使用熒光光譜分析法（XRF）進(jìn)行RoHS驗(yàn)證-X熒光光譜測(cè)ROHS

隨著歐盟RoHSzui后期限的臨近，很多公司都開(kāi)始采用無(wú)鉛化工藝，但要確保工藝的一致性，有效的檢測(cè)方法是必*，熒光光譜分析法（XRF）就是其中之一。許多晶圓制造廠已開(kāi)始用XRF法在薄鍍層上進(jìn)行無(wú)危害性成分測(cè)量，而且還用它探測(cè)擴(kuò)散阻擋層裂口。
RoHS禁令簡(jiǎn)介 ：
RoHS是⟪電氣、電子設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令⟫（the Restriction ofthe use of certain hazardous substances in electrical andelectronicequipment）的英文縮寫(xiě)，主要限制電子產(chǎn)品中的鉛Pb、鎘Cd、汞Hg、六價(jià)鉻Cr(VI)、多溴聯(lián)苯PBBs、多溴聯(lián)苯醚PBDEs六種有害物質(zhì)含量。產(chǎn)品中各物質(zhì)的zui大容許含量（閾值）分別為：Cd為100×10-6，Pb、Hg、Cr(VI)、PBB和PBDE為1000×10-6。該指令由歐洲議會(huì)及理事會(huì)提出，歐盟成員國(guó)將于2006年7月1日起強(qiáng)制實(shí)施。 

我國(guó)也在制定相應(yīng)的法規(guī)，⟪中國(guó)電子信息產(chǎn)品污染防治管理辦法(征求意見(jiàn)稿)⟫ 第 11條就明確指出：生產(chǎn)者應(yīng)當(dāng)采取措施逐步減少并淘汰電子信息產(chǎn)品中鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、聚合溴化聯(lián)苯（PBB）、聚合溴化聯(lián)苯y(tǒng)i醚（PBDE）及其他有毒有害物質(zhì)的含量；對(duì)于不能*淘汰的，其有毒有害物質(zhì)含量不得超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。

熒光光譜分析法（XRF）
熒光光譜分析法（XRF）就是利用原子熒光譜線的波長(zhǎng)和強(qiáng)度進(jìn)行物質(zhì)的定性與定量分析的方法。因?yàn)樵谝欢▽?shí)驗(yàn)條件下，被測(cè)元素的濃度與熒光強(qiáng)度成正比，因而可據(jù)此對(duì)RoHS六種有害物質(zhì)進(jìn)行定量分析。 
原子熒光光譜儀分為色散型和非色散型兩類(lèi)，兩類(lèi)儀器的結(jié)構(gòu)基本相似，差別在于非色散儀器不用單色器。色散型光譜儀由輻射光源、單色器、原子化器、檢測(cè)器、顯示和記錄裝置組成。輻射光源用來(lái)激發(fā)原子使其產(chǎn)生原子熒光，可使用連續(xù)光源或銳線光源，常用的連續(xù)光源是氙弧燈，而可用的銳線光源有高強(qiáng)度空心陰極燈、無(wú)極放電燈及可控溫度梯度原子光譜燈和激光；單色器用來(lái)選擇所需的熒光譜線，排除其他光譜線的干擾；原子化器用來(lái)將被測(cè)元素轉(zhuǎn)化為原子蒸氣，分為火焰、電熱和電感耦合等類(lèi)型；檢測(cè)器用來(lái)檢測(cè)光信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，常用的檢測(cè)器是光電倍增管；顯示和記錄裝置則用來(lái)顯示和記錄測(cè)量結(jié)果，包括了電表、數(shù)字表、記錄儀等。 

