Rohs测试流程及XRF使用手册.docx
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Rohs测试流程及XRF使用手册
Rohs检测流程及测试指引----------------------------------------------------第3页
术语和定义
电子电气产品中限用的六种物质的测定程序
均质材料的定义
电子产品的拆解
电子产品测试的实践指引
RoHS指令豁免清单
XRF光谱筛选法介绍
X射线萤光分析仪的有害物质分析----------------------------------------第30页
什么是X射线
电磁波的种类
X射线的安全性
什么是荧光X射线
XRF测量原理
X射线的统计波动
萤光X射线分析仪器的构成
荧光X射线分析仪的测量条件
干扰波峰
定性分析方法
定量分析方法
荧光X射线分析仪的测量条件
关于塑料测定的补正结构
用语说明
SEA1000A台式荧光X射线分析仪器有害物质测定简易手册------第55页
1．分析条件的区别使用
2．分析线的设定
3．测定上的注意点
4．测定前的准备·结束
5-1．根据常规程序进行样品测定的程序
5-2．根据块体标准曲线进行样品测定的程序
5-3．根据块体FP进行样品测定的程序
6．装置的校正
7．标准曲线的确认和更新
8．管理值的登记和变更
9．在常规测定程序下的波形保存
10．在块体标准曲线程序下的能谱输入
应用篇-实际样品测量及测定实例-----------------------------第64页
RoHS对象元素的波峰的位置
在实际样品测定中的注意点
关于荧光X射线的测定实例
容易混淆的波峰和区别方法
简易拆分实例
测定时的注意事项
测量分析须知
样品摆设方向的影响
复合部品测量
电线等的被覆材料的测量
树脂部分的厚度厚的场合
泡沫聚苯乙烯等的包装材料
金属・塑料以外的样品测量
基板・中间含有基板的样品
无铅焊锡中的铅的测量
涂饰・被镀的样品
测定事例1-10
XRF与其它检测仪器对电镀材料的分析差异
SEA1000A仪器介绍----------------------------------------第83页
仪器外观
仪器校正及参考物质说明
分析方法与材料种类对照
XRF分析要素
关于保险丝
消耗品的更换方法
故障检修
特征X射线能量表
Rohs检测流程及测试指引
术语和定义
电子电气产品中限用的六种物质的测定程序
均质材料的定义
电子产品的拆解
电子产品测试的实践指引
RoHS指令豁免清单
XRF光谱筛选法介绍
定义
以下术语和定义用于整个文件，另外还有一些术语和定义可在试验过程的术语和定义部分找到。
1电工产品
依赖于电流或电磁场来正常工作的产品，或产生、转移和测量这样电流和磁场的设备，以及那些设计为交流电额定电压不超过1000V，直流电额定电压不超过1500V的产品。
2区域可替代单元
用普通工具可以较容易移走（机械连接）的部件、元件或组件。
注：
“容易移走”包括用具有拧或拆分功能的普通工具，但是不能对单元有不可回复的破坏作用。
3物质
物质是指化学元素及其化合物（例如铅是一种化学元素而氧化铅是一种化合物）。
美国化学协会的化学摘要系统的注册号可用来归类所有的化学元素及其绝大部分化合物，并可用于鉴定。
4筛选
主要目的是量化被检测材料中所关心（被分析）的元素的含量的一种分析手段。
5聚合物材料:
合成或半合成的有机缩合或聚合产品，能被浇铸或挤出成型或薄膜或纤维。
注：
聚合物材料如聚乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS树脂、聚苯乙烯等。
6金属材料
金属材料由金属元素组成，包括铁的、非铁的和合金材料。
注：
金属材料如：
铁合金,镍合金,锡合金,铝合金,镁合金,铜合金,锌合金,贵金属合金。
7电子装置
电工产品的一部分，不能单独产生一个电气系统，通常被叫作电子元件、电子部件或零件。
注：
电子装置如：
半导体，活性元件如二极管和整流器，被动元件如电阻和电容，电气电子连接器，击穿元件，继电器，印刷电路板（PCB）等。
8被分析物
用于检测的物质或元素
9基体
分析物的材料或物质形状或形态，含有被分析物。
另外还有一些术语和定义可在试验过程的术语和定义部分找到。
电子电气产品中限用的六种物质（铅、镉、汞、六价铬、
多溴联苯、多溴二苯醚）浓度的测定程序
（一）参考检测方法
1、国际电工委员会“IECACEAadhocWorkingGroup”推出针对RoHS指令的检测程序（IEC62321,Ed.1）.
