Moderní elektronika, bezolovnaté pájení a smernice EU Doc. Ing. Ivan Szendiuch, CSc. Vysoké Ucení Technické v Brne, Fakulta Elektrotechniky a Komunikacních Technologií, Ústav Mikroelektroniky, 602 00 Brno, Údolní 53, Ceská Republika, e-mail:
[email protected]
Pouzdrení a propojování (Packaging and Interconnection) je jednou z nejaktuálnejších oblastí soucasné elektroniky. Polovodicové cipy jsou stále složitejší, roste jejich pocet vývodu, a to vyžaduje stále sofistikovanejší rešení pouzder vcetne jejich propojení se systémem. Pouzdro již nepredstavuje jen ochranu cipu, ale musí zajistit i veškeré výkonové, elektrické a mechanické požadavky. Vše smeruje ke kompletnímu rešení systému na jediném cipu (System on Chip) nebo v jediném pouzdru (System on Package). První zpusob se zdá být komplexnejší, avšak soucasne i ekonomicky nárocnejší a méne flexibilní než druhý. To je duvodem proc v posledních létech nachází stále vetší uplatnení multicipové moduly (MCM). Vývoj v tomto smeru smeruje k pouzdrum 3D. Ve všech techto technologiích používaných pro konstrukci elektronických systému je nezbytnou operací pájení. Pájky na bázi SnPb se využívají již více než pul století témer ve všech aplikacích elektrotechnického a elektronického prumyslu. Pred více než deseti lety bylo v USA olovo oznaceno za škodlivé pro lidské zdraví a byla vytvorena legislativa smerující k jejich postupnému omezování a vzápetí byla stejná cesta nastoupena i v Japonsku. V EU vstoupí od 1.6.2006 v platnost smernice zakazující používání olovnatých pájek u nových výrobku a narizující sledování vybraných škodlivých látek ve výrobcích. Jejich název je RoHS (Restriction of Hazardous Substances) a WEEE (Waste of Electronic and Electrical Equipment).
Klícová slova: polovodicové cipy, pouzdrení, bezolovnaté pájení, smernice WEEE, RoHS
Úvod Elektronika je v nekolika posledních desetiletích jedním z nejvýrazneji se rozvíjejících prumyslových odvetví. Její rozvoj se vyznacuje celou radou charakteristických rysu, jež vychází jak z neustálého vývoje nových technologií, tak i z nekompromisních požadavku trhu. Svet se otevrel, vzdálenosti se prekonávají stále rychleji, došlo k výraznému rozvoji rady odvetví jako napr. marketing nebo logistika. Vše se stále více podr izuje požadavkum trhu, zákazník se stal jedním z významných clánku urcujících další vývoj. Soucasné požadavky na elektronické systémy lze shrnout strucne následovne: poptávka je po produktech stále sofistikovanejších a dokonalejších, s menšími rozmery a hmotností, s líbivým designem a také s prijatelnou cenou. I když výcet požadavku ci jejich priorita se muže v elektronice lišit dle ruzných hledisek a konkrétních aplikací, je vývoj moderních elektronických systému urcen nekterými spolecnými znaky, jež lze pro blízkou budoucnost charakterizovat následujícími trendy: • Polovodicové cipy budou základním prvkem elektronických systému a CMOS zustane v prubehu následujících 10 let základní a pravdepodobne i vudcí technologií pri jejich realizaci • Hlavním technologickým cílem bude zvyšování hustoty integrace a snižování ztrát energie tak, aby se parametry systému priblížily co nejvíce parametrum na cipech a proto dojde k výraznému pokroku i v pouzdrení • Nové materiály a inovace v materiálových vedách bude mít stále duležitejší a hlubší význam, vzniknou nové struktury a obvodové principy smerující k neustálé miniaturizaci • Težište v tržních mechanizmech bude stále výrazneji spocívat v informacních systémech • Vzdelávání bude mít stále více interdisciplinární (mezioborový) charakter, a bude vyžadovat nové metody V soucasné dobe lze považovat ve vývoji na polovodicových cipech za limitující nekteré skutecnosti, predevším:
-
zmenšování rozmeru stávajících polovodicových struktur nepujde pod rozmer velikosti atomu (za reálné rozlišení na cipu je považováno v dohledné budoucnosti 32 nm, které bude dosaženo díky použití extrémní ultrafialové litografie) rychlost signálu neprekrocí 20 cm/ns pro elektrickou izolaci mezi prvky bude nutné pocítat s tlouštkami alespon nekolik nm
Snižování rozlišení na cipu z250 resp. 180nm na 130nm je možné díky stále dokonalejším laserum a cockám. Napr. pro výrobu procesoru Intel Pentium 4 a AMD Athlon využívá litografie ultrafialové zárení s vlnovou délkou 248 nm, jež umožnuje bežne detaily o šírce 130 nm, a dokonce i 90 nm. Princip takové optické litografie je znázornen na obr.1. V overovacím procesu je dnes již zarízení s vlnovou délkou 193 nm, jež by melo být sériove využíváno ješte v letošním roce.
