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ROHS环保控制技术


ROHS 控制技术
一、 前言 2001 年 Sony 公司在荷蘭被檢驗出 PlayStation 遊戲機中部分零件之鎘含量,超出歐盟鎘 禁用指令(91/338/EEC)要求,造成 130 萬台 PlayStation 遊戲機產品,於全面更換零件前禁止銷 售之重大損失。類似的案件也發生在美國,105 家日本公司被控告,電線中之鉛含量超出加州 65 號條文(

300 ppm)限制,和解金總額高達 300 萬美元。這些巨額的損失與賠償,同樣也發生 在許多其他電子製造商之間,也因此喚起了電子製造業者,對產品中有害物質禁用條令之重視。 二、 現有法規概述 環保電子產品電子產品須符合下列全部法規規定 法規名稱 規範項目 Cd Pb 歐盟 RoHS Hg Cr
6+

規 範 濃 度 特殊規定 (ppm) 100 1000 1000 1000 1000 1000 100
6+

PBB PBDE 歐盟鎘指令 包裝材指令 加州 65 號文 Cd Pb + Cd + Hg + Cr 電線外被 Cd ELV 廢棄汽車指令 Pb Hg Cr
6+

瑞典要求 75ppm 以下

總量小於 100 300 100 1000 1000 1000 日本產業界針對 PVC 的 消减使用,包裝材禁用 PVC 綑綁帶、塑膠袋、及 其他 PVC 包裝材質 針對車用零件

PVC 的禁用

PVC

其他自願性認證如 TCO, EnsegyStar….



現存的環保規範與禁用化學物質規定繁多, 茲將與電子產品製造相關的重要限制法令規章及 其主要內容說明如下: 1. 鎘指令(91/338/EEC) 鎘指令

為保護環境而限制鎘的使用,于 1991 年 7 月 12 日在官方文件上正式发布 (OJ L186, 12.7.1991, p. 59).主要限制項目如下:

在相應 PVC 產品中的穩定劑 (100 ppm) 如電線外被,包裝等 特定塑料的色料禁用 限制項目 液体油漆- 包括水性合油性漆 (100 ppm) 高鋅含量液体油漆(1000 ppm) 電鍍鎘的限用 歐洲各國因應鎘指令(91/338/EEC),而於國家法中禁用鎘的限制標準如下:

A. 油漆、清漆、透明漆、印刷墨水和相似的表面塗層 B. 聚合物和相似材料 C. 印刷或有顏色的纸或纸板 D. 紡織品 E. 金屬材料的表面處理(如電鍍) F. 色塊(木頭和皮革類) G. 顏料没有固定形状的材料(如鉛筆,鋼筆墨水) H. 橡皮膏

2.

包裝和包裝廢棄物指令(94/62/EC) 包裝和包裝廢棄物指令

主要限制包裝材中不得含有重金屬有害物質, 及明定包裝材廢棄物之回收與再利用目標, 該 指令在 1994 年 12 月 31 日在官方刊物上發布(OJ L 365, 31.12.1994, p. 10),並於 1996 年 6 月 30 月轉為正式的歐盟國家法律,2004 年 2 月 11 日包装废弃物指令 94/62/EC 被修订,新指令 为 2004/12/EC (OJ L 47, 18.2.2004, p.26)其主要內容如下: (i) 重金屬有害物質含量限制:鉛、鎘、汞、六價鉻總量合計不得大於 100ppm (ii)包裝物料包括廢棄物的循环利用的目标,2008/12/31 前達到 55%~80% recycle 最低允許量 如下: 玻璃 紙材紙板 金屬 60 % 60 % 50 % (iii) 2010 年前完成包裝材不含重金屬及其他有害物質 塑膠 22.5 % 木材 15 %

3.

