淺談標準化單元移植對環(huán)境的影響

許校彬 陳金星 肖尊民

（特創(chuàng)電子科技有限公司，廣東 惠州 516369）

0 前言

印制電路板（PCB）作為各類電子電器產品的重要組成部件，幾乎應用于所有電子產品中，特別是電腦、信息通信設備以及醫(yī)療、軍工產品等電子設備。隨著科技水平大幅提高、信息產業(yè)高速發(fā)展，電子電器設備更新?lián)Q代速度的不斷提高，PCB的生產需求和廢棄量也急劇增長。

由于電子產品更新?lián)Q代加速,導致大量電子廢棄物產生，電路板廢棄物數(shù)量越來越多,已成為城市垃圾中增長速度最快的一類固體廢棄物。廢PCB的產生數(shù)量也非常驚人，據(jù)估計，廢PCB在電子廢棄物中所占的比重為4%左右，在中國大陸有很多的PCB工廠，每年需要處理的廢PCB在50萬噸以上。廢PCB中含有大量鉛、錫、金、銀、銅等重金屬和溴化阻燃劑、聚氯乙烯等有毒有害物質,稍微處理不當將會造成嚴重的二次污染，對環(huán)境和人類將產生巨大危害。

PCB生產與裝配為了提高生產效率，通常是將多個子電路板（小塊單元板）構成多塊組合板（聯(lián)片PCB）。聯(lián)片PCB有時會出現(xiàn)其中一個或幾個子電路板不合格的狀況，如果將之應用在組裝設備上，SMT（表面安裝技術）廠需對組裝設備的程序進行重新編排設計，因有不同的報廢排列，需要重新設置的程序會很多，會造成作業(yè)工序多、工作效率低，因此SMT廠不會接受有子電路板不良的聯(lián)片PCB。如果將聯(lián)片電路板報廢的話，則造成本的極大浪費。因此，業(yè)內會將多聯(lián)印制電路板上不合格的子電路板取下備用，然后用合格的子電路板替換其他多聯(lián)PCB上的不合格的子電路板，以使移植重組后的多聯(lián)PCB上的子電路板都合格，此種補救方法稱之為PCB移植。

移植技術不僅可以將一個或幾個子板不合格的PCB變成良品出貨,還可以降低補料的可能性、減少交期延誤投訴、提高客戶滿意度、減少報廢、增加出貨、降低生產成本、節(jié)省廢棄物處理費，最重要的是其可以減輕廢PCB對環(huán)境造成的壓力。

1 單元移植流程及其在行業(yè)中的應用

目前較為專業(yè)的單元移植技術的一般流程為：入料→子母板銑切程式制作→廢子板不同位置的母板分類→CNC（計算機數(shù)據(jù)控制）銑切及配對→定位→壓板→對位→尺寸測量1→注膠→UV固化或烘烤→尺寸測量2→可靠性測試→清洗→電測→外觀檢驗→包裝→出貨。

如果注膠后選擇烘烤工藝，OSP（有機保護焊劑）板則需要先將OSP膜褪去再加工，避免OSP在高溫中產生變色等徒增品質問題。而為了增大移植子板和母板的作用力，一般單元內的子板設計銑切成拼圖狀的凸塊，而母板則銑切成耳槽，兩者通過外力拼在一起，即便沒有上膠黏結也會有很好地結合效果（如圖1、圖2所示）。

近年，隨著電路板的快速發(fā)展，很多PCB單元移植技術不但可以應用于修補V槽折斷板、郵票孔連接位斷板，還可以應用于移植某些特殊部件到PCB板中，例如一些積層PCB，可以將埋容埋阻部件采用移植的方法鑲嵌到母板中，也可以替代電路板高難度的特殊沉孔形式的凹坑加工工藝，先直接將凹坑位銑空，再將一厚度符合殘厚要求的薄片移植黏合到凹坑位置，采用此種移植方式加工特殊沉孔形式的凹坑，制作成本較低，凹坑平整，深度公差可以輕易控制，不失為一個簡捷有效的制作方法。