Obr.1: Znázornení principu optické litografie Pro vlnové délky kolem 150 nm je již treba používat speciální cocky z monokrystalického materiálu fluoridu vápenatého, a další snižování vlnové délky stávající technikou je problematické. Byla proto zvolena cesta vývoje extrémní ultrafialové litografie (obr.1), v níž je zdroj zárení vytváren elektrickou excitací plynného xenonu. K úprave zárení se využívá speciálních zrcátek namísto cocek, což umožnuje zmenšení šírky cáry na približne 32 nm. Zavedení se predpokládá okolo roku 2009.
Obr.2: Znázornení rozdílného principu extrémní ultrafialové litografie
Pouzdrení – klícová oblast pro další integraci Pouzdrení v moderních elektronických systémech prestalo mít unifikovaný charakter. Stále složitejší integrované obvody vyžadují individuální prístup, aby byly splneny požadavky jak technické, tak ekonomické. Ve vetšine elektronických zarízeních mužeme rozlišit ctyri základní druhy polovodicových soucástek ve forme integrovaných obvodu: - mikroprocesory (Microprocessor), - specifické (zákaznické) integrované obvody (Application Specific Integrated Circuit ASIC), - pameti CACHE , - hlavní pameti. Napríklad osobní pocítac vetšinou obsahuje mikroprocesor, nekolik „cache“ pametí (SRAM), ASIC obvody pro video, zvuk ( I/O, pameti, ovládání sbernice atd.) a hlavní pamet ( ROM, DRAM). Mikroprocesory vyžadují pouzdra s poctem vývodu nekolik set až tisíc, které musí vyhovovat co nejvyšším pracovním kmitoctum, dnes rádove až GHz. Lze predpokládat, že moduly SRAM jako „cache“ pameti budou pracovat na stejných kmitoctech jako mikroprocesory. Cipy zarízení ASIC pracují s kmitoctem nekolika set MHz, pricemž ale požadovaný pocet vývodu je bežne až nekolik set, a dokonce i pres tisíc. A pro dynamické pameti, pro než platí v plné míre známý Mooruv zákon, kdy pocet tranzistoru na cipu se každých 18 mesícu zdvojnásobuje, probíhá neustálý vývoj jenž je provázen rovnež rostoucími požadavky. Z uvedeného je zrejmé, že jako kompromis mezi naplnením technických požadavku pri minimálních nákladech je nutné používat ruzné typy pouzder. Ale u všech typu je spolecným požadavkem dosažení co nejvetší efektivity pouzdrení, aby mohly být vmaximální míre splneny požadavky na miniaturizaci. Cestou k tomu to je vývoj v oblasti multicipových modulu a konstrukce nových trírozmerných pouzder (3D). 300 250
THT technologie
SMT technologie HIO technologie
200
MCM-L
150
MCM-C
šírka 100 vodice [µm] 50
MCM MSM CSPMCM, MSM WLPSOP (3D)
MCM-D
50
100
200
400
600
800
Efektivita pouzdrení Fp [%]
Obr. 3: Znázornení souvislosti efektivity pouzdrení s vývojem technologií SOP Prístup k rešení 3D struktur lze rozdelit do dvou základních oblastí: A. Kompaktní pouzdra montovaná prímo na nosný substrát, jež jsou casto tvorena multicipovými strukturami (MCM) na keramických nebo laminátových podložkách. Pripojení techto pouzder je provedeno nekterým ze standardních typu vývodu ( J , L , BGA ) nebo jinými speciálními technikami. Výroba techto kompaktních pouzder je doménou specializovaných a zavedených výrobcu, a má charakter velkosériové produkce.
