>>电子设计资源
．．>>图书馆:文章系列
. . . .>>题目:系统设计
. . . . . .>>系列:RoHS及关键材料
过去20年，电子公司经历了一些化学反应。许多公司将召回2006年生效的欧洲RoHS指令(限制有害物质)，该指令导致对无铅元件、焊料和制造工艺的需求。由于对其他重金属镉、汞和六价铬的限制，机电部件的变化也受到了影响。该指令还限制了两类阻燃剂，PBB和PBDE(多溴联苯和多溴联苯醚)。后两种是以碳为基的有机化合物，含有卤素族元素之一溴。
跳铁圈
几十年来，含有卤素的物质因其对环境和健康的各种影响而受到严格审查。不仅有含卤素的RoHS物质，还有其他含有溴、氯或氟的物质。平心而论，这些物质中有许多作为绝缘体、阻燃剂、冷冻剂、清洗剂等等都做得很好。
对卤素的担忧已经超出了电子领域，特别是在雷切尔·卡森(Rachel Carson)的书中强调的氯化农药DDT的使用寂静的春天(1962)。1999年，比利时在牲畜饲料中发现了多氯联苯和毒性更大的氯二恶英。
回到电子领域，1987年的《蒙特利尔议定书》禁止使用氯氟烃作为清洁剂和制冷剂。各种研究还表明，不当焚烧废弃的电子产品可能会向大气中释放剧毒的二恶英。最后，在大型变压器和电容器中广泛使用的多氯联苯类，已被列为众所周知的“12种肮脏的”持久性有机污染物之一。你明白了吧。
越来越多地，卤化化合物也在欧盟的达局局部监管下（化学品的登记，评估和授权）。事实上，2018年6月的最新名单中的大约18％的SVHC（非常高的关注的物质）是含卤素的。虽然SVHC在产品中没有禁止其使用，但它确实带来了报告仍然负担制造商的义务。
现在添加到此情景中称为邻苯二甲酸盐的另一类物质。这些化合物基于邻苯二甲酸，附着侧链，其进行增塑剂和软化剂的功能。邻苯二甲酸酯已被广泛添加到PVC（聚氯乙烯）中，其本身是在PVC管中发现的刚性，以使其柔性。PVC是一个非常常见的绝缘体，你最有可能周围的家庭和办公室。
1.卤素和邻苯二甲酸酯SVHC。
合并，这两类 - 卤素和邻苯二甲酸邻苯二甲酸盐相关的化合物 - 是达到SVHC列表的近三分之一(图1)．合并的卤素和邻苯二甲酸盐相关的SVHC进一步分解为更具体的分类图2．任何目前需要在其产品中报告SVHC的公司，都可能需要考虑一种更全面的方法，而不是逐一处理每一种物质和类别。
2.卤素和邻苯二甲酸盐相关SVHC。
今天的客户和报告要求和明天的物质禁令
另一个值得注意的趋势是，REACH SVHC将被纳入更严格的RoHS法规的更新中。《RoHS 2019》中添加的四种邻苯二甲酸酯的详细信息见表1，以及那些目前仍在REACH法规下的项目。REACH合规义务目前仅限于报告，但自2019年7月起，RoHS禁止将重量超过0.1%的邻苯二甲酸盐含量超过0.1%的物品运进欧盟。
虽然我们将把科学留给环境化学家和毒理学家，把法规交给当局，但底线是，企业可能希望采取主动，超越法规的海洋，开发无卤素、无邻苯二甲酸盐的产品。在本文的其余部分中，我们将提供一些关于如何做到这一点的指导。幸运的是，一些标准组织已经发布了有助于指导您工作的标准。
标准指导您
而公司则必须如此遵守适用的法律要求，选择决定符合采用自愿的行业标准也可能是有意义的，因为这样做可以为特定的倡议带来更广泛的基础接受。表2列出了一些与卤素相关的更突出的行业标准。碘和砹不包括在标准中，本文也没有讨论它们，因为它们通常被认为与电子产品无关。
你可能首先注意到不同的标准涵盖了相当特定的用途，例如印刷电路板，或聚合物(塑料，弹性体等)，或电缆。在ppm(百万分率)的各种限制中也存在一些分歧，尽管在大多数情况下这并不重要，因为通常，当前的使用水平很好地进入了百分比范围。因此，符合标准的产品将需要显著不同的成分，而不仅仅是部分减少所覆盖的物质。在卤素Br(溴)、Cl(氯)或F(氟)的特定限度或它们的某些总和符合标准方面，标准也有所不同。
电子制造商在这方面使用了各种各样的术语，包括:无卤、无卤、无卤、低卤、零卤和零卤。
然而，另一种方法是更广泛地结合定义，以包括所有的应用，但根据工业需要分离卤素物质的类型。独立于应用程序的方法在表3(如用TE的连接）.
