一、前言
隨著全球?qū)Νh(huán)境保護的要求越來越高,人們對鹵素問題的關(guān)注也日益增加,根據(jù)IEC61249-2-21的要求,對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、碘和砹五種化學元素。在電子業(yè)領(lǐng)域,人們僅對溴和氯最感興趣。
三、為什么要實行無鹵素
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,當這些產(chǎn)品廢棄燃燒時,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,這種線纜在燃燒時就會散發(fā)出有毒霧狀化學物質(zhì)。一旦發(fā)生火災,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。他們認為,焚燒電子器件時,溴化材料會生成劇毒的二惡英。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。
無鹵素可能會成為繼2006年7月1日RoHS(有害物質(zhì)限制)指令實施以來電子行業(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,鉛會對神經(jīng)系統(tǒng)直接造成傷害;鎘會對骨骼、腎臟、呼吸系統(tǒng)造成傷害;汞會對中樞神經(jīng)和腎臟系統(tǒng)造成傷害;六價鉻會造成遺傳性基因缺陷;多溴二苯醚PBDE和多溴聯(lián)苯是強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,對材料越來越嚴格的環(huán)保要求不但能顯著減少電子產(chǎn)品對環(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因素:
(1)對環(huán)境和健康的擔心
(2)某些溴化阻燃劑確實有毒(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)境組織強烈反對溴化阻燃劑
(9)在環(huán)境組織的推動下,OEM正在尋求無鹵素解決方案并將這一要求推及整個供應鏈。
(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形成少量的二惡英和呋喃
根據(jù)消防數(shù)據(jù),意外火災產(chǎn)生的呋喃和二惡英水平對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)標準,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低鹵素電子標準工作組4-33A & JEDEC JC14委員會:所有PCB基材必須滿足IPC-4101B標準中定義的低鹵素溴和氯的要求。目前RoHS II正在修訂中。
對于許多不同來源的鹵素,以及低水平鹵素含量對環(huán)境的最低限度影響,大多數(shù)機構(gòu)采用國際電化學委員會(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)與機遇
無鹵化運動對于我們中國企業(yè)來說,只有挑戰(zhàn),沒有機遇,因為我們是被動者,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)保運動中吸取教訓,引起我們的警覺。我們成功應對了無鉛化,結(jié)果不久就出現(xiàn)了無鹵化。如果無鹵化我們也應對過去了,那么很快就會出現(xiàn)下一個我們意想不到的新運動。因為運動的實質(zhì)就是“遏制”,而為了實現(xiàn)這一目的的手段是多種多樣的,為了需要,隨時可以找出一個冠冕堂皇的理由。歐美之所以敢這樣做,就是看準了中國企業(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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