RoHS

Das Kürzel RoHS (engl. Restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment: „Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten“) bezeichnet zusammenfassend die EG-Richtlinie 2002/95/EG zum Verbot bestimmter Substanzen bei der Herstellung und Verarbeitung von elektrischen und elektronischen Geräten und Bauteilen, sowie die jeweilige Umsetzung in nationales Recht.

Das Ziel ist dabei, im Zuge der massiven Ausweitung von Wegwerfelektronik äußerst problematische Bestandteile aus den Produkten zu verbannen. Dazu gehört unter anderem, die bleifreie Verlötung elektronischer Bauteile durchzusetzen, giftige Flammhemmer bei der Herstellung von Kabeln zu verbieten sowie die Einführung entsprechender Ersatzprodukte zu verstärken. Des Weiteren müssen auch die verwendeten Bauteile und Komponenten selbst frei von entsprechenden Stoffen sein.

Dies hat direkte Auswirkung auf beteiligte Firmen wie Importeure, Einzelunternehmen (auch kleine Hardwarefirmen) oder Geschäfte und Handelsketten und demzufolge in letzter Konsequenz auch für den Verbraucher.

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Substanzen und Grenzwerte

Gängige giftige Substanzen der Elektronik gelten als höchst umweltgefährdend. Sie treten teilweise auch aus Deponien in die Natur aus, sind schlecht abbaubar und reichern sich daher im Naturkreislauf an. Diese Substanzen sollen durch die RoHS aus den Produkten verbannt werden. Davon betroffen sind

1. Blei
2. Quecksilber
3. Cadmium
4. sechswertiges Chrom
5. Polybromierte Biphenyle (PBB)
6. Polybromierte Diphenylether (PBDE)

Nach der ursprünglichen Richtlinie durften diese Substanzen prinzipiell nicht in Produkten enthalten sein. Da diese Forderung produktionstechnisch nicht umsetzbar gewesen wäre und auch analytisch nicht hätte nachgewiesen werden können, wurden in einer Änderung der Richtlinie vom 18. August 2005 konkrete Grenzwerte für die im Produkt enthaltenen homogenen Materialien festgelegt:

• maximal 0,01 Gewichtsprozent Cadmium
• maximal je 0,1 Gewichtsprozent Blei, Quecksilber, sechswertiges Chrom, PBB und PBDE.

Umsetzung

Die Umsetzung von RoHS dürfte wohl das aufwendigste Projekt sein, mit dem die Elektro- und Elektronikindustrie jemals konfrontiert wurde. Viele bewährte und teilweise in breiter Front standardmäßig eingesetzte Produktionsverfahren sind nicht mehr nutzbar. Eines der herausragenden Probleme ist die Verwendung von bleifreiem Lötzinn. Da Abschätzungen über die Langzeit-Zuverlässigkeit der neuen Verfahren kaum möglich sind und in sicherheitsrelevanten Bereichen, wie beispielsweise bei Autos, in der Medizin und beim Militär zu schwerwiegenden Problemen führen könnten, gibt es zumindest vorläufig eine Reihe von Ausnahmen. Die RoHS wird daher mit fortschreitenden Erfahrungswerten fortgeschrieben werden.

Bleifreie Lötverbindungen

Zur Umstellung auf bleifreie Lötverbindungen wird von vielen Herstellern eine Ablösung der üblichen Sn60Pb40-Lote und die Einführung von höherschmelzenden SnCu- oder SnAgCu-Loten getestet. Hierbei zeigen sich außer den höheren Kosten (100 % - 200 % durch das Silber und die Patentkosten) für die bleifreien Lote auch Probleme mit der qualitativen Beurteilung der „matteren“ Lötstellen beim Einsatz silberhaltiger Legierungen. Es gibt zudem auch noch einige Adaptionsprobleme bei den Prozessen. Hier wird beim Einsatz silberhaltiger Legierungen eine Begutachtung der Maschinen dringend empfohlen. In der Regel lohnt es sich nicht bestehende Maschinen umzubauen. Neben einem neuen Tiegel und dem gesamten Tiegelinventar wird auch eine längere Vorheizstrecke benötigt. Silber kann Edelstahl, auch Titan auflösen. Für den Löttiegel und die Lötdüsen wird deshalb beschichteter Stahl verwendet. Diese Beschichtung ist aber empfindlich gegenüber mechanischer Beanspruchung (Bohren, Kratzen, Schlagen).

Das gesamte Prozessfenster ist kleiner geworden. So beträgt der Temperaturbereich vom Schmelzpunkt von Sn_3,8Ag_0,7Cu (217 °C) bis zur Arbeitstemperatur von 260 °C nur noch 43 °C. Zum Vergleich beträgt die Differenz beim Sn63 Pb37 (Schmelzpunkt 186 °C und Arbeitstemperatur 250 °C) 64 °C. Dies kann bewirken, dass bei Multilayerplatinen, Platinen mit Kühlkörpern oder großen Trafos das Lot beim Hochsteigen in der Durchkontaktierung erstarrt, bevor es die Oberseite erreicht. Eine Erhöhung von Energieeintrag in der Vorheizung ist möglich. Kühlkörper entziehen jedoch der Platine die benötigte Wärme, besonders angeschlossenen Bauteilen. Das Arbeiten mit einer höheren Löttemperatur (bis ca. 280°C) vergrößert das Prozessfenster, kann aber zu Schmelzeffekten führen, da immer noch viele Bauteile, laut Datenblatt, nur 260°C aushalten.