2、相关国际标准
EPA系列标准:
3050B3060A30523540C8082……
ENV系列标准:
1122:
200112402:
1999……
BS系列标准:
6534:
19946721-9:
1989……
2、中国的电子电气产品有毒有害物质检测SN系列行业标准。
（二）检测程序
A．样品拆分
电子电气产品的成品和半成品由多种材料（聚合物类、金属类、电子元器件类、添加剂，涂料，颜料，绝缘漆，玻璃，搪瓷，胶木，墨水，瓷等）组成，必须首先进行拆解，直至得到无法进一步机械拆解的最小均质材料检测单元，再进行有害物质的检测。
欧盟的技术顾问委员会（TAC）就“均质材料”作了如下解释：
均质材料（HomogenousMaterial）是指“统一的整体组成”，就是用机械方法拆分到不能再拆分的最小单元。
对于无法拆解的非均质组件（如IC、贴片电阻、贴片电容），须使用低温破碎、研磨等方式制成均质检测单元，再进行检测。
B.筛选测试（采用X荧光分析仪）
X射线荧光光谱法
适用范围：
塑料部件、金属部件、电子元件中:
铅、汞、镉、总铬、总溴的测试
技术特点：
一次性快速定性和半定量分析铅、汞、镉、铬、溴元素含量。
对均质产品无须制样，直接进行无损测试。
其中手持式X荧光作为定性筛选检测（主要用于出货检验），具有不受空间和样品尺寸限制的优点。
通过测量，可检出有害物质不含有或含有。
对于含有的样本，通过台式XRF进行半定量的分析，台式X荧光分析仪具有检测准确度及精确度高的优点，通过测量，可将样本判定为合格、不合格及待确认检测样品。
C.确证测试及相关检测仪器
检测项目
主要仪器
处理方法
铅
AAS/ICP
EN1122,EPA3050B,3052,IEC62321
镉
AAS/ICP
EN1122,EPA3050B,3052,IEC62321
汞
氢化物AAS
EN1122,EPA3050B,3052,IEC62321
六价镉
紫外分光光度计
EPA3060B7196A,IEC62321
多溴联苯PBB
GC-MS
EPA3540C354635413550B3545B,IEC62321
多溴二苯醚PBDE
GC-MS
电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES法）
适用范围：
塑料部件、金属部件、电子元件中铅、汞、镉、总铬的含量测试。
技术要点：
选择采用微波消解、湿法消解、干法消解等手段溶解样品，一次性同步测定铅、汞、镉、总铬的含量。
测汞需与氢化物发生装置联用检测。
原子吸收分析法（AAS法）
适用范围：
塑料部件、金属部件、电子元件中铅、汞、镉、总铬的含量测试。
技术特点：
元素的特征原子吸收谱线选择性强，对于铅、镉、铬等元素的测试灵敏度高。
测汞需与氢化物发生装置联用检测。
分光光度分析法
适用范围：
六价铬的含量测试
主要仪器：
分光光度计
技术特点：
该方法是六价铬测试的经典方法，可参考多项国内外标准，如EPA3060A等。
气相色谱/质谱联用分析法（GC-MS法）
适用范围：
塑料及电子元件中PBB、PBDE阻燃剂的定量分析。
仪器：
台式气质联用仪。
技术要点：
采用索氏抽提、微波抽提、快速溶剂抽提ASE等方式从样品中提取待测PBB、PBDE组分，固相萃取等方式净化，用气相色谱/质谱联用分析法测定PBB、PBDE含量。
