ביצוע איתור וזיהוי חומרים האסורים לפי הדירקטיבה האירופאית EU2002.95.EC - RoHS Directive
כללי
בתחילת שנת 2003 הוציא הפרלמנט האירופאי הנחיות המגבילות את הכמויות של יסודות כימיים מסוימים בציוד חשמלי או אלקטרוני. ההנחיות, הקרויות RoHS (Restriction of Hazardous Substances) נכנסו לתוקף ב-1 ביולי 2006. מתאריך זה, חומרים המוכנסים למדינות האיחוד האירופאי חייבים להיות מלווים בתיעוד על התאמתם להנחיות אלה. האחריות לאכיפת התקנות מוטלת על כל מדינה החברה באיחוד.
החומרים האסורים ורמותיהם הם כדלהלן:
- קדמיום (Cd) עד ppm100 או 0.01%
- עופרת (Pb) עד ppm1000 או 0.1%
- כספית (Hg) עד ppm1000 או 0.1%
- כרום-6-ערכי (Cr(VI)) עד ppm1000 או 0.1%
- ברומידים מעכבי בעירה:
- PBB - poly-brominated Bi-phenyls עד ppm1000 או 0.1%
- PBDE - poly -brominated Di-phenyls עד ppm1000 או 0.1%
כדי להבטיח את התאמת תהליך הייצור של הרכיבים לתקנות, היצרנים, הספקים, המתקינים ואפילו הממחזרים צריכים ליצור בדיקות אימות של המרכיבים האסורים. עבודה רבה נעשית כדי ליצור פרוטוקלים של QC/QA ולפתח תכנית אנאליזה, שבה קריטיים גם המהירות, גם הדיוק וגם יחסי עלות/תועלת של הבדיקה.
טכניקות הבדיקה
יש שיטות שונות הבאות לקבוע את נוכחותם של חומרים אלה ולמדוד את ריכוזם.
ככלל יש 2 שיטות בדיקה: בדיקת אל-הרס ובדיקת הרס:
- בדיקת אל-הרס:
א. במכשירי XRF ניידים
ב. במכשירי XRF מעבדתיים
- בדיקת הרס :
א. מכשיר FTIR
ב. מכשיר GCMS
בדיקות אל-הרס:
מכשירי XRF:
מסוגלים לבדוק קדמיום, עופרת, כספית ותכולה כללית של כרום. ברומידים מעכבי בעירה וכרום-6 ערכי נבדקים על- טכניקות בדיקה אחרות (ראה בהמשך).
המכשיר פועל על עיקרון Energy Dispersive X-ray Flourescence (EDXRF או בקיצור: XRF)
באנאליזת XRF האנרגיה שנשלחת לדוגמא היא אנרגיה מסוג קרני X או גאמא . כל יסוד המצוי בדוגמא הנבדקת פולט קרניים באורכי גל שונים האופיינים לו. האנרגיה הנפלטת נקלטת ונמדדת בדיטקטור (גלאי) המותקן בחזית המכשיר ומשם מועברת לעיבוד נתונים. חדירות האנרגיה לחומר נקבעת עפ"י צפיפות החומר, לדוגמא: בברזל יצוק האנרגיה יכולה לחדור בין 20 עד ל-200 מיקרון. הפריט הנבדק אינו ניזוק ויכול לחזור מייד לשימוש.
דגמים מסוימים של מכשירים אלה מסוגלים לתת תוצאות בעלות דיוק גבוה ביותר:
R = 0.9995, 0.9989 - מספרים גבוהים לכל הדעות. (נכון לזמן בדיקה של כ-60 שניות).
קיימים 2 טיפוסים של מכשיר XRF: נייד (ידני) ונייח.
- המכשיר הנייד מסוג XRF משמש לביצוע בדיקות סקר. הוא מתמקד בסקירת מוצרים וסיווגם ב- 3 קבוצות: לא תואמים, נמצאים "בתחום האפור" ותואמים.
- המכשיר הנייח מסוג XRF משמש לביצוע בדיקות סופיות. הבדיקות נעשות כדי לחלק את המוצרים השייכים לתחום האפור ל"תואמים" או "לא תואמים" .
