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Halogen Free无卤素解析与RoHS2.0修订指令(EU)

日期:2016-10-28 15:48

一、前言 
随着全球对环境保护的要求越来越高,人们对卤素问题的关注也日益增加,根据IEC61249-2-21的要求,对于无卤素制造线路板规定了所用的电子焊接材料、树脂以及增强性能的材料中卤素的最高含量,无卤素成为继2006年7月1日ROHS指令实施以来电子行业的又一次绿色革命。  


二、卤素的内涵  
“卤素”是希腊语,原意是盐碱地的意思,卤素或者卤族元素包括氟、氯、溴、碘和砹五种化学元素。  
在电子业领域,人们仅对溴和氯最感兴趣。  

三、 为什么要实行无卤素  
含溴、氯化合物的电子废料、塑胶产品中含有鹵素类阻燃剂、PVC,当这些产品废弃燃烧时,易产有害物质戴奧辛和酸性气体(HCl),经由生物累积,危害环境和人体健康,联合国国际环境规划已将其列入持久性有机污染物。  
卤化物广泛存在于印刷电路板、焊接掩膜、模塑化合物、连接器,以及其他常见的电子产品中。如印刷电路板的阻燃剂中有含卤材料,其中PBB和PBDE的毒性是人们最为关心的。含有卤素的电路板和电子产品在不完全燃烧的情况下会产生许多副产品,包括二恶英(dioxin)和呋喃类化合物(furan-likecompound),以及酸性或腐蚀性气体,这些对环境及人的健康具有潜在危害。目前大部分电力及通信电缆均含有卤素,这种线缆在燃烧时就会散发出有毒雾状化学物质。一旦发生火灾,线缆燃烧产生的酸性气体将损伤人们的鼻子、嘴和喉咙,烟雾还容易使人迷失方向,难以逃离火灾现场。因此欧盟的RoHS条例禁止在印刷电路板中使用PBB和PBDE这两种含卤材料。现在有人企图在电子器件中限制使用所有的含卤材料。他们认为,焚烧电子器件时,溴化材料会生成剧毒的二恶英。他们要求禁止使用的含卤材料超出了RoHS最初只限制PBB和PBDE的规定。  

无卤素可能会成为继2006年7月1日RoHS(有害物质限制)指令实施以来电子行业的又一次绿色革命。和卤化物的危害相比,RoHS指令限制使用的六种有害物质(铅Pb、镉Cd、汞Hg、六价铬CR6+四种重金属和多溴二苯醚PBDE、多溴联苯PBB两种阻燃剂)的危害更是触目惊心。  

其中,铅会对神经系统直接造成伤害;镉会对骨骼、肾脏、呼吸系统造成伤害;汞会对中枢神经和肾脏系统造成伤害;六价铬会造成遗传性基因缺陷;多溴二苯醚PBDE和多溴联苯是强烈的致癌性和致畸性物质。  

从无铅、RoHS到无卤素,再到挪威要求禁止使用18种有害物质的PoHS指令,对材料越来越严格的环保要求不但能显著减少电子产品对环境的污染,还能有效保障我们的健康。  

消除卤素的市场推动因素:  
(1)对环境和健康的担心  
(2)某些溴化阻燃剂确实有毒(多溴联苯、多溴二苯醚)  
(3)许多溴化阻燃剂与已知有毒的多氯联苯结构相似  
(4)刺激了对所有溴化阻燃剂的防范心理  
(5)产品寿命终止燃烧处理产生的毒副产品  
(6)卤素的不完全燃烧产生二恶英  
(7)废弃电器常温燃烧在全球范围内盛行  
(8)环境组织强烈反对溴化阻燃剂  
(9)在环境组织的推动下,OEM正在寻求无卤素解决方案并将这一要求推及整个供应链。  
(10)各大主要OEM公告消除溴化物  
苹果:2008年底消除聚氯乙烯和溴化阻燃剂  
DELL:2009年消除溴化阻燃剂  
HP:2009年消除聚氯乙烯和溴化阻燃剂  
含氯的碳水化合物燃烧期间会形成少量的二恶英和呋喃  
根据消防数据,意外火灾产生的呋喃和二恶英水平对人身健康的影响不大。  