B. Multisubstrátové struktury (MSM) jsou sestaveny z jednotlivých (dílcích) funkcních cástí, jež jsou flexibilne montovány na základe predem stanoveného postupu na základní nosný substrát. Montáž se provádí nejen horizontálne ale i vertikálne, což vytvárí trírozmernou strukturu. Hlavní predností takového rešení je jednoduchá opravitelnost vcetne možných modifikací, nízká cena ve srovnání s kompaktními pouzdry a vysoká flexibilita v návrhu i výrobe. Pri návrhu konkrétní aplikace 3D struktury musí být vyrešena celá rada dílcích problému, které lze shrnout do následujících bodu: a) Rešení rozdílných teplotních soucinitelu délkové roztažnosti materiálu použitých komponent (CTE), predevším plošný spoj vs. keramika nebo kremík. b) Rešení odvodu tepla resp. zajištení dobré tepelné vodivosti celého systému, predevším v souvislosti s rostoucí hustotou soucástek a s rostoucím kmitoctem. c) Zajištení dobrých elektrických vlastností minimalizací parazitních kapacit a indukcností nejen vývodu ale i propojovací struktury. Z dosavadního stavu ve svete lze usuzovat, že vývoj v této oblasti probíhá pro potreby ruzných aplikací, napr. pro spotrební elektroniku, vojenský prumysl i další. V soucasné dobe je patentována celá rada provedení od nekolika desítek výrobcu. Na obr. 4 jsou znázorneny dve ruzná provedení 3D struktur, obe varianty patrí mezi levné provedení.
a)
b)
Obr. 4: Dve provedení 3D struktury: a) Honeywell/Coors b) General Electric Provedení na obr. 4a je vytvoreno spojením keramických AlN substrátu, kde každý modul je hermeticky zapouzdren a propojení je provedeno nekolika vnejšími kulovými vývody pres distancní cást pájením pretavením. Provedení na obr. 4b využívá hranové spoje na bocních úzkých stranách. Jednotlivé substráty mohou využívat obe strany a jsou elektricky propojeny bocním vodivým polem s pomocí pájených spoju. Takový modul muže být dále pripojen jak pájením, tak drátkovým propojením (wire bonding). Na obr. 5 a 6 jsou uvedena dve ruzná provedení využívající hranové propojení. V prvém prípade se jedná o spojení dvou FR-4 substrátu, v druhém pak o propojení FR-4 s keramikou. Pro vyrovnání rozdílu v koeficientech tepelné roztažnosti je použit FR-4 mezirámecek s hranovými spoji. Keramika FR4 Pájka
FR4
FR4
FR4 rámecek
Pájka r -
Obr.Bezolovnaté 5: Provedenípájky spojení FR-4 s FR-4
Obr. 6: Provedení spojení FR-4 s keramikou pomocí FR-4 mezirámecku
PbSn vs. bezolovnaté pájky Pro pájecí slitiny urcené pro elektrotechnický prumysl je charakteristické, že v prevážné vetšine slitin je nutná prítomnost minimálne 60% Sn a zbytek je doplnován vetšinou drahými kovy nebo medí. Cena slitiny je závislá na cene jednotlivých složek a odvíjí se od dostupnosti obsažených prvku na trhu. Dnes se vyskytuje celá rada bezolovnatých pájek, avšak jejich zpusob použití není zcela shodný s Sn/Pb pájkami a rozdílné jsou i jejich vlastnosti. Zásadní, i když zdaleka ne jediný rozdíl je odlišný, u bezolovnatých pájek zpravidla vyšší bod tavení. Zatímco Sn/Pb pájky dosahují tekutého stavu (liquidu) pri teplote 179°C (Sn62Pb38), u prevážné vetšiny bezolovnatých pájek nastává tento stav v rozmezí teplot 195°C–230°C, v závislosti na jejich složení (viz Tabulka1). Tabulka 1 Nekteré používané bezolovnaté pájky Oblast tavení (°C)
Pájka
Využití v prumyslu
Spolecnost
Slitiny s vysokým bodem tavení (>210°C) 227
Sn/Cu
221 217
Sn/Ag * Sn/Ag/Cu
Spotrebitelský Telekomunikace
Panasonic Nortel
Automobilový Telekomunikace
Panasonic 2) Nokia,Nortel,Panasonic Toshiba
Sn/Ag/Cu/Sb * Sn/In/Ag * Sn/Ag/Cu/Zn * Sn/Ag/Bi/Cu Vojenský/Letecký Sn/Ag/Bi/Cu/Ge Spotrebitelský Slitiny s bodem tavení v rozsahu 180-210°C
3)
217
206-213 206-213
Sn/Ag/Bi/X Sn/Ag/Bi
199
Sn/Zn
Spotrebitelský Vojenský/Letecký Spotrebitelský Spotrebitelský
Panasonic Sony Panasonic Panasonic 1) Hitachi NEC, Pan., Toshiba 4)
Slitiny s nízkým bodem tavení (<180°C) 138
Sn/Bi/Zn * Sn/Bi
Panasonic
Poznámky k tabulce 1 : 1) je náchylná na kontaminaci Pb, které zhorší výrazne vlastnosti. 2) Sn95,5/Ag4/Cu0,5 – je nejstarší slitinou objevenou v první polovine minulého století a proto není patentovatelná, není náchylná na kontaminace, proto v jiném složení je nejcasteji patentovanou slitinou pro pájky (napr. Sn96,5/Ag3/Cu0,5 – bod tavení kolem 220°C, je asi o 36°C vyšší než u olovnatých pájek). V dusledku obsahu stríbra je její cena vyšší. Je vhodná pro vlnu, pretavení i rucní pájení. 3) je náchylná na kontaminace, zvyšuje se teplota tavení (Sn99,3/Cu0,7). 4) Sn91/Zn9 – je levná, ale Zn je náchylné k oxidaci a k necistotám celkem (pájení v dusíku zrejme nutné). Zn pak zhoršuje i smácivost a zkracuje i skladovatelnost. Má bod tavení blízký olovnatým pájkám (199°C). *) Zatím nepríliš používané slitiny zkoumané pro jejich možné využití. Požadavky na tepelné zpracování bezolovnatých pájek Vzhledem k tomu, že proces pretavení bezolovnaté pájky probíhá v daleko užším rozsahu teplot než je tomu u klasických olovnatých pájek, musí být neustále pod kontrolou. To vyžaduje, aby pájecí vlny ci pece pro pájení pretavením umožnovaly mnohem presnejší nastavení teploty, než je tomu u olovnatých pájek. Toho lze docílit v prvním pohledu tremi zpusoby:
-
použitím pece s presným a dokonalým systémem regulace teploty, použitím ochranné (dusíkové) atmosféry, použitím nových metod - pájení v parách a selektivní pájení.
V prípade pájení pretavením je proto vhodné použít pece s urychleným proudením, které obsahují alespon 5 samostatne nastavitelných zón. Potom jsou vytvoreny predpoklady pro dosažení minimálních teplotních gradientu v peci a pro snadnejš í nastavení a kontrolu teploty, predevším v rozsahu teplot 220 až 260 o C (pri teplote 260 o C již muže dojít k poškození desek a soucástek). Napr. velmi rozšírené pájky na bázi SnCuAg mají urcitou špickovou teplotu napr. 242 o C, která je omezena casem pouze na nekolik sekund a dále také casové omezení pro ostatní teploty (napr. 10s na 235 o C, 30s na 220 o C atd.). Zde je bezpodmínecne nutné se rídit doporucením výrobcu past. 270 °C
T
250 °C 235 °C 230 °C 221 °C 200 °C 183 °C
< 2 °C/s < 15 s
150 °C 100 °C
< 4 °C/s
120 – 190 s 70 s
< 0,7 °C/s
< 2 °C/s
< 300 s
50 °C 20 °C
60 s
120 s
180 s
240 s
300 s
360 s
t
Obr. 7: Znázornení rozdílu v teplotním profilu pro olovnatou bezolovnatou pájku Rada dodavatelu bezolovnatých past rovnež doporucuje použití ochranné atmosféry s dusíkem. Ten redukuje tvorbu oxidu v pájeném spoji, a tím výrazne podporuje také lepší smácivost pájeného povrchu. V procesu lze pak použít menší obsah tavidla, jehož samotná oxidace je rovnež potlacena. V dusledku techto skutecností jsou vytvoreny predpoklady i pro vyšší jakost samotného spoje. Použití pájení vparách dává predpoklady pro zajištení nulového gradientu teploty v celém pájecím prostoru, avšak masovejšímu využití brání ekonomické aspekty. Kapacita techto zarízen je oproti pecím s konvencním proudením omezená a provozní náklady o poznání vyšší. Pájení pretavením prochází neustálým vývojem, jehož modernizace spocívá nejen v systému urychleného proudení, ale i v dalších konstrukcních zlepšeních, které zahrnují predevším: Ø Ø Ø Ø
zvetšení poctu pretavovacích zón a zmenu v konfiguraci techto zón redukci celkové délky pece zlepšené možnosti centrování desky selektivní pájení
Poslední zpusob spocívá ve velmi presném selektivním nanášení tavidla a následném lokálním ohrevu pouze místa, kde má vzniknout pájený spoj. Prenos tepla nastává selektivne nebo paralelne podle zvolené koncepce zarízení. Predností je omezení nebezpecí vzniku zkratu predevším pri malých roztecích (napr. u konektoru), menší tepelné namáhání soucástek a také možnost regulace tepelné energie podle velikosti soucástek.
Další skutecností je požadavek na oddelení sberu tavidla které musí být zpece odstraneno pri používání dusíkové atmosféry. Se zavádením norem rady ISO 14000 je vyžadován podobný systém i pro technologii pretavení bez ochranné atmosféry pro zamezení úniku tekavých látek do ovzduší. Nejrozšírenejší je slitina SnAg prípadne SnAgCu, u níž dosavadní zkoušky naznacily, že má dobré mechanické vlastnosti a svými parametry se nejvíce blíží slitinám SnPb. Obr. 8 znázornuje fázové diagramy SnAgCu slitiny, vcetne detailního pohledu na oblast využívanou pro pájení. Na první pohled je patrná vetší složitost než v prípade eutektické slitiny SnPb. Skutecností je, že tyto bezolovnaté pájky mají vyšší teploty tavení, vyšší povrchové napetí v pájce a tudíž se hure smácí a také procesy v prubehu pretavení pájky jsou odlišné. To muže mít vliv na spolehlivost a životnost spoju, a proto je treba této problematice venovat zvýšenou pozornost.
a)
b)
Obr. 8: Fázový diagram slouceniny SnAgCu (a) a pohled na oblast využívanou pro pájení (b) Ekologické aktivity jako nezbytná soucást našeho života V technologické oblasti elektrotechnického a elektronického sektoru, ale i v ostatních prumyslových odvetvích, došlo v posledních letech k obrovskému rozvoji. Nové materiály a technologické postupy však soucasne mohou ovlivnit a v rade prípadu již ovlivnují zdraví a životní prostredí. Proto je zákonitá snaha získat pod kontrolu tyto nové skutecnosti související s nove nastávajícími jevy, jež zpusobují nepredvídané chemické reakce ovlivnující životní prostredí. V souvislosti s elektrotechnickým a elektronickým prumyslem se jedná o následující látky: - Chlorfluorcarbony (CFC´s) ovlivnující ozónovou depleticní vrstvu - Olovo (Pb) jež má prímý negativní vliv na lidské zdraví - Voltaické organické slouceniny, jež se podílejí na atmosférických fotochemických reakcích - Nebezpecný elektrotechnický odpad mající negativní dopad na kontaminaci pudy a vody (odložené televizory, monitory, baterie atd.). Jedním z nejcasteji užívaných materiálu je olovo. Používá se pri výrobe skel a emailu, v náterových substancích, v bateriích, v kabelech a predevším v pájkách. Bylo prokázáno, že kumulativní prítomnost olova v lidském tele pusobí jako jed, ponevadž jeho zvyšující se dávka v lidském tele zpusobuje neklid, nevyváženost reakcí a poškození až vyrazení životních funkcí. To se nejprve projevuje negativne na nervovém systému a neschopnosti regenerace. To je duvodem, proc jednou z hlavních soucasných aktivit je odstranení olova z elektrotechnických a elektronických výrobku. Prioritním úkolem je nahradit olovnaté pájky (vetšinou založené na bázi SnPb) novými pájecími slitinami bez použití olova. Strucne lze tuto situaci shrnout následovne: vznikají ekologické organizace, mající za sebou nové predpisy EU a na druhé strane stojí výrobci a uživatelé, kterí se mohou obávat, jak to vše zvládnou a co je to bude stát. Tuto situaci lze cástecne prirovnat k zacátku 90tých let, kdy vstoupil v platnost zákaz používání CFC a ostatních látek pro cistící procesy v elektronice, protože ovlivnovaly ozónovou depleticní vrstvu Zeme. Po približne deseti letech prichází podobná situace s pájkami, jež je však na rozdíl od cistení o to závažnejší, že pájky tvorí nedílnou funkcní cást témer všech elektrických a elektronických výrobku.
Co vlastne WEEE a RoHS znamená Evropské smernice WEEE 2002/96/EC a RoHS 2002/95/EC jsou závazné pro všechny clenské státy EU a jsou známy od jejich schválení v létech 2002–3. V soucasné dobe jsou v ceské verzi predkládány ke schválení do parlamentu, takže lze v blízké dobe ocekávat jejich oficiální vydání. Obe tyto smernice sledují zajištení zdravého životního prostredí a tím i svetlé budoucnosti lidstva (tzv. Green Future), na cemž se podílí také zavedení bezolovnatého pájení. WEEE a RoHS byly schváleny a vydány Evropským parlamentem a jsou závazné pro všechny clenské zeme Evropské unie, vcetne CR. Smernice WEEE znamená “Waste Electrical and Electronic Equipment”, což lze interpretovat jako “Odpad elektrických a elektronických zarízení”. Cílem je redukovat narustající množství odpadu z techto výrobku v prostredí, a to recyklací a zpetným zpracováním. Tím se zmírní negativní dopad na životní prostredí. Charakteristické pruvodní rysy vyplývající z této smernice jsou: - Veškeré náklady na sber a manipulaci s odpady z elektrických a elektronických výrobku nese výrobce - Tyto náklady mohou být vedeny individuálne nebo mohou být spojeny s nejakým spolecným projektem - Výrobce je povinen pri uvádení nových výrobku poskytovat financní garanci na jejich zpetné odebrání a likvidaci - Výrobce elektrických a elektronických zarízení musí garantovat recyklaci co možná nejvetšího objemu svých výrobku - Každá zeme Evropské unie musí vytvorit systém pro sledování a zajištování zpetného odberu elektrických a elektronických zarízení a musí garantovat a vykazovat minimálne 4kg trídeného odpadu na obcana do konce roku 2006 - Výrobce bude muset opatrit každý výrobek informací o likvidaci a o sberném míste - Uživatel bude predávat nefunkcní výrobky na urcené sberné místo bezplatne Smernice RoHS je vytvorena za úcelem omezení nebezpecných látek v elektrických a elektronických zarízeních. Cíle m tohoto predpisu je: - Sjednocení již existujících norem a predpisu o používání ruzných látek pri výrobe a provozu elektronických a elektrotechnických výrobku - Podporit racionální využívání surovin, vcetne dodavatelských vztahu - Snížení objemu nebezpecných lá tek a materiálu v odpadu - Zlepšení a zkvalitnení recyklacních procesu - Podporit a dále rozvíjet predpisy WEEE Jedná se o 17 chemických látek s prokazatelne škodlivým vlivem na lidské zdraví: - Benzen - Kadmium a jeho slouceniny - Carbon Tetrachloride - Chloroform - Chróm a jeho slouceniny - Kyanidy - Dichlormethan - Rtut a její slouceniny - Methylethylketon - Nikl a jeho slouceniny - Tetrachlorethylen - Toluen - 1,1,1-trichlorethylen - Trichlorethylen - Methyl isobutyl keton Bylo rozhodnuto, že státy Evropské unie omezí používání olova, rtuti, kadmia, šestimocného chrómu, polybrombifenylu (PBB) a polybromdifenyletheru (PBDE), resp. musí tyto materiály v elektrotechnických a elektronických výrobcích od 1. 7. 2007 nahradit. Elektrické a elektronické zarízení jsou definována jako zarízení využívající pro svoji funkci napájení elektrickým proudem nebo vyzarující elektromagnetické pole – a navržená pro pracovní napetí nepresahující 1000 V strídavého nebo 1500 V stejnosmerného napetí.
