整合，但不能背離NITON在此正式推薦的要點，除非在和NITON LLC進行商議并獲核準之后。皆 能 (亞洲) 有 限 公 司七、檢測結果應該如何理解元素單純的塑膠材料單純的金屬材料復合材料CdOK: 70 ppm Inconclusive: 70X130OK: 50 ppm Inconclusive: 50X150OK: 50 ppm Inconclusive:

25、 50X150PbOK: 700 ppm Inconclusive: 700X1300OK: 700 ppm Inconclusive: 700X1300OK: 500 ppm Inconclusive: 500X1500HgOK: 700 ppm Inconclusive: 700X1300OK: 700 ppm Inconclusive: 700X1300OK: 500 ppm Inconclusive: 500X1500BrOK: 300 NAOK: 250 CrOK: 700OK: 700OK: 500皆 能 (亞洲) 有 限 公 司檢測結果應該如何理解續(xù)（1）如果所有元素的測試結果都

26、低于表中列出的最低限，該測試樣品報告合格通過（P）。 通過區(qū)（2）如果元素（Cd，Pb，Hg）中任一元素的測試結果都高于表中列出的最高限，該測試樣品報告不合格（F）。 不通過區(qū)（3）如果元素（Cd，Pb，Hg）中任一元素的測試結果都處于表中給出的范圍及屬邊界值，或者元素（Cr，Br）中任一元素的測試結果高于表中列出的最低限，該測試樣品報告一個或多個元素需要進一步采取其它方法驗證確認（V），根據(jù)確認的測試結果再給出相關的符合性評價。 灰度區(qū)（4）如果部分元素在電子電氣設備中的使用被RoHS 指令豁免，而X射線光譜快速篩選中測試結果為不合格，需在測試樣品報告中注明該元素被豁免（E）。 豁免區(qū) 不過

27、，由于電子產品的多樣性和復雜性，以及業(yè)內人士的經(jīng)驗，我們建議最終用戶在使用XRF分析儀時，根據(jù)自身的實際情況來設定通過區(qū)、不通過區(qū)和灰度區(qū)。皆 能 (亞洲) 有 限 公 司檢測結果應該如何理解續(xù)示例：檢測電子元件中的鉛如果鉛濃度讀數(shù)大于等于1500 ppm，屬于“依照RoHS指令Not OK”，該部件被否決。注意：RoHS指令對某些電子元件存在例外，如陶瓷電阻。這些元件即使含鉛，也會被認為是符合“無鉛”要求。用戶必須熟悉這些特例，以便應用在特定的產品和操作程序中。如果鉛濃度讀數(shù)為小等于500 ppm，屬于“依照RoHS指令OK”，該部件可以被接受。如果鉛濃度的讀數(shù)在500 ppm到1500 p

28、pm之間，那么用戶應當對其進行進一步的定量分析。討論：上述標準是建立在鉛的被限制濃度為0.1% (1000 ppm)基礎上的。由于校準方法對于種類繁雜、形狀多樣的樣品無法做到一應俱全，所以我們對相應的接受拒絕的標準也放得比較松。作為用戶來說，通過檢測自有的大量樣品積累經(jīng)驗以不斷提高檢測的確信度，并不斷縮小接受拒絕的區(qū)間。皆 能 (亞洲) 有 限 公 司檢測結果應該如何理解續(xù) 單次檢測的誤差值與檢測時間密切相關：檢測時間越長，誤差值越小。 一種被普遍接受的可行規(guī)則為：如果檢測結果的誤差值（）小于等于檢測結果的20%，那么這次檢測就可以被認為是定量準確的；而如果誤差值（）大于檢測結果的20%，那么這次檢測就被認為是定性的或頂多是“半定量”的，從而不能作為量化判斷的根據(jù)。 比如說，如果我們要檢測聚氯乙烯（PVC）中的鎘（Cd），檢測時間為120秒，檢測結果和誤差值分別為237ppm 與 34ppm，那么這個結果會被認為是定量的，因為其誤差值34ppm低于檢測結果的20%（47ppm）。另一方面，如果我們只檢測20秒，誤差值可能高達78ppm。在這種情況下，誤差值高于47ppm，此時該結果最多只不過是“半定量”的。 皆 能 (亞洲) 有 限 公 司檢測結果應該如何理解續(xù) 一般情況下，金屬中是不含Cd的，如果含有，我們應該如下