RoHS compliance and halogen screening with handheld XRF analysis

Význam tématu

Elektronické a elektrické výrobky mohou obsahovat nebezpečné těžké kovy a halogenované sloučeniny, které představují zdravotní a environmentální riziko, zejména při spalování a recyklaci. Směrnice RoHS stanovuje limity pro Pb, Hg, Cd, Cr(VI), PBB, PBDE a dále rozšiřuje zákaz ftalátů. Ruční analyzátory XRF poskytují rychlý a nedestruktivní screening pro zajištění souladu s regulacemi na místo a ve výrobním procesu.

Cíle a přehled studie / článku

Účelem článku je představit metodu ručního XRF screeningu s analyzátorem Niton XL5 Plus pro posouzení souladu elektrických a elektronických komponent se směrnicí RoHS a s normami pro halogeny. Popisuje pracovní postup, režimy měření, detekční limity a konkrétní příklady aplikace na PCB substrátech, pájecích bodech a polymerních vzorcích.

Použitá metodika a instrumentace

Popis přístroje a režimů měření:

• Niton XL5 Plus: 5 W mini rentgenka, SDD detektor s grafenovým okénkem
• Elektronické kovy a plastové režimy: standardless FP kalibrace
• TestAll Mode: automatické rozpoznání materiálu (kov, sklo, plast)
• Malé místo měření (3 mm) a standardní místo (8 mm)
• Makro a mikro kamera pro záznam obrazu a polohu analýzy
• Možnost nastavení více prahových profilů (RoHS, IEC, ASTM)
• Korekce tloušťky vzorku pro přesnost plastů od 0,5 mm
• Přenosný testovací stojan pro benchtop provoz

Hlavní výsledky a diskuse

Detekční limity (60 s analýza): Cd 3–140 ppm, Pb 1–79 ppm, Hg 1–150 ppm, Cr 4–66 ppm, Br 1–24 ppm.
Screening podle IEC 62321-3-1:

• PCB substrát (plast): Br vysoké, výsledek „inconclusive“ – nutné další laboratorní testy pro identifikaci PBB/PBDE
• Pájecí bod (cínová slitina): Pb >1300 ppm, výsledek „Fail“ – nesoulad s limitem RoHS
• Polyethylenové pelety: Cl a Br pod individualními limity, součet Cl+Br >1500 ppm, výsledek „Fail“ podle IEC 61249

Přínosy a praktické využití metody

Ruční XRF umožňuje:

• Rychlý on-site screening bez destrukce vzorku
• Snížení počtu vzorků zasílaných do laboratoře a nákladů
• Zvýšení průtoku vzorků a produktivity kontroly kvality
• Jednoduché ovládání bez vysoké odbornosti uživatele
• Důkazy o shodě ve výrobním a zkušebním procesu („trust but verify“)

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace datových systémů pro sledování a audit traceability měření
• Další vylepšení citlivosti pro ultra stopové analýzy
• Rozšíření databází kalibrací pro nové materiály a nanočástice
• Komplexní multi-modalitní analytické přístroje v mobilním provedení

Závěr

Handheld XRF analyzátory, zejména Niton XL5 Plus, představují efektivní nástroj pro rychlé a nedestruktivní posouzení souladu s RoHS a normami na halogeny. Kombinace režimů měření, automatické detekce materiálu a robustní detekční limity umožňuje spolehlivý screening v terénu i výrobě, přičemž snižuje náklady a zvyšuje průtok vzorků.

Reference

1. IEC 62321-1:2013 Determination of certain substances in electrotechnical products
2. IEC 62321-3-1 Screening — Lead, mercury, cadmium, total chromium and total bromine by X-ray fluorescence spectrometry
3. ASTM F2617-15 Test Method for Identification and Quantification of Chromium, Bromine, Cadmium, Mercury and Lead in Polymeric Material Using Energy Dispersive X-ray Spectrometer
4. Thermo Fisher Scientific Application Note: Enhanced Sensitivity to Detect Phthalates by FT-IR
5. Thermo Fisher Scientific Application Note: Rapid Determination of Phthalates in Polymers by GC-MS