Download
1 / 39

??? ??. ????????? ???????? ?????????????????????????????????? (???????) - PowerPoint PPT Presentation


  • 178 Views
  • Uploaded on

สารอันตรายในผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์. โดย ดร. นุจรินทร์ รามัญกุล ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค). สาร อันตรายที่พิจารณา. สารที่เป็นสารต้องห้ามตามระเบียบข้อบังคับ ของประเทศผู้ผลิตและประเทศคู่ค้า

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about '??? ??. ????????? ???????? ?????????????????????????????????? (???????)' - ince


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
3351581

สารอันตรายในผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์สารอันตรายในผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์

โดย ดร. นุจรินทร์ รามัญกุล

ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค)


3351581
สารสารอันตรายในผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์อันตรายที่พิจารณา

  • สารที่เป็นสารต้องห้ามตามระเบียบข้อบังคับ ของประเทศผู้ผลิตและประเทศคู่ค้า

    • สหภาพยุโรป – WEEE & RoHS, Marketing and use of dangerous substances, Packaging Directive

    • สหรัฐอเมริกา --- Toxic substances control act, Occupational safety and health act, Clean air act, State Regulation

  • สารที่ได้มีการตกลงร่วมกันภายในสมาคมผู้ผลิต

    • Electronic Industries Alliance (EIA)

Note: RoHS ห้ามใน Product ส่วน EIA, EPA ให้ Report ทั้งใน Product และใน Process!!!


3351581
รายการสารที่อยู่ในข่ายถูกรายการสารที่อยู่ในข่ายถูกคุมเข้ม

  • สารต้องห้าม ตามระเบียบ RoHS

    • ตะกั่ว

    • ปรอท

    • แคดเมียม

    • โครเมียม เฮกซะวาเลนซ์

    • โพลิโบรมิเนท-ไบฟีนิล (PBB)

    • โพลิโบรมิเนท-ไดฟีนิล-อีเทอร์ (PBDE)


3351581
รายการสารที่อยู่ในข่ายถูก “คุมเข้ม” (ต่อ)

  • “Controlled Materials” ตาม EIA Guideline

    • Asbestos (Insulators, fillers)

    • Ozone depleting substances class I (CFC, Halon, Tetrachloromethane, TCA, Methyl Bromide, HBFC)

    • ODS Class II (HCFCs)

    • Polychlorinated Biphenyls (PCBs)/Terphenyls (PCTs) (Lubricants, heating mediums, oil for capacitors)

    • Polybrominated Biphenyls (PBBs) and their ethers/oxides (FR in low cost PWBs, Caps, and engineering plastics)

    • Certain Ethylene Glycol Ethers (Solvent in semicond. Mfg)


3351581
รายการสารที่อยู่ในข่ายถูก “ควบคุม”

  • “Restricted Materials” ตาม EIA Guideline (ห้ามใช้ใน Application ที่ระบุ)

    • Cd ใน Dyes, Pigments, Paint, Plastics stabilizer, Packaging/Packaging inks, Plastic parts > 25g

    • Cr (VI) ใน Packaging/Packaging Ink

    • Pb ใน Packaging/Packaging Ink, Paints

    • Hg ในทุก Applications ยกเว้นหลอดไฟ


3351581
รายการสารที่ถูก “ “จับตา”

  • “Materials of Interest” ตาม EIA Guideline

    • กลุ่ม โลหะและสารประกอบโลหะ

      • แอนติมอนี, อาร์เซนิก, เบอร์ริลเลียม, แคดเมียม, โครเมียม (VI), ตะกั่ว, ปรอท, นิกเกิล, แมกนีเซียม, เซเลเนียม, ทองแดง, ทอง, พาลาเดียม, เงิน

    • กลุ่ม สารหน่วงการติดไฟ

      • สารที่ใช้ผสมเพื่อ หน่วงการติดไฟทั้งหมดในชิ้นส่วนพลาสติกที่มีน้ำหนักเกิน 25 กรัม


3351581
รายการสารที่ถูก “ “จับตา” (ต่อ)

  • กลุ่มสารอินทรีย์

    • Chloroparaffins, Phathalates, Azo-based materials, PVC

  • กลุ่ม อื่นๆ

    • Radioactive substances


3351581

(ตัวอย่าง) “สารอันตรายใน EEE

การใช้งานและสารทดแทน


3351581
สารตะกั่ว ใน EEE

  • เหตุที่ต้องใช้ตะกั่ว ใน EEE

    • นำความไฟฟ้าได้ดี

    • จุดหลอมเหลวต่ำพอเหมาะ

    • ไม่แข็งจนเกินไป มีความยืดหยุ่น บิดงอได้ จุดยึดมีความแข็งแรงสูง ทนต่อความล้า ยืดเป็นเส้นได้

