PCB/PCBA RoHS有害物质分析

PCB/PCBA RoHS有害物质分析 

2025年7月1日，欧盟官fang发布RoHS 2.0修订案(EU 2025/XX)，将邻苯二甲酸酯类物质DEHP、DBP、BBP、DIBP纳入限制清单，至此RoHS管控物质正式扩展至10项。这一变化对电子制造业产生重大影响，其中PCB/PCBA作为电子设备核心组件，其有害物质检测面临更严苛挑战。如何科学拆分均质材料、精准测定多元素含量，成为企业合规的关键课题。

法规依据与检测标准体系

RoHS 2.0 2025版((EC) No 1907/2006附件XVII)明确规定，电子电气产品中镉(Cd)限值为100ppm，铅(Pb)、汞(Hg)、六价铬(Cr⁶⁺)、多溴联苯(PBBs)、多溴二苯醚(PBDEs)及四项邻苯二甲酸酯(DEHP、DBP、BBP、DIBP)限值均为1000ppm。该标准适用于所有输入欧盟市场的电子设备，包括PCB/PCBA组件。

检测方法方面，国际电工委员会(IEC)发布的IEC 62321系列标准仍是权wei技术依据：

IEC 62321-3-1:2013：规定了聚合物材料中镉、铅、汞的测定方法，采用微波消解法处理样品，电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)或原子吸收光谱(AAS)进行定量分析。

IEC 62321-4:2013：针对电子电气产品中六价铬的检测，采用碱性消解-分光光度法，检测限可达0.01ppm。

IEC 62321-6:2015：适用于聚合物和电子材料中多溴联苯和多溴二苯醚的测定，采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术，最di检测限(LOD)为5ppm。

IEC 62321-10:2021：新增邻苯二甲酸酯类物质检测方法，采用溶剂萃取-GC-MS联用技术，DEHP、DBP等四种物质的LOD均为10ppm。

国内方面，GB/T 26125-2021《电子电气产品 六种限用物质的测定》等同采用IEC 62321系列标准，为PCB/PCBA检测提供本地化技术支持。

PCB/PCBA均质材料拆分规范

均质材料拆分是RoHS检测的基础，直接影响结果准确性。根据IEC 62321-1:2021定义，均质材料指"不能通过机械手段进一步拆分的具有均一成分的材料"。针对PCB/PCBA的特殊性，拆分需遵循以下原则：

拆分流程与技术要点

外观检查与标识：首先记录PCB型号、层数、表面处理工艺(如OSP、喷锡、沉金)，识别明显的异质结构(如连接器、芯片、电阻电容等分立元件)。

机械拆分：使用精密工具(如手shou刀、微型剪、热风枪)进行分离：

基板拆分：将PCB基板与表面元件分离，注意保留完整的阻焊层、油墨层;

元件分类：按材质将分立元件分为陶瓷类(电容)、塑料类(连接器外壳)、金属类(引脚);

多层板处理：对于多层PCB，需通过机械研磨或化学蚀刻分离各层，每层视为独立均质材料。

特殊结构处理：

BGA焊球：需加热去除芯片，收集焊球单独检测;

敷铜层：通过蚀刻法分离铜箔与基材;

涂层与油墨：采用溶剂剥离或显微切割技术分离。

典型拆分案例

以四层FR-4 PCB板为例，最终应拆分为以下均质材料：

基板基材(玻璃纤维增强环氧树脂)

铜箔(顶层、底层、内层)

阻焊油墨(绿油)

字符油墨(白油)

表面处理层(如镍金镀层)

焊接点(焊锡合金)

常见错误与规避

过度拆分：将本可视为均质的材料强行拆分(如同一颜色的阻焊油墨)，增加检测成本;

拆分不足：未将不同颜色的塑料元件分离(如黑色连接器外壳与白色按钮);

