數(shù)據(jù)處理技術(shù)在ROHS檢測中的應用

沙志紅 葛玉娟 何樂 韓立成

摘 要：隨著全球?qū)Νh(huán)境保護的高度重視和歐盟對有害物質(zhì)控制的日益嚴格，出口企業(yè)面臨著越來越多的挑戰(zhàn)。為滿足不斷提高的電子電氣產(chǎn)品環(huán)保質(zhì)量標準，對用途廣泛、生產(chǎn)過程復雜、機械分離難以實現(xiàn)的小零件檢測已成為RoHS檢測中亟待解決的問題，因為只有供應商的貨源管理似乎缺乏對整個生產(chǎn)過程控制的檢測數(shù)據(jù)，隨著計算機數(shù)據(jù)處理技術(shù)和化工加工專業(yè)知識的成功應用，才有可能檢測出這種小零件的混合。本文簡要論述了數(shù)據(jù)處理技術(shù)在RoHS檢測中的應用。

關(guān)鍵詞：混合物ROHS檢測化學剝離ICP-OES數(shù)據(jù)處理

由于RoHS檢測涉及10大類、近20萬種電子電器產(chǎn)品，基體材料種類繁多、復雜，包括金屬、焊料、涂料、玻璃、陶瓷、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PST），丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）等塑料，目前國內(nèi)外尚無一種或幾種檢測方法可用于檢測有毒有害物質(zhì)，包括IDMS、ICP-OES、ICP-MS、AAS、AFS、XRF-XRF、GC-MS、HPLC等。在這些儀器中，除了XRF可以直接使用固體標準物質(zhì)外，其他光譜和色譜分析方法在測試過程中都需要使用溶液標準物質(zhì)。由于RoHS樣品基體材料的復雜性，在樣品預處理過程中容易造成元素損失。如果儀器僅用溶液標準物質(zhì)校準，雖然測量過程可以進行質(zhì)量控制，但在消解過程中很難達到良好的質(zhì)量控制效果，基體干擾也很難消除。中國計量科學研究院在CNAs比對中發(fā)現(xiàn)，同一份ROHS測試樣品與不同基質(zhì)標準物質(zhì)的結(jié)果相差較大，而使用相同基質(zhì)標準物質(zhì)獲得滿意結(jié)果的實驗室所占比例遠大于使用溶液標準物質(zhì)的實驗室。用化學方法分離混合物是機械分離的有效補充。在一系列混合標準曲線的線性回歸和檢測限滿足技術(shù)條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)ICP定性和半定量溶解離子濃度的總體情況，判斷有效分離度，確定混合料的組成特征為合并。最后，采用數(shù)據(jù)處理的方法，由有經(jīng)驗的化學分析人員進行分析，解決了混合物檢測中的一些問題，

1原理

眾所周知，零件通過電解、電鍍和焊接等工藝已經(jīng)成為一種混合物，其中大部分由三種以上的材料組成。然而，國際標準iec62321-2011《電子電氣產(chǎn)品中六種限量物質(zhì)濃度的測定方法》明確規(guī)定，試驗對象僅限于同時含有相當數(shù)量材料的單一均質(zhì)材料，以保證檢測質(zhì)量。根據(jù)對某一特定測試對象的綠色電路板上的插孔位置和焊點的大量實驗，研究發(fā)現(xiàn)，要獲得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息→X射線圖像處理與分析→不破壞整體試驗→破壞溶解試驗→數(shù)據(jù)處理，如原理圖所示，還必須采取以下步驟，才能得到可靠的試驗結(jié)果，指導和控制生產(chǎn)過程對于供應商，盡量減少RoHS的風險。