四、无卤素相关法规及其内容  
根据各种产业标准,可接受的卤素含量:溴为900ppm,氯为900ppm,卤素的总含量最多为1500ppm。  

无卤素要求规范:  
IPC低卤素电子标准工作组4-33A & JEDEC JC14委员会:所有PCB基材必须满足IPC-4101B标准中定义的低卤素溴和氯的要求。目前RoHS II正在修订中。  

对于许多不同来源的卤素,以及低水平卤素含量对环境的最低限度影响,大多数机构采用国际电化学委员会(InternationalElectrochemicalCommission,IEC)所规定的含量水平,作为其最终装配产品的要求。  

五、 无卤化的检测与分析  
为了证明电路板用的材料中不含卤素,制造商必须进行焚烧测试,然后用离子色谱法测定有没有卤族元素。燃烧时溴化活化剂材料分解,在这些材料中,溴化物中的原子在室温下以共价健结合成溴化物分子  

测试方法:  
(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 测试方法,用于电子材料、PCB板以及互联结构件和组装件  
part 2 TEST 2C12 测试方法用于互联结构件  

(3)JPCA-ES-01-2003  
无卤素材料的测试方法  
(4)IPC TM-650 (Number 2.3.41)  

六、 无卤化制程面临的挑战与机遇  
无卤化运动对于我们中国企业来说,只有挑战,没有机遇,因为我们是被动者,是规则的被迫遵守者。  

我们一定要从无铅化、无卤化这一系列接踵而至的环保运动中吸取教训,引起我们的警觉。我们成功应对了无铅化,结果不久就出现了无卤化。如果无卤化我们也应对过去了,那么很快就会出现下一个我们意想不到的新运动。因为运动的实质就是“遏制”,而为了实现这一目的的手段是多种多样的,为了需要,随时可以找出一个冠冕堂皇的理由。欧美之所以敢这样做,就是看准了中国企业普遍存在的“研发缺位”这一软肋,打你,却让你毫无反击之力,要么被打倒,要么被迫地遮挡

2015年6月4日,欧盟官方公报(OJ)发布RoHS2.0修订指令(EU)2015/863,正式将DEHP、DBP、BBP、DIBP列入附录Ⅱ限制物质清单中,至此附录Ⅱ共有十项强制管控物质。

新增的4种邻苯二甲酸酯的限值均是0.1%(1000ppm),与之前提出的4项优先评估物质不同的是删除了六溴环十二烷(HBCDD),增加了DIBP作为管控物质。新增了DIBP作为管控物质,是出于其后期可能会被用于替代DEHP、DBP以及BBP的考虑。电子企业需重点关注DIBP的存在情况。

此修订指令发布后,欧盟各成员国需在2016年12月31日前批准和发布遵从该指令的法律、法规和行政规定,相关规定应从2019年7月22日起实施。

从2021年7月22日起,对DEHP、BBP、DEP和DIBP的限制适用于医疗器械(包括体外医疗器械)和监测控制仪器(包括工业监测控制仪器);

关于实施日期的说明:

考虑到企业满足新的有害物质要求需要一定时间,所以(EU) 2015/863中规定了相应的过渡期:所有电子电器产品(除医疗设备和监控设备)自2019年7月22日起需满足新要求。医疗设备和监控设备自2021年7月22日起需满足新要求。

提醒广大企业:

1.若主要市场还包含美国的电子企业,则需要重点关注该指令提出的DIBP,以及另外美国比较关注的DINP。

2.邻苯二甲酸酯类物质主要作为增塑剂在电子电器产品中使用广泛,主要存在于电线电缆、塑料,油漆和油墨等各种材料中。建议广大企业及时调查产品中邻苯二甲酸酯的的使用情况,确保产品符合ROHS2.0的最新要求,降低贸易风险。

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