انطباق RoHS در تولید PCB: استانداردها، الزامات و پیاده سازی

در عصر آگاهی جهانی از محیط زیست و نگرانی های ایمنی مصرف کنندگان، انطباق RoHS تبدیل به سنگ بنای تولید الکترونیک مسئول شده است.رعایت دستورالعمل محدود کردن مواد خطرناک (RoHS) فقط یک تعهد قانونی نیست، بلکه یک علامت کیفیت است.، پایداری و دسترسی به بازار. RoHS استفاده از مواد سمی را در الکترونیک محدود می کند،حفاظت از سلامت انسان و محیط زیست در حالی که امکان تجارت مرزی در مناطق مانند اتحادیه اروپا، چین و کالیفرنیا

این راهنما مطابقت RoHS را برای تولید PCB تجزیه می کند، تاریخچه آن، مواد محدود، چالش های پیاده سازی و بهترین شیوه ها را پوشش می دهد.یا خریدار، درک RoHS برای جلوگیری از مجازات های گران قیمت و دسترسی به بازارهای جهانی ضروری است.

انطباق RoHS چیست؟
RoHS (مختصر از “محدودیت مواد خطرناک‬) یک چارچوب نظارتی برای محدود کردن استفاده از مواد سمی در تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی (EEE) است. اهداف اصلی آن عبارتند از:

a.کاهش آلودگی محیط زیست ناشی از زباله های الکترونیکی (زباله های الکترونیکی).
ب) حفاظت از کارگران و مصرف کنندگان از قرار گرفتن در معرض مواد خطرناک.
ج) تسهیل تجارت جهانی از طریق هماهنگی استانداردهای مواد.

تاریخچه کوتاهی RoHS
RoHS از اتحادیه اروپا سرچشمه گرفته است اما از آن زمان به بعد (با تغییرات) در سراسر جهان پذیرفته شده است.

امروزه مقررات مشابه RoHS در بیش از 30 کشور وجود دارد، از جمله چین (China RoHS) ، کره جنوبی و ایالات متحده (پروپوزشن 65 کالیفرنیا).

چرا RoHS برای تولید PCB مهم است
PCB ها در مرکز تقریباً همه وسایل الکترونیکی قرار دارند، که آنها را به یک تمرکز حیاتی برای انطباق RoHS تبدیل می کند.

از فروش در اتحادیه اروپا، چین و سایر بازارهای تنظیم شده (که حدود 40٪ تقاضای جهانی الکترونیک را نشان می دهد) ممنوع است.
خطراتی برای سلامتی ایجاد می کند: به عنوان مثال سرب می تواند باعث آسیب عصبی شود؛ کادمیوم یک عامل سرطان شناخته شده است.
جریان های زباله های الکترونیکی را آلوده کنید، زیرا مواد سمی در خاک و آب در هنگام دفع خارج می شوند.

برای تولید کنندگان، انطباق RoHS دسترسی به بازارهای اصلی را باز می کند، مسئولیت را کاهش می دهد و با اهداف پایداری شرکت ها هماهنگ می شود.

مواد محدود شده تحت RoHS
RoHS 3 ۱۰ ماده را در PCB ها و اجزای الکترونیکی محدود می کند، با محدودیت های غلظت سختگیرانه (به وزن):

توجه: برای کاربردهای خاصی استثناء وجود دارد (به عنوان مثال، سرب در جوشگر دمای بالا برای PCB های هوافضا) ، اما این موارد به شدت تنظیم شده و نیاز به اسناد دارند.

