Metody badań laboratoryjnych zawartości substancji niebezpiecznych w elektronice

Pod mikroskopem RoHS nie ma miejsca na domysły — liczą się liczby, widma i wyniki z laboratorium.

Dyrektywa 2011/65/UE (RoHS – Restriction of Hazardous Substances) wymaga, by producenci elektroniki potwierdzali zgodność swoich produktów z limitami zawartości substancji niebezpiecznych. W tym celu stosuje się nowoczesne metody analityczne pozwalające wykryć nawet śladowe ilości metali ciężkich i związków chemicznych.

Zakres badań

Analizy obejmują najczęściej sześć głównych substancji ograniczonych przez RoHS:

• ołów (Pb),
• kadm (Cd),
• rtęć (Hg),
• sześciowartościowy chrom (Cr⁶⁺),
• polibromowane bifenyle (PBB),
• polibromowane etery difenylowe (PBDE).

oraz cztery ftalany (DEHP, BBP, DBP, DIBP) dodane w nowelizacji z 2015 r.

Najczęściej stosowane techniki analityczne

Badania zgodności z RoHS wykorzystują kombinację metod spektrometrycznych, chromatograficznych i mikrochemicznych:

• XRF (X-ray Fluorescence Spectrometry) – szybka i nieniszcząca analiza pierwiastkowa; idealna do badań przesiewowych komponentów elektronicznych,
• ICP-MS (Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry) – bardzo czuła metoda do oznaczania śladowych ilości metali,
• AAS (Atomic Absorption Spectrometry) – stosowana do analizy metali ciężkich po rozpuszczeniu próbki,
• UV-VIS – używana przy oznaczaniu chromu sześciowartościowego po reakcji kolorymetrycznej,
• GC-MS (Gas Chromatography – Mass Spectrometry) – stosowana do identyfikacji ftalanów i bromowanych związków organicznych.

Pobieranie i przygotowanie próbek

Analiza wymaga pobrania reprezentatywnej próbki komponentu lub materiału. W zależności od typu urządzenia, próbki mogą pochodzić z płytek PCB, kabli, obudów lub lutów. Próbki są suszone, homogenizowane i rozpuszczane w odpowiednich rozpuszczalnikach przed analizą.

Badania przesiewowe i szczegółowe

W praktyce stosuje się dwuetapowy system kontroli:

1. Screening XRF – szybka ocena zgodności (bez niszczenia próbki),
2. Analiza potwierdzająca ICP-MS lub GC-MS – dokładne oznaczenie stężenia substancji w próbce przekraczającej progi wykrywalności.

Raporty i dokumentacja

Wyniki badań stanowią część dokumentacji technicznej RoHS. Laboratorium wydaje raport z badań z podaniem stężenia substancji w % wagowych oraz interpretacją zgodności z dyrektywą. Raporty te są wymagane przy audytach i kontrolach rynkowych.

Podsumowanie

RoHS to nie tylko deklaracje producentów — to system oparty na twardych danych analitycznych. W erze precyzyjnej elektroniki nawet milionowa część grama ołowiu ma znaczenie, a nowoczesna aparatura dba o to, by w produktach pozostały już tylko czyste technologie. Opracowanie redakcyjne.