1 / 19

RoHS MATERIĀLU TESTĒŠANAS STANDARTI UN METODES. LODĒJUMA KVALITĀTES UN DROŠUMA KONTROLE

RoHS MATERIĀLU TESTĒŠANAS STANDARTI UN METODES. LODĒJUMA KVALITĀTES UN DROŠUMA KONTROLE. Ēvalds Pentjušs LU Cietvielu fizikas institūts. Saturs. RoHs Direktīvas ierobežoto vielu koncentrācijas noteikšanas metodes elektrotehnikas un elektronikas preču komponentēs

silvio
Download Presentation

RoHS MATERIĀLU TESTĒŠANAS STANDARTI UN METODES. LODĒJUMA KVALITĀTES UN DROŠUMA KONTROLE

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. RoHS MATERIĀLU TESTĒŠANAS STANDARTI UN METODES. LODĒJUMA KVALITĀTES UN DROŠUMAKONTROLE Ēvalds Pentjušs LU Cietvielu fizikas institūts

  2. Saturs • RoHs Direktīvas ierobežoto vielu koncentrācijas noteikšanas metodes elektrotehnikas un elektronikas preču komponentēs • bezsvina lodējumu kvalitātēs un drošuma pārbaudes metodes, • minēto metožu realizēšanas iespējas Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūtā (CFI).

  3. Ierobežoto vielu koncentrāciju noteikšanas metodes (I) • RoHS Direktīva ierobežo elektrotehnikas un elektronikas preču komponentēs (homogēnā materiālā) Hg, Pb, Cr(VI) un divu Br saturošu vielu klātbūtni līdz 0,1% no masas un Cd līdz 0,01% no masas • Koncentrāciju mērīšanu sarežģī tas, ka Cr (III) netiek ierobežots. • Tāpat no trim Br saturošu vielām, kuras izmanto lai samazinātu dažādu polimeru degšanas spēju, ir ierobežoti polibromdifenils (PBB) un polibromēts difenilēteris (PBDE), bet nav ierobežots dekabromdifenilēteris (Deca BDE)[1].

  4. Ierobežoto vielu koncentrāciju noteikšanas metodes (II) • RoHS direktīva nenosaka ierobežoto vielu koncentrācijas mērīšanas metodes vai mērīšanas tehniku, bet priekšlikumi nāk no industrijas [2,3]. • Tiek piedāvāti divu veidu testi- šķirošanas (sorting) testi un apstiprinošie (confirmatory) precīzas mērīšanas testi. • Ar šķirošanas testu nosaka, kuras komponentes var saturēt ierobežotās vielas un novērtē to skaitlisko lielumu.

  5. Ierobežoto vielu koncentrāciju noteikšanas metodes (III) • Kā vienīgais dzīvotspējīgais šķirošanas tests atzīta Rentgena staru fluorescences spektroskopija (XRF). • Tā spējīga noteikt Pb, Hg, Cr, Br koncentrācijas mazākas par RoHS prasīto 0,1%, kā arī dažkārt noteikt Cd koncentrācijas mazākas par 0,01%. • Ja šādas iekārtas jūtības var sasniegt, tad var iztikt tikai ar XRF. Ja ar XRF atrastais koncentrācijas līmenis tuvs RoHS noteiktam slieksnim, tad nepieciešama precīzāka analīze.

  6. Ierobežoto vielu koncentrāciju noteikšanas metodes (IV) Kā apstiprinošās metodes tiek ieteiktas vairākas metodes (atkarībā no pētāmās vielas): • Induktivi saistītas plazmas spektrofotometrija (ICP) un atomu absorbcijas spektrofotometrija (AAS) ieteiktas, lai mērītu Hg, Cd, Pb un Cr koncentrācijas. • Spektrofotometrijas tehnika (540nm) tiek ieteikta, lai mērītu Cr (VI). Ja kopējais hroma daudzums mazāks par 0,1%, tad Cr (VI) arī būs mazāks par 0,1%. Jonu hromatogrāfijas metodi rekomendē, kad paraugs satur daudz organiskus piemaisījumus • Gāzes hromatogrāfu ar masas spektrometru izejā (GC-MS) vai gāzes hromatogrāfu ar HP šķidruma hromatogrāfu (GC-HPLC) lieto lai noteiktu organiskos broma savienojumus PBB un PBDE. FT-IR spektrometru tieši(plānas sloksnes vai pulveris) lieto, lai noteiktu koncentrācijas, lielākas par 3% [4,5].

