中国电子节能协会

三大转变助PCB企业实施绿色生产
作者:电子节能   来源:   日期:2013-11-28

 中国印制电路行业协会(CPCA)科学技术委员会副会长 袁中圣

    由于绿色生产涉及整个产品的材料、生产工艺、生产设备、生产环境和生产管理等,所以PCB制造业必须在观念、技术和管理方面进行转变。

    绿色生产是指以节能、降耗、减污为目标,以管理和技术为手段,实施工业生产全过程污染控制,使污染物的产生量最少化的一种综合措施。由于绿色生产涉及整个产品的材料、生产工艺、生产设备、生产环境和生产管理等,所以PCB制造业必须在观念、技术和管理方面进行转变。

    转变观念适应形势

    我们要善于接受新的事物和新的变化,生产不仅仅只是生产出合格的产品,而且要使用符合绿色产品所需的材料,并且要做到节能、节水、零排放或少排放,在洁净环境下生产出保护环境、提高资源效率的绿色产品。材料的变化、生产工艺和设备的更新换代、环境状况的改善、废物和废水处理的改进等,从短期看都会带来生产成本的增加,以及大量资金的投入,但收益却不是立即可见并且是不确定的。此外,物料、生产技术和检测技术的变化都会对原来的管理体系产生影响。

    技术变革提高产品质量

    改进现有工艺并开发新的工艺技术以达到提高产品合格率,减少报废,提高产品质量,延长产品生命周期的目的。

    充分合理地利用原材料,提高资源和能源利用率,谋求生产过程的废料最少化,减少产品生产过程中的污染物排放,提高生产效率。

    简化产品加工流程,减少加工工序,减少制造过程中的资源浪费和污染物的产生,采用比常规方法能显著节约能源的工艺和设备,如使用流程短的直接电镀代替传统的化学沉铜工艺,化学处理的水洗由两级或三级增加到三级或四级,使用工作溶液体积小、热量损失少的水平设备,采用效率较高的加热循环、过滤设备等等。

    新工艺的应用应取代原有的含有毒物质的工艺,以及无铅焊接所带来的相应的工艺及其流程的变化。提供宜人的工作环境,有利员工的身心健康,有利于提高工作效率和产品质量,减少安全事故的发生。

    加强对生产中产生的三废(废液、废气、固体废料)的控制、回收和再利用以及对原材料的就地再利用,特别是在工艺过程中的循环利用。如PCB废水的处理和回用:含铜蚀刻液实施“零”排放,既可避免把从PCB上蚀刻下来(约占铜箔70%)的含铜废液卖给专门回收铜的处理场而产生严重“二次污染”,又可从“零”排放中回收铜,这是减少或避免铜污染的关键措施。又如废品和边角料的回收:把PCB(含CCL,覆铜板)生产过程中的边角料等集中起来,采用机械-物理方法经破碎、分类、粉碎、回收等处理,分别得到金属碎片(用于回收金属)和非金属粉体,作为填料而加入到各种塑料制品和建筑涂料中。

    改善工艺控制,改造原有设备,将原材料消耗量、废物产生量、能源消耗、健康与安全风险以及生态的损坏减少到最低程度,最大限度地避免或减少对人体的危害,如电磁辐射、噪音、有毒气体、有毒液体对环境的污染。

    管理模式变化确保有效实施

    由于绿色生产涉及整个产品的材料、生产工艺、生产设备、生产环境和生产管理等,建立强有力的绿色行动部门,是顺利推行绿色生产的组织保证。

首先是技术部门与生产与销售部门之间的接口问题,其次是对生产进程的物耗、能耗和排污等方面的精确数据收集和分析总结等,通过协调各方关系,争取领导支持并吸收群众参与。此外,由于实行绿色生产会涉及资金、能源、环保等多个部门,这时需要各有关部门认识一致,主动配合,大力支持。

    重视绿色意识教育,通过各种学习班、培训班对企业负责人及操作人员进行绿色生产的目的、意义、实现途径、实施方法、法规、政策与运行机制的培训,从而使其提高认识,转变观念,调整战略,掌握操作方法。

    要实现绿色生产,生产系统、物料管理系统和绿色供应链就必须进行无缝接轨,生产方依据客户的规范主动筛选物料,物料供货商会按需填写物料需求,填写的这些物料都需要通过质量管制做绿色物料认证。经过审核之后,就形成了整体的、绿色的材质资料库。当制造企业形成这样一个材质资料库的时候,就可以随时应客户要求产出所需的“绿色产品”,从计划执行到检查再到行动,这就是整个“绿色”导入的完整流程。能够让供应商、制造企业、用户之间建立更快、更方便、更精确的电子化联络方式,实现信息共享。

    建立完善的企业管理体系,有保障清洁生产的规章制度和操作规程,并监督其实施。建立、实施并不断完善环境管理体系,定期对体系进行评审,确保体系有效实施。在企业的全部活动中自主地制定环境目标,进行环境保护。

    专家观点

    PCB所需化学药水面临新挑战

    新材料的应用,RoHS对有害物质的限用,无铅焊接及多次回流焊的要求,以及绿色生产的节能减排等要求,使得应用在PCB生产流程中比重最大的化学药水———从内层氧化到表面最终涂覆等20多个工序,都面临新的变化和挑战。

    1.所提供的化学药水必须满足WEEE、RoHS等国内外绿色产品的各种规范的要求,不含任何被禁物质。必须提供符合要求的相应的检测/检验报告。原来含铅、氰化物的药水必须更新换代,如进行无氰化金、无铅化镍、无甲醛和无EDTA(乙二胺四乙酸)体系的化学沉铜等产品的开发。

    2.无卤材料,低CTE(热膨胀系数)材料和高Tg(玻璃态转化温度)等各种不同类型材料的应用,传统的黑氧和棕氧化工艺很难确保提供无卤材料能经多次无铅回流焊接,氧化后处理和新型氧化工艺将是最佳的选择。含有各种填充材料的基材以及高Tg材料除对胶渣和化学沉铜工艺提出挑战,必须改进现有产品工艺以能彻底清除钻孔胶渣,提高化学沉铜的覆盖率和与孔壁的结合力。钯体系的孔金属化直接电镀工艺不仅能适应各种材料并具有高覆盖率和高可靠性内层互连,而且不含甲醛、EDTA和氰化物,是绿色生产的最佳选择之一。

    3.无铅及无铅高温焊接及多次回流焊要求PCB表面涂覆层必须不含铅,而且在高温焊接及多次回流焊后仍需具有很好的可焊性能。传统的有铅HASL(热风焊料平整)工艺将完全被无铅HASL、OSP(有机焊料防护)、化学镍金、化学镍钯金、化学锡和化学银取代。同时为满足铅高温焊接及多次回流焊,OSP、化学锡和化学银的产品和工艺也在不断改进。

    4.开发新的化学产品和优化工艺以减少工艺流程,提高产品品质以达到节能减排、减废的要求:导电聚合物的金属化孔工艺不仅无甲醛和无EDTA,而且不含任何金属(如铜)和络合剂,易清洗,废水排放少而且极易处理,从而真正达到绿色生产的目的。

 化学锡工艺的四价锡再生和二价铜处理系统不仅能使废液的排放减少50%,而且品质稳定,产品合格率高,生产成本可降低30%。

    5.开发物理方法或物理加化学方法以满足绿色生产的需求,如印制技术、纳米技术等。