印刷電路板項(xiàng)目環(huán)評(píng)要點(diǎn)分析

摘要：通過對(duì)印刷電路板工藝流程的分析，梳理了典型的印刷電路板企業(yè)產(chǎn)排污節(jié)點(diǎn)、污染因子、污染源強(qiáng)以及三廢的環(huán)保對(duì)策措施，并對(duì)傳統(tǒng)企業(yè)提出酸性蝕刻液再生的優(yōu)化建議，對(duì)類似項(xiàng)目的環(huán)評(píng)工作有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：印刷電路板;產(chǎn)污環(huán)節(jié);對(duì)策措施;優(yōu)化建議

0? ? 引言

印制電路板，又稱“印刷電路板”，是電子元器件電氣連接的提供者。印制電路板已從單層發(fā)展到雙面板、多層板和撓性板，并正不斷地向高精度、高密度和高可靠性方向發(fā)展。通過不斷縮小體積、降低成本、提高性能，印制電路板在未來電子產(chǎn)品的發(fā)展過程中仍將保持強(qiáng)大的生命力。

印制電路板生產(chǎn)工藝復(fù)雜、污染相對(duì)較大，本文就印刷電路板環(huán)評(píng)過程中需要注意的問題進(jìn)行探討。

1? ? 工藝流程及產(chǎn)排污節(jié)點(diǎn)

本文主要討論多層板（圖1）及雙面板（圖2）生產(chǎn)工藝。

（1）開料：使用裁板機(jī)將銅箔基板裁剪成設(shè)計(jì)規(guī)格，然后使用打磨機(jī)將開好尺寸的料板邊部打磨平滑，裁板機(jī)、打磨機(jī)一般均為密閉設(shè)備，自帶抽風(fēng)裝置，該過程產(chǎn)生粉塵、廢邊角料以及噪聲。

（2）電路形成：包含磨板、貼膜、定位曝光、顯影、蝕刻、剝離、烘干等工序。

1）磨板：使用火山灰研磨線對(duì)基板表面進(jìn)行研磨，去除表面油污，產(chǎn)生廢渣、含銅廢水。

2）貼膜：使用貼膜機(jī)將干膜壓至基板上，干膜是一種光致成像型感光油墨，可保護(hù)膜內(nèi)的銅不被蝕刻。貼膜過程產(chǎn)生少量有機(jī)廢氣、廢干膜。

3）定位曝光：將底片粘貼在壓好干膜的基板上，放入曝光機(jī)曝光，使被曝光部分的干膜固化，該過程產(chǎn)生廢膠片。

4）顯影：使用顯影液將未曝光部分的干膜溶解去除，產(chǎn)生廢顯影液、顯影廢水。

5）蝕刻：采用酸性蝕刻液，去掉基板表面未被干膜保護(hù)的銅箔，蝕刻液為鹽酸溶液，蝕刻過程產(chǎn)生氯化氫、廢槽渣、廢蝕刻液、含銅廢水。

6）剝離：利用退膜劑將蝕刻后仍然留在線路銅上的曝光干膜去掉，剝離采用NaOH溶液，產(chǎn)生廢剝離液、有機(jī)廢水。

（3）棕化：針對(duì)基板進(jìn)行表面處理，在內(nèi)層銅箔表面生成一層氧化層，以提升多層線路板在壓合時(shí)銅箔和環(huán)氧樹脂之間的接合力。棕化劑主要成分為硫酸，棕化過程產(chǎn)生硫酸霧、棕化廢液、含絡(luò)合銅廢水。

（4）壓制、后處理：利用半固化片在高溫高壓后受熱固化，將一塊或多塊內(nèi)層電板以及銅箔粘合成一塊多層板。之后將內(nèi)層定位孔圖形以光學(xué)校位方式鉆出。該過程產(chǎn)生有機(jī)廢氣、粉塵、廢邊角料。

（5）鉆孔：以內(nèi)層定位孔為基準(zhǔn)，鉆出外層相對(duì)位置的各種孔徑，為不同板上需要連接的線路提供連接通道，并給后續(xù)生產(chǎn)提供定位、安裝孔，產(chǎn)生粉塵、廢邊角料。

