这份系列报道的第一部分主要介绍了在RoHS指令的限制下下，机器视觉公司如何调整他们的经营策略，包括程序及产品系列，来适应RoHS指令。这一部分将向大家介绍ROHS指令给机器视觉行业所带来的技术挑战。

    虽然现在还没有一份完整的危险物质列表，然而世界各国进出口限制大多都是有关以下六类物质：铅（Pb），镉（Cd），汞（Hg），六价铬（Cr6+），多溴二苯醚（PBDE），多溴联苯（PBB）。迄今为止，铅是这六种物质中让机器视觉行业感到最头疼的有害物质。

    尽管有关RoHS指令中铅的探讨主要集中在低铅、高温焊料上，铅实际上应用于机器视觉行业产品系列的大多数零部件中。例如：Matrox Imaging的生产线经理Pierantonio Boriero指出，即使是产品的装运箱都要遵循RoHS。生产厂家需要确定在箱上的油墨印中的铅含量也要在可接受范围内。人们确实需要对此规定进行了解以确保遵循了该指令。

    另外，还有一些产品可免除执行RoHS指令。在一些案例中，一些元器件并未遵循RoHS，但在免除范围之内。含有受限物质但并不受限的元器件有铅玻璃体CRTs和陶瓷电容器，这些元器件中含有作为绝缘体构成部分的铅。

锡胡须、爆米花现象、湿润力

    在铅如您所愿不再出现在电缆绝缘体、油墨印、玻璃及其他很多地方后，仍有一个问题困扰着视觉供应商，那就是：高温、低锡铅焊料将怎样影响我们的产品？

    共晶焊料（Eutectic solder）含有63％的锡和37％的铅，在RoHS规范中所含有的锡和铅含有量还可允许多包含0.1％。焊料可在183度高温下融化，这个温度恰巧足够低不至于损坏气密性封装、塑料及其他构成电路板的材料。无铅焊锡等许多种材料可被用来取代铅，为了粘结各个零部件，温度可被降低到刚好可以将焊料从固态溶为液态。增加锡的含量及其他稀有金属，如：银和铜，可减少焊料的毒性，但溶解温度需要提升到200度。高温度焊料价钱更高，更难涂敷，并且由于高温及相关问题还需要电焊制作处理过程的重加工。分阶段加热系统可确保敏感部件在长时间高温焊料处理过程中不受到损害，但同时也增加了制造过程的复杂程度，另外还要求有额外的生产空间。

    加拿大Matrox Imaging公司硬件工程部经理Daniel Vuk指出，“最近的五到十年前, 人们已经习惯于使用焊料。 RoHS迫使人们开始关注其处理过程及了解接下来的程序。”这就提到了“锡胡须”（tin whisker）问题。

    纯锡在经过一段时间后常在其表面长出竖立的晶体。在两个隔离的导体之间出现晶须时，就会引发短路，导致“锡胡须”问题，这是在遵循RoHS后所面临的最大挑战。美国空军在一份研究报告中指出对“锡胡须”作用缺乏长期的研究，这是武装部队不想在空降机中采用RoHS产品的原因。直到现在，美国国防部的另一个部门还公开表示他们不想遵循RoHS。
 
    尽管电子行业，包括机器视觉行业在内的大部分企业都已经采用了锡焊料作为其发展方向，高温和晶须并不是焊料材料的唯一问题。枝晶（Dendrites）是一种在纯锡上沿焊料表面生长的结构，该结构粘附在焊料表面将可能形成电阻和造成短路。如果在IC片内含有水蒸气，而且在温度快速上升的情况下，就会出现“爆米花现象”，水蒸气能够导致元器件的爆炸。高温下焊料熔化且流向不同的方向，在IC的一边被提到高于另一 边的地方，有可能造成温度不平衡以致元器件损坏，结果是产生压力和转矩，这将缩短无故障时间。

    尽管在焊膏回流过程中的分阶段加热有助于限定灵敏部件受温度升高影响的时间，但并不是所有的部件对此处理过程都有相同的反应。根据JAI公司产品经理Steve Kinney的说法，制造商们需要仔细处理IC的管脚阵列。好的球状管脚阵列由于更高温度的处理过程而变得坚硬。这里有些问题关于脆性支柱（brittle columns），“它们吸收热量，但量很少。” Kinney解释到。

满足每个人的需求

    正如RoHS报道系列第一部分所描述的，尽管可豁免的产品列表数目在不断增加，客户对产品的质量也更为关注，各个公司仍在采取不同的策略来适应RoHS标准。但不管机器视觉企业是否将ROHS看作是一个全球性的，区域性的，或专门的工业议题，RoHS都将继续影响全球的电子产品供应链。

    关于是否购买RoHS标准产品的问题可能不会很快成为讨论的议题，但世界上最大的并且很有远见的供应商已经开始通过奉行RoHS来实现产品生产线经济规模的最大化。甚至是那些有意采用共晶铅焊料并且购买RoHS标准元器件的公司也需要面对“锡胡须”和枝晶问题。JAI公司的Kinney解释说，“关于在引线上具有TIN-FLASHING的RoHS标准元器件是否会在共晶焊料回流线上长出“锡胡须”仍然有些问题。”

    例如：JAI公司并不是简单的接受RoHS标准产品，而是计划为军方系统提供采用RoHS规范的元器件和含铅焊料的结合品。“我们将在RoHS标准产品所使用的相同的元器件中，采用镀金印制电路板和铅焊料处理。” Kinney继续说，“这些元器件将会在铜上敷上锡镍来最小化晶须问题，但是铜上的一些锡在无锡镍可用时就可以派上用场。如果消费者仍然关注，我们将提供保形涂料，但那些都是不便宜的。

    正如Matrox公司的Vuk所指出的，机器视觉行业的每个人都在这一领域具有同等水平。“考虑到所有人的目标，RoHS这种新的运营方式为原有的工业提出了新的要求。让大家感到不错的是所有人都在同一条船上。我们和供应商都需要依靠自身的努力，来确保他们所提供给我们的零部件不再含有铅。” Vuk总结到。

(中国图像网报道)