被釉线绕电阻器制造中RoHS化探讨

被釉线绕电阻器制造中的被釉线绕电阻器制造中的 RoHSRoHS 化探讨化探讨 张兴科 赵宏涛 李继军 陕西华星线绕电阻有限公司 陕西 咸阳 712099 摘要 简要介绍了传统被釉型线绕电阻器的有毒有害物质减免过程控制 实现了RoHS 化被釉功 率型线绕电阻器的生产 关键词 被釉线绕电阻器 RoHS 过程控制 有毒有害物质 1 引言 引言 欧盟首次注意到电气 电子设备中含有对人体健康有害的重金属是 2000 年荷兰在一 批市场销售的游戏机的电缆中发现镉 事实上 电气电子产品以前在生产中大量使用的 焊锡 包装箱印刷的油墨中都含有铅等有害重金属 因此 欧盟议会和欧盟理事会于 2003 年 2 月 13 日颁布了 RoHS 指令 即 在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令 也 称 2002 95 EC 指令 2005 年欧盟又以 2005 618 EC 决议的形式对 2002 95 EC 进行了补 充 明确规定了六种有毒有害物质的最大限量值 见表 1 中国政府七部委也于 2006 年 11 月 6 日颁布了 SJ T11363 2006 电子信息产品中有毒有害物质的限量要求标准 即中 国 RoHS 该管理办法于 2007 年 3 月 1 日起实施 因此 电子元件生产及销售中的 RoHS 化势在必行 表 1 欧盟及中国六种有毒有害物质限量标准 有毒有害物质限量标准 mg kg 铅 Pb 1000 镉 Cd 100 汞 Hg 1000 重金属 六价铬 Cr6 1000 多溴联苯 PBB 1000 有机溴化合物 多溴二苯醚 PBDE 1000 2 被釉被釉线绕电线绕电阻器的构成及制造阻器的构成及制造过过程程 被釉线绕电阻器主要由 瓷基体 引线端子 电阻线 被覆层 釉粉 四部分组成 其主 要代表产品型号为 RX20 RXG1 二种型号的功率型被釉线绕电阻器 此系列电阻器具有 过功率性能优良 阻值稳定 可靠性高等优点 是传统线绕电阻器中一个重要品种 被釉系列电阻器的典型生产工艺过程见图 1 从被釉线绕电阻器的零件组成和生产 过程可以看出 被釉线绕电阻器制造过程中 RoHS 化控制的关键在于三点 绿色供应链控 制 原材料 制程中辅助材料控制 生产工艺过程控制 通过对以上三个环节的有效管理 和控制 必定能生产出满足欧盟 RoHS 要求和中国环保法规要求的环保型被釉线绕电阻 器 图 1 被釉型线绕电阻的典型工艺流程 3 被釉被釉线绕电线绕电阻器有毒有害物阻器有毒有害物质质减免的减免的实现实现 3 1 绿绿色供色供应链应链控制控制 此环节是实现产品环保要求的关键 首先 要掌握 RoHS 指令的拆分原则 并对被釉 型线绕电阻器产品进行拆分 其次 要对产品及过程进行彻底地分析 对应用于产品及制 引线 瓷基体 骨架装配检验绕线焊接 阻值测量检验烧釉引线清理标志 检验 阻值测量检验包装交库 程中使用原材料进行摸底 搞清楚产品中的有毒有害物质含量的具体情况 委托国际公 认的实验室进行有毒有害物质测试 同时向产品的原材料供方索要产品的有毒有害物质 国际公认测试机构有效期内的分析检测报告 第三 在以上工作完成后 和供方签订禁用 物质控制保证书和环保产品声明 督促供方建立有毒有害物质的控制程序 确保原材料 的持续质量一致性 通过检测 未改进工艺前 被釉型线绕电阻器的材料分析见表 2 产品瓷基体主要采 用的是三氧化二铝含量在 75 以上 其余主要成分为二氧化硅 的高铝瓷 满足 RoHS 要 求 引出端子采用铜包钢线或黄铜 对于金属铜和钢根据 RoHS 指令和中国国家标准 SJ T11363 2006 的要求 属于 EIP D 类材料 钢中合金元素的铅含量不应超过 0 35 铜 合金中铅的含量不应该超过 4 因此 引出端总体满足 RoHS 要求 电阻线为镍铬 康 铜 卡玛电阻合金材料 其重金属含量符合 RoHS 要求 无有机溴化合物 被覆层材料为 釉粉也称珐琅粉 其中使用的调色剂为三氧化二铬 含有铬但为三价铬而非六价铬 满足 RoHS 要求 表 2 被釉型线绕电阻器原材料有毒有害物质化学测试表 测试项目 产品名称 部件 名称 测试机构材质 CdPbHgCr6 PBBPBDE 瓷基 体 SGSAl2O3 SiO2N D N D N D N D N D N D 合金 线 SGSCr Ni Cu AlN D N D N D N D N D N D 铜包 钢线 CTIFe Ni SnN D 1080N D N D N D N D 黄铜CTICu Zn101228N D N D