    • เป็นแผงป้องกันการแผ่รังสีได้ดี

    • ช่วยทำให้ชิ้นงานลื่น ผสมโลหะทำให้ Machine ได้ง่าย

    • ลดการเสื่อมสภาพของพลาสติก (Stabilizer)

    • Pb glass: ใช้ปรับคุณสมบัติทางความร้อน ไฟฟ้า และทางกายภาพ ของแก้วได้ดี

    • ใช้ต่อๆ กันมาเป็นเวลานาน ราคาถูก


3351581
การใช้งานสารตะกั่ว ใน EEE

  • ทางตรง (ไฟฟ้า/แสง/ความร้อน/ดูดซับรังสี)

    • เชื่อมต่อวงจรไฟฟ้า (ตะกั่วบัดกรี)

    • ผสมในเนื้อวัสดุ PZT, ในเนื้อเซรามิกส์บางประเภท

    • ผสมแก้วในจอภาพ

    • ผสมแก้ว ประเภท Optical Glass, แก้วคริสตัลหรือหลอดไฟ

    • ไส้ตัวต้านทาน, Precision Resistor

    • ฟิวส์/ สวิทซ์ความร้อน, PTC Termister

    • Ceramic Capacitor


Eee 2
การใช้งานสารตะกั่ว ใน EEE (2)

  • ทางอ้อม (ป้องกันการกัดกร่อน/ปรับแต่งสมบัติ)

    • ชุบขาชิ้นส่วน/เคลือบ Pad บนแผ่นวงจรพิมพ์เพื่อกันการกัดกร่อนและช่วยให้บัดกรีได้ดีขึ้น

    • ผสมในพลาสติก (ฉนวนหุ้มสายไฟ (Vinyl chloride stabilizers, rubber compounding ingredients)

    • ผสมในสี หมึก ผสมเพื่อเป็นสารดูดความชื้นในสีผง

    • Counter weight (ถ่วงใบพัด มอเตอร์ เป็นต้น)


Eee 3
การใช้งานสารตะกั่ว ใน EEE (3)

  • ทางอ้อม (ป้องกันการกัดกร่อน/ปรับแต่งสมบัติ)

    • ผสมในอลูมิเนียม เพื่อให้ Machine ได้ง่าย

      • เจาะรูลึก - เสื้อสูบ ลูกสูบ วาล์ว

    • ผสมในเหล็ก เพื่อให้ Machine ได้ง่าย/ได้ผิวเรียบ/คุมขนาดได้ง่าย/ยืดอายุ Tool

    • ผสมในทองแดง/ทองเหลือง/บรอนซ์ ให้ Machine ได้ง่ายและลื่น (Sleeve Bearing)


3351581

สารอันตรายอื่นๆ ใน EEE ใน EEE (3)

การใช้งานและสารทดแทน


3351581
สารแคดเมียม ใน EEE ใน EEE (3)

  • เหตุที่ต้องใช้แคดเมียมใน EEE

    • มีความทนทาน

    • มีโครงสร้างทางเคมีที่เหมาะสมกับงานที่ใช้อยู่

    • สารประกอบแคดเมียมสามารถเรืองแสงได้

    • ให้สีสรรต่างๆ, ปรับสีได้ง่าย

    • ยึดติดกับแก้วได้ดี (สีพ่นแก้ว)

    • Stabilize พลาสติกได้ดี

    • จุดหลอมเหลวต่ำ (321C)


3351581
สารแคดเมียม ใน EEE ใน EEE (3)

  • ตัวอย่าง ชิ้นส่วน/กระบวนการที่ใช้สารแคดเมียม

    • เคลือบชิ้นส่วนหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า (contact) สำหรับ มอเตอร์ สวิทซ์ รีเลย์ หรือสวิทซ์ตัดตอนอัตโนมัติ

    • Photonic detector โดยเฉพาะอย่างยิ่ง IR Detector

    • ผสมใน PVC (สายไฟ) และ พลาสติก (ให้สี, stabilizer)

    • สารเรืองแสงในหลอดไฟ หลอด CRT

    • แบตเตอรี่ (Ni-Cd)

    • Glasses, pigments and dyes for glass painting

    • Low melting point solder, fuses

    • Packaging Materials – Lead frame?