液相色谱分析法（HPLC法）
适用范围：
塑料部件及电子元件中PBB、PBDE阻燃剂的定量分析。
主要仪器：
液相色谱仪。
技术特点：
在PBB和PBDE测试中，HPLC法适用于十溴联苯和十溴联苯醚等高沸点难挥发性阻燃剂的测试，弥补GC-MS法的弱点。
D．结果评价:
结果评价的内容分为以下5个方面：
①对产品拆分过程的符合性评价；
②对采用适当检测标准的符合性评价；
③对检测单元测试结果可靠性的评价；
④对各检测单元结果是否符合限量要求的判定；
⑤对产品是否符合RoHS的总体评价
均质材料的定义
欧盟的技术顾问委员会（TAC）给出的关于均质材料的指导如下：
“不能被机械分离成不同材料的材料。
”后来有定义为：
术语“均质”是指“统一的整体组成”。
单独型式的“均质材料”的例子是：
塑料，陶瓷，玻璃，金属，合金，纸，板，树脂，涂层。
术语“机械分离”是指原则上用机械手段如拧、割、压、磨等能将样品分离。
执行者也可以决定样品是元件，这种样品的获得比较适合于电子装置。
注：
元件可以认为是电子电气产品中能被普通工具无损分离的最小部分，它包括电子部分如未组装的印刷电路板、电阻、电容、二极管、整流器，电机械部分如连接器、电缆绝缘，或机械部分如螺丝、骨架或壳体（表面经电镀、涂漆或涂料处理）、按键、装饰玻璃、玻璃陶瓷元件等。
执行者也可以决定样品是区域可替代单元（FRU），这种样品的获得比较适合于电子装置。
注：
区域可替代单元是用普通工具可以较容易移走（机械连接）的部件、元件或组件。
一台个人电脑上的区域可替代单元包括壳体、主板、底盘、电池、键盘、鼠标、风扇、驱动器（CD-ROM,DVD）、电源、附加卡等。
TAC提议的关键定义：
均质材料：
无法用物理的方法拆分成其他不同材料的
均质：
由单一的成分构成的（如单一的塑胶胶，金属属，玻璃等）
物理性拆分：
原则上能够用机械的方法拆分的材料
例如如：
旋开开，切割割，压碎碎，碾磨和研磨等
TAC的例子
1.塑料盖盖：
仅一种塑料材料料，没有涂层或其他种类的材料附着或被包含在内。
（均质材料）
2.电缆缆：
由非金属绝缘材料环包着的金属电线。
由于每种不同的材料能够被物理性拆分分，因此每种分离出来的不同材料可以分别当作均质材料。
3.半导体包装装：
塑胶模块材料料，铅架构上的镀锡电镀层层，铅架构的合金金，焊线等。
每一种材料均可当作均质材料
电子产品的拆解
1机械制样方法
本方法的目的是为电子信息产品检测有毒有害物质的拆分制样提供规范。
1.1电子信息产品的结构和拆分原则
1.1.1术语及定义
1.1.1.1整机：
指通电时能实现某些功能的电子产品，如电视、电话、电扇等；
1.1.1.2零部件：
指只需借助简单工具就可以拆分的构成整机的零部件，如单板、插件、电源和模块等；
1.1.1.2零部件：
指只需借助简单工具就可以拆分的构成整机的零部件，如单板、插件、电源和模块等；
1.1.1.3电子元器件和组装材料：
如电阻、电容、集成电路、焊料、胶粘剂等；
1.1.1.4原材料：
主要指构成电子元器件或结构件的基本材料，此类物质一般可视为“均匀材料”。
1.1.2电子信息产品的拆分目标
为了精确测试电子信息产品材料中受限物质的浓度，达到有效控制有害物质在电子信息产品中使用