圖2 單元移植母板圖片

2 單元移植的問題點及技術發(fā)展的探討

電路板移植是將報廢單片板從聯(lián)片上取下，再將良品單片板移植上去。移植后的產品除了要確保尺寸精度、圖形精度、孔位精度以及強度等多方面的可靠性品質保證。在國內的移植工藝主要分為有縫移植和無縫移植，有縫移植，即在母板和子板的接口處預留一定量的縫隙，精度是靠銷釘或使用CCD（電荷耦合定位系統(tǒng)）對位設備手動將子板調整到標準尺寸后固定，然后將樹脂膠注入預留的縫隙內，固定粘結子母板，其缺點在于殘膠（填膠量多）、高低差大。無縫移植，其接口縫隙僅為5～10 μm，在接縫側壁刷上一層膠后裝配，強度有卯榫結構的機械強度和高溫膠的雙重保證。在切割子母板前利用智能圖形處理軟件，綜合判定其漲縮、偏轉、層偏等復雜狀況，保證了其配合之后的高精度。此技術自動化程度高，可靠性好，能夠獲得良好的外觀和很高的移植良率，適合雙面高精度的精密移植，多片移植。雖然設備成本極高，但在精度要求更高，排版更多的未來會更有技術優(yōu)勢。

事實上除了移植廠外，近年也有趨勢表明PCB廠廠內移植技術被越來越多的工廠采用，但是據(jù)行業(yè)PCB廠的移植數(shù)據(jù)，移植板的良率大概在3～11%左右，板子的外形結構、銅厚、材質、膠黏結效果、切割效果等問題都會影響最終移植的良率，而近些年移植的良率也逐漸提高。在精度上，廠內移植精度更多在50～75 μm左右，真正做到25 μm甚至更高精度的公司極少。而導致精度差距的主要是PCB廠所用的移植設備和移植人員技能，大多工廠采用以光標點作為基準點的CNC銑床，雖說銑床根據(jù)光標點銑切已經具有較高精度，但是很多工廠的銑床配用的獨立集塵設備，不僅集塵效果不佳，而且所使用的銑刀大為普通銑刀，其對含銅的板邊切割不僅產生大量粉末，還可能在耳槽和凸塊出現(xiàn)嚴重的披鋒，給后序精度造成較大的影響。二氧化碳激光切割技術在電路板加工已經被廣泛使用，但是其由于加工中容易燒蝕有機材質并殘留大量黑色碳化物，顯然它不適合應用于單元移植中。所以在單元移植上，如果要采用激光切割來增加板邊的加工效果，UV激光切割技術值得研究。根據(jù)單元移植流程我們知道，老式的模具定位、烘烤固化膠體都是導致加工速度不夠快的一個因素，CNC切割移植對外觀而言，細看會有較明顯痕?，F(xiàn)在的定位基本都有設備支持，不用像過去一樣針對每款型號制作對應模具。而部分公司他們已經可以針對不同顏色的油墨使用特殊的感光膠水，其可以無限趨近于板子的油墨顏色，膠水不僅起到隱藏切割線的作用，還可以和UV設備搭配實施固化取代烘烤流程，大幅度減少烘烤時間，OSP板不需要褪OSP膜，直接實施單元移植，UV固化也不會讓OSP因高溫發(fā)生變色。相信在未來，新型單元移植工藝技術也將飛速發(fā)展，在速度、精度的問題上都有可觀的提升，也必將被更廣泛的運用，且擁有很好的品質。

3 從環(huán)境角度出發(fā)，我們是否該推動單元移植標準、發(fā)展

每年有大量電子垃圾從歐美等發(fā)達國家運往中國．據(jù)估算，全球每小時產生的4000噸電子廢棄物中有大約80%被運往亞洲，這其中又有約90%被運往中國。

被運往中國的這些電子廢棄物，要么進行翻新重新利用，要么被運到小作坊進行原始拆解，給周圍環(huán)境帶來巨大污染，也對當?shù)鼐用窠】禈嫵删薮笸{。中國目前面臨著國內大量生活上的電子廢棄物產生、國外電子垃圾“入侵”、電路板廢棄物和廢電路板的產生等巨大壓力，這不僅給國家也給環(huán)境造成了巨大的壓力。