Der Einsatz von Stickstoff zur Reduzierung von Oxidationsprodukten ist sinnvoll. Schon eine Erhöhung von 30 ppm auf 500 ppm Restsauerstoffgehalt bringt eine massive Entstehung von Schlacke mit sich. Mittlerweile gibt es auch Langzeiterkenntnisse über die Zuverlässigkeit solcherart hergestellter Geräte. Ein weiteres, bis jetzt ungelöstes Problem ist die Bildung von Whiskern, die zu Kurzschlüssen auf Platinen führen können. Besonders gefährdet sind Baugruppen mit hohen Arbeitstemperaturen (Computer, Leistungsverstärker). In sicherheitsrelevanten Bereichen ist daher bleifreies Lötzinn auf Grund von Nichteinhaltung von Parametern verboten.

Schwierig gestaltet sich die Umstellung der Fertigung bei älteren Produkten, wo die entsprechenden Komponenten nicht mehr hergestellt werden bzw. die Fertigungsprozesse noch nicht umgestellt wurden. Es sind dann entsprechende Ersatzbauteile zu suchen und in entsprechend adaptierte Designs (z. B. von Hauptplatinen) zu integrieren.

Eine Ausnahme der Richtlinie besteht für Ersatzteile, die für die Reparatur oder Wiederverwendung von Elektro- und Elektronikgeräten bestimmt sind, die vor dem 1. Juli 2006 auf den Markt gebracht wurden (EG-Richtlinie 2002/95/EG Artikel 2 Abs. 3).

Ausnahmen

Vorerst ausgenommen von dieser Richtlinie sind medizinische Geräte sowie Überwachungs- und Kontrollinstrumente und durch die Erfüllung der Altautoverordnung auch die Autoelektronik sowie der militärische Bereich. Bei Reparaturen von Menschenhand sind die erhöhten Schmelztemperaturen und die Eigenschaften des bleifreien Lötzinns problematisch. Daher dürfen sie weiterhin mit bleihaltigem Lötzinn ausgeführt werden.

Die vorläufigen Ausnahmen der Richtlinie sind:

1. Quecksilber in Kompaktleuchtstofflampen in einer Höchstmenge von 5 mg je Lampe.
2. Quecksilber in stabförmigen Leuchtstofflampen für allgemeine Verwendungszwecke in folgenden Höchstmengen:
   • Halophosphat 10 mg
   • Triphosphat mit normaler Lebensdauer 5 mg
   • Triphosphat mit langer Lebensdauer 8 mg
3. Quecksilber in stabförmigen Leuchtstofflampen für besondere Verwendungszwecke.
4. Quecksilber in anderen Lampen, die in diesem Anhang nicht gesondert aufgeführt sind.
5. Blei im Glas von Kathodenstrahlröhren, elektronischen Bauteilen und Leuchtstoffröhren.
6. Blei als Legierungselement in Stahl mit einem Bleianteil von bis zu 0,35 Gewichtsprozent, in Aluminium mit einem Bleianteil von bis zu 0,4 Gewichtsprozent und in Kupferlegierungen mit einem Bleianteil von bis zu 4 Gewichtsprozent.
7. Blei in hochschmelzenden Loten (d. h. Lötlegierungen auf Bleibasis mit einem Massenanteil von mindestens 85 % Blei),
   • Blei in Loten für Server, Speichersysteme und Speicherarrays sowie Netzinfrastrukturausrüstungen für Vermittlung, Signalweiterleitung, Übertragung und Netzmanagement im Telekommunikationsbereich,
   • Blei in keramischen Elektronikbauteilen (z. B. piezoelektronische Bauteile).
8. Cadmium und Cadmiumverbindungen in elektrischen Kontakten sowie Cadmiumbeschichtungen, ausgenommen Verwendungen, die gemäß der Richtlinie 91/338/EWG zur Änderung der Richtlinie 76/769/EWG über Beschränkungen des Inverkehrbringens und der Verwendung gewisser gefährlicher Stoffe und Zubereitungen verboten sind.
9. Sechswertiges Chrom als Korrosionsschutzmittel des Kohlenstoffstahl-Kühlsystems in Absorptionskühlschränken.
   • Blei in Bleibronze-Lagerschalen und -buchsen.
10. Blei in Einpresssteckverbindern mit flexibler Zone.
11. Blei als Beschichtungsmaterial für ein wärmeleitendes C-Ring-Modul.
12. Blei und Cadmium in optischen Gläsern und Glasfiltern.
13. Blei in Loten aus mehr als zwei Elementen zur Verbindung zwischen den Anschlussstiften und der Mikroprozessor-Baugruppe mit einem Massenanteil von mehr als 80 % und weniger als 85 % Blei.
14. Blei in Loten zum Herstellen einer stabilen elektrischen Verbindung zwischen dem Halbleiterchip und dem Schaltungsträger in integrierten Flip-Chip-Baugruppen.
15. Blei in stabförmigen Glühlampen mit eingeschmolzener Innenbeschichtung des Kolbens.
16. Bleihalogenide als Strahlungszusatz in Hochdruck-Gasentladungslampen (HID-Lampen) für professionelle Reprografieanwendungen.
17. Blei als Aktivator im Leuchtstoffpulver (davon Massenanteil von Blei von 1 % oder weniger) von Gasentladungslampen bei Verwendung als Bräunungslampen mit Leuchtstoffen wie Bariumsilikat (BaSi₂O₅:Pb) oder Verwendung als Speziallampen für Reprografie auf Basis des Lichtpausverfahrens, Lithografie, Insektenfallen, fotochemische und Belichtungsprozesse mit Leuchtstoffen wie Magnesiumsilikat (Sr, Ba)₂MgSi₂O₇:Pb).
18. Blei mit PbBiSn-Hg und PbInSn-Hg in speziellen Verbindungen als Hauptamalgam und mit PbSn-Hg als Zusatzamalgam in super-kompakten Energiesparlampen.
19. Bleioxid in Glasloten zur Verbindung der vorderen und hinteren Glasscheibe von flachen Leuchtstofflampen für Flüssigkristallanzeigen (LCD).
20. DecaBDE in Polymerverwendungen.
21. Blei in Starterbatterien für Kraftfahrzeuge (Pb-PbO-Akku).