的目的，应该在精确测试前将电子信息产品拆分至基本的构成单元或材料（详见表2）。
表2电子信息产品（EIP）的拆分目标
类别基本组成单元或材料的定义
类别
基本组成单元或材料的定义
EIP-A
构成电子信息产品的各均匀材质
EIP－B
电子信息产品中小型部件，即不能进一步拆分的小型零部件或不均匀材料，规格小于等于或小于1.2mm3（相当于0805片式元件
EIP－C
电子信息产品中各部件的镀层材料
EIP－D
电子信息产品中特殊材料或特殊部件，见标准SJ××－200×，4.1
1.1.3连接方式分类
1.1.3.1物理连接：
指不同的材料通过压力、摩擦力、重力等物理作用力相连接或固定在一起的方式。
通常有：
压接、铆接、粘接、绑接、螺纹连接、扣接、覆盖、环绕等；
1.1.3.2化学连接：
指不同材料需要通过化学反应方式形成的连接。
一般有焊接、电镀、化学镀、绑定（Bonding）等。
1.1.4受限物质的存在区域和形态
1.1.4.1铅：
塑料添加剂、颜料、稳定剂、电池、焊接材料、镀层材料、玻璃、灯泡、固体润滑剂、橡胶等；
1.1.4.2镉：
塑料稳定剂、电器触点的镀层、电池、弹簧、连接器、PCB、保险丝、颜料和涂料、半导
体光电感应器等；
1.1.4.3汞：
塑料添加剂、着色剂、荧光灯、温控器、传感器、继电器、金属蚀刻剂、电池、防腐剂、
消毒剂、粘结剂等；
1.1.4.4六价铬：
金属防锈镀层、颜料、防锈剂、防腐剂、陶瓷釉等；
1.1.4.5PBB和PBDE：
有机材料的阻燃剂、PCB、连接器、塑料外壳等。
1.1.5拆分原则
1.1.5.1对涉及仲裁检测的电子信息产品，需严格按照表2所列拆分目标进行拆分。
1.1.5.2对检测机构具有可操作性；对电子产业的供需双方具有经济可行性。
制样时只针对有害物质风险高的材料进行制样，有害物质风险低的部分可不拆分。
1.1.5.3制样时，要把电子信息产品中特殊材料或特殊部件（EIP－D）和其他部分（EIP－A/B/C）分开制样，依EIP－D/A/B/C顺序进行拆分。
1.1.5.4体积≤1.2mm3的样品不必拆分。
可以整体制样（如：
0805封装的元件2.0×1.2×0.5mm的元
件不必拆分）。
1.1.5.5对于物理连接，需要拆分至连接前的材料或不大于1.2mm3体积的单元。
1.1.5.6对于化学连接，如果是镀层（EIP－C），则可制作镀层的横截面，使用检测限量为0.1％的XRF
或SEM/EDS直接判断是否存在有害物质，以决定是否在镀层制作时为有意添加了有害物质。
而对于本体（基体材料）的制样，采用机械或溶解方法去除镀层进行制样。
1.1.5.7对于化学连接，如果是一种材料的表面和另一种材料的端子连接，或者是两种材料的端子连接，则要分开制样。
2拆分示例
2.1有引脚类集成电路拆分示例
有引脚类集成电路种类繁多、形状各异。
如DIP、SOP、QFP等，其中以QFP最有代表性。
该类器件拆分以QFP为例。
QFP器件的主要风险是引脚上的铅和塑料封装体中可能存在的有害物质。
因此，对于本体＞4mm3的QFP，可拆分成引脚、本体两部分（注意：
本体中可能含有EIP－D类物质）。
2.2阵列类集成电路拆分示例
阵列类集成电路器件指具有球栅阵列、柱栅阵列和针栅阵列的集成芯片，其中每一种阵列又可以分为很多。
