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

隨著歐盟RoHS*后期限的臨近，很多公司都開始采用無鉛化工藝，但要確保工藝的一致性，有效的檢測方法是必不可缺的，熒光光譜分析法（XRF）就是其中之一。許多晶圓制造廠已開始用XRF法在薄鍍層上進(jìn)行無危害性成分測量，而且還用它探測擴(kuò)散阻擋層裂口。
RoHS禁令簡介

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，主要限制電子產(chǎn)品中的鉛Pb、鎘Cd、汞Hg、六價鉻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*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。該指令由歐洲議會及理事會提出，歐盟成員國將于2006年7月1日起強(qiáng)制實(shí)施。

我國也在制定相應(yīng)的法規(guī)，⟪中國電子信息產(chǎn)品污染防治管理辦法(征求意見稿)⟫ 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、六價鉻、聚合溴化聯(lián)苯（PBB）、聚合溴化聯(lián)苯乙醚（PBDE）及其他有毒有害物質(zhì)的含量；對于不能完全淘汰的，其有毒有害物質(zhì)含量不得超過國家標(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，被測元素的濃度與熒光強(qiáng)度成正比，因而可據(jù)此對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，兩類儀器的結(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、檢測器、顯示和記錄裝置組成。輻射光源用來激發(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、無極放電燈及可控溫度梯度原子光譜燈和激光；單色器用來選擇所需的熒光譜線，排除其他光譜線的干擾；原子化器用來將被測元素轉(zhuǎn)化為原子蒸氣，分為火焰、電熱和電感耦合等類型；檢測器用來檢測光信號并轉(zhuǎn)換為電信號，常用的檢測器是光電倍增管；顯示和記錄裝置則用來顯示和記錄測量結(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XRF而言，可不考慮被測物的化學(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)別有毒的六價形態(tài)和別的鉻形態(tài)。如果樣品中總的鉻含量低于對六價鉻含量的限定范圍，就表明有毒等級較低，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射線測量設(shè)備。在這些公司中，目前為RoHS一致性測試提供XRF設(shè)備的公司包括：Hepco、 Horiba Jobin Yvon 、Innov-X Systems 、 Niton 和 Oxford Instruments。 r檢測程序、方法、設(shè)備與確證結(jié) RoHS在工藝過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。 工藝中的檢測程序包括：樣品拆分、篩選測試、確證檢測、符合性評價。 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，直至得到無法進(jìn)一步機(jī)械拆解的*小均質(zhì)材料檢測單元。 材料分類：電子電氣產(chǎn)品及部件的材料分類如下： 聚合物類：塑料、橡膠、泡棉等； 金屬類：金屬板材、支架等； 電子元器件類：線路板、電阻、電容等； 其他類：添加劑、涂料、顏料、絕緣漆、玻璃、搪瓷、膠木、墨水、瓷等。 注：對于無法拆解的非均質(zhì)組件，須使用低溫破碎、研磨等方式制成均質(zhì)檢測單元，再進(jìn)行檢測。照明工程師社區(qū)|"vN:f7K 各類材料的測試項(xiàng)目見表1 J 表1 LM94022管腳功能 篩選測試：不同材料中有害物質(zhì)的存在風(fēng)險不同，篩選測試可以預(yù)先從中甄別出其中高風(fēng)險的材料再進(jìn)一步進(jìn)行確證測②對于通過篩選測試的材料，可不再進(jìn)行確證測試，節(jié)省時間和成本。常用的篩選測試方法包括：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試方法和確證測試方法。 表2 測試方法和設(shè)備范圍技術(shù)比較表 表3中的處理方法指的是相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。 表3 確證測試儀器和處理方法符合性評價的內(nèi)容分為以下5個方面：
①對產(chǎn)品拆分過程的符合性評價； ②對采用適當(dāng)檢測標(biāo)準(zhǔn)的符合性評價；
③對檢測單元測試結(jié)果可靠性的評價；④對各檢測單元結(jié)果是否符合限量要求的判定 ⑤對產(chǎn)品是否符合RoHS的總體評價，寫出報告證書。使用要點(diǎn) 由于需要測量均勻樣品的成分，那么光束的直徑是非常重要的。對統(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。