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ユーロフィンFQL株式会社 >> 知恵袋 >> RoHS分析あれこれ

RoHS分析あれこれ

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ご依頼時や報告書の提出後に頂く質問の中から良くある質問や、分析依頼をされる前に依頼者の方々に知っておいて頂きたいことなど皆様のご参考になる情報を、RoHS分析関連の各種教育や講演の内容を基にトピックス等を交えてお話いたします。 連載コラムはユーロフィンFQL(旧 富士通クオリティ・ラボ)創立当時に掲載したものとなっています。

 

 第一回 : 材料管理の単位(均質材料?)

第1回は、まず含有分析(濃度測定)を行うときの単位といいますか、分母は何ですか? ということから始めたいと思います。

RoHS指令の基本姿勢

RoHS指令とは、鉛、カドミウム、水銀、六価クロムおよび特定臭素系難燃剤であるPBB(ポリ臭化ビフェニル)とPBDE(ポリ臭化ジフェニルエーテル)を電子機器の材料に使用することを原則禁止するEU(European Union:欧州連合)指令です。これらの物質が現在深刻な環境汚染を引き起こしているか否かは議論のあるところですが、将来に起こるかも知れない問題を予防的に禁止するという立場に立った規制と言えるでしょう。

ここで「原則禁止」とは技術的に代替ができない材料については代替できるようになるまで規制を猶予するという意味で、産業界等の要望を受けて種々の「除外用途」が定められています。また、WEEE指令と分割される前から「技術的観点からの代替可能性」が繰り返し議論されてきたことからも、RoHS指令の基本コンセプトは「技術的に代替が可能なのだからその代替材料を使ってください」というものであると理解するのが自然です。このため、RoHS指令は総量規制 (例えばカップ麺1食中の残留農薬A物質は合計○○μg以下というような)ではなく、「材料」単位で管理すべしということになります。

WEEE指令とは

Waste Electrical and Electronic Equipment (電気・電子機器の廃棄に関する欧州議会および理事会指令) 元々WEEE指令案は、有害物質の含有規制とリサイクル義務に関する二つの内容を含んでいたが、有害物質規制に係わる部分が分離され、リサイクル関係の内容がWEEE指令として先に発効した。

すなわち、一台の装置に使われている鉛の合計量が多くてもそれが除外用途の材料に使われているものなら適合ですが、例え少なくても禁止用途の材料に使われているのなら不適合になります。

均質材料の定義

では「材料」とは何ぞや?ということになります。ここが大きな問題となっています。RoHS指令では均質材料(homogeneous material)という言い方をしていますが、それがどういうものなのかは指令自体には定義されていません。これでは困るということで、欧州委員会はそのFAQのなかで「異なる材料に機械的に分離できない材料」という見解を出しています。ただし、FAQの見解に法的拘束力は無く拘束力のある解釈は裁判所の専管事項であるとの注釈がご丁寧にもついています。三権分立ですからそれは筋なのですが、一々裁判を起こしていたら企業はたまったものではありません。それに「機械的分離」というのも分からない表現です。

こんな曖昧な状態では困るので、英国のDTI(日本の経産省に相当)はガイダンスノートでもう少し具体的に例を出しながら説明してくれています(図1)。もちろん三権分立ですから法的拘束力はありません。

しかし、DTIのガイダンスでもまだ完全にスッキリしたわけではなく、亜鉛メッキ鋼板上のクロメート皮膜は機械的に分離できるのか? といった議論が続いています。

富士通グループにおける管理単位

では富士通グループではどう考えているかというと、図2のようになります。お取引先にRoHS指令等(他にも色々な規制がありますから)への対応をお願いするにあたり、管理単位をどうするかは避けて通れない問題です。そこで、2004年11月に 富士通グループ指定有害物質の非含有管理に関する指針 (41 KB/A4, 7 pages)(以下、指針という)を発行しました。

RoHS指令の解釈であると誤解されることを避ける目的で、あえて「均質材料」や「機械的分離」という言葉を避けて作成しました。その後DTIのガイダンスが発行されましたが管理単位は基本的に同じなので変更なく現在に至っています。

ただし、欧州委員会のFAQやDTIのガイダンスに比べて大きく異なる点があります。それは、分析の立場ではなく、指針は材料設計/部品設計の立場から書かれていることです。