چگونه انطباق RoHS بر تولید PCB تأثیر می گذارد
دستیابی به انطباق RoHS نیاز به تغییرات در مواد، فرآیندهای و کنترل کیفیت در طول چرخه زندگی PCB دارد:
1انتخاب مواد
جوش: جوش سنتی مبتنی بر سرب (63٪ Sn / 37٪ Pb) با جایگزین های بدون سرب مانند SAC305 (96.5٪ Sn ، 3٪ Ag ، 0.5٪ Cu) جایگزین می شود که در 217 ° C ذوب می شود (در مقابل 183 ° C برای جوش سرب).
پوشش: پوشش های کروم شش ارزش با کروم سه ارزش، نقره غوطه ور یا ENIG (طلای غوطه ور نیکل بدون برق) جایگزین می شوند.
زیربناها و پلاستیک ها: مهار کننده های شعله در زیربناهای PCB و محفظه ها باید از PBBs / PBDE ها اجتناب کنند؛ پلاستیک های بدون فتلات برای کانکتورها و کابل ها استفاده می شود.
اجزای: مقاومت ها، خازن ها و IC ها باید مطابق RoHS باشند، زیرا حتی یک جزء سازگار نمی تواند کل PCB را سازگار نکند.

2. فرایندهای تولید
جوشاندن مجدد: جوشاندن بدون سرب به دماهای جریان مجدد بالاتر (240 ∼ 260 ° C) نیاز دارد، که نیاز به ارتقاء کوره ها و مدیریت حرارتی برای جلوگیری از آسیب به PCB دارد.
مواد تمیز کننده: حلال هایی که حاوی مواد خطرناک هستند (به عنوان مثال مواد تمیز کننده مبتنی بر کروم) با جایگزین های آبی یا الکل جایگزین می شوند.
مدیریت زباله: زباله هایی که حاوی مواد محدود شده (به عنوان مثال، زباله های جوشنده سرب) هستند، نیاز به دفع تخصصی برای جلوگیری از آلودگی محیط زیست دارند.

3مستند سازی و ردیابی
اعلامیه مواد: تامین کنندگان باید اسناد اعلامیه سازگاری (DoC) را ارائه دهند که گواهی می دهد مواد (رشن، مس، جوش) با محدودیت های RoHS مطابقت دارند.
سوابق آزمایش: PCB ها باید به طور دوره ای آزمایش شوند (به عنوان مثال، فلورسنت اشعه ایکس (XRF) یا تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی) برای تأیید سطوح ماده.
زنجیره نگهداری: گزارش های ردیابی مواد را از تامین کنندگان خام تا PCB های آماده ردیابی می کند و در صورت شناسایی اجزای ناسازگار، به سرعت به عقب برمی گرداند.

مزایای انطباق RoHS
در حالی که انطباق نیاز به سرمایه گذاری دارد، مزایای طولانی مدت از هزینه ها بیشتر است:
1دسترسی به بازار
PCB های سازگار می توانند در اتحادیه اروپا، چین و سایر مناطق تنظیم شده فروخته شوند، که میلیاردها درآمد بالقوه را نشان می دهد.تنها بازار الکترونیک اتحادیه اروپا سالانه 350 میلیارد یورو ارزش دارد که دسترسی به آن برای محصولات ناسازگار مسدود شده است.

2شهرت برند
مصرف کنندگان و مشاغل به طور فزاینده ای اولویت پایداری را دارند. رعایت RoHS نشان دهنده تعهد به ایمنی و محیط زیست است و اعتماد به برند را افزایش می دهد.یک نظرسنجی در سال 2023 نشان داد که 68٪ از خریداران B2B تامین کنندگان سازگار با RoHS را ترجیح می دهند.

3مسئولیت کاهش یافته
عدم انطباق می تواند منجر به جریمه (تا 100،000 یورو در اتحادیه اروپا) ، توقیف محصولات و دادرسی شود. در سال 2022، یک تولید کننده بزرگ الکترونیک 2 یورو پرداخت کرد.جریمه 3 میلیون دلاری برای فروش PCB های ناسازگار در آلمان.

4مدیریت محیط زیست
RoHS سمی بودن زباله های الکترونیکی را کاهش می دهد. به عنوان مثال، جوش بدون سرب بر اساس گزارش های زیست محیطی اتحادیه اروپا، سالانه حدود 10،000 تن سرب را از محل دفن زباله ها حذف می کند.