Vi eee
สารโครเมียม(VI) ใน EEE ใน EEE (3)

  • เหตุที่ต้องใช้โครเมียม(VI) ใน EEE

    • มีความมันวาว สวยงาม มีความแข็ง

    • กันการกัดกร่อนได้ดี

    • สามารถปรับโครงสร้างผลึกเพื่อเปลี่ยนสีได้

    • กรดโครมิก กัดผิวพลาสติก ช่วยให้โลหะเกาะติดพลาสติกได้

    • ใช้ต่อๆ กันมาเป็นเวลานาน


Vi eee1
สารโครเมียม(VI) ใน EEE (ต่อ) ใน EEE (3)

  • ตัวอย่าง ชิ้นส่วน/กระบวนการที่ใช้ Cr-VI

    • สีผง Heat exchanger เคลือบชิ้นส่วนที่ทำจากเหล็ก (ตัวโครง น๊อต สกรู) หมึก Tanning, Anti rust ช่วยยึดสีเคลือบบนผิวโลหะ

    • Packaging Materials --- Lead Frame?

    • Metallized Plastic


3351581
สารปรอท ใน EEE ใน EEE (3)

  • เหตุที่ต้องใช้ปรอทใน EEE

    • ปรอทเป็นโลหะชนิดเดียวที่เป็นของเหลวที่อุณหภูมิปกติ !!!

    • ทำให้เป็นไอได้ง่าย, Ionize ได้ง่าย

    • ความนำไฟฟ้าดี

  • ตัวอย่าง ชิ้นส่วน/กระบวนการที่ใช้สารปรอท

    • เครื่องมือวัด สวิทซ์ Thermostat รีเลย์ แบตเตอรี่

    • ชิ้นส่วนพลาสติก - Fungicides, Preservatives, disinfectants

    • Metal etching

    • หลอดไฟ (ฟลูออเรสเซนต์)


Pbb pbde eee
สาร PBB และ PBDE ใน EEE ใน EEE (3)

  • เหตุที่ต้องใช้ PBB และ PBDE ใน EEE

    • ผสมในพลาสติกช่วยหน่วงการติดไฟได้

    • ป้องกันไฟลาม

    • ราคาถูก ไม่จำเป็นต้องผสมมาก


Pbb pbde eee1
สาร PBB และ PBDE ใน EEE (ต่อ) ใน EEE (3)

  • ตัวอย่าง ชิ้นส่วนที่มีสาร PBB และ PBDE

    • แผ่นวงจรพิมพ์

    • ฉนวนหุ้มสายไฟ

    • Housing

    • Connectors และชิ้นส่วนพลาสติกอื่นที่มีไฟฟ้าไหลผ่าน


3351581

ข้อควรคำนึง ใน EEE (3)ในการเลือกใช้สารทดแทน


3351581
สิ่งที่ต้องคำนึงเมื่อเปลี่ยนวัสดุสิ่งที่ต้องคำนึงเมื่อเปลี่ยนวัสดุ

  • ต้นทุน

    • ค่าวัสดุ, ค่าเครื่องจักร, ค่าน้ำ, ค่าไฟ, ค่าการจัดการของเสีย, etc

  • ความปลอดภัย

    • Fire hazard, Electric shock, Abnormal operation, etc.

  • สมรรถนะ

    • ทางความร้อน ทางกล ทางไฟฟ้า ทางเคมี และทางโครงสร้าง(โดยเฉพาะโครงสร้างจุลภาค) เป็นต้น


3351581
สิ่งที่ต้องคำนึงเมื่อเปลี่ยนวัสดุ (2)

  • ความเชื่อถือได้

    • เสถียรภาพ, การทนการกัดกร่อน ความล้า การทนต่อความชื้น การรับแรง การทนการสั่นสะเทือน และการทำปฏิกิริยากับวัสดุอื่น เป็นต้น

  • Manufacturability

    • Handling/Strength, Yield/Throughput, Repair/Removal

There is NO drop-in solution!!


3351581
ตัวอย่าง (2): สารทดแทนตะกั่วบัดกรี

  • สิ่งที่ควรพิจารณา

    • อุณหภูมิ

    • สมรรถนะ

      • ความนำไฟฟ้า Microstructure ความแข็งแรง ความล้า ความยืดหยุ่น (Ductility)

    • ความเข้ากันได้กับวัสดุอื่นๆ (Compatibility)