2測量

2.1樣品制備、分解

（1）經(jīng)X射線圖像處理分析可知，插孔位，銅層、錫層厚度約1um，共有3部分組成有機物、電解銅、錫層，首先經(jīng)EDX熒光篩選設(shè)備不破壞掃描，人員憑借經(jīng)驗綜合分析其圖譜信息，對混合物大致作出是否符合歐盟ROHS標準的判斷。并對重點可疑元素實施進一步排查方案。（2）根據(jù)樣品的組成及特點，對最外面層實施化學剝離方案，必須有經(jīng)驗豐富的人員來進行，應用化學處理專業(yè)知識，確定采用何種試劑及何種溶樣方法，ICP-OES一般盡量采用鹽酸和硝酸無機酸溶解樣品。因樣品無法稱取，需用重量差的方法確定溶解樣品的重量。（3）樣品中需要測定的被測元素應該完全溶入溶液中，樣品是否“全溶”可根據(jù)需要來定，對于混合物的溶解需特別控制好溶解時間。一旦發(fā)現(xiàn)溶液有其它層的溶解離子或顏色顯示，該溶液不能作為儀器分析的對象。（4）設(shè)定一個合理、環(huán)節(jié)少、易于掌握、適用于處理大量樣品的化學處理方法。在常規(guī)分析工作中，在測定元素靈敏度滿足的情況下，分析試液中總固體溶解量（TDS）希望愈低愈好。并規(guī)定好稀釋倍數(shù)。如分析需要也可以進行濃縮處理。（5）多元素混合標準溶液的配置要求基體成分與分析樣品的主成分相近，并用高、低搭配法配制標準系列。溶液的酸度應控制在0.1-1.0mol/l硝酸或鹽酸。要關(guān)注某些離子的特殊性能，如Sn等，從實踐看來，配制的標準曲線應含有對應的樣品的所有成分。這樣有利于判斷混合物大致溶出情況。及時對前處理方法作出相應的調(diào)整。

2.2數(shù)據(jù)處理方法

（1）在同樣的測量條件下進行多次測量，用多次測量的算術(shù)平均值作為測量結(jié)果。從而減少偶然誤差。但是多次重復測定的每個數(shù)據(jù)是否都可以參加平均值的計算，就得根據(jù)情況進行判斷。（2）采用固體標準物質(zhì)對相應標準曲線的線性回歸系數(shù)進行校準，并利用峰值高低比較出樣品的含量范圍（3）采用標準加入法對分析樣品元素含量的回收率進行計算，作為最終對試驗結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理的可靠性依據(jù)。（4）通過計算總離子濃度量100%，應用ICP-OES軟件輸入校正因子，使得均質(zhì)層中某元素含量達到其實際濃度值（譬如知道材質(zhì)基體含量銅為98%）），以此來確定樣品均質(zhì)層溶出的重量，同時結(jié)合差減法得到的重量，由此得出均質(zhì)層中被測元素實際含量。

目前，中國正在跟隨國際IEC的環(huán)保標準，制定相關(guān)的 ROHS的測試標準，而且，隨著環(huán)保要求在電器電子產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域進一步普及，國家在對電子電器產(chǎn)品的環(huán)保要求的日益嚴格，以及歐盟ROHS2.0的正式實施的大背景下， 2019年5月16日，市場監(jiān)管總局、工信部發(fā)布了《電器電子產(chǎn)品有害物質(zhì)限制使用合格評定制度實施安排》，并于2019年11月1日起，管理目錄內(nèi)產(chǎn)品需完成合格評定，越來越多的家用電器產(chǎn)品都要進行ROHS環(huán)保檢測，相信這篇文章，對很多生產(chǎn)企業(yè)的實驗室和第三方檢測實驗室都有借鑒和參考意義;

3結(jié)語

實踐證明：混合物通過化學方法剝離是無法進行機械分離的有效補充，在系列混合標準曲線線性回歸及檢量限滿足技術(shù)條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)ICP定性及半定量溶出離子濃度情況來判斷有效分離的程度，結(jié)合混合物材料組成特點，最終由化學分析經(jīng)驗豐富人員通過數(shù)據(jù)處理的方法，切實能夠解決一些混合物檢測難題，這對歐盟ROHS質(zhì)量控制意義重大。

參考文獻：

[1]電子產(chǎn)品制造企業(yè)應對歐盟RoHS指令探析[J].張圭圭.商業(yè)文化（下半月）.2011（06）

[2]多目標規(guī)劃的RoHS符合性優(yōu)化研究[J].周傳宏，葉林，陳郭寶.現(xiàn)代制造工程.2011（08）

[3]國推RoHS認證對PCB產(chǎn)業(yè)影響[J].龔永林.印制電路信息.2011（11）

[4]歐盟RoHS與中國RoHS的主要差異[J].陳澤勇，黃開勝.認證技術(shù).2011（11）

[5]一種快速對高風險零部件進行RoHS檢測的方法[J].周雪松，蹇興東.光譜實驗室.2010（01）

[6]符合RoHS指令不含有毒重金屬的鎂合金底漆的研制[J].楊龍，皮燕萍.江西化工.2010（02）

[7]手持式EDXRF熒光儀在RoHS認證的應用研究[J].程鋒，葛良全，賴萬昌，李金鳳，張幫.核電子學與探測技術(shù).2010（01）

[8]淺談EDXRF在RoHS檢測中的應用[J].劉春榮，黃旭平.現(xiàn)代冶金.2010（04）