電子電器產品有害物質禁用指令(RoHS, 2002/95/EEC) 電子電器產品有害物質禁用指令

歐盟於 2002 年提出電子電器產品環境有害物質禁用條例(RoHS), 該法令於 2003 年一月正 式通過公佈,預計於 2004 年 8 月正式列入各盟屬國之國家法中。目前英國在工業貿易局(DTI) 的主導下,由技術應用議會(TAC)的技術輔導,經過一年的實際應用與訪查,英國預計於今年年 底前正式公佈國家法中之 RoHS。其主要內容如下: 1. 日以後,歐洲銷售之電子產品, 限制項目 2006 年 7 月 1 日以後,歐洲銷售之電子產品,範圍幾乎 涵蓋所有家用及消耗性電子電器產品,主要分類如下: 涵蓋所有家用及消耗性電子電器產品, 主要分類如下:

2.

禁用物質種類及濃度,共六項如下: 禁用物質種類及濃度,共六項如下: RoHS 禁用物質名稱 鎘 (Cd) 鉛 (Pb) 汞 (Hg) 六價鉻 (Cr ) 多溴聯苯類 (PBB) 多溴聯苯醚類 (PBDE)
6+

RoHS 規範濃度 規範濃度 濃度(ppm) 100 1000 1000 1000 1000 1000

指令、 *不得與既存法規相衝突如:EVL 指令、鎘指令 91/338/EEC、 不得與既存法規相衝突如: 、 包裝材指令 2004/12/EC 等

3.執行時間如下 執行時間如下

4.產業因應模式 產業因應模式

4.

廢棄電子電器產品指令(WEEE, 2002/96/EC) 廢棄電子電器產品指令

于 2003 年 2 月 13 日在歐盟第 137 期官方刊物上發佈; 2004 年 8 月 13 月轉為正式的國家法律; 2005 年 8 月 13 日起正式實施。主要規範電子電器產品製造商(品牌商),對其製造與銷售之電子 電器產品,須負起全面性回收與特定比例之回收循環使用率,明細如下:

WEEE / RoHS 在歐洲各國執行現況 Apr.2005 三、 產業因應策略 針對各國環保及有害物質禁用法規, 及電子產品製造、 包裝、 運輸過程中所可能使用的物料、

材料將可能發生的有害物質種類、禁用法令、主要工業用途與可能發生之問題整理如下表: 主要禁用物質明細 項次 物質名稱 1 禁用法令 94/62/EEC WEEE & RoHS, ELV 98/101/EEC, 歐盟電池法規 英國等國家法令法規和管 制規定 2 铅及其化合物 美國加州 65 號文 , 16CFR1303 WEEE & RoHS, ELV 98/101/EEC 91/157/EEC 93/86/EEC: 歐盟電池法規定 94/62/EEC 89/677/EEC 76/769/EEC 3 水银及其化合 WEEE & RoHS, ELV 物 98/101/EEC 91/157/EEC 93/86/EEC: 94/62/EEC 89/677/EEC, 76/769/EEC 歐盟電池法規 瑞典、荷蘭、瑞士、德國、 英國等國家法令法規和管 制規定 4 六價铬化合物 WEEE & RoHS, ELV 94/62/EEC 電鍍、表面處理、 廣泛應用於金屬 皮革軟化劑、防腐 零件表面處理, 劑、防銹處理、催 為高危險群管制 化劑、顏料、色料 物質,建議立即 等 5 多 溴 聯 苯 EU ( PBB )類 有 害 物 質 規 定 各類阻燃劑 建立相關檢測能 力。 目前仍廣泛使用 於印刷電路板、 封裝材料、工程 83/264/EEC, 德 國 二 惡 英法令 各類水銀燈、發光 固定用途,但由 材、啟動元件、汞 於對人體直接危 開關、 抗震傳感器、 害校大,仍為重 塗料、激光模塊、 點管理物質,建 防腐劑、殺蟲劑等 議立即建立相關 檢測能力。 塑料安定劑、表面 應用範圍廣泛, 處理、電鍍、色料、 為高危險群管制 塗料穩定劑、 銲錫、 物質,建議立即 玻璃添加物、等廣 建立相關檢測能 泛工業用途 力。 主要工業用途 說明

镉及其化合物 91/338/EEC

塑料安定劑、 色料、 應用範圍廣泛, 塗料穩定劑、繼電 為高危險群管制 器、低熔點銲錫、 物質,建議立即 保險絲、電鍍、螢 建立相關檢測設 業用途 生之退貨與賠償 問題。

91/157/EEC, 93/86/EEC: 光顯示劑等廣泛工 施,以防範祈衍 瑞典、荷蘭、瑞士、德國、

6

多 溴 聯 苯 醚 EU ( PBB )類

有 害 物 質 規 定 各類阻燃劑

塑膠、泡棉之阻 燃劑,建議立即 建立相關檢測設 施,以防範祈衍 生之退貨與賠償 問題。

83/264/EEC, 德 國 二 惡 英法令

7

聚 氯 聯 苯 歐洲 76/769/EEC,美國 電容絕緣油、變壓 屬特定用途,可 (PCB)類 規定, 器冷卻劑、熱溶劑 經由合理之供應 商零件及原材料 調查、不使用證 明等加以防範。

8

石棉類

日本勞動衛生安全法 EU 有害物質限制 德國化學品禁用規定、衛 安法

建築材料、油漆填 僅可能出現於電 充劑、絕緣物質 路板不良基材之 污染,鮮少見於 其它電子用途。 塑料添加劑、纺织 多應用於木業及 物整理劑、用于木 於 其 它 電 子 用 途。

9

有機锡化合物 2002/62/EC 和檢驗《化審法》 安法

日本有關化學物質的製造 品除臭劑、抗微生 紡織業,鮮少見 德國化學品禁用規定、衛 製品作为保存剂 10 短鏈型氯化石 1978 年起美國禁用 臘(C10-13) 2002/45/EEC TCO95 11 偶氮染料,颜 76/769/EEC 料 2002/61/EC 德國食品與消费品法规 (LMBG) 12 多 氯 化 萘 日本《化審法》 ( PCN) 13 臭氧層破壞物 蒙特婁議定書 质 世界各國臭氧層保護法 美國 ODS 標籤規定 14 特定胺化合物 76/769/EEC 日本《化審法》 、衛安法 15 甲醛 油墨、染料 鮮少應用於電子 元件中。 紡織品防缩水、抗 多應用於木材黏 皱、防水等處理、 合板,紡織品鮮 人造纖維之阻燃處 少應用於電子元 理、 印刷颜料及染料的 结合劑及保存劑, 木制品或纸制品的 樹脂處理 件中。 潤滑油添加劑、木 為製程添加劑, 材防腐劑、塗料、 在電子零件中不 電鍍液修飾劑、 冷煤、發泡劑 易檢測出。 鮮少應用於電子 元件中。

塑料增塑劑、玻璃 由於 80 年代即 的阻燃劑、潤滑油 開始禁用,因此 業用阻燃、抗凝劑 電子元件中。 紡織品染料、 墨水、 多應用於紡織品 色料 鮮少應用於電子 元件中。

環保標籤藍天使認證禁用 及油漆添加劑,工 目前鮮少應用於

主要管制與立即禁用之相關物質約有 15 項,而部分管制物質僅出現在特定應用中,如發泡 劑與冷煤中之 CFCs、紡織材料中的偶氮染料(用於包裝)、膠合板(站板)中之甲醛等,這些可以 透過供應商的不使用證明與材質調查等方式, 有效的加以控制。 然而其中有六項使用範圍較為廣 6+ 泛的 RoHS 禁用物質,鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)、六價鉻(Cr )、多溴聯苯類(PBB)、多溴聯苯 醚類(PBDE)則須謹慎的加以控制。根據英國官方統計資料,英國每年使用於電子材料製造的多 溴聯苯醚類(PBDE),其總量高達 400 頓,而其相對衍生製造出的電子原料可能高達 4000 噸以 上。

因此,為符合歐盟有害物質禁用條例 RoHS,建立這類物質的管制辦法與檢測能力,已成為 電子產品製造商之重要工作之一。目前各大知名品牌商,之管理項目及濃度規範整理如下:

知名廠商有害物質禁用濃度規定 Cd EU RoHS HP (RoHS) 100 100 Pb 1000 1000 ND HP (GSE) 100 PVC 外被:300 ND PVC 心線 1000 Dell Microsoft IBM Panasonic Sony Motorola NEC BENQ 50 25 100 5 5 100 100 5 100 100 1000 100 100 100 ND 90 5 5 10 100 5 100 ND 0 100 100 -* -* -* -* -* 100 100 100 100 100 ND -* Ni : 100 As : 100 -* ND ND 100 Hg Cr
6+

PBB PBDE 包裝材 其它重金屬 100

1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000

1000 1000 1000 100 1000 1000 ND 100 ND 0 ND 100 100 100 ND 100 ND -*

ND: 表示以現有檢測設備都不應檢測出含有該物質 - *: 表示在其環保規範中沒有明確濃度規定 包裝材之重金屬限制為鉛、鎘、汞、六價鉻總量合計不得大於 100ppm

有效而全面的管制這類物質的方法如下: A. 透過綠色採購系統如 JGPSSI (Japan Green Procurement Survey Standardization Initiative)。 B. C. 透過製造商之不使用證明書及隨貨檢驗之檢驗報告 建立內部檢驗能力,確保進貨檢驗之正確性。

上述方法 A 所經常遭遇到的問題是採購成本的增加, 而方案 B 所遇到的則是檢驗密度不足, 一般供應商約半年至一年提供一份檢測報告,無法對應到每一批次採購批號,因此仍有可 發生超標情形。

四、 檢測技術概述 為了確保產品能達到有害物質禁用的目的,目前許多電子產品及其相關零件製造商均以建 立自我檢驗的能力,相關檢驗流程圖如下:

對目前 RoHS 執行之具體措施,日本 JBCE 提出之檢驗流程建議如下:

2005 年八月起歐洲各國已經開始 RoHS 之製造商責任執行,若無法確切有效的管理現有產

品中之有害物質含量,將來很有可能造成巨大的損失,因此建議公司內部建立更具的檢驗能力, 以降低上述情形發生之可能性,執行方案有二種可供選擇:

方案一、建立精密分析實驗室,共分二其執行,所需設備項目如下詳細估價單如附件: 第一期 設備種類 ICP-OES 微波消化器 UV/VIS 樣品前處理實驗室

實驗桌

檢驗項目 參考法規 購置成本 Pb, Cd, EPA 3050B, EN1122 約 USD:66,000.消化 Hg EPA 3052 約 USD:35,000.6+ Cr EPA 3060, EPA7196 約 USD:12,000.包含燒杯、試劑、定量容器、超純 約 USD:25,000.-(17,000 For 水機微量天秤、排酸櫃、加熱盤等 ICP, 8,000 for UV/VIS) 附件 專業化學儀器室實驗桌, 耐酸桌面 約 USD:6000.設計 所需總投資金額 約 USD:144,000.-

預計完成目標 6+ 預計可完成 RoHS 管制目標中之四項要求 Pb, Cd, Hg, Cr 之嚴格管控

所需之實驗室空間約為 7m*8m,實驗室草圖如下:

第二期

設備種類 GC/MS

檢驗項目 參考法規 溴化物 PBB、PBDE EPA 8270

購置成本 約 USD:100,000.-

微波萃取器

萃取 PBB、PBDE

EPA 3546

約 USD:35,000.-

樣品前處理實驗室 實驗桌

包含燒杯、試劑、定量容器、加熱萃取、減 約 USD:15,000.壓濃縮裝置、有機專用排煙櫃 專業化學儀器室實驗桌,耐酸桌面設計 約 USD:4000.所需總投資金額 約 USD:154,000.-