מוצרים שהערך הנמדד שלהם יהיה מעל הסף שנקבע כמותר, יחשבו כ"תואמים".
מוצרים שיוגדרו בתחום האפור, ישלחו לבדיקה נוספת על-ידי מכשיר נייח.
בדיקת ברומידים מעכבי בעירה: ה-EDXRF (גם המכשיר הידני וגם הנייח) יכולים לזהות את הנוכחות של כלל החומרים עם ברומידים אבל לא יכולים להבחין בין החומרים האסורים PBB ו-PBDE לבין חומרים ברומידים מעכבי בעירה אחרים כמו TBBPA (tetra-brome-bi-phenol A) . TBBPA נמצא בשימוש נרחב, למשל, בלוחות של מעגלים מודפסים הנמצאים למעשה בכל יישום אלקטרוני. לכן , כדי להבחין ביניהם יש להשתמש רק בבדיקות הרסניות יקרות העושות שימוש בכימיקלים עם GCMS (= גז-כרומטוגרף / מאס ספקטרוסופיה) , שגם לוקחות זמן רב.
כרום-6-ערכי: ראה בהמשך.
2. בדיקות הרס
שיטת FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy).:
יכולה לזהות חומרים ברומידים מעכבי בעירה הנמצאים בשימוש בפלסטיק ובתנאי שריכוזם עולה על 3%.
כדי להיות יעיל ולבצע את תפקידו כמונע בעירה לזמן מסוים, יש צורך בתכולה בפלסטיק של לפחות 5% (50,000ppm) של ברומיד מונע בעירה. מתחת לרמה זו, השימוש בו אינו הגיוני ויצרני ה-EEE אמנם לא עושים זאת. נוסף על כך, אין משתמשים ב- 2 חומרים שונים מעכבי דליקה באותו הפלסטיק, וה-PBB/PBDE כמעט ואינם נמצאים כמזהמים בחומרים ברומידים מעכבי בעירה נוספים.
על-כן, אם מזהים ברומידים מעכבי בעירה בעזרת FTIR, כ-TBBPA (או חומרים ברומידים מעכבי בעירה אחרים), אנו יכולים להסיק שבפלסטיק שנבדק אין נוכחות לא של PBB ולא של PBDE מעל סף הריכוז שהוגדר.
כאמור, מכשיר ה-XRF הנייד מסוגל לקבוע רמה כללית של כרום-6-ערכי. אם רמתו גבוהה
מ-ppm1000, מבצעים בדיקת צבע על-ידי Diphenyl Carbazide, שמשנה את צבעו לאדום בנוכחות כרום-6-ערכי. אם הוכחה נוכחות חומר זה, מבצעים בדיקת FTIR שתקבע את רמתו המדויקת.
מאחר ששיטת ה-FTIR מאד רגישה למצב פני השטח של החומרים, יש לדון עם מומחים על הפרטים.
בדיקות במכשירי GC/MS
אם נידרש זיהוי של סוגים שונים של PBDE, כמו פנטה-, אוקטה- או דקה- BDE, עם טווח ריכוזים של 1000ppm, יש להשתמש בשיטת ה-GCMS (שילוב של 2 בדיקות: Gas chromatograph / mass spectrometry):
בגז-כרומטוגרפיה מייצרים אות חשמלי השונה לגבי כל עמודה המתקבלת בבדיקה.
ב- Mass Spectroscopia עושים שימוש בשוני בין ה-mass-to-charge של אטומים ומולקולות וכך מבחינים ביניהם.
הבדיקה דורשת הכנה ארוכה של הפריט הנבדק, תוך שימוש בחומרים כימיים. בנוסף, יש להריץ בדיקת סטנדרטים לפני ביצוע של צבר של בדיקות.
ירון רוזנברג הוא המנהל הטכני של חברת ר.ב.מ. בע"מ בקרה ומיכון, עתיר ידע 21, כפר-סבא, 09-7674431, http://www.rbmltd.co.il . בעל נסיון רב בתעשיה, בפיתוח מערכות בקרה ובמתן שירות למיכשור בקרה מסוגים שונים. rbmltd@rbmltd.co.il .