そもそも、代替材料を使うというRoHS指令の基本精神からすれば、「亜鉛メッキ鋼板上のクロメート皮膜は機械的に分離できるのか?」という議論はナンセンスなのです。

その理由は:

  1. 除外用途として「吸収型冷蔵庫の炭素鋼冷却システムの防錆用としての六価クロム」が挙げられているが、逆に言えば他の用途の防錆用としての六価クロムは禁止ということになる(反対解釈)
  2. 構造材料である鋼板上に防錆目的で、六価クロムが含まれる従来のクロメート膜を形成するか、三価の代替クロメート膜にするか、はたまたニッケルめっきにするのかは設計者が選択・指定する事項である

 

ということです。特に 2. は重要です。代替材料があるならそれを使えばよいのです。 材料設計の立場でいえば均質材料などという概念を持ち出すまでもなく、材料とは何かということは常識的に概念されています。それを定義したのが、指針の中の「素材」ということになります。

もちろん電機メーカーや輸出業者としては地球環境も大切ですが販売差止や処罰が気になるところです。RoHS指令違反で検挙する、あるいはそれに対して抗弁するということになりますと、1000ppmと言われても精度はどうか?そもそもクロメート膜中の六価クロム濃度なんてどうやって測定するのか?他の材料と分離できるのか?といった技術的な問題が出てきます。しかし、それはPDCA(Plan-Do-Check-Act)サイクルでいえば、Checkの問題であって、checkできるか否か(バレるかどうか)という観点から設計者が材料選択をするのは本末転倒です。

ということで、指針は材料設計/部品設計の立場から作成いたしました。

ここでCheckの問題といいました。材料分析はCheckの役割を果たすものですが、電子機器にはたくさんの部品が使われており、全て精密に分析することなど困難です。

第二回以降は、PDFにてご覧いただけます。

 

 

ユーロフィンFQL サービスパンフレット

総合:会社案内/ソリューション

総合


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信頼性評価試験・環境試験/故障解析

信頼性評価・故障解析


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電源系装置

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電子部品

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良品解析事例(Agワイヤ使用ICのパッケージ開封)

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故障解析事例(Cuワイヤ使用ICのパッケージ開封)

ワイヤ表面の観察、ボンディング問題のなど、故障解析の目的に合わせたパッケージ開封を行います。

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超音波探傷装置でIC内部の剥離を見ることは知られていますが、複数材料で構成された物の状態確認にも適しています。その為、IC以外の製品でも剥離状態を確認する事ができ、今までエックス線では透過してしまい観察できないものでも観察できる場合があります。

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所有設備紹介(3D-X線解析装置)

実際の評価・解析を基に、3D-X線解析装置の活用事例をご紹介致します。

所有設備紹介(3Dスキャナー型寸法測定器)

実際の評価・解析を基に、3Dスキャナー型寸法測定器の活用事例をご紹介します。

ファイル系装置

HDD/SSD/可搬媒体の評価/解析サービス

長年培ってきたノウハウをもとに、お客様システムでの使用用途に合わせた機種選定と最適な評価プランを提案し、HDD/SSD/可搬媒体の長期信頼性確保に貢献します。また、採用後に発生してしまった故障原因調査、データ復旧/消去まで、ワンストップでサポート致します。

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電子機器のイミュニティ試験サービス

電子機器の電磁妨害耐性を評価する各種イミュニティ試験(Immunity Test)が可能です。ご支障ない範囲で、使用環境/条件をお聞きしながら、評価項目や内容を提案致します。

電子機器/電子部品の故障解析サービス

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信頼性評価・環境試験代行サービス

JISやJEDEC等の標準規格に加え、長年、培ってきたノウハウを基にしたオリジナル規格を用いて、電気・電子のデバイス部品、モジュール部品の信頼性評価、環境試験を実施致します。

外部購入装置・ユニットの品質レビューサービス

外部から購入する装置・ユニット類に搭載されている部品は、装置・ユニットメーカーの品質基準で選定されており、中には最低限必要な発煙/発火防止に関する確認も実施されてないこともあります。
品質改善活動によって培われた技術、ノウハウ、経験及び使用実績等を踏まえ、7つの分類で品質リスクの明確化を図ります。

電子機器の加速劣化試験サービス

製品の使われ方やお悩み事項等のヒアリング内容から、お客様の製品に適した加速劣化試験を“具現化”して提案・実施致します。部品選定・評価検討段階から、お気軽にご相談下さい。

