top of page
  • Olya Black

Что вы должны знать о бессвинцовой технологии (RoHS)

Обновлено: 14 июн. 2020 г.

Это больше, чем просто быть свободными от свинца: что вам необходимо знать о директиве RoHS, как разработчику электроники


Мы производим более 40 миллионов тонн электронных отходов каждый год, и только 12,5% из них подвергаются переработке. Что же происходит с остальными отходами?

Они оказывается в одной из стран третьего мира. Однако проблема заключается вовсе не в самих отходах, а в том, как они влияют на окружающую среду и, в итоге, на наше здоровье.


Свалка электронных отходов в Гане (Африка)

Свалка электронных отходов в Гане (Африка)


Выброшенные электротовары, в совокупности с кислотным дождем, выделяют свинец, который затем попадает в водопровод. Но что, же можно с этим сделать? Как общество, мы не придаем значение тому, что происходит с электротехническими товарами, когда мы их выбрасываем. И именно поэтому, Европейским союзом была принята директива RoHS для того, чтобы раз и навсегда уберечь нас от накопления опасных веществ. Вот что необходимо знать об этом, каждому разработчику электроники.



Что такое директива RoHS?


The Restriction of Hazardous Substances (Ограничение использования опасных веществ), или RoHS, была принята Европейским союзом в 2003 году и вступила в силу 1 июля 2006 года, ограничив использование опасных веществ в электронной промышленности. Важно отметить, что любые отремонтированные детали, оборудование или производственные запасы, реализованные до 2006 года, не подпадают под действие данной директивы. RoHS ограничивает использование следующих веществ:

  • Свинец (Pb)

  • Ртуть (Hg)

  • Кадмий (Cd)

  • Шестивалентный хром (Cr6+)

  • Полибромированные бифенилы (PBB)

  • Полибромированный дифениловый эфир (PBDE)


Наиболее распространенный вид покрытия печатных плат на основе свинца (HASL)

Наиболее распространенный вид покрытия печатных плат на основе свинца (HASL)


Из перечисленных веществ наиболее пристального внимания при производстве электротоваров заслуживает свинец, и не без оснований. Ранее его практически повсеместно использовали во время монтажа печатных плат, кроме того, наиболее распространенные финишные покрытия содержали порядка 40% свинца в своем составе до принятия директивы RoHS.


В наши дни в сфере производства электроники все изменилось. Вам будет не просто найти детали, которые содержат свинец, а на рынке предлагается множество бессвинцовых финишных покрытий для ваших продуктов. Но что все это значит для разработчиков и производителей электроники?



RoHS и электронная промышленность


Ограничение по использованию свинца, стало самой большой проблемой для производителей электроники, помимо других запрещенных веществ в директиве RoHS. Почему?


Высокая температура плавления


Для бессвинцового припоя требуется высокая температура плавления - порядка 227°С, для сравнения, при традиционном оловянно-свинцовом припое, используется температура - 180°С. Все компоненты должны быть способны выдерживать такую высокую температуру, для чего необходимо полностью пересматривать процесс их разработки и производства.


Процесс смешанного типа


Поскольку для изготовления свинцовых и бессвинцовых плат требуются совершенно разные температуры, необходимо внедрение отдельных производственных линий. А это означает вложение огромных инвестиций в оборудование для местных компаний, которым необходимо запускать два разных процесса производства с использованием свинца и без него.


Проблемы в системе снабжения


Исключение свинца из производства электроники влияет и на других участников рынка. Ответственность распространяется, в том числе на поставщиков материалов. Как правило, у любого производителя электротоваров вы увидите, требование об обязательном наличии сертификатов соответствия для их поставщиков.


RoHS влияет практически на каждый аспект производства электроники. Разобравшись в производственном процессе, вы поймете, что данная директива влияет, чуть ли не на каждый этап изготовления печатной платы, включая:

  • Финишное покрытие печатных плат. Для большинства голых печатных плат в настоящее время используется бессвинцовое покрытие. Рынок предлагает множество вариантов, среди которых ENIG (иммерсионное золото), иммерсионный металл и HASL (выравнивание припоя горячим воздухом).

  • Сборка деталей. Бессвинцовый припой требует применение более высоких температур при сборке деталей платы, что имеет огромное значение при выборе необходимых компонентов во время проектирования продукта.

  • Срок службы. Платы, произведенные по технологии бессвинцового припоя и финишного покрытия, как правило, имеют более короткий срок службы, отчасти в связи с их повышенной чувствительностью к влажности. Это достаточно важное замечание особенно в том, случае если продукт планируется использовать в экстремальных условиях, на протяжении нескольких лет или десятилетий.


Печатные платы на марсоходе должны иметь срок годности в десятилетия, а не в годы.

Печатные платы на марсоходе должны иметь срок годности в десятилетия, а не в годы.


Разработчики электротоваров и директива RoHS


Теперь, возможно, у вас возникнет вопрос, какое отношение все это имеет ко мне, разработчику? Если производитель обязан соблюдать требования директивы RoHS, разве не он должен убедиться в выборе финишных покрытий и деталей, которые не содержат свинец? Не совсем так. Если вы не хотите, чтобы при производстве вашего продукта возникали задержки, то необходимо учитывать в процессе проектирования печатных плат массу новых переменных, которые вводит директива RoHS, включая:


Проверка всех компонентов


Прежде чем ваша плата уйдет в производство, вы, как ее разработчик, несете ответственность за подбор деталей, соответствующих требованиям директивы RoHS. К счастью, большинство, если не все поставщики необходимых составляющих, четко определяют на своем веб-сайте, соответствует их продукт требованиям RoHS или нет. Например, у Digikey вы можете увидеть символ в виде зеленого листа рядом с каждым компонентом в результатах поиска. Когда вы просматриваете спецификации для конкретной детали, в верхней части страницы также указывается статус отсутствие свинца/RoHS, все это поможет вам сделать правильный выбор.



Кроме того, помимо подбора компонентов, допускаемых условиями директивы RoHS, вам также необходимо учитывать, способны ли выдержать ваши детали такую высокую температуру, в случае применения бессвинцового припоя. Для чувствительных к температуре компонентам, таких как МЭМС (микроэлектромеханические системы), коммутаторы, мембраны и светодиоды, мы рекомендуем делать заметки в спецификации (BOM) для вашего сборочного цеха, чтобы они заранее знали о температурных ограничениях.



Выбор финишного покрытия


Вам также необходимо взять на себя ответственность за выбор финишного бессвинцового покрытия для вашей печатной платы, и существует множество вариантов для этого. Возможно, это будет не просто, поскольку универсального «лучшего» покрытия пока не существует. Вы обнаружите, что каждый вид имеет свои уникальные преимущества и недостатки, которые должны быть сбалансированы с вашими конструктивными требованиями. Среди самых популярных видов бессвинцового финишного покрытия: