RoHS符合性测试实践
上传人:admin 上传时间: 2007-02-08 浏览次数: 161 |
测试标准
目前尚无可供生产者或监管机构用于判定产品是否符合RoHS要求的检测标准,值得欣慰的是,国际电工委员会已经开始了有害物质检测方法标准的起草工作,为此专门成立了IEC/TC111委员会第三工作组(WG3)负责相应的起草工作。该标准预计到2006年10月份才能正式发布使用。我国也由国家标准化管理委员会组织成立相应的标准工作组,起草我国的国家标准,并负责代表我国参与IEC标准的制定工作,目前这项工作正在紧锣密鼓的进行当中。
为了应对RoHS的要求,在目前没有现成的专门用于电子电气产品中有害物质检测方法标准的前提下,大家都在使用实验室内部制定的标准或借鉴相关的检测标准,如用于某些金属材料、土壤、水源、塑料等等的专用分析方法,虽然不是直接用于电子电气产品的测试,但这些方法经过适当的修改和验证程序验证后,用于电子电气产品及其部件的测试往往也有很好的准确性。
分析程序与方法
当决定要对一个样品进行检测时,遵循严格的作业程序是十分必要的,这个流程就是检测标准,可是目前没有统一适用的标准过渡时期,就应该参考已有的相关标准,基于现有的技术经验积累,制定一个室内的作业程序,并应用标准参考物质予以必要的验证。这个作业流程至少应该包括:样品准备、机械制样、化学制样(溶样)、设备调试与校准、仪器测试、数据分析、出具报告等。在过程中,影响测试结果的关键步骤需要特别的注意,如制样的代表性、过程的污染与损失、测试条件的变化、背景干扰等等,每一步都非常重要。令人欣慰的是,随着科技与分析技术的进步,各种测试手段越来越丰富,仪器硬件也越来越先进。相对于复杂的溶解制样的理化程序,多了方便生产者使用的X射线荧光(XRF)筛选分析方法,大多数情况下可以不经过破坏性的制样就可以做出符合性的判断。基于这种便利条件,在测试程序上将更为完备,图1给出了业界推荐的标准化的测试流程。
按照欧盟技术委员会(TAC)给出的限值定义,是基于构成电子电气产品的各均匀材质。因此测试的直接对象必然要求是均匀材质,或不能通过机械的手段进一步拆分的部件。因此进入测试程序最初就面临机械制样的问题,即需要对测试的产品按均质材料的标准进行拆分。否则,制样不对或不准确,后面的测试就白费了。事实上,大多电子电气产品的结构复杂,要严格按均质材料的要求进行拆分并不容易,对于制造商来说,可以使用XRF测试方法进行局部筛选测试,还有使用能谱仪(SEM/EDS)进行不破坏的现场测试,这种方法对样品少或者镀层成分的测试非常有效,但要注意测试仪器的检测极限与测试结果的准确度。而对于监管机构或第三方实验室来说,需要得到精确的仲裁结果,这种筛选方式就不能使用了。
由于电子电气设备中许多元器件结构复杂,对于按均匀材质的拆分方法难度很大,且这种严格的拆分制样是否有必要,因此一直存在许多争议。但RoHS指令的要求又不可回避,否则又可能违反指令而面临处罚。然而这样对于生产者来说,并没有太大的问题,他们可以通过对制程以及材料的来源采取严格的管控来解决,因为原材料是容易分析的。对于复杂元器件的制造商或从事元器件失效分析或检测的专业实验室来说,也没有太大的问题,因为他们了解元器件的结构以及六种有害物质存在的可能性。掌握好拆分的度,问题就能够得到很好的解决。
另外还可以使用制作器件横截面,然后用SEM/EDS或XRF测试,在局部放大后分析即可,如果有含铅必然不少(一般大于15%),要么没有,不存在微量且临界的状况,这就是专业经验与技术结合的判断。因此,对于设备制造商而言,有了这些有效的受到确保自己产品的符合性就够了,至于监管机构如何拆分测试已经不重要了。
对于用XRF与EDS方法进行筛选的测试,需要补充强调一下,这两种方法都只是对元素的定性测试,定量时需要很好的标准样品。所得到的结果只是元素的含量,不代表有这种物质,即如果测到有铬(Cr)或溴(Br),并不代表有指令禁止的六价铬或PBB与PBDE,但如果没有测到这两个元素,就肯定没有其对应的六价铬与PBB或PBDE等有害物质。
对于精确的鉴定测试(Verification Test)所使用的机械制样方法、化学溶解制样方法以及仪器分析技术一并汇总于表2,供读者了解各种方法的适用性。真正的鉴定测试一定要严格按标准或作业指导书的规定的要求和步骤进行。
测试方案与策略