（6）去鉆污：包括膨松/水洗、除鉆污/水洗、中和/水洗。

1）膨松：使用膨化劑使基板表面膨松，可快速有效地使鉆孔后膠渣及雜物膨松，以增進(jìn)后續(xù)除膠的效果，產(chǎn)生膨松廢液、有機(jī)廢水。

2）除鉆污：用高錳酸鉀、氫氧化鈉溶液離子型表面活性劑將基板表面鉆孔后膠渣及雜物清除，產(chǎn)生除鉆污廢液。

3）中和：使用中和劑中和基板表面堿度，產(chǎn)生硫酸霧、中和廢液、有機(jī)廢水。

（7）化學(xué)鍍銅：包括除油/水洗、微蝕/水洗、酸洗/水洗、預(yù)浸活化、加速/水洗、化學(xué)鍍銅/水洗。

1）除油：用5%氫氧化鈉溶液除去基板表面油脂，產(chǎn)生除油廢液、有機(jī)性廢水。

2）微蝕：用過硫酸鈉和硫酸使基板表面達(dá)到微觀粗糙，以提高其表面與鍍層間結(jié)合力，產(chǎn)生硫酸霧、微蝕廢液、含絡(luò)合銅廢水。

3）酸洗：用硫酸去除基板表面的氧化膜，產(chǎn)生硫酸霧、酸洗廢液、含銅廢水。

4）預(yù)浸活化：將基板在SnCl2、NaCl混合液中預(yù)浸一段時(shí)間，再進(jìn)入另一個(gè)的SnCl2、PdCl2、HCl混合液槽活化基板表面，產(chǎn)生預(yù)浸廢液、活化廢液、氯化氫廢氣、含錫廢水。

5）加速：用3%氟硼酸對(duì)基板表面進(jìn)行進(jìn)一步清潔和腐蝕，產(chǎn)生加速廢液、含銅廢水。

6）化學(xué)鍍銅：用氫氧化鈉溶液、EDTA-Cu溶液、甲醛溶液和硫酸銅溶液進(jìn)行化學(xué)鍍銅，槽液呈強(qiáng)堿性，產(chǎn)生甲醛廢氣、化學(xué)鍍銅廢液、含絡(luò)合銅廢水。

（8）電鍍銅：包含脫脂/水洗、酸浸、電鍍銅/水洗、剝掛具。

1）脫脂：用硫酸、表面活性劑除去基板表面油脂，產(chǎn)生硫酸霧、脫脂廢液、有機(jī)廢水。

2）酸浸：用硫酸去除基板表面的銹垢及氧化皮膜，產(chǎn)生硫酸霧、酸浸廢液。

3）電鍍銅：用CuSO4、H2SO4、HCl、表面活性劑進(jìn)行電鍍銅，產(chǎn)生硫酸霧、氯化氫、廢濾渣、含銅廢水。

4）剝掛具：掛具使用多次后，用硫酸、雙氧水混合溶液將鍍?cè)趻炀呱系你~溶解，產(chǎn)生硫酸霧、剝掛具廢液、含銅廢水。

（9）阻焊：在線路板外表面涂上阻焊劑（阻焊劑又稱“阻焊油墨”，其成分為環(huán)氧樹脂和環(huán)氧丙烯酸）保護(hù)線路板。阻焊前處理包含研磨、粗化工藝，噴阻焊劑后需要干燥、曝光、顯影。整個(gè)過程產(chǎn)生硫酸霧、有機(jī)廢氣、廢渣、粗化廢液、廢阻焊油墨、廢膠片、廢顯影液、顯影廢水、含銅廢水。

（10）印刷：采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)將UV油墨按設(shè)計(jì)要求印在印制電路板相關(guān)位置上，印刷過程產(chǎn)生有機(jī)廢氣、廢油墨。

（11）外形加工：使用銑床、沖床或V切割機(jī)將電路板切割成設(shè)計(jì)外型尺寸，產(chǎn)生廢邊角料、廢包裝。

（12）防氧化：又稱OSP，在電路板完成阻焊層和字符后，將電路板浸入防氧化槽，得到致密、均勻而厚度適中的抗氧化絡(luò)合物膜，以保護(hù)外露的線路。一般包含粗化、防氧化兩個(gè)工序，產(chǎn)生硫酸霧、甲酸、粗化廢液、防氧化廢液、含銅廢水。