原子熒光光譜分析法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、靈敏度高、光譜干擾少，工作曲線線性范圍寬，可以進(jìn)行多元素測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。RoHS一致性熒光屏檢查流程如圖1所示。 
圖1 RoHS一致性熒光屏檢查流程圖 對(duì)XRF而言，可不考慮被測(cè)物的化學(xué)焊接狀況直接鑒定原子，這使XRF特別適用于檢查鎘、鉛和汞等物質(zhì)。XRF分析法能夠檢查鉻，只是不能區(qū)別有毒的六價(jià)形態(tài)和別的鉻形態(tài)。如果樣品中總的鉻含量低于對(duì)六價(jià)鉻含量的限定范圍，就表明有毒等級(jí)較低，如果不存在此狀況，就需要進(jìn)行有害性化學(xué)分析。XRF還能夠檢測(cè)有溴原子的樣品，因此多溴聯(lián)二苯（PBB）和多溴聯(lián)二苯醚（PBDE）的檢查也將遵循同樣的規(guī)則，如果PBB和PBDE中的溴等級(jí)都低于限定值范圍的話，就可判定其具有一致性。照明工程師社區(qū)q;sb(XPY2^1sb3ht /D!Hez a`在半導(dǎo)體和電子行業(yè)有十幾家公司提供X射線測(cè)量設(shè)備。在這些公司中，目前為RoHS一致性測(cè)試提供XRF設(shè)備的公司包括：Hepco、 Horiba Jobin Yvon 、Innov-X Systems 、 Niton 和 Oxford Instruments。 r檢測(cè)程序、方法、設(shè)備與確證結(jié) RoHS在工藝過(guò)程中主要的存在形式有：溫控器、傳感器和繼電器中的汞；焊料、CRT玻璃和燈泡中的鉛；開(kāi)關(guān)、彈簧、連接器、外殼和PCB中的鎘；金屬防腐蝕涂層中的六價(jià)鉻；PCB、連接器、塑料外殼中的多溴聯(lián)苯和PBB阻燃劑；PCB、連接器、塑料外殼中的多溴二苯醚和PBDE阻燃劑。 工藝中的檢測(cè)程序包括：樣品拆分、篩選測(cè)試、確證檢測(cè)、符合性評(píng)價(jià)。 樣品拆分：電子產(chǎn)品的成品和半成品由多種材料組成，首先必須進(jìn)行拆解，直至得到無(wú)法進(jìn)一步機(jī)械拆解的zui小均質(zhì)材料檢測(cè)單元。 材料分類(lèi)：電子電氣產(chǎn)品及部件的材料分類(lèi)如下： 聚合物類(lèi)：塑料、橡膠、泡棉等； 金屬類(lèi)：金屬板材、支架等； 電子元器件類(lèi)：線路板、電阻、電容等； 其他類(lèi)：添加劑、涂料、顏料、絕緣漆、玻璃、搪瓷、膠木、墨水、瓷等。 注：對(duì)于無(wú)法拆解的非均質(zhì)組件，須使用低溫破碎、研磨等方式制成均質(zhì)檢測(cè)單元，再進(jìn)行檢測(cè)。照明工程師社區(qū)|"vN:f7K 各類(lèi)材料的測(cè)試項(xiàng)目見(jiàn)表1 J 表1 LM94022管腳功能 篩選測(cè)試：不同材料中有害物質(zhì)的存在風(fēng)險(xiǎn)不同，篩選測(cè)試可以預(yù)先從中甄別出其中高風(fēng)險(xiǎn)的材料再進(jìn)一步進(jìn)行確證測(cè)②對(duì)于通過(guò)篩選測(cè)試的材料，可不再進(jìn)行確證測(cè)試，節(jié)省時(shí)間和成本。常用的篩選測(cè)試方法包括：X熒光光譜法、斑點(diǎn)法、直讀光譜法、傅立葉紅外光譜法等。表2和表3給出了常用的篩選測(cè)試方法和確證測(cè)試方法。 表2 測(cè)試方法和設(shè)備范圍技術(shù)比較表 表3中的處理方法指的是相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 表3 確證測(cè)試儀器和處理方法符合性評(píng)價(jià)的內(nèi)容分為以下5個(gè)方面：
①對(duì)產(chǎn)品拆分過(guò)程的符合性評(píng)價(jià)； ②對(duì)采用適當(dāng)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的符合性評(píng)價(jià)； 
③對(duì)檢測(cè)單元測(cè)試結(jié)果可靠性的評(píng)價(jià)；④對(duì)各檢測(cè)單元結(jié)果是否符合*的判定 ⑤對(duì)產(chǎn)品是否符合RoHS的總體評(píng)價(jià)，寫(xiě)出報(bào)告證書(shū)。使用要點(diǎn) 由于需要測(cè)量均勻樣品的成分，那么光束的直徑是非常重要的。對(duì)統(tǒng)裝材料而言，諸如波峰焊槽中的焊料，寬光束就足夠了；而在BGA或倒裝片粘附之前，還需核查焊料凸點(diǎn)的鉛含量，以確保光點(diǎn)直徑小于凸點(diǎn)。此外，因?yàn)橐_定光束進(jìn)入材料有多深，因此光束強(qiáng)度也是重要的。例如，為了核查引線上均勻性成分，就要確保光束要穿透材料本身。