PCB的可持續制造方式

2021-03-12

PCB行業(yè)對環(huán)境的奉獻似乎令人懷疑。復雜的多步驟制造過(guò)程依賴(lài)于溶劑，例如乙二醇醚和有毒化學(xué)品，其中包括甲醛，二甲基甲酰胺和鉛。例如，PCB蝕刻過(guò)程中的沖洗水含有高濃度的銅，鉛，鎳，鉻和錫。除了用化學(xué)藥品填充的廢水污染環(huán)境，并用危險廢物填埋垃圾，PCB生產(chǎn)過(guò)程還使工人接觸到可能造成生殖傷害的致癌物和化學(xué)藥品。 

幸運的是，多年來(lái)，PCB的制造方式已經(jīng)發(fā)生了變化。盡管要實(shí)現真正可持續的PCB制造過(guò)程仍需進(jìn)行大量工作，但遵守有害物質(zhì)限制（RoHS）指令以及化學(xué)品注冊，評估，授權和限制（REACH）計劃已促使PCB制造商：

放棄使用有毒化學(xué)品

檢查供應鏈的道德規范

發(fā)現板組件的環(huán)保替代品

在比較PCB制造商時(shí)，請始終檢查它們是否符合RoHS和REACH法規，因為這些法規使PCB行業(yè)開(kāi)始著(zhù)手邁向更可持續的未來(lái)。

有害物質(zhì)指令限制

RoHS于2003年被歐盟采用，并于2011年得到擴展。RoHS禁止在電路板中使用有毒物質(zhì)，并且已獲得進(jìn)口商，分銷(xiāo)商和制造商的全球合規性。RoHS禁止使用的有毒物質(zhì)包括：

帶領(lǐng) 

汞

鎘 

六價(jià)鉻 

多溴聯(lián)苯 

多溴二苯醚

四類(lèi)鄰苯二甲酸鹽

除了從PCB制造過(guò)程中消除這些化學(xué)物質(zhì)之外，RoHS符合性還涵蓋應用于電子產(chǎn)品的任何電鍍或表面處理，并涉及維護有關(guān)符合性和不符合性的文檔。

原始的RoHS也適用于連接到PCB的組件，子組件和布線(xiàn)，而RoHS 2涵蓋了所有電氣/電子設備，電纜和組件。RoHS 3將其他鄰苯二甲酸鹽列為危險物質(zhì)。符合RoHS指令會(huì )導致在產(chǎn)品上加上CE標志。

化學(xué)品注冊，評估，授權和限制計劃

像RoHS一樣，REACH計劃始于歐盟。但是，美國許多司法管轄區對危險化學(xué)品的使用也有類(lèi)似的限制。美國環(huán)境保護局使用稱(chēng)為“化學(xué)和其他環(huán)境影響的減少和評估工具”（TRACI）和“風(fēng)險篩選環(huán)境指標”（RSEI）的補充篩選方法來(lái)