    • อายุการใช้งานและความเชื่อถือได้

    • ต้นทุน

      • ค่าวัสดุ เครื่องจักร ค่าดำเนินการ เป็นต้น


3351581

ความก้าวหน้าและแนวโน้มสารทดแทนที่สำคัญความก้าวหน้าและแนวโน้มสารทดแทนที่สำคัญ

สารหน่วงการติดไฟ

ตะกั่วบัดกรี


Pbb pbdes
ทางเลือกทดแทนสาร PBB และ PBDEs

  • ทางเลือกระยะสั้น

    • เนื่องจากสารหน่วงการติดไฟที่มีองค์ประกอบของโบรมีนถูกระงับใช้เพียงแค่ PBB และ PBDEs ดังนั้นการใช้สารอื่นในกลุ่มเดียวกันแต่ยังไม่ถูกระงับใช้ สามารถทดแทนการใช้งานของ PBB และ PBDEs ได้โดยไม่ส่งผลถึงประสิทธิภาพและค่าใช้จ่ายมากนัก ตัวอย่างเช่น TBBPA

    • เนื่องจากสารในกลุ่ม PBDEs ที่ถูกระงับใช้อาจจะครอบคลุมเพียงแค่ Penta-BDE เท่านั้น ไม่รวมถึง Octa-BDE และ Deca-BDE ดังนั้น Octa-BDE และ Deca-BDE อาจจะยังคงสามารถใช้งานได้

จาก ดร. จินตมัย สุวรรณประทีป “เทคโนโลยีวัสดุเพื่อสิ่งแวดล้อมครั้งที่ 1” 26 เม.ย. 2545


Pbb pbdes1
ทางเลือกทดแทนสาร PBB และ PBDEs

อย่างไรก็ตามในอนาคตมีความเป็นไปได้ที่สารหน่วงการติดไฟที่มีองค์ประกอบของธาตุในหมู่ฮาโลเจนถูกระบุเป็นสารต้องห้าม

จาก ดร. จินตมัย สุวรรณประทีป “เทคโนโลยีวัสดุเพื่อสิ่งแวดล้อมครั้งที่ 1” 26 เม.ย. 2545


Halogen free plastics 1
Halogen free plastics(1) และ PBDEs

Materials

Halogen-free flame retardant

in commercial materials

Alternative material.Non-flammable or containing halogen-free FR.

Epoxy

Reactive nitrogen and

phosphorus constituents

Ammonium polyphosphate and

aluminium trihydroxide

Polyphenylene sulphide

Phenolic resins

Nitrogen and Phosphorus compounds

Aluminum trihydoxide

Unsaturated polyester

Ammonium polyphosphate and

aluminium trihydroxide

ABS

No alternative

PC/ABS blends or PPE/PS blends with organic phosphorus compounds

HIPS

Organic phosphorus compounds

Polyethylene with magnesium hydroxide

จาก ดร. จินตมัย สุวรรณประทีป “เทคโนโลยีวัสดุเพื่อสิ่งแวดล้อมครั้งที่ 1” 26 เม.ย. 2545


Halogen free plastics 2
Halogen free plastics(2) และ PBDEs

Materials

Halogen-free flame retardant

in commercial materials

Alternative material.Non-flammable or containing halogen-free FR.

PBT/PET

No alternatives

Alternatives at experimental stage

Some applications:

polyamide,polyketone, ceramics

or self- extinguishing plastics

Polyamide

Magnesium hydroxide

Red phosphorus

Melamine cyanurate

Melamine polyphosphate

Polycarbonate

Organic phosphorus compounds

Polypropylene

Ammonium polyphosphate

จาก ดร. จินตมัย สุวรรณประทีป “เทคโนโลยีวัสดุเพื่อสิ่งแวดล้อมครั้งที่ 1” 26 เม.ย. 2545


Halogen free products
Halogen free products และ PBDEs

Products

Commercial halogen-free Materials

Price (to BFR)

Commercial halogen-free product

Epoxy based laminates

for printed circuit boards

Available

Much more expensive

Available

Phenolic/paper based laminates

for printed circuit boards

Available

About the same

Available

Housing of electronics

Available

More expensive

Available

Electronic component encapsulates

Available for some

More expensive

Available for some

Components of PBT/PET

Not available

-

Not available

Components of polyamide

Available

About the same

Available for some

Wall sockets and mounting boxes

Available

More expensive

Available

Rubber cables

Available for some

More expensive

Available for some

Other cables

Available

More expensive

Available

Sockets for incandescent

and fluorescent lamps

Available

More expensive

Available

จาก ดร. จินตมัย สุวรรณประทีป “เทคโนโลยีวัสดุเพื่อสิ่งแวดล้อมครั้งที่ 1” 26 เม.ย. 2545


3351581
สารทดแทนตะกั่วบัดกรี และ PBDEs

  • รายการสารทดแทนที่มีศักยภาพ

    • ทองแดง (Cu), เงิน (Ag), ดีบุก (Sn), อินเดียม (In), บีสมัท (Bi), แอนติมอนี (Sb)