چالش های انطباق RoHS
با وجود مزایای آن، انطباق RoHS موانع را برای تولید کنندگان PCB ایجاد می کند:
1هزینه های بالاتر
a. مواد: قیمت جوش بدون سرب 20٪ تا 30٪ بیشتر از جوش سرب است؛ پوشش ENIG 50٪ گران تر از کروم شش ارزش است.
ب. ارتقای تجهیزات: اجاق های بازپرداخت و ابزارهای بازرسی برای فرآیندهای بدون سرب می توانند 50،000 $200 $ هزینه کنند.000.
c.بررسی: آزمایش آزمایشگاه شخص ثالث برای 10 ماده هزینه 100 ¢ 300 دلار در هر دسته PCB است.

یک تولید کننده PCB کوچک تا متوسط ممکن است 100،000$500،000$ هزینه های اولیه را در نظر بگیرد.

2چالش های فنی
a. قابلیت اطمینان جفت جوش: جوش بدون سرب شکننده تر از جوش سرب است، که نیاز به کنترل فرآیند سختگیرانه تر برای جلوگیری از خرابی جفت در کاربردهای مستعد لرزش (به عنوان مثال PCB خودرو) دارد.
b. استرس حرارتی: دمای بالاتر جریان مجدد می تواند به اجزای حساس به گرما (به عنوان مثال ، خازن های الکترولیتی) آسیب برساند اگر با دقت مدیریت نشود.

3پیچیدگی زنجیره تامین
اطمینان از انطباق مستلزم بررسی صدها تامین کننده است (تولید کنندگان رزین، تولید کنندگان ورق مس، تولید کنندگان قطعات).یک دسته از خمیر جوش ناقص می تواند کل تولید PCB را باطل کند.

چگونگی دستیابی به انطباق RoHS در تولید PCB
یک رویکرد ساختاری هزینه ها را به حداقل می رساند و رعایت طولانی مدت را تضمین می کند:
1انجام یک حسابرسی انطباق
a. زنجیره تامین خود را برای شناسایی مواد با خطر بالا (به عنوان مثال، جوش، مواد شیمیایی پوشش) نقشه برداری کنید.
ب.بررسی فرآیندهای فعلی (پروفایل های بازپرداخت، مواد تمیز کننده) برای مراحل غیر سازگار.
c.فوقی ها را بین شیوه های فعلی و الزامات RoHS محاسبه کنید.

2منبع مواد سازگار با RoHS
a.شراکت با تامین کنندگان گواهینامه IEC 61249-2-21 (استانداردهای مواد PCB سازگار با RoHS).
ب.از تامین کنندگان خواسته شود که:
ورق اطلاعات ایمنی مواد (MSDS)
اعلامیه سازگاری (DoC)
گزارش های آزمایش از آزمایشگاه های معتبر (به عنوان مثال، گواهینامه ISO 17025)

3. ارتقاء فرآیندها و تجهیزات
a.فورم های جریان مجدد را برای پردازش پروفایل های جوش بدون سرب (درجات حرارت بالاتر، زمان طولانی تر) استفاده کنید.
سرمایه گذاری در تحلیلگرهای XRF برای غربالگری داخلی مواد (تکیه بر آزمایشات شخص ثالث را کاهش می دهد).
ج.کارمندان را در مورد تکنیک های جوش بدون سرب آموزش دهید تا از نقص هایی مانند مفاصل سرد جلوگیری شود.

4. اجرای سیستم های اسناد
a.از نرم افزار (به عنوان مثال SAP، GreenData) برای ردیابی گواهینامه مواد و نتایج آزمایش استفاده کنید.
ب.حفاظت از یک "پیونده ی انطباق" با:
مدارک ارائه دهنده
گزارش های تست داخلی و شخص ثالث
سوابق اعتباربخشی فرآیند
ج. انجام حسابرسی داخلی سالانه برای شناسایی شکاف ها.