N D N D 釉层CTIZnO Cr2O318218N D 20 54N D N D RXG1 RX 20 被釉线 绕电阻器 油墨CTISiO2N D 4480N D N D N D N D 通过分析报告 可以看出 产品标识使用的标志油墨中铅含量严重超标 是工艺改 进的重点控制对象 经多方面的材料试用和检测 对产品的标识方法和材料进行了改进 采用了喷码的方式进行 使用了法国 IMAGES 公司的喷码机用油墨 经检测满足 RoHS 要求 在被釉线绕电阻器生产过程中 被釉过程是在高温炉中 850 左右 进行 被釉结束 后会在引线表面形成一种致密的氧化层 必须采用机械或化学方法去除 然后 为了改进 产品在使用过程中的焊接性能 需要在引线表面搪锡以增加其可焊性 以往引出端表面 使用的焊料为传统的锡铅焊料 Sn63Pb37 或 Sn60Pb40 显然不能满足 RoHS 要求 为了 达到无铅化的目的 必须采要用无铅焊料 目前 行业中普遍使用的无铅焊料为锡银铜 锡铜和锡铋铜合金 一般锡含量都在 95 以上 能满足 RoHS 指令要求 所以 根据每种 合金的工艺要求和性能 设计和制作了专用的引线无铅搪锡炉 并做了多种材料对比试 验 最终选用性价比好的锡铋铜作为产品的无铅焊料 通过以上过程的分析和改进已基本上实现了被釉型线绕电阻器主要原材料的 RoHS 化制程 3 2 制程中制程中辅辅助材料的控制助材料的控制 制程中辅助材料的控制 其目的在于杜绝过程中此类材料中有毒有害物质对产成品 的污染 从而导致成品不符合 RoHS 指令要求 因此 在工艺改造前 我们对产品工艺过 程中所使用的所有辅助材料进行统计和分析 对于有可能造成污染的材料进行了测试 保证所有材料不致引起污染 然后 对于原材料的供方进行固化 通过管理控制的办法制 定了相关制度 规定环保产品的辅助材料未经主管部门批准不允许任意更换 RXG1 及 RX20 型被釉线绕电阻器生产过程中所使用的主要辅助材料为高频瓷粉 高岭土及安装引线时使用粘合剂 其中 高频瓷粉的主要成分和构成产品主体的瓷基体 原材料一致 其有毒有害物质含量满足环保要求 高岭土为烧结过程中使用的辅助材料 在产品烧结完成后 可以通过多种方法彻底去除 而且 经测试其性能符合 RoHS 要求 粘合剂的主要成分为 Na2SiO3 经测试也满足 RoHS 要求 因此 在制成中使用的辅料不 会对产成品造成污染 3 3生生产产工工艺过艺过程控制程控制 生产过程控制是实现产品无铅化的重中之重 其重点在于控制生产过程中的人 设备 工装夹具 运输工具以及状态标识 首先做到的是 RoHS 制程与非 RoHS 制程的隔离 包 括物理区域 工装夹具 加工设备的隔离和控制 并明确进行标识 以防止生产过程工装 夹具的误用 杜绝产品交叉污染 其次 是对从事 RX20 和 RXG1 生产的相关人员培训 让大家了解 RoHS 指令的要 求 生产过程中的控制方法 产品有毒有害物质的来源 产品的结构和目前环保制程存在 的问题 有毒有害物质超标会导致的后果等等 通过培训 强化了操作工的环保意识和技 能 杜绝在制程中因相关知识不足而出现的有毒有害物质污染 第三 对加工和生产过程中使用的工装夹具及设备进行了检查和分析 重点是分析 此类工装夹具及设备是否会含有 RoHS 要求限制的元素 经过分析 我公司用于 RX20 及 RXG1 产品加工过程中的工装夹具及设备能与产品直接接触部分的物质为铁 不锈钢 橡胶 木板 铜板 胶带等材质 不致于因接触而引起产品的有毒有害物质污染 通过以上的工作后 在环保产品生产线上 组织生产了一批 RX20 及 RXG1 产品进 行 确认试验 见表 3 其测试结果完全满足欧盟 RoHS 指令要求 从而证明 产品的无铅化 改造过程是成功的 从而实现了 RX20 RXG1 被釉型线绕电阻器的 RoHS 化生产 表 3 工艺改进后被釉型线绕电阻器原材料有毒有害物质化学测试 测试项目 产品名称 部件 名称 测试 机构 材质 CdPbHgCr6 PBBPBDE 4 结结束束语语 实现电子元器件 RoHS 化需要绿色供应链和产成品生产厂家的共同努力 目前 陕西 华星线电阻有限公司已实现了 RX21 RX28 RX27 RX24 等多种产品的 RoHS 化制程 并 根据国际电工委员会 IEC 文件 QC080000 的要求正在建立公司有毒有害物质减免程序 以实现公司全系列功率型线绕电阻器产品的 RoHS 化生产 瓷基 体 SGSAl2O3 SiO2N D N D N D N D N D N D 电阻 合金 线 SGSCr Ni Cu AlN D N D N D N D N