    • พิจารณา

      • ความเป็นพิษ ต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม

      • ปริมาณสะสมบนโลก และ Supply

      • กระบวนการถลุง


3351581
เปรียบเทียบความเป็นพิษของสารทดแทนตะกั่วบัดกรีเปรียบเทียบความเป็นพิษของสารทดแทนตะกั่วบัดกรี

Metal

Bio-accumulate

Carcinogen

Birth defects

Lead

Yes

Yes

Yes

Silver

Yes

No

No

Antimony

No

Yes

No

Indium

No

No

Yes

Bismuth

No

No

No

Copper

No

No

No

Tin

No

No

No


Availability supply
เปรียบเทียบ Availability และ Supply ของสารทดแทนตะกั่วบัดกรี

Metal

Abundance in Earth’s Crust (ppm)

World Production (metric ton)

World reserves (metric ton)

Price ($/Pound)

Lead

12

8.9 million

1.4 billion

0.05

Silver

0.1

16,400

4,372*(US)

80.79

Antimony

0.2-0.5

140,000

2.1 million

0.72

Indium

0.1

240

0

136.35

Bismuth

0.1

7,800

0

3.6

Copper

60-70

37.9 million

> 340 million

0.70

Tin

2

431,500

10,700

3.10

Note: ต้นทุนจริงของ Solder Paste เปลี่ยนแปลงน้อยมาก เนื่องจากต้นทุนการผลิต สูงกว่าต้นทุนค่าวัสดุมาก


3351581
เปรียบเทียบกระบวนการถลุงเปรียบเทียบกระบวนการถลุงสารทดแทนตะกั่วบัดกรี

Metal

พลังงานที่ต้องใช้ในการถลุง (MJ/kg)

Hazardous material or strong acid in waste

Criteria Pollutants

Lead

73.7

As, Cd, Pb, Hg, H2SO4

CO, Pb, NOX, Particulates, SOX

Silver

3024

As, Cd, Pb, Hg, H2SO4, Possibly cyanide

CO, Pb, NOX, Particulates, SOX

Antimony

> 73.7*

As, Cd, Pb, Hg, H2SO4

CO, Pb, NOX, Particulates, SOX

Indium

> 73.7*

As, Cd, Pb, Hg, H2SO4, HCl

CO, Pb, NOX, Particulates, SOX

Bismuth

> 73.7*

As, Cd, Pb, Hg, H2SO4

CO, Pb, NOX, Particulates, SOX

Copper

69.0

Strong acid

CO, NOX, Particulates, SOX

Tin

240

Strong acid

CO, NOX, Particulates, SOX

Note: (*): ปัจจุบัน Sb, In, Bi ได้มาจากการถลุงตะกั่ว ยังไม่มีข้อมูลการถลุงจริง


3351581
เปรียบเทียบสารทดแทนตะกั่วบัดกรีเปรียบเทียบสารทดแทนตะกั่วบัดกรี

Metal

Toxicity

Availability

Extraction

Sum

Final Rank

(1=แย่สุด 7=ดีสุด)

Lead

1

6

6

13

5

Silver

2

3

1

6

1

Antimony

3

4

4

11

3

Indium

4

1

3

8

2

Bismuth

5

2

5

12

4

Copper

6

7

7

20

7

Tin

7

5

2

14

6


3351581
สารบัดกรีที่หน่วยงานชั้นนำแนะนำสารบัดกรีที่หน่วยงานชั้นนำแนะนำ

Organization

Solder

Melting Range (°C)

NEMI

Sn0.7Cu

Sn3.5Ag

SnAgCu

227

221-226

217

NCMS

Sn3.5Ag

Sn58Bi

Sn3.4Ag4.8Bi

Sn20In2.8Ag

Sn3.5Ag0.5Cu1.0Zn

221-226

138

206-213

179-189

ITRI

SnAgCu

Sn2.5Ag0.8Cu0.5Sb

Sn0.7Cu

Sn3.5Ag

SnBiAg

SnBiZn

217

213-219

227

221-226

206-213


Pb free solder
ตัวอย่างของปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการใช้ Pb-free solder ในปัจจุบัน

  • Soldering Temperature

  • Formation of Intermetallic phase

  • Compatibility

  • Fatigue, Reliability

  • Wetting angle

  • Tin Whiskering

  • Process Control, Yields, Through-put

  • Composition Control

  • Rework/Repair

  • Recycle


Tin whisker
ภาพตัวอย่าง Tin Whisker Pb-free solder ในปัจจุบัน


Tin whisker1
ภาพตัวอย่าง Tin Whisker Pb-free solder ในปัจจุบัน


ad