  7. Lodējuma kvalitātēs un drošuma testi Visu testu metožu pamatā ir standartu metodes. Standarti reglamentē prasības materiāliem, komponentēm, lodējumiem, definē defektus un nosaka dažādas testēšanas metodes. Tā prasības ir definētas: • lodēšanas pastām standartā IEC 61190-1-2; • kušņiem- IEC 61190-1-1; • mīkstiem lodēšanas sakausējumiem- IEC 61190-1-3; • iespiestām shēmplatēm (PCB) – IEC 62326-4; • samontētām iespiestām shēmplatēm- IEC 61191-1; IEC 61192-1. Dažādi defekti • samontētām iespiestām shēmplatēm definēti IEC 61191-1,2,3,4 un IEC 62326-1, • SMT un HTM lodēšanas savienojumiem- IEC 61191-1. • Eksistē liels daudzums standarta testu. Kāda to daļa parādītā zemāk- katalogā.

  8. Testēšanas praktiskā realizācija • Lai palīdzētu uzņēmumiem pāriet uz bezsvina lodēšanu, ES pašlaik darbojas GreenRose projekts. • Projekta ietvaros ir nodibinātas divas lodēšanas kvalitātes laboratorijas. Viena atrodas Varšavas Televīzijas un radio institūtā (ITR) un otra- LU CFI (ISSP). • Abas kvalitātes laboratorijas vairāk viena otru papildina kā pārklājas. • Ja problēmu nav iespējams atrisināt vienā laboratorijā, tad var griezties otrā. • Vēl Varšavas Tehniskā universitātē nodibināta lodējumu drošības laboratorija pie kuras arī var griezties pēc palīdzības. Izveidota pilota apmācību līnija SMT izpildē Varšavas uzņēmumā Semicon. • Eksistē visu laboratoriju iespējamo testu katalogi. Zemāk dots CFI (ISSP) izpildāmo testu katalogs.

  9. CFI realizējamo kvalitātes un drošības testu katalogs (situation on November 1, 2005) Table 1. Tests for lead-free materials applied in PCB assemblies • Chemical test methods 1.1.Test 2C01: Resistance to sodium hydroxide of base materials - EN 61189-2. 1.2. Test 2N02: Water absorbtion - EN 61189-2. 2. Mechanical test methods 2.1. Test 2X02:Dimensional stability of thin laminates- EN 61189-2. 2.2. Thichness - EN 61189-2. 2.3. Weight of foil after lamination : EN 61189-2. 3. Flammability 3.1. Flammability, horizontal : EN 61189-2.

  10. 4. Miscellaneous 4.1. Elemental analysis of materials: a)Scanning Electron Microscope EVO 50 XVP, sensitivity of 1 Wt % for light elements and 0,1% for heavier elements. A micrometer resolution. b) AAS- Unicam SP90A Series2. c)FT-IR Spectrometer Bruker Equinox 55. d)HR 4000 UV-NIR High resolution spectrometer. 4.2. Soil analysis 4.3. Corrosion analysis of materials

  11. Table 2. Tests for PCB with lead-free finishes • Visual and dimensional examination 1.1. Test 2D01: Thickness of base materials and rigid board- IEC 61189-2. 1.2. Test 3D2: Plated conductors widths and spacings between conductors, positional accuracy- IEC 61189-3A1; IEC 62326-4 . 1.3. Test 3X06: Plating thichness, microsection method: IEC 61189-3 A1, IEC 62326-4.

  12. 2. Surface conditions tests 2.1. Test X07: Solderability, edge dip test for printed boards surface conductors, attachment lands, and plated-through holes. Test A- Edge Dip Test for surface conductors and attachment lands only. Test C- Solder Float Test for plated – through holes, surface conductors and attachment lands, solder source side: IPC/EIA J-STD-003A, IEC 61189-3. 2.2. Test 2X02: Dimensional stability of thin laminates: IEC 611892-2.