（13）化學(xué)鍍鎳、金：包含除油、粗化、活化、化學(xué)鍍鎳、化學(xué)鍍金。

1）除油產(chǎn)生脫脂廢液、有機(jī)廢水。

2）粗化采用硫酸、雙氧水對(duì)基板表面進(jìn)行粗化處理，產(chǎn)生硫酸霧、粗化廢液、含銅廢水。

3）活化采用活化劑將銅表面活化，產(chǎn)生氯化氫、活化廢液、含錫廢水。

4）化學(xué)鍍鎳：化學(xué)鍍鎳液呈酸性，主要成分為硫酸鎳、次氯酸鈉、硫酸以及少量添加劑，產(chǎn)生硫酸霧、廢槽渣、鍍鎳廢液、含鎳廢水。

5）化學(xué)鍍金：溶液主要成分為氰化金鉀、檸檬酸銨等，化學(xué)鍍金過程產(chǎn)生含氰廢氣、含氰廢水。

（14）鍍金手指：包含研磨、酸洗、電鍍鎳、電鍍金。

1）研磨產(chǎn)生廢渣、含銅廢水。

2）酸洗用HCl去除電板表面的氧化膜，產(chǎn)生氯化氫、酸洗廢液、含銅廢水。

3）電鍍鎳：槽液主要成分為氨基磺酸鎳、硼酸、氯化鎳，工作溫度38～60 ℃，產(chǎn)生廢濾渣、含鎳廢水。

4）電鍍金：主要成分為氰化金鉀、檸檬酸鹽、添加劑等，產(chǎn)生含氰廢氣、含氰廢水。

（15）熱風(fēng)整平：把印制電路板浸入熔融的鉛錫焊料中，用熱壓縮空氣將板面線路銅和金屬化通孔內(nèi)多余的焊料吹掉，得到平滑、光亮、厚度均勻的涂覆層。包含粗化、上助焊劑、熱風(fēng)吹平工序，產(chǎn)生硫酸霧、粗化廢液、含銅廢水、廢助焊劑、錫渣、含錫廢氣。

印刷電路板生產(chǎn)過程中產(chǎn)排污節(jié)點(diǎn)如表1所示。

2? ? 污染防治措施及污染源排放分析

2.1? ? 廢水

工藝廢水主要有含銅廢水、顯影廢水、有機(jī)廢水、高錳酸鉀廢水、含絡(luò)合銅廢水、含錫廢水、含鎳廢水、含氰廢水。其中顯影廢水、高錳酸鉀廢水、含錫廢水、含絡(luò)合銅廢水、含鎳廢水、含氰廢水經(jīng)預(yù)處理后再和混合廢水一起處理。

2.1.1? ? 含錫廢水、含絡(luò)合銅廢水預(yù)處理

含錫廢水、含絡(luò)合銅廢水經(jīng)廢水泵輸入收集槽，用10%鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至5～7，加入4%重金屬捕集劑DTCR-1溶液，充分?jǐn)嚢?0 min以上;然后加入20%三氯化鐵溶液，充分?jǐn)嚢?0 min以上;加入0.1%聚丙烯酰胺溶液，充分?jǐn)嚢?0 min以上;關(guān)閉攪拌器，靜置2 h，上清液經(jīng)檢測(cè)達(dá)到一類污染物排放標(biāo)準(zhǔn)后排入混合廢水池，用污泥泵抽掉反應(yīng)后沉淀污泥至污泥槽。

2.1.2? ? 顯影廢水預(yù)處理

顯影廢水由廢水池收集，經(jīng)廢水泵輸入反應(yīng)槽內(nèi)，投加HCl溶液，調(diào)整廢水pH值小于3，析出上浮污泥，進(jìn)入污泥槽。廢水進(jìn)入混合廢水系統(tǒng)。

2.1.3? ? 高錳酸鉀廢水預(yù)處理

高錳酸鉀廢水經(jīng)廢水泵輸入收集槽，用10%鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至4～5，加入亞硫酸氫鈉，充分?jǐn)嚢?0 min以上，待廢水顏色由紅色變?yōu)闊o色;然后加入4%重金屬捕集劑DTCR-1溶液，充分?jǐn)嚢?0 min以上，用液堿溶液調(diào)節(jié)pH至6～9;加入0.1%聚丙烯酰胺溶液，充分?jǐn)嚢?0 min以上;關(guān)閉攪拌器，靜置2 h后上清液排入混合廢水池，用污泥泵抽掉反應(yīng)后沉淀污泥至污泥槽。

2.1.4? ? 含鎳廢水預(yù)處理

含鎳廢水經(jīng)離子交換樹脂吸收離子交換，使鎳達(dá)標(biāo)后，排入混合廢水系統(tǒng)。

2.1.5? ? 含氰廢水預(yù)處理

采用堿性氯化法，含氰廢水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池，之后加入次氯酸鈉和堿一次破氰，再進(jìn)入二次破氰池加酸、次氯酸鈉二次破氰，處理后廢水進(jìn)入混合廢水系統(tǒng)。

2.1.6? ? 混合廢水處理

經(jīng)預(yù)處理的顯影廢水、高錳酸鉀廢水、含錫廢水、含絡(luò)合銅廢水、含鎳廢水、含氰廢水和含銅廢水、有機(jī)廢水一起經(jīng)廢水泵輸入混合廢水池，開啟增氧攪拌泵，用液堿溶液調(diào)節(jié)pH至6～9，加入4%重金屬捕集劑DTCR-1溶液，充分?jǐn)嚢?5 min以上;然后用30%堿式氯化鋁溶液、20%三氯化鐵溶液，充分?jǐn)嚢?5 min以上;加入0.1%聚丙烯酰胺溶液，充分?jǐn)嚢?，靜置10 min后用泵抽至混凝池，上清液溢流至澄清池，用廢水泵輸入精密過濾器后排放。每2～3 h開啟混凝池的下排閥排污泥至污泥槽，污泥經(jīng)板框壓濾機(jī)壓濾，壓濾出的清水匯流至混合廢水池，污泥委外處理。