以球阵列为例，可以分为PBGA、FCBGA、CSP、WLCSP等。
该类器件拆分分别以PBGA和FCBGA为示例。
PBGAFC-BGA
拆分准则：
可以拆分为焊球和本体（注意：
本体中可能含有EIP－D类物质）。
2.3PCB拆分示例
PCB按基材的性质可分为无机基材板和有机基材板。
一般由丝印、阻焊膜、焊盘、表层铜走线、内层铜走线、孔镀铜和基材构成。
对于各类基板，重点关注焊盘的表面处理方式、有机物中的添加剂和阻燃剂。
拆分准则：
需要切取焊盘和有机材料来制样。
当焊盘的镀层≤30μm时，将焊盘剥下，与焊盘一起制样；
当焊盘的镀层＞30μm时，采用镀层的一般制样方法制样；
有机基材板选取无器件无过孔的位置切割一块制样（铜含量应小于样本重量的10％）。
1.环氧树脂板上的表面涂层（绿色，白色和光油）2.环氧树脂板上的印刷电路铜片
3.不包括涂层及铜片在内的环氧树脂板
2.4无引脚矩形片状元件拆分示例
无引脚矩形片状元件的种类很多，形状大小各异。
该类器件拆分以某种片式电阻为例
片式电阻构成为标志层、保护层、焊端和本体。
拆分准则：
当体积≤1.2mm3时，整体制样；
当体积＞1.2mm3时，焊端如果为镀层，按照镀层材料的制样方法制样；如果是物理连接，则需拆分下端子制样；
本体材料直接制样。
2.5插装分立元器件拆分示例
插装分立元器件很多，如电阻、电容、电感、二极管、三极管等。
拆分准则：
将引脚剪下制样：
当本体体积≤1.2mm3时，整体制样；当本体体积＞1.2mm3时，按照拆分原则拆分制样。
如:
拆分案例：
电阻器
a.陶瓷上的涂层（粉红，金，黄，红，棕色）b.除却涂层后的陶瓷（主体）
c.银色金属（盖帽）d.银色金属（导线）
2.6插装电解电容拆分示例
插装电解电容构造较为复杂，一般构成为套管、橡胶、电解液、电解纸、铝泊、铝壳、接脚。
当电容本体体积≤1.2mm3时，拆分为引脚和本体；
当电容本体体积＞1.2mm3时，拆分为引脚、外壳和本体
a.黑色塑胶片连同白色印刷。
（外套管）b.银色金属（内套管）c.半透明纸
d.暗银色金属片e.黑色塑胶f.银色金属（导线）
2.7线缆拆分示例
线缆材料很多，如电线、电缆、光纤、光缆等。
这类材料构造都比较简单，一般由外保护层、内保护层和无机芯材构成，拆分也按照其构成进行拆分。
例：
电线电缆（powercord）
组成部份:
导体（铜+镀层）,绝缘体（内部皮膜）,外皮层
2.8金属镀层类样品
按镀层拆分原则5.1.5.6制样，或不制样而用XRF判断是否有意无意添加。
拆分案例4：
开关
a.黑色塑胶b.银色金属（扣件）c.亮银色/暗棕色金属片d.铜银色金属
e.金色金属f.银色金属g.亮铜金属
拆分案例6：
连接器
a.银色金属b.棕色塑胶c.银色金属（扣件）d.银色金属（端子）e.银色金属（导线）
拆分案例7：
变压器
a.7mm黄色胶带b.5mm黄色胶带c.铜金属线d.黑色磁铁e.银色金属（导线）
f.黑色塑胶
拆分案例8：
USB接口
a.白色塑胶b.银色金属c.浅褐色塑胶d.雪白色塑胶e.金色/银色金属（钉）
变压器和电感类
组成部件:
芯Core，卷线coil，绕轴bobbin,导线leadwire,绝缘物insulator,外壳case框架frame,etc.
