RoHS (Restriction of Hazardous Substances = Obmedzenie nebezpečných látok) a REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals = Registrácia, hodnotenie, autorizácia a obmedzovanie chemikálií) tvoria základný kameň európskej environmentálnej zhody pre elektronické inžinierstvo. Hoci sú funkčne odlišné, obe smernice majú spoločný cieľ: ochranu ľudského zdravia a životného prostredia prísnou reguláciou používania toxických chemikálií v procese výroby hardvéru.
Splnenie požiadaviek týchto smerníc nie je otázkou hardvérového testovania osciloskopom v laboratóriu; ide výlučne o disciplínu manažmentu dodávateľského reťazca a správy kusovníkov materiálov (BOM - Bill of Materials).
RoHS: Smernica 2011/65/EÚ
Smernica RoHS obmedzuje používanie určitých nebezpečných materiálov pri výrobe rôznych typov elektrických a elektronických zariadení. Na rozdiel od niektorých iných smerníc sa súlad s RoHS prenáša globálne; vlastné verzie RoHS zatiaľ existujú napríklad v Číne, Kalifornii, na Taiwane a v Kórei. Stala sa z nej skutočná globálna inžinierska požiadavka.
Obmedzované látky
Podľa dodatku RoHS 3 (Smernica 2015/863) existuje momentálne desať obmedzovaných substancií. Maximálne povolené koncentrácie vo voľných (nevýnimkových) produktoch sú zvyčajne 0,1 % alebo 1000 ppm (častíc na milión), pre kadmium je to avšak iba 0,01 % (100 ppm), a to merané z hmotnosti homogénneho materiálu. Týmito látkami sú:
- Olovo (Pb): Najvýznamnejšie historické obmedzenie, ktoré v priemysle Surface-Mount Technology (SMT) celosvetovo spustilo bezolovnatú revolúciu s preferenciou voči zmiešaným bezolovnatým tavivám a spájkám SAC (Cín-Striebro-Meď).
- Ortuť (Hg)
- Kadmium (Cd)
- Šesťmocný chróm (Cr6+)
- Polybromované bifenyly (PBB) (Spomaľovače horenia)
- Polybromované difenylétery (PBDE) (Spomaľovače horenia)
- Bis(2-etylhexyl)ftalát (DEHP) (Zmäkčovadlo/plastifikátor)
- Butylbenzylftalát (BBP) (Zmäkčovadlo/plastifikátor)
- Dibutylftalát (DBP) (Zmäkčovadlo/plastifikátor)
- Diizobutylftalát (DIBP) (Zmäkčovadlo/plastifikátor)
Inžinierske dopady Smernice RoHS
Princíp homogénneho materiálu:0,1 % hladina limitu koncentrácie olova sa nemeria k celej doske plošných spojov (PCB). RoHS platí osobitne pre každú súčiastku resp. mechanicky oddeliteľnú vnútornú látku zložitejších komponentov (napríklad plastové púzdro IC čipu, pokovovanie jeho kontaktných konektorov a lepidlo samotného jadra integrovaného obvodu v ňom sú všetky hodnotené individuálne posudzovaním zloženia prvkov).Reflow profily spájkovania:Bezolovnaté pásmo teplôt topenia bezolovnatých (RoHS certifikovaných) spájok v strojoch pece pretavenia (“reflow oven”) potrebuje vyvíjanie oveľa vyšších teplôt nad obvykle ~245°C až po 260°C. Historicky používané olovnaté pásma sa zahrievali okolo ~215°C. Teplotné špecifikácie štruktúr PCB, spolu s hodnotením citlivosti súčiastok na úroveň vlhkosti (tzv. “Moisture Sensitivity Level” - MSL), tak treba dôsledne sledovať, inak existuje extrémne riziko termálneho zničenia vnútorných elementov.Výnimky (Exemptions):Úplne kritické prostredia s obmedzovaním omylov pri chybových procesoch, akými sú kozmické komponenty, letecký priemysel či lekárske implantáty s dohodnutou platnosťou často dodnes presadzujú špecifické výnimky na pridávanie oloveného spájkovania (Annex Exemptions), aby sa dlhodobo nedotýkali kritické štruktúry bez preklepov chybného obvodu pre tzv. spájkovacie fúzy (tin whiskers). Olovo spoľahlivo pôsobilo voči vzniku týchto fyziky-elektro skratov vodivých štruktúr zo znečistenia z kryštalizačného napätia prítomného v čistom cíne.