発煙・発火・焼損原因究明解析サービス

電気・電子製品の発煙・発火・焼損事象に関する原因究明解析でお客様をサポート致します。

電子部品などの市場流通品リスク検証(真贋判定支援、故障リスク調査等)

市場流通品は、中身のチップが異なる部品を加工した偽造品や、基板から取り外した再利用品を使用しているなどの問題が潜んでいる可能性があります。
真贋判定のひとつの目安として、製品の出来栄えを中心とした良品解析により、お客様の市場流通品採用をサポート致します。

材料分析

分析事例の紹介と所有分析装置

試作品が設計通りにできているか?工程やフィールドで発生したトラブルの原因は?部品や材料で知りたいこと、困ったことに分析技術でお応えします。

燃焼-イオンクロマトグラフ

C-ICは、燃焼炉中でサンプルを燃焼させたときに発生するガスを吸収液で捕集してイオンクロマトグラフィーで分析することにより、試料中の微量なハロゲンや硫黄の濃度を正確に測定することができます。臭素系難燃剤のスクリーニング分析方法としてIEC62321-3-2に規定(C-IC法)された方法です。

XPS分析(X線光電子分光)でできること

XPS分析 では、X線を試料に照射し、発生する電子のエネルギーを分析することで、表面の厚さ数nmの元素の種類と量および化学結合状態を調べます。金属、半導体、ガラス、セラミック、有機物、高分子材料などの分析ができ、接合、濡れ性、耐蝕、腐食、変色、汚染、洗浄、付着、吸着、表面処理などの問題解決に威力を発揮します。

AES分析(オージェ電子分光)でできること

オージェ分析では、細く絞った電子線を試料に照射し、発生するオージェ電子を分光分析することで、表面(深さ数nm)の元素の種類とおおよその量を調べます。金属、半導体などの腐食、変色、接合性、薄膜構造、拡散、異物などの分析に威力を発揮します。

ステンレス表面の不動態膜の分析

ステンレス綱では、表面にクロムリッチな不動態膜が形成されることで耐食性が向上します。表面分析により、この表面保護層の組成や厚さを分析できます。

はんだ接合部のTEM分析

はんだ接合部の合金相形成状態と微小なボイドを確認するにはFIBとTEMが必要です。FIBとTEMで確実な情報が得られます。

破面解析による割れ原因調査

製品には様々な原因でクラックや破断が発生することがあります。それぞれで再発防止対策が異なるため、再発防止には原因究明が不可欠です。破断原因を調べるには破面解析が有効です。

研磨面FIB加工観察

はんだ接合部を研磨して、SEM(走査型電子顕微鏡)観察したらクラックがあった。でもそれは研磨のせいかもしれません。研磨面FIB(集束イオンビーム)加工観察 で検証することで、研磨ダレを防ぐ・結晶粒や合金相がはっきり見える、のメリットがあります。

FIB加工による断面観察・解析サービス

FIB(Focused Ion Beam:集束イオンビーム)は、イオンビームによって試料を精密に加工し、狙った場所の断面を観察できる装置です。

赤リン含有分析サービス

難燃剤として使用される赤リンが原因で、電源コード・コネクタなどが絶縁不良(赤リンによるマイグレーション)になり、過熱・発煙などのトラブルを起こす場合があります。
使用部材への赤リン含有有無の分析をお奨めしています。

品質保証・改善コンサル/教育

品質保証・改善コンサル/教育


CMMI®・Automotive SPICE®

CMMI®ソフトウェア開発プロセス改善コンサルティング CMMI®(Capability Maturity Model Integration:能力成熟度モデル統合)は開発のライフサイクル全般に渡るベストプラクティスから成り、安定したソフトウェアプロセスを構築し、運用するためのプロセス改善モデルです。CMMI®は他のモデルに比べて 1.高い網羅性を持つ 、2.段階的なプロセス改善が可能などのメリットがあります。
Automotive SPICE®プロセス構築支援 車載ソフトウェア開発プロセスモデルであるAutomotive SPICE®への適合が、IATF16949やISO26262等の国際標準で要求されています。貴社の開発プロセスの国際標準適合を推進するため、プロセス教育から公式アセスメントまで、貴社のご要望に合わせた形でワンストップでソリューションを提供致します。