Povinnost zpracovávat hlášení V clánku 13 smernice WEEE 2002/96/EC z 27. ledna 2003 je deklarován zpusob evidence a vypracování zprávy pro dokumentaci. První zpráva musí být zpracována do trí roku od zavedení v platnost, to je po 1. lednu 2006. Tato zpráva bude zaslána clenským státum a bude zprístupnena komisi k hodnocení a schválení. Príloha IA smernice WEEE 2002/96/EC uvádí kategorie elektrických a elektronických zarízení následovne: 1) Velké domácí spotrebice 2) Malé domácí spotrebice 3) IT a telekomunikacní zarízení 4) Spotrebitelské zarízení 5) Osvetlení 6) Elektrické a elektronické náradí (s výjimkou rozsáhlých neprenosných prumyslových stroju) 7) Hracky, sportovní vybavení a zarízení pro volný cas 8) Lékarské prístroje (s výjimkou všech implantovaných a infikovaných produktu) 9) Monitorovací a kontrolní prístroje 10) Automaty Podrobná specifikace jednotlivých kategorií se nachází v príloze IB této smernice. V príloze smernice 2002/95/EC se nachází seznam výjimek pro olovo, rtut, kadmium a šestimocný chróm. Tyto slouceniny mohou být použity v následujících aplikacích: Rtut -
-
kompaktní fluorescencní lampy max. 5 mg na lampu prímé fluorescencní lampy pro bežné úcely, max. na lampu: halogeno-fosfátové 10 mg trifosfátové s normální životností 5 mg trifosfátové s prodlouženou životností 8 mg prímé fluorescencní lampy pro speciální úcely lampy nespecifikované v této príloze
Olovo -
skla elektronických soucástí, katodových a flourescencních obrazovek ve slitinách: ocel-olovo 0,35 % hliník-olovo 0,4 % med -olovo 4,0 % v pájkách s vysokou teplotou tání pájky v serverech a zálohovacích zarízeních (výjimka do roku 2010) pájky pro sítové prvky potrebné k prepínání, signalizaci a prenosu dat v elektronické keramice, napr.: piezoelektrika
Kadmium - pokovování krome v aplikacích zmínených ve smernici 91/338/EEC pozmenující smernici 76/769/EEC Šestimocný chróm - antikorozant uhlíkové oceli v chladících systémech chladnicek V rámci postupu zmíneného v clánku 7(2) smernice 2002/95/EC, bude komise hodnotit: - Množství BDE v retardérech horení používaných v plastech - rtuti v prímých fluorescencních lampách pro speciální použití - olova v pájkách pro servery, zálohovacích zarízení a sítové prvky - žárovky
Co delat a jak zacít
Na zacátku se setkáváme s otázkou: „Jak zacít s realizací smernic WEEE a RoHS?“ Stejne jako byl pred lety implementován systém TQM v mnoha firmách, bude muset být implementována stejná procedura i v tomto prípade. Je nezbytné podniknout rázné kroky a z nich plynoucí zmeny týkající se rezortu technologie, jakosti a bezpecnosti príslušných firem. Obecný prístup k této problematice je znázornen na obr. 9.
J e firm a priprav ena na implem entac i W EE E a RoHS ?
AN O
NE
Modifik ac e procesu
W EEE
Ro HS
O s vobození ( výj im ky) , plány, dokum entac e
Obr. 9: Proces implementace ekologické legislativy
Záver Protože Ceská Republika je clenem Evropské Unie, musí prijmout a implementovat spousty smernic vydaných Evropskou Radou. Pro elektrotechnický a elektronický sektor to jsou: - WEEE – recyklace a ekologická likvidace elektrotechnických a elektronických zarízení - RoHS – omezení používání nebezpecných materiálu v elektrotechnice - EUE – design elektrotechnických a elektronických zarízení (v príprave) Literatura WEEE and RoHS Directives of European Union, Issued from European Parliament, 2002-3,
http://europa.eu.int/comm/environment/waste/weee_index.htm Podekování Tento príspevek je zpracován s podporou výzkumného zámeru Ministerstva školství CR v rámci projektu MSM 262200022 “MIKROSYT Mikroelektronické systémy a technologie” a Grantového projektu GACR GA1840251 “Vývoj elektronických montážních technologií pro 3D systémy”.