污染风险：拆分工具未清洁导致交叉污染，建议每处理一种材料更换工具或彻di清洁。

多元素测定技术与质量控制

PCB/PCBA基质复杂，含有大量有机物(树脂、油墨)和无机物(金属、陶瓷)，需采用针对性的前处理与检测技术。

前处理方法

微波消解法：适用于聚合物基材中重金属检测，称取0.1-0.5g样品，加入硝酸-过氧化氢混合消解液，在微波消解仪中按程序升温(如180℃，20分钟)，冷却后定容至25mL，待测。

碱性消解：用于六价铬检测，称取1g样品，加入50mL碳酸钠-碳suan氢钠缓冲溶液(pH=10)，80℃水浴加热1小时，过滤后显色测定。

索氏提取：针对邻苯二甲酸酯类物质，称取2g样品，用正己烷-乙酸乙酯(1:1)混合溶剂提取6小时，旋转蒸发浓缩至1mL，GC-MS分析。

仪器分析技术

ICP-MS：检测镉、铅、汞等重金属，优势在于多元素同时测定，检出限可达ppb级。以镉为例，仪器参数设置：射频功率1550W，采样深度8mm，载气流速1.05L/min，内标元素选用Rh。

GC-MS：分析多溴联苯和邻苯二甲酸酯，采用DB-5MS色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm)，程序升温：初始温度50℃保持2分钟，以20℃/min升至300℃保持5分钟;质谱采用EI源，扫描范围m/z 50-500.

X射线荧光光谱（XRF）：作为筛选手段，可快速定性分析样品中铅、镉、汞等元素，检测时间仅需30秒，但无法区分六价铬与总铬，且检出限较高(通常为10ppm)。

质量控制措施

方法验证：每批样品需做空白试验、加标回收率(要求80%-120%)和精密度(RSD<10%);

标准物质：使用经认证的标准参考物质(如ERM-EC681k)进行质量控制;

仪器校准：ICP-MS每日开机需用标准溶液校准，GC-MS每周验证保留时间和响应因子。

合规判定流程与案例分析

判定流程

结果计算：根据检测数据，按公式计算各均质材料中有害物质含量：

[含量(ppm)=\frac{C\times V}]

其中，C为仪器测定浓度(mg/L)，V为定容体积(L)，m为样品质量(kg)。

符合性判定：

若所有均质材料中镉≤100ppm，其他物质≤1000ppm，判定为合格;

任一均质材料超标，则判定整批产品不合格;

无法拆分的复杂组件(如BGA芯片)，按最da风险原则判定。

典型案例

某通讯设备PCB板检测结果如下：

基板基材：铅含量85ppm(合格)

焊锡：铅含量38000ppm(超标)

阻焊油墨：DEHP含量2500ppm(超标)

处理措施：

更换无铅焊料(如Sn-Ag-Cu合金);

改用符合要求的阻焊油墨(DEHP<1000ppm);

重新拆分检测，确认所有均质材料达标。

行业挑战与应对策略

主要挑战

微型化难题：随着PCB集成度提高，01005封装元件拆分难度增大，需配备超景深显微镜和微操作机器人;

多元素同时检测：新增的四项邻苯二甲酸酯与原有六项物质需同步检测，对实验室设备配置提出更高要求;

成本压力：精细拆分导致检测成本上升，中小企业难以承受。

应对建议

工艺优化：从设计阶段采用无有害物质材料，减少检测环节;

供应链管理：要求供应商提供均质材料声明(DoC)，实现溯源管理;

检测技术升级：引入激光剥蚀-ICP-MS等微区分析技术，减少样品前处理;

政策利用：参与国家认可委(CNAS)能力验证，提升检测可靠性。

结语

PCB/PCBA的RoHS合规是电子制造业全qiu化的必经之路，均质材料拆分的精细化和多元素测定的精准化是核心要求。企业需建立从设计、采购到生产的全流程管控体系，结合先jin检测技术，才能有效应对法规挑战。随着RoHS 2.0 2025版的实施，行业将迎来新一轮质量升级，合规企业将在国际市场竞争中占据先机。建议相关企业尽快对标最xin标准，选择具备CMA、CNAS资质的第三方实验室(如SGS、Intertek、华测检测)开展检测，确保产品顺利进入目标市场。