另外，環(huán)境問題一直困擾著我們行業(yè)壯大的腳步，行業(yè)回收廢棄電路板及制造相關的廢棄物情況極其復雜，常常由于回收過程處理不當給環(huán)境造成不可挽回的損失。單元移植技術的發(fā)展和壯大，為廢棄電路板的資源化提供新的途徑。而單元移植在行業(yè)面臨著什么問題？為什么企業(yè)不將該技術推廣呢？這便需要從標準說起，單元移植后的板件的品質檢測目前尚無明確的標準，我們只能參考IPC-6012剛性印制板的鑒定與性能規(guī)范及IPC-A-600 印制板的可接受性來判斷，還需要和可接受移植的SMT廠及相關客戶端確認可接受的一些相應的測試方法和標準，有的客戶要求移植樣品提交驗證后再實施移植，這對于雙方合作造成良好的影響，不僅效率很低，而且又還很容易產生不必要的矛盾，由于標準的不統(tǒng)一和客戶對移植產品的不信賴造成這項技術發(fā)展受到限制。

標準推動將大幅提高行業(yè)移植正?；?，這對于有高附加值的產品或工廠更是最好不過了，因為整個廠生產大多訂單就是幾塊板或十幾塊板，它們具有超高難度和技術性，在加工到成品造成單廢板，損失也是毋庸置疑的，但如果高端板都可以通過移植讓客戶認可、滿意，那么這便對行業(yè)具有一定的顛覆性，最終，移植技術將被行業(yè)所認可，成為一種常規(guī)的電路板生產技術。

我們PCB工廠要提高移植PCB單元工藝和設備水平；而行業(yè)則可以積極推動關于移植的相關技術標準，在外觀上對膠殘留、板曲等實施標準界定，在可靠性上則應該對移植單元的圖形與標準Gerber值偏差、移植結合力、上錫效果、熱應力、跌落測試的裂紋等等做好標準，這樣一來，這項技術加工出來的PCB就可以獲得電子行業(yè)的認可。

行業(yè)每年至少50萬噸廢PCB產生，有了對單元移植的標準制定，我們不僅可以挽回大量電路板，同時，也使得SMT廠、PCB廠以及后端的客戶有了作為驗收及移植出貨所可依照的標準，不僅加快了移植板的發(fā)展，還將縮短移植過程供需雙方的溝通成本、減少資源浪費和環(huán)境污染。

從環(huán)境角度出發(fā)，依照每年行業(yè)產生的50萬噸廢PCB計算，若有萬分之一的板子被移植而挽救使用計算，就至少減少了50噸廢PCB產生，而實際上隨著移植技術不斷優(yōu)化，這個數(shù)值會愈來愈可觀。

4 結論

我國在電路板廢棄的處置、管理及回收上一直遠落后于歐美國家，電子污染給我國環(huán)境帶來巨大的壓力，還嚴重制約著電子行業(yè)發(fā)展和壯大。SMT為了提高生產效率通常會將電路板設計成聯(lián)片設計，但是在電路板制作過程常常會出現(xiàn)聯(lián)片內有不合格子板出現(xiàn)導致整塊電路板報廢，移植技術通過將不合格子板更換成合格子板，再通過有效黏結和精度測試等完成制作并滿足客戶端的使用。但單元移植在行業(yè)沒有具體的標準，所以很多SMT廠及電子終端不接受移植板或者不相信移植板的品質。隨著單元移植自動化技術不斷發(fā)展，單元移植不僅越來越高效，而且為了提升品質更出臺了無痕單元移植等先進技術。希望通過行業(yè)推動，實施單元移植標準化，相信不久將來這項技術不僅給行業(yè)帶來好的效益，對于改善環(huán)境污染而言也是快捷有效的措施。