Nariadenie REACH: (ES) č. 1907/2006
Kým RoHS sa špecificky orientuje iba na obmedzenie desiatich zložiek presne vybraných substancií do elektrotechniky, nariadenie REACH sa dotýka úplne všetkých výrobkov prítomných vo voľnom pohybe tovarov Európskej únie (kam spadajú šatstvo aj bežný chemický spotrebný tovar). Obsahuje prístupy správy týkajúce sa stoviek toxínov. Zaťaženie spočíva výlučne na spoločnostiach a firmách preukázať dôkazy posudkov na environmentálnu bezpečnosť.
Zásadné kľúčové pravidlá vnímania REACH Nariadenia v Hardvéri
Pri posudzovaní kompatibility pre elektrotechnický priemysel spoločne prebieha výlučne o Výrobkoch (Articles - špeciálne diely dvojsmerného určenia vrátane zložitej montáže PCB) a kľúčovej problematike databázy látok s názvom SVHC (Substances of Very High Concern - Látky vzbudzujúce veľmi veľké obavy).
- Zoznam Kandidátov SVHC: Európska environmentálna chemická agentúra ECHA zastrešuje dlhodobo neustále doplňovaný balík obmedzovanej chémie na vplyvy z nebezpečenstva pre prejav karcinogénov, mutagénov či reprodukčne deštrukčných chemikálií. Predovšetkým oproti normám od RoHS tento konkrétny balík tabuľky prechádza zverejňovaním zmien aktívne každú strednú a zimnú fázu roka čím robí systém agilne doplňovaným a sledovaným (je “živý”).
- Úroveň prahu 0,1 %: Ak ktorýkoľvek samostatný diel vložený pre súčasti vlastného výrobku skrýva akokoľvek prítomnú hodnotu objemu nepredpisovej položky podľa látok pre zoznam obáv SVHC s odmerkou a nadváhou zložitejšej hodnoty naprieč prahom presne z 0,1 % hmotnosti (percentuálne merané m/m), legislatíva nariaďuje automaticky spustiť prísne reportovanie zoznamu do databázy EÚ a povinností pri informácii ku koncovým predajcom odberateľom.
- Povinná SCIP Databáza: Pre prípady u prítomných hladín pri výskyte presahujúcom limit 0,1% zo systémov u SVHC chemikálií, predajným sprostredkovateľským dovozcom vznikli striktné definované krokové nahrávania súborov do databázy o chemikáliách do tzv. registra EÚ útvary z názvu SCIP (Substances of Concern In articles as such or in complex objects). Pomocou neho ekologickým operátorom slúži presná hodnota prístupu definície prvkov k bezpečnému a profesionálnemu recyklovaniu elektroodpadu, keď ho koncový spotrebiteľ na záver po opotrebovaniach zo životnosti odovzdá trhu opäť do ekológie prírody.
Prístup spoločnosti Inovasense k Smerniciam prostredia
Overenie dodržiavania zásad pre podklady definícií RoHS i REACH legislatív nie je možné jednoduchým “zmeraním a osnímaním osciloskopom”, vyžaduje plnohodnotné zdieľané dátové systémy pre dokumentačnú deklaráciu materiálu na pôvod súčiastok a obalových zložiek pre EÚ kontroly z inštitúcií.
Obozretne si ekologickú bezpečnosť prostredia spoločnosti zavedeného predpisu sleduje platforma automatizovane rovno v okamih zvažovania strategicky vhodných čipov v čase priamym vstupom s plateným softvérom prvkovej sady súpisnej časti databázy materiálov prostredníctvom nástroja Altium. API komunikačné linky ihneď a dôsledne v rámci integrovaných procesov zdieľaného zdroja obmedzených zoznamov chemikálií s napojením (Systémy SiliconExpert či Octopart) predčítavajú technickým architektonickým analytikom správy presných definícií vyhlásení zložiek o plných chemických látkach výrobcu komponentných dielov (Formulár Full Material Disclosures).
Zabráňovanie katastrofe tak naši audítori riešia z vopred známych výsledkov na stole architektúry pred začatím. Ak vybraný mikrokontrolér zo systému náhle nabehne k vyradeniu certifikačných testov (“Obsolescence”), alebo EÚ legislatívne ohlási poľavenia cez zmenený “Status pre REACH SVHC”, program plne automatizuje hroziace poškodenia ešte pred etapami zadania zákaziek samotným dodávateľom výrobnej série na logistiku a montáž linkového poľavenia, takzvaný príkazy v systéme. Odbremeňovaním zákazníci nekompilujú desiatky PDF a deklarácií ale spoľahnutím ostávajú presvedčení a pri plnom nasadení pri predávaní prístroja plne legálnym obchodom odovzdaným formálnym “Technical Files”.