廢水產(chǎn)排情況如表2所示。

2.2? ? 廢氣

2.2.1? ? 酸性廢氣、甲醛廢氣

硫酸霧折合基準(zhǔn)廢氣排放量后產(chǎn)生濃度約20 mg/m3，氯化氫折合基準(zhǔn)廢氣排放量后產(chǎn)生濃度約30 mg/m3，甲醛產(chǎn)生濃度約3 mg/m3，各類廢氣在生產(chǎn)線內(nèi)密閉收集，含甲醛廢氣經(jīng)過氧化處理后與酸性廢氣經(jīng)錯(cuò)流式填料水噴淋吸收塔（堿液）處理，酸霧凈化效率可達(dá)90%，甲醛凈化效率可達(dá)80%。

2.2.2? ? 粉塵廢氣

粉塵廢氣產(chǎn)生濃度400～600 mg/m3，設(shè)備自帶密閉收塵系統(tǒng)，粉塵分別收集后匯集至中央布袋除塵器凈化，除塵效率可達(dá)99%。

2.2.3? ? 有機(jī)廢氣

有機(jī)廢氣產(chǎn)生濃度30～100 mg/m3，車間內(nèi)密閉收集，活性炭吸附，凈化效率可達(dá)80%以上。

2.2.4? ? 含錫廢氣

錫及其化合物濃度50 mg/m3，生產(chǎn)線內(nèi)密閉收集，采用中效玻璃纖維過濾網(wǎng)，可處理塵埃顆粒，濾網(wǎng)凈化效率可達(dá)99%。

2.2.5? ? 含氰廢氣

氰化物折合基準(zhǔn)廢氣排放量后產(chǎn)生濃度約0.1 mg/m3，生產(chǎn)線內(nèi)密閉收集，經(jīng)填料水噴淋吸收塔（次氯酸鈉）處理，次氯酸鈉是弱酸鹽，溶液呈堿性，次氯酸鈉還具有氧化性，能夠迅速分解劇毒的氰根，凈化效率可達(dá)90%。

2.3? ? 固廢

根據(jù)固體廢物對(duì)環(huán)境的危害程度，把工業(yè)固體廢物分為危險(xiǎn)廢物和普通廢物兩類。危險(xiǎn)廢物：本項(xiàng)目的危險(xiǎn)廢物包括脫脂廢液、酸性廢液、電鍍廢液等，脫脂廢液、酸性廢液、電鍍廢液儲(chǔ)存在電鍍車間內(nèi)的危險(xiǎn)廢物儲(chǔ)存區(qū);所有危險(xiǎn)廢物交由具備相應(yīng)資質(zhì)的危險(xiǎn)廢物處理單位處理。

3? ? 工藝優(yōu)化路線（酸性蝕刻液的再生）

微蝕刻工序（硫酸+雙氧水）產(chǎn)出的廢液中銅含量在30～40 g/L，現(xiàn)在PCB企業(yè)對(duì)此廢液大多是排到廠內(nèi)的環(huán)保處理池做中和處理，既浪費(fèi)了廢液中的銅，又對(duì)環(huán)境造成了危害。

酸性蝕刻液循環(huán)再生是通過離子膜電解循環(huán)系統(tǒng)、酸霧吸收系統(tǒng)、再生液調(diào)配監(jiān)控系統(tǒng)，將蝕刻廢液中的亞銅離子（Cu+）氧化為銅離子（Cu2+），同時(shí)電沉積出銅板。產(chǎn)生的氯氣及氯化氫廢氣可接入企業(yè)現(xiàn)有堿液噴淋塔，無需另外增加環(huán)保設(shè)備，回收的銅的價(jià)值遠(yuǎn)超系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用（圖3）。

4? ? 結(jié)語

每個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、生產(chǎn)設(shè)備、工藝路線和所用的原輔材料不完全相同，因此本文的工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)分析只是特定企業(yè)的情況，僅供大家討論研究。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 印制電路板廢水治理工程技術(shù)規(guī)范：HJ 2058—2018[S].

[2] 張懷武.現(xiàn)代印制電路原理與工藝[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

收稿日期：2020-04-24

作者簡介：武智峰（1983—），男，山西太谷人，在職碩士研究生，工程師，研究方向：環(huán)評(píng)。