品質保証体制(QMS)構築支援

品質管理システム(QMS)構築・改善支援 製造プロセスを確認し、品質保証体制の運用状況や仕組みの問題点の検出、問題解決のための支援(改善支援)によって、お客様の製品品質確保をお手伝いします。また、お客様に代わり、お取引先様での保証体制の確認(代行監査)や改善支援により、購入品の品質安定化をお手伝いします。更に、「なぜなぜ分析」等の問題解決のための教育実施(人材教育)により、継続的な改善サイクルの定着を実現します。

品質関連教育

開発者向けプロセス指向のなぜなぜ分析 当社で実施している「プロセス指向のなぜなぜ分析」は、根本原因の分析対象を終始一貫して設計開発のプロセスに絞りこんでいるので、再発防止策をより導きやすくしています。
「プロセス指向のなぜなぜ分析」の基礎的な考え方や作法を習得することで、初めてなぜなぜ分析を行う方や、なぜなぜ分析がうまく出来なくて困っている方でも、効果的な再発防止策を立案できるようになります。

製品含有化学物質管理(CMS)

CMS診断サービス 鉛、水銀、カドミウムなどの人体や環境に有害な化学物質の管理は、グローバルレベルで求められており、各国法令により規制がされています。また法規制は常に変化しています。
お客様やお客様のサプライヤの製品含有化学物質管理システム(CMS)の状態を診断し、改善に向けたご提案を致します。
CMS診断・構築支援サービス RoHS指令・REACH規則化学物質の管理・運用の実態を診断し、問題点の抽出と改善支援、更にサプライチェーンでの含有リスク低減を実現します。
製品含有化学物質管理の基礎 製品に含まれる化学物質に関する法規制にはどのようなものがあるか、また変化する法規制に対応するために何をすればよいか、製品含有化学物質の管理とその運用のポイントをご説明します。
製品含有化学物質管理システムの監査員養成 製品に含まれる化学物質を管理するためには、管理システムを作り、PDCAサイクルが回っているかをチェックする仕組み(監査)と人材(監査員)が必要です。本コースでは、製品含有化学物質管理システムを監査する際のポイントと、演習を通して監査員に必要となる知識の習得を目指します。
製品含有化学物質管理の法規制情報提供サービス

鉛、水銀、カドミウムなどの人体や環境に有害な化学物質の管理は、グローバルレベルで求められており、各国法令等により規制されています。また法規制は常に変化しているため、最新動向を把握、対応することは、製造販売業にとって必要不可欠です。グローバルでビジネスを展開する富士通が収集したEU RoHS指令(*1)、REACH規則(*2)を中心とする製品含有化学物質法規制の最新動向やそれらの対応方法を情報サービスとして提供致します。

環境調査・腐食環境診断(エコチェッカ)

環境調査・腐食環境診断(エコチェッカ他)


エコチェッカ

エコチェッカII 大気中の腐食性物質の種類と腐食度合いを判定する腐食性ガス診断キット『エコチェッカ Ⅱ』をご紹介致します。
エコチェッカSUN

『エコチェッカ SUN』 は、屋外における金属腐食診断のための大気暴露試験セットです。大気環境の腐食性を  ISO 9223 に基づいて診断します。『エコチェッカ SUN』を用いてその場所の腐食環境を把握し、保全計画にご活用ください。

エコチェッカ定量分析サービス

『エコチェッカII』の腐食度合いを分析することで腐食性ガスの影響をわかりやすく定量化し、大気環境の継続的な監視や腐食性の改善をより正確に実施することができます。

環境調査

腐食環境ソリューション

電子機器の屋外利用が頻繁となり、自動車やバイクから排出される排気ガスや、温泉地の噴出ガスなど外気に曝されるケースが増えてきております。また、COVID-19の影響によって、換気が増えたことで家庭や店舗、オフィスに設置されている高性能電子機器へ外気が侵入したり、や長期間倉庫で保管されている製品など梱包部材による腐食性ガス影響が確認されています。

『腐食環境ソリューション』でお客様の課題解決をサポート致します。

腐食環境診断ツール QCM腐食センサー

『QCM腐食センサー』で腐食の時間変動を把握し、腐食成分の由来をご確認下さい。

生活環境悪臭調査

『エコチェッカ』で、悪臭(腐敗臭)成分の硫化水素の多少を調べられます。