被釉线绕电阻器制造中RoHS化探讨

1、被釉线绕电阻器制造中的RoHS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：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

2、，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）重金属铅（Pb）1000镉（Cd）100汞（Hg）1000六价铬（Cr6+）1000有机溴化合物多溴联苯（PBB）1000多溴二苯醚（PBDE）

3、10002. 被釉线绕电阻器的构成及制造过程： 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。阻

4、值测量包装交库检验阻值测量标志引线清理烧釉检验检验焊接绕线检验骨架装配瓷基体引线 图1-被釉型线绕电阻的典型工艺流程3. 被釉线绕电阻器有毒有害物质减免的实现3.1绿色供应链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

5、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

6、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产品名称部件名称测试机构材质测试项目CdPbHgCr6+PBBPBDERXG1/RX20被釉线绕电阻器瓷基体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.油墨CTISiO2N.D.

7、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

8、，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制程中辅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

9、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

10、生产工艺过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

11、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产品名称部件名称测试机构材质测试项目CdPbHgCr6+PBBPBDERXG1/RX20被釉线绕电阻器瓷基体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.D.N.D.铜包钢线CTIFe/NiN.D.N.D.N.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.油墨CTISiO2N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.焊料CTISn/Bi/C