DC马达
构成部件:
部件机壳（树脂模moldedplastic,etc.）,金属部件（轴shaft,转子rotorcore,端子terminal,框架frame,etc.）,碳刷brush,磁铁magnet,卷线coil,andother
请留意树脂的阻燃剂、整流子的电子特性和润滑为目的的特别金属类（合金）等或者轴承档部的润滑油
国际电工委员会会（IEC）关于电子产品测试的实践指引1
1简介
本段的目的要为电子产品中受限物质的测试提供实际的指导。
象这样的指导很重要，因为测试一个完全的电子产品有许多实际的挑战，主要包括下面两个方面：
●获得一个代表性的样品
●应用合法的限值要求
一种典型的电子产品由许多单独的零部件组成例如集成电路（IC）,分立元件（电阻，电容器，二极管等），电线，电缆，印刷电路板（PCB），连接器，固定件，传感器等。
这些部件都是一个独特的各种材料的混合体。
例如，集成电路可能硅片，硅片粘合剂，环氧灌封胶，模塑化合物，引脚和引脚电镀材料。
这些材料通常都是均匀的，由一组材料组成，所以获得一个代表性的样品是一个巨大的挑战。
令人头痛的是各个存在法律规定的地区并没有一个统一的、可以接受的镉、六价铬、铅、汞、PBB和PBDE的限值存在。
而且由于某些技术上的原因还存在豁免的情况（例如灯泡中的汞，玻璃和陶瓷中铅）。
因此，产品可能在豁免的部位含有受限物质也是合法的。
最终，一些公司会因为商业和管理风险的原因而选择超过法定要求设定比较保守的限值。
实际挑战的一个好的例子是根据欧盟要求检测一个最终产品。
欧盟规定的受限物质的限值在“同质材料”水平上，实际要做一个典型电子产品的测试是不可能的。
如前所述，一种典型的电子产品（例如个人计算机，手机等）可能由成千上万种同质材料组成，由于时间、费用和样品制备的限制，要做一个完全的测试是不现实的。
因此，建议测试应该集中在产品“风险”的部位进行，这样可以保持一个合理的测试费用和时间。
以下是本标准确认的评估产品的实际的方法。
A.2范围
本附录只提供电子产品测试的一般性的指导。
由于电子产品种类繁多，本附录不可能详细覆盖到所有电子产品，如果需要某一产品类型或产品家族的详细指导，应该由那些制造产品的工业部门来发展这些知道。
A.3产品的测试
产品的测试可在多个水平上进行，本附录评估产品的指导可分为3大类：
●不进行拆分的评估
●进行简单拆分后的评估
●进行详细拆分后的评估
下面的图4举例说明各种不同水平的评估。
图4:
各评估水平的测试
A.3.1不进行拆分的产品的评估
产品可能在不进行拆分的情况下进行受限物质的评估，但这样的评估非常有限制，取决于被质疑的产品。
在大多数情况下，外部件或材料例如外壳、外部电缆、电线、螺钉或固定件，可以不拆分进行评估。
外部件的评估通常可以用本标准在第6章定义的初筛方法。
表21列出了受限质历史的使用。
该表并不是毫无遗漏，但是为外部件的初筛提供了一个良好的出发点。
大部分受限物质的应用已经历史性的变成其中的一种应用了。
在通常的外部份中的限制物质的历史使用
外部件
受限物质
历史的使用
塑料外壳，固定件，夹子，螺丝钉等
铅
塑料添加剂
镉
塑料添加剂，着色剂
PBDEs
阻燃剂
玻璃和陶瓷
铅
玻璃添加剂
金属外壳，固定件，夹子，螺丝钉等
六价铬
电镀
电缆，电线
铅
塑料添加剂，稳定剂
镉
塑料添加剂，稳定剂
铭牌商标
汞
某些树胶添加剂，固化剂
备注：
根据欧盟RoHS指令铅在玻璃和陶瓷中的应用是豁免的
不拆分评估的优点：
●相对较快且简单
●受限物质过去很多都用在外部件上特别是镉.
不拆分评估的缺点：
●不能够评估可能包含限制物质的内在部件
A.3.2使用简单拆分技术评估产品
为了要评估电子的产品内部部件，需要对产品进行一定程度拆分。
许多产品都能用简单拆分技术拆分后进行测试。
大多数电子产品包括最少下面两个部分：
—外壳—外壳保护电子的产品内部的工作件，提供安全，装饰和其它好处。
通常用塑料和金属做成。
—PCB组件一PCB板上有许多电子元件（集成电路，电容器，电阻，二极管等），许多产品包含多块PCB。
除此之外，许多电子的产品包含多种附加的内部部件和元件，例如：
●电源
●电容器，稳压器，转换器
●存储和记忆装置
●冷却装置
●扩音器，扬声器，麦克风
●电池
●其他
要把所有的电子产品的内部部件罗列完全是不可能的，如果需要的话，应该由制造各类产品的工业部门去发展。
A.3.2.1拆分步骤
下列通用指导可用于电子产品的简单拆分。
许多电子产品去掉外壳后可以获得内部件。
有的产品用简单的工具如螺丝刀就可以做到，有的产品则需要专用工具才能做到。
出于安全的考虑，这些专用工具通常是不提供的
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