RoHS: restricción de sustancias peligrosas en equipos electrónicos

Introducción

La directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS, del inglés Restriction of Hazardous Substances) es la normativa de la Unión Europea que limita el uso de ciertas sustancias peligrosas en la fabricación de equipos eléctricos y electrónicos (EEE). La primera versión, la Directiva 2002/95/CE, se adoptó a inicios de 2003 y su aplicación obligatoria comenzó el 1 de julio de 2006; en ese momento restringía seis sustancias.

RoHS está muy relacionada con la directiva de Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos (WEEE, por sus siglas en inglés; RAEE en español), que define objetivos de recolección, reciclaje y recuperación de estos equipos. Ambas forman parte de una misma iniciativa para resolver el enorme problema de los desechos electrónicos tóxicos: WEEE se ocupa del residuo al final de la vida útil, y RoHS ataca el problema desde el diseño, evitando que las sustancias tóxicas entren al producto.

Cómo ha evolucionado

Cada Estado miembro adopta sus propias políticas de fiscalización e implementación usando la directiva como guía, por lo que los detalles de aplicación pueden variar entre países. La directiva misma también ha cambiado desde 2006:

“RoHS 3” es un término de la industria: legalmente la directiva vigente sigue siendo la 2011/65/UE, modificada por actos delegados.

Sustancias restringidas

A RoHS se le llama con frecuencia la directiva “libre de plomo”, pero el plomo es solo una de las sustancias restringidas. Originalmente eran seis: plomo, mercurio, cadmio, cromo hexavalente y dos retardantes de flama muy usados en plásticos, los bifenilos polibromados (PBB) y los difenil éteres polibromados (PBDE). Desde 2019 se agregaron cuatro ftalatos, plastificantes comunes en cables y PVC flexible.

El concepto de material homogéneo

Los límites no se aplican al peso del producto final ni al del componente, sino a cada material homogéneo: todo material que, al menos en teoría, pueda separarse de los demás por medios mecánicos (desatornillar, cortar, triturar o esmerilar). Por ejemplo, el aislamiento de un cable, el estañado de la terminal de un componente, la resina de un encapsulado o el recubrimiento de un contacto.

Tomemos una radio. Está formada por una caja, tornillos, una tarjeta electrónica, bocinas y cables. La tarjeta está formada por el circuito impreso, circuitos integrados, resistencias e interruptores. El interruptor tiene un encapsulado, una palanca, un resorte y contactos. Y el contacto puede ser una tira de cobre con un recubrimiento. Todo lo que pueda identificarse como un material diferente debe cumplir el límite por sí mismo.

Las baterías no están dentro del alcance de RoHS, por eso se siguen usando, por ejemplo, baterías de NiCd. Sin embargo, hoy tienen su propia regulación, el Reglamento (UE) 2023/1542, que también limita el mercurio, el cadmio y el plomo.

Alcance: a qué equipos aplica

En su primera versión, RoHS aplicaba a ocho categorías de equipos definidas por WEEE: electrodomésticos grandes y pequeños, equipos de informática y telecomunicaciones, equipos de consumo, iluminación, herramientas eléctricas y electrónicas, juguetes y equipos deportivos o recreativos, y máquinas expendedoras. RoHS 2 amplió la lista a 11 categorías: agregó los dispositivos médicos (8), los instrumentos de monitoreo y control, incluidos los industriales (9), y, desde el 22 de julio de 2019, “otros EEE” (11), con lo que el alcance quedó prácticamente abierto.

RoHS aplica a estos productos en la UE tanto si se fabrican ahí como si se importan. Las exclusiones son hoy más acotadas de lo que eran en 2006:

• Solo se excluyen las herramientas industriales fijas de gran escala y las instalaciones fijas de gran escala; los instrumentos industriales de monitoreo y control están dentro del alcance desde 2017.
• También quedan fuera el equipo militar y de seguridad nacional, el equipo para uso espacial, los medios de transporte, la maquinaria móvil no de carretera de uso profesional, los dispositivos médicos implantables activos y el equipo exclusivo para investigación y desarrollo entre empresas.
• La obligación legal recae en el producto terminado, pero los cables y refacciones están dentro del alcance y, en la práctica, toda la cadena de suministro debe declarar el cumplimiento de cada componente.