Gesetzliche Regelungen

Die EU-Richtlinie wurde am 1. Januar 2003 verabschiedet. Bis Ende 2004 sollte die Umsetzung in nationales Recht bei den EU-Mitgliedsstaaten erfolgt sein. Die Situation in den einzelnen Ländern ist jedoch unterschiedlich.

In Deutschland trat am 16. März 2005 das Elektro- und Elektronikgerätegesetz in Kraft, das neben der RoHS auch die EU-Direktive WEEE (Reduktion und Entsorgung von Elektronikschrott) in deutsches Recht umsetzte. Die Übergangsfrist für die betroffenen Hersteller und Branchen lief bis zum 1. Juli 2006.

In Österreich ist die Umsetzung der RoHS und WEEE in der Elektroaltgeräteverordnung geregelt, die am 30. April 2005 in Kraft trat.

Vergleichbare Regelungen in Staaten außerhalb der Europäischen Union

Auch die Schweiz zieht mit dem Erlass der ChemRRV (Chemikalien-Risikoreduktions-Verordnung) nach. Auch in Ländern wie Japan und USA sind ähnliche Verordnungen im Gespräch, in der Umsetzung oder bereits in Kraft.

In der Volksrepublik China trat am 1. März 2007 die „ChinaRoHS“ (Management Methods for Controlling Pollution Caused by Electronic Information Products Regulation) in Kraft. Auf die Industrie kommt damit ein breites Regelwerk mit Stoffverboten, Zertifizierungen und/oder Zollkontrollen sowie Kennzeichnungspflichten zu. Der Geltungsbereich dieser Richtlinie bezieht sich zunächst auf die selben sechs Stoffklassen der RoHS-Richtlinie. Zudem gibt es noch Vorgaben zur Energieeffizienz, einfachem Recycling und Umweltverträglichkeit. Überdies muss auch die Verpackung umweltverträglich sein und die Materialien sind zu benennen.

Norwegen hat unter dem Namen PoHS einen Entwurf für eine Richtlinie vorgestellt, die insgesamt 18 Substanzen in Konsumgütern verbieten soll. Dabei überschneidet sich die PoHS mit der RoHS nur in zwei Substanzen: Cadmium und Blei.

Südkorea hat am 27. Apil 2007 ein allgemein als Korea-RoHS bezeichnetes Gesetz verabschiedet, das am 1. August 2008 in Kraft treten wird. Der korrekte Titel lautet "Act for Resource of Electrical and Electronic Equipment and Vehicles". In diesem Gesetz werden weitgehend die EU Richtlinien RoHS, WEEE und ELV übernommen. Eine Kennzeichnung der Produkte wie bei der ChinaRoHS ist nicht vorgesehen.

Weitere Entwicklung

In der RoHS Richtlinie wurde festgeschrieben, dass die Regelungen in gewissen Abständen überprüft und an den aktuellen Stand der Technik angepasst werden sollen. Beginnend mit dem 4. Oktober 2007 hat Öko-Institut e.V die Aufgabe übernommen eine Studie zur möglichen Ausweitung der Stoffverbote zu erarbeiten. Der Abschlussbericht soll am 4. Juni 2008 vorgelegt werden.

Eine Studie zur Überprüfung der bestehenden Ausnahmeregelungen soll in Kürze vergeben werden.

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