預計完成目標 預計可完整 RoHS 管制目標中對 PBB、PBDE 的要求

方案二、建立 XRF 定量分析實驗室。如前述,手持式 XRF 僅能作篩檢分析,但無法作定量 分析,因此需要建立 XRF 定量分析的能力,一般以購置桌上型 XRF 便能滿足此需求,如上圖 JBCE 及檢驗流程之建議: 方案二 設備種類 桌上型 XRF

實驗桌

檢驗項目 參考法規 購置成本 Pb, Cd, Hg, Cr(代表 約 USD:80,000.Cr6+), Br( 代 表 溴 化 物) 儀器桌 約 USD:1000.所需總投資金額 約 USD:81,000.-

預計完成目標 6+ 預計可完成 RoHS 管制目標中之四項要求 Pb, Cd, Hg,之嚴格管控, 溴化物、 Cr 之篩檢, 若發現總 Cr, 總 Br 含量過高,可請供應商送測,以轉嫁檢驗成本。 桌上型 XRF 設備分析能力(單位 ppm) 鎘 (Cd) 鉛 (Pb) 汞 (Hg) 鉻 (Cr) 溴 (Br) 1.7 4.9 7.2 2.4 2.9

所需空間約 3m*5m,參考圖如下

上述兩方案比較 項目 ICP-OES 微波消化 所需設備 UV/VIS GC/MS 化學實驗室 所需總金額 檢驗項目 約 USD:298,000.Pb, Cd, Hg, Cr6+, PBB, PBDE 鎘 (Cd) 1 檢驗能力 PBB 500 鉛 (Pb) 10 PBDE 500 汞 (Hg) 25 鉻 (Cr) 1 溴 (Br) ---約 USD:80,000.Pb, Cd, Hg, 總 Cr, 總 Br 鎘 (Cd) 1.7 鉛 (Pb) 4.9 汞 (Hg) 7.2 鉻 (Cr) 2.4 溴 (Br) 2.9 方案一 方案二 桌上型 XRF

每年維護成本 後續認證

約 USD:20,000.需要作 ISO 17025 1. 2. 3. 4. 可作定量分析。 每日處理樣品量大。 檢測法規明確。 高度擴充性。

約 USD:5,000.無 1. 2. 3. 最為經濟快速之方法。 可保持樣品完整性。 不需消化, 省時、 沒有廢氣及廢 酸之污染。 全自動分析,操作簡單。 實驗無危險性。 可檢測溴化物。 日本及歐洲官方建議使用之方 法。 每日可檢測樣品數量約 100~150 樣品。 2. 為篩檢定為篩檢定量分析。 較適合工廠作品保及進料檢驗 使用 5. 6. 7.

優點

5.

應用範圍廣泛, 考包含環境、 4. 生 醫、化學等領域。

1. 2. 3. 缺點 4. 5. 6.

設備成本高。 耗人力。 實驗危險性高。 密閉消化技術性高。 對 Hg 檢測能力差,適用性仍受 質疑。

1.

消化時廢酸氣對人體有危害性 3.

7.

環境污染大。

結論: 1. 現今電子產業市場競爭劇烈,而歐洲 RoHS 與 WEEE 法案已然成為一國際標 準,無法符合此環保需求的產業勢必遭到淘汰。 2. 多數公司已於今年導入全環保製程,但因為銷售舊有庫存的關係,市面上仍有 許多不達標準的產品,這些不良產品會逐漸流入不進行進料管制的公司,造成 重大的損失。 3. 建議貴公司自行建立相管檢驗能力,建立嚴格的物料管控系統,防範因非環保 料件進入工廠,造成損失。


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