Exenciones

Las exenciones permiten usar una sustancia restringida en aplicaciones donde todavía no hay una alternativa técnica viable. Se listan en el Anexo III (todas las categorías) y en el Anexo IV (equipo médico e instrumentos). A diferencia de la primera versión, hoy son temporales: duran hasta 5 años (7 para equipo médico e instrumentos), se renuevan solo a solicitud y se revisan periódicamente, como en los paquetes de 2025–2026. Las más relevantes en electrónica son:

• Plomo en soldaduras de alto punto de fusión (≥ 85 % Pb), usadas en el montaje de semiconductores de potencia — exención 7(a).
• Plomo en vidrio o cerámica de componentes electrónicos, como resistencias de película gruesa, varistores y piezoeléctricos — 7(c)-I.
• Plomo en aleaciones de acero (≤ 0.35 %), aluminio (≤ 0.4 %) y cobre o latón (≤ 4 %), que mejora su maquinabilidad — 6(a) a 6(c).
• Mercurio en lámparas fluorescentes: la mayoría de estas exenciones expiró entre 2023 y 2025 al existir alternativas LED.

Por eso conviene mantener una matriz de exenciones por número de parte y fecha de caducidad: cuando una exención vence, el producto debe rediseñarse o el proveedor debe recalificar el componente.

Cómo se demuestra el cumplimiento

El fabricante emite la declaración UE de conformidad, coloca el marcado CE y conserva por 10 años un expediente técnico según EN IEC 63000:2018, con la evaluación de riesgo de los materiales, las declaraciones de los proveedores (en formatos como IPC-1752A o IEC 62474) y los reportes de prueba.

Las pruebas siguen la serie IEC 62321. La fluorescencia de rayos X (XRF) se usa como tamizado rápido y no destructivo, por ejemplo en el recibo de materiales; los resultados dudosos se confirman con ICP (metales), colorimetría UV-Vis (cromo hexavalente) o GC-MS (PBB, PBDE y ftalatos). El XRF detecta elementos, no especies químicas: un cromo o bromo total elevado no prueba por sí solo un incumplimiento, pero obliga a confirmar.

RoHS en el mundo

Otras regiones adoptaron leyes con restricciones similares, lo que convierte el cumplimiento de RoHS en un tema de carácter mundial:

• China: China RoHS 1 entró en vigor el 1 de marzo de 2007 y China RoHS 2 rige desde el 1 de julio de 2016. Exige marcar los productos con el logo de periodo de uso ecológico y una tabla de sustancias; desde noviembre de 2019 la restricción es obligatoria para los productos de un catálogo oficial.
• Japón: sus leyes de reciclaje impulsaron a los fabricantes a migrar a procesos sin plomo, y desde 2006 la norma J-Moss (JIS C 0950) obliga a marcar y declarar el contenido de estas sustancias en ciertos aparatos. Es una obligación de información, no una prohibición.
• California: desde el 1 de enero de 2007 restringe plomo, mercurio, cadmio y cromo hexavalente, pero solo en los “dispositivos electrónicos cubiertos”, principalmente pantallas.
• Otros: Reino Unido, Corea del Sur, India y la Unión Económica Euroasiática tienen regulaciones tipo RoHS.

En la práctica, la mayoría de los fabricantes diseña con el criterio de la UE como línea base.

Críticas e impacto técnico

Restringir el plomo en las soldaduras fue el cambio más costoso para la manufactura electrónica: obligó a invertir en nuevos hornos y herramientas para las líneas de ensamble, a ajustar los perfiles térmicos y a cambiar los recubrimientos de las terminales de los componentes.

Esas temperaturas más altas exigen materiales distintos para los encapsulados de los circuitos integrados y para algunos circuitos impresos, y el sobrecalentamiento puede afectar la confiabilidad de ciertos semiconductores. Además, la soldadura sin plomo es más dura: en lugar de deformarse, propaga grietas por fragilidad, lo que afecta la confiabilidad a largo plazo y el ciclo de vida del equipo. Los riesgos más conocidos y su mitigación son:

• Delaminación de encapsulados (“popcorning”) por humedad absorbida: control de nivel de sensibilidad a la humedad (MSL) según J-STD-020/J-STD-033 y horneado previo.
• Daño al laminado del PCB: laminados de alta temperatura de transición vítrea y perfiles de reflow optimizados.
• Whiskers de estaño que causan cortos intermitentes: barrera de níquel y estaño mate recocido (JESD201).
• Fractura de uniones por caída, vibración o ciclado térmico: underfill en BGA, aleaciones dopadas y ensayos según IPC-9701.

Por estas razones, los equipos médicos, de infraestructura de telecomunicaciones y de monitoreo industrial tuvieron periodos de transición más largos. Hoy ya están dentro del alcance; solo sectores como el militar y el aeroespacial siguen usando soldadura con plomo por criterios de alta confiabilidad.

Bibliografía

• Hwang, J. S. (2004). Introduction to Implementing Lead-Free Electronics. McGraw-Hill Professional.
• Directiva 2011/65/UE (RoHS 2) y Directiva Delegada (UE) 2015/863; Directiva 2012/19/UE (WEEE).
• EN IEC 63000:2018 · serie IEC 62321 · IPC J-STD-020 / J-STD-033 · JEDEC JESD201 · IPC-9701.