某大型的空调厂商曾表示,如果每一样品或每一种物料都需要精确测试的话,现在所能创造的利润可能全部消失。可以想象测试的成本有多高,因此在RoHS的符合性实践中,通过严格的分析测试来保证对设备生产者来说并不是很好的选择,即是必要的测试也要有很好的计划以及策略。如果全部要求供应商去测试,成本也会转化给自己,再说供货量不大的供应商并不一定会按照你的要求去做,所以究竟策略讲究管理就非常重要。什么时候需要测试?那些物料需要测试?测试的频率如何?那些项目必须测试那些不必测试?这就是所谓的策略,根据策略再制定测试的方案。这样才能做到高效率低成本,并最终达到符合RoHS的要求。
一般情况下,生产商或供应商的企业或公司在制定计划时,通常以年为单位,生产计划采购计划在当年内大都相对稳定,生产稳定时供应商也不会轻易更换。因此,测试计划应该以一年来做。如果所用的物料在本年度内没有评估过,那就应该进行重新评估,评估的过程一般首先检查分析供应商的产品技术资料,如果没有自我声明且该物料存在有害物质的风险高,就应该随机抽样分析。如果有自我声明或有效期内测试报告,且含有有害物质的风险不高,则可免于进一步的测试。如果该物料本年度内评估过,但存在有害物质的风险极高,就应该随机抽样分析,并且根据历次的测试数据的结果调整测试的频率。
一般是在该物料的供应商或产地改变时、物料成分变化时、供应链中不可预见的事故发生时需要对该物料进行在分析,如果该物料使用回收材料或高风险的材料进行制造,那么应该增加测试的频度,如果发现历次的分析结果都合格且非常稳定,那就应该减少测试的频率,同时随着RoHS指令的实施进程,测试的频率也应该减少,因为整个供应链或产业都受到了RoHS的影响,随着这种影响的深入和扩大,不符合指令要求的物料也越来越少了。
再就是,对于设备的生产商来说,充分利用筛选技术可以减少测试的成本,我们都知道筛选测试比起精确定量测试成本低很多,且速度快,现在还有便携式的XRF测试设备,用于工厂内部的有害物质的管制手段非常有效,但必须注意筛选设备的精度以及使用时的条件,XRF是一种需要标准样品的表面分析技术,对测试样品的背景材料以及表面的状态有一定的要求,表面平整度与镀层厚度都会影响测试的准确度,不少生产商在使用该设备时都对其失去信心,因为他们发现测试同一样品的不同区域结果差异很大,这说明他们不了解XRF这种筛选测试仪器的特点。图2是生产商内部测试控制的流程图,利用该流程可以帮助生产者做到既符合要求又成本低而有效。
如果对分析对象的了解程度较深,评估有害物质在所用物料中存在的风险时就非常有利,某些物料虽然需要测试,但并非所有六项有害物质均需要,因此,在测试项目的选择上,基于风险还可以简化,免去不必要的项目,比如金属中的阻燃剂(PBB/PBDE)、陶瓷中的六价铬、助焊剂中的阻燃剂等等,这些材料中根本不可能含有那些有害物质。这样进一步节约了测试成本提高了效率。表3根据测试对象的材料分类,给出了检测项目选择上的建议,供设备的生产者参考。
测试机构的选择
我们已经知道,有害物质的测试程序是相当复杂的,不仅需要许多精密的仪器设备、经验丰富的专业技术人员,还需要一套完善的质量保证体系。即是原来是专业的材料分析实验室,对于如此复杂的电子电气设备,它们的工作一点都不会轻松。因此,电子电气设备的生产商的许多测试仍需委托第三方实验室进行,同时还可保证检测数据的公正性。于是,如何认可或选择有能力的测试机构就是委托测试前必须面对的问题。一般而言,建议从一下几个方面进行考虑:
一、 该实验室是否获得实验室认可机构的认证,在中国从事实验室认可的机构是中国国家实验室认可委员会(CNAL),经过认可的实验室一般均按照国际标准ISO17025管理运行,有完善的测试质量保证体系,也能承担由于检测失误造成的损失或法律责任。
二、 实验室虽然经过认可了,可是要看看认可的项目是否包括这些物质的检测。
三、 实验室的权威性如何?是否为广大企业所认可?这种权威性不仅是依靠政府的授权,而是长期积累的一种基于数据准确、检测公正以及高的服务质量的社会影响力与品牌效应。
四、 实验室的服务质量,包括服务的态度与效率等。
除了以上因素以外,最重要的一点就是,实验室是否对电子电气产品有很好的了解,是否有对电子元器件进行分析检测的经验或制造经验,这一点对电子电气产品以及部品的测试结果有非常大的影响。这些产品与单纯的材料不同,需要首先进行均匀材质的拆分,机械制样以后才能进行理化分析。而对于没有元器件封装知识和经验的人员或实验室而言,根本无法准确地对测试样品进行很好的拆分,正如前面所说的,制样不对,后续的工作做到再好也没有用。因此,最好选择对元器件或电子产品有分析经验的实验室,承担自己的分析任务。目前社会上出现了许多提供RoHS测试服务的新实验室,以价格低吸引顾客,需要引起注意。
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