RoHs规则及镉豁免条款

镉是欧盟委员会（欧盟执行机构）通过其《限制使用有害物质指令》（RoHS）所监管的元素和化合物之一，该指令于 2006 年开始实施，旨在限制消费电子产品中有害化学物质的使用。RoHS 规则（特别是 2011/65/EU 指令）管理铅和汞等物质的使用，通常以百万分率 (ppm) 为基础设定限制。例如，“同质部件”中铅和汞的限量为 1,000 ppm，而镉的限量为 100 ppm。

如果能提供强有力的论据证明使用受限材料优于替代品，例如显著的性能、效率或相关的环境效益（例如，更少的电力消耗），则有可能获得 RoHS 规则豁免。此类豁免请求通常由外部机构评估，然后向欧盟委员会提出建议。

镉在照明和显示领域曾根据一项豁免（豁免 39）使用，该豁免由欧盟委员会在德国奥科研究所经过长期评估和推荐后于 2011 年授予。当时，基于硒化镉的量子点在效率和可靠性方面远超任何替代品，并被 3M 等公司开发用于封装薄膜。欧盟委员会授予的豁免允许“每平方毫米发光面积 含有10 微克镉”，即每平方米 10 克，大约相当于 65 英寸电视的尺寸。

2017 年，豁免条款随后修改为豁免条款 39(a)，允许每平方毫米发光面积的镉含量仅为 0.2 微克（相当于每平方米 0.2 克）。

虽然豁免条款 39(a)下的 0.2 克阈值原本定于 2019 年 10 月到期，但由于欧盟考虑了来自照明和显示制造商的多项延期请求，该阈值已延期至 2024 年。在 2022 年底 Oeko 研究所提交了关于镉使用的深入评估和建议后，欧盟在 2023 年征求了公众意见，并于 3 月进行了投票。

更新后的规则《豁免 39(b)》在2024年5 月 21 日正式发布。制造商现在有 18 个月的宽限期，直到 2025 年 11 月 21 日，以完全遵守新规则。

这次镉豁免条款的更新修改意义重大，因为之前的豁免条款 39(a)（引用欧盟指令）“没有区分镉基量子点嵌入的不同应用方式”。而新的豁免条款39(b)则有区分。

根据该指令附带的一份欧盟解释性备忘录，量子点的三种主要应用是：“边缘技术”，其中量子点被整合到靠近 LED 芯片的远程组件中；“表面技术”，其中量子点被封装在覆盖整个显示区域的薄膜中；以及“片上技术”，其中量子点直接放置在 LED 表面并封装在其 LED 封装内。

根据豁免条款 39(b)，现在只有第三种应用“片上技术”不受镉限制，并且只能用于显示器，该豁免允许“用于显示和投影应用的直接沉积在 LED 半导体芯片上的用于下转换的半导体纳米晶体量子点中的镉”。限制为每平方毫米 LED 芯片表面高达 5 微克的镉，并且每个设备（即显示器）的最大含量为 1 毫克。

绿光量子点MicroLED器件镉含量

绿色量子点色转换层干膜的技术参数 ：

• 膜厚5μm

• 密度为2.32 g/cm3，相当于2320 μg/mm3

• 量子点色转换层干膜中量子点含量为45%

• 绿色量子点中镉含量为3%

那么，每平方毫米绿光量子点 MicroLED 芯片上面：

• 绿色量子点色转换层质量预计为11.6微克（0.005mm*1mm*1mm*2320 μg/mm3）

• 绿色量子点质量预计为5.22微克

• 镉质量为0.16微克（低于5微克的限制）

红光量子点MicroLED器件镉含量

红色量子点色转换层干膜 ：

• 膜厚5μm

• 密度为2.32 g/cm3，相当于2320 μg/mm3

• 量子点色转换层干膜中量子点含量为45%

• 红色量子点中镉含量为20%

那么，每平方毫米红光量子点MicroLED 芯片上面：

• 红色量子点色转换层质量预计为11.6微克（0.005mm*1mm*1mm*2320 μg/mm3）

• 红色量子点质量预计为5.22微克

• 镉质量为1.04微克（低于5微克的限制）