5. با تولید کنندگان با تجربه همکاری کنید
کار با تولید کنندگان PCB متخصص در انطباق RoHS (مانند LT CIRCUIT) خطر را کاهش می دهد.

a.سلسله های تامین را از قبل بررسی کنید.
ب.استفاده از فرآیندهای بدون سرب معتبر.
ج) ارائه اسناد قابل ردیابی برای هر دسته.

آینده تطابق RoHS
مقررات RoHS به تکامل خود ادامه خواهد داد، با سه روند اصلی:

1فهرست مواد گسترش یافته: افزوده های پیشنهادی (به عنوان مثال، کرومات سرب) تولید کنندگان را ملزم به ارزیابی مجدد مواد می کند.
2هماهنگی جهانی: تلاش برای هماهنگی قوانین اتحادیه اروپا، چین و ایالات متحده، رعایت قوانین را برای شرکت های چند ملیتی ساده خواهد کرد.
3اجرای سختگیرانه تر: افزایش کنترل های گمرکی و جریمه ها عدم انطباق را بیشتر از همیشه خطرناک می کند.

سوالات عمومی
سوال: تفاوت بین RoHS اتحادیه اروپا و RoHS چین چیست؟
A: هر دو مواد مشابه را محدود می کنند، اما چین RoHS نیاز به برچسب گذاری و آزمایش اضافی برای برخی محصولات (به عنوان مثال، رایانه های شخصی، تلفن های همراه) دارد.چین همچنین قوانین معافیت متفاوتی برای سرب در جوش دارد.

سوال: آیا می توان از جوش سرب در PCB های سازگار با RoHS استفاده کرد؟
ج: معافیت های محدودی برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا (به عنوان مثال، هوافضا، ایمپلنت های پزشکی) وجود دارد که در آن جوش بدون سرب ممکن است شکست بخورد. این معافیت ها نیاز به تأیید رسمی دارند و به شدت تنظیم می شوند.

س: PCB ها باید چند بار برای مطابقت با RoHS آزمایش شوند؟
ج: فرکانس آزمایش بستگی به ریسک دارد: PCB های پر حجم و پر خطر (به عنوان مثال، الکترونیک کودکان) باید هر سه ماه یکبار آزمایش شوند؛ دسته های کم خطر می توانند سالانه آزمایش شوند.غربالگری XRF داخلی می تواند آزمایش آزمایشگاهی را تکمیل کند.

س: آیا رعایت RoHS برای PCB های فروخته شده در ایالات متحده مورد نیاز است؟
A: هیچ RoHS فدرال ایالات متحده وجود ندارد، اما پیشنهاد 65 کالیفرنیا نیاز به هشدار برای محصولات حاوی مواد خاص RoHS دارد. بسیاری از شرکت های آمریکایی به طور داوطلبانه برای دسترسی به بازارهای جهانی رعایت می کنند.

س: چگونه می توانم موافقت یک تامین کننده با RoHS را تأیید کنم؟
A: درخواست یک اعلامیه مطابقت معتبر (DoC) ، گزارش آزمایش از آزمایشگاه های معتبر و سوابق ردیابی برای مواد اولیه.ISO 14001) همچنین تعهد به انطباق را تأیید می کنند..

نتیجه گیری
انطباق RoHS دیگر برای تولید کنندگان PCB اختیاری نیست بلکه یک ضرورت تجاری است. با محدود کردن مواد سمی، RoHS از سلامت، محیط زیست و دسترسی به بازار محافظت می کند.در حالی که دستیابی به انطباق نیاز به سرمایه گذاری اولیه در مواد دارد، تجهیزات و آموزش، مزایای طولانی مدت دسترسی به بازار، کاهش مسئولیت و بهبود شهرت، آن را به یک اولویت استراتژیک تبدیل می کند.

با تکامل مقررات، همکاری با تامین کنندگان باتجربه و جلو ماندن از به روز رسانی مواد برای حفظ انطباق کلیدی خواهد بود.RoHS فقط در مورد پیروی از قوانین نیست بلکه در مورد ساخت پایدار است، محصولات رقابتی جهانی.