客户需求
根据这些标准，低卤产品符合或超过表2中的所有行业标准．
其他也超出监管要求的分类可能会引起特定客户的兴趣。
例如，一些oem在外购件的工程要求中指定了JS709。这些应用可能包括基于电缆的产品，其中含氟电缆具有所需的性能，而含氟化合物不受关注或不列为SVHC。
也可指定不含BFR/CFR/ pvc的产品。这一类别暗示了pvc中常用的邻苯二甲酸盐的限制——除非供应商提供合适的替代品来替代传统的邻苯二甲酸盐，否则可能必须使用一种替代的基础弹性体来满足客户的要求。
虽然工业上已经尝试开发邻苯二甲酸盐的替代品，但它们并不广为人知，也不被认为具有预期的功能。此外，即使邻苯二甲酸盐在PVC中被成功取代，由于PVC固有的高氯含量(约57%的重量)，卤素含量仍然不会发生显著变化。由于这些因素，当前的趋势是，当客户需要时，不再将PVC作为绝缘和护套的基本材料。
在下一节中，我们将讨论一些可供选择的商品类型——电子元件、塑料和电缆——以及如何将它们成功地应用到产品中。
电路板和元件
阻燃热固性剂，包括用于层压材料的环氧树脂和类似材料，传统上含有卤素反应到聚合物主链中。像钽电容器和封装电感器等离散半导体，IC和模制的丝绸等设备包装使用了类似的材料。只有那些主要由金属和/或陶瓷制成的组件，例如电阻器，多层电容器，永磁体等通常被认为是固有的卤素。
已经使用相当巧妙的化学反应制造了传统的FR-4环氧电路板层压板，其中溴化阻燃单体四溴二苯酚A（TBBPA）反应到层压板的环氧热固性聚合物主链中。这种溴加载提供了显着的阻燃性。
供应商和行业组织已经做了大量的工作来开发、标准化和可用性无卤素电路板材料。一个实现是在用于中使用的多层电路板中ChipConnect电缆组件见图3．这是一个内部面板到处理器的电缆组件，运行速度为25gb /s。变化包括1和2端口，无论是线性或直角连接器可在线性边缘连接器端。
3.高速电缆组件使用(无BFR, CFR或PVC)。
可指定电路板符合JS709标准，溴化和氯化阻燃剂的含量均小于1000pm。一些符合本标准的电路板包括EMC-888 (精英材料有限公司。），tu-863雷霆（台湾联合科技股份有限公司)及TerraGreen (伊索拉集团）.这些正在进行各种结构和厚度。
也可提供替代的焊料掩模颜料。通常，这些都是基于化合物酞菁绿，化学式铜(C32N8Cl14)，它不是无卤素的。然而，有一种不含氯的替代品，它是同一个分子，但没有氯，它的颜色变成了蓝色，被称为酞菁蓝，即Cu(C32H16N8）.其他例子包括焊接面罩在一种无卤素颜色的选择中。
在转向无铅终端之后，半导体供应商已经跟进了用于器件包装的无卤素模具复合材料。快速调查顶级半导体公司发现，所有名单无卤素模压封装，许多其他半导体供应商。
钽电容器等模压无源元件供应商的低卤素产品的供应也发生了类似的变化。低卤素开发正在进行中，所以最好的信息来源是网络搜索和直接联系您首选的供应商。虽然篇幅限制了这里的进一步讨论，但设计团队应该了解选项并询问可用性。在本文中找到的关键词可能对你的搜索有帮助。
塑料和阻燃剂
塑料通常需要对其预期应用具有可燃性保护，并由安全机构评定。供应商一直在开发古典溴化和氯化阻燃剂的替代品，甚至在原始RoHS禁令上禁止PBB和PBDE之前。Other types of non-RoHS brominated flame-retardants may still be used (e.g. hexabromocyclododecane (HBCDD). However, its listing as a REACH SVHC is driving the move away from brominated compounds entirely. Some of the most promising replacement substitutes have been based on nitrogen and phosphorous.
TE MATE-N-LOCK是低卤素系列产品的一个例子。的350766 - 1插头外壳，带3个位置，0.25英寸。用于电线到板或电线到电线应用的间距，额定UL 94V-0(图4)．
4.TE 350766-1低卤素插头外壳。
低烟无卤(LSZH)电缆
没有氯，聚氯乙烯(PVC)就不会存在。对于成本敏感的商业产品来说，实现可行的无氟护套材料一直是一个挑战。除去氟和氯后，除了聚烯烃或弹性体材料，包括LDPE、LLDPE、TPE和TPU材料外，化合物几乎没有其他选择。除了验证低卤素含量外，候选替换还必须通过适用的低烟密度测试，例如UL标准1685或IEC 61034。指低烟无卤高速并联对电缆为更多的信息。
可提供用于军事和海洋使用的坚固耐用的LSZH电缆。例如，Raychem MIL-DTL-24643 Zerohal PROFIBUS电缆150对-Ω双绞线可提供一个或两个护罩和一个或两个护套，也可以防水的海洋和船舶应用。其他应用包括工业自动化。beplay体育手机登录
适用于海洋使用的另一系列低卤素电缆是轻型低火灾危险电缆，符合VG95218第28部分．这些低卤素电缆可在各种颜色编码的导体和尺寸。重量轻，火灾危险性低，这些电缆可在一个广泛的初级电线和屏蔽电缆组件成对，三重，和四种配置。其他产品，包括VG-95218海洋电缆，可以在目录中找到电线电缆:坚固可靠的行业标准。
最后，但不是最终，对于一些电缆组件应用，也可以需要使用非卤素绝缘体或热缩管，包括在商业和家用电器中使用。例子包括小册子中列出的管道SWFR单壁，热收缩管高度阻燃，UL VW-1级，zeroal管。当需要较重的热收缩溶液时，请参阅Raychem热收缩的卤素，重型壁管ZCSM，用于低火灾危险区域。更多的低卤素类型，包括阻燃和非阻燃等级，低恢复温度，和织物管材可供选择瑞欣管道产品:单壁，双壁，重型，特殊用途和医疗级。
下一个什么?
我们追踪了从环境法规和行业标准到客户对不含卤素和邻苯二甲酸盐产品的要求的趋势。各种电子行业的pcb、模压组件、塑料件、电缆和缩管都在不断成熟，以满足这些需求。
我们在这里讨论的卤素和邻苯二甲酸盐代表了法规变得更加严格的持续趋势。候选名单物质(SVHC)可以在限制更严格的RoHS类别下移动，正如我们讨论的四种邻苯二甲酸盐所证明的那样。与此同时，环保观察组织也可能继续向行业施压，要求其改善电子产品的环保性能和全生命周期管理。通常情况下，为军事用途采用高端、高可靠性的解决方案也可以为商业市场带来更大容量、更低成本的解决方案。
ChipConnect、Raychem、Zerohal、MATE-N-LOCK、TE Connectivity和TE Connectivity标志是TE Connectivity的商标。TerraGreen是Isola集团的商标。PROFIBUS是PROFIBUS International的商标。所引用的公司仅供一般参考，并不暗示TE Connectivity的认可。
>>电子设计资源
．．>>图书馆:文章系列
. . . .>>题目:系统设计
. . . . . .>>系列:RoHS及关键材料