  13. 2.3. Test 3X08: Delamination of plating, thermal shock:IEC 61189-3 Amend.1. 2.4. Microsectioning for determining internal conditions of plated through holes, conductive patterns, base materials and coating of PCB:IEC 61189-3 Amend.1. 2.5. Test 3X11: Assessment of multilayer printed boardsafter thermal shock for inner layer junction failure and micro-cracking of inner layer foils:IEC 61189-3 Amend.1.

  14. 3. Mechanical test methods 3.1. Test 2M5: Pull off strength- IEC 61189-2. 3.2. Test 2M06: Peel strength after exposure to solvent vapor- IEC 61189-2. 3.3. Test 2M13: Peel strength as received- IEC 61189-2. 3.4. Test 2M14: Peel strength after heat shock- IEC 61189-2. 3.5. Test 2M17: Peel strength at high temperature- IEC 61189-2. 3.6. Test 2M22: Weight of foil after lamination- IEC 61189-2. 3.7. Test 3M05: Peel strength, flexible printed boards- IEC 61189-3.

  15. 4. Electrical tests 4.1. Test 3E09: Voltage proof, surface layers - IEC-61189-3. 4.2. Test 3E1:Voltage proof between layers- IEC-61189-3. 5. Environmental tests 5.1.Test 3N01: Thermal shock, immersion, oil bath- IEC-61189-3. 5.2.Test 3N06.Damp heat, steady state for PCB materials PCB and PCB assemblies- IEC-61189-3, EN 60068-2-78. 5.3. Test Nc: Rapid change of temperature, two fluid bath method - IEC 600682-14. 5.4. Test Ba and Bb: Dry heat- EN 60068-2-2. 5.5. Test 1P02: Preconditioning,125 0C -IEC 61189-1.

  16. Table 3. Tests for lead free components for SMT and THT 1. Visual and dimensional examination 1.1. General inspection of components. 1.2. Surface condition of component leads and termination prior to assembly. 1.3. Integrity of components (microsection). 2. Surface conditions tests 2.1.Solderability: IEC 61191-1, IEC 61189-4. 2.2. Solderability maintenance: IEC 61191-1.

  17. Table 4. Tests for PCB assemblies • Visual and dimensional examination 1.1. Appearance and workmanship : IEC 61191-1, IEC 61192-1 1.2. Defects of surface mount soldered assemblies: IEC 61191-1, IEC 61191-2. 1.3. Defects of through- hole mount soldered assemblies : IEC 61191-1, IEC 61191-3, IEC 61191-4, IEC 62326-1. 1.4. SMT solder connection contours: IEC 61191-2. 1.5. THT solder connection contours : IEC 61191-3.

  18. 1.6. SMT and THT solder connections after microsectioning : - 1.7. Part markings and reference designations damage: IEC 61191-1. 1.8. Flux residue : IEC 61191-1. 1.9. Cleanless verification: IEC 61191-1. 1.10.Encapsulation inspection: IEC 61191-1. 1.11.Post rework/repair inspection -2. Miscellaneous test 2.1. Analysis of metallographic cross-section of solder joints: IEC 61191-1. 2.2. Pull test - 3.Environmental tests 3.1. Test 3N06: Damp heat, steady state for PCB materials, PCB and PCB assemblies - IEC-61189-3, EN 60068-2-78.

  19. Izmantotā literatūra 1-“dti RoHS Regulations, Government Guidance Notes, Consultation Draft-July 2004”, SI 2004. 2. “Procedures for the Determination of Levels of Reguleted Substances in Electrotechnical Products” IEC ACEA ad hoc Working Group Version 1.0 12/06/2004. 3.”IPC-1065, Material Declaration Handbook (For Users and Manufacturers of Printed Circuit Boards)” January 2005. 4.Greenrose. Deliverable D1.1 Priority Hazards in Electronics.ITRI (UK), IJS(Slovenia), TUB( Germany). 19. April 2005. Sampling for the RoHS Directive- Practical problems. 5.Dr Paul Cusack. Analytical Test Protocols for Ensuring Compliance with the EU RoHS Directive. Soldertec Global- Tin Technology St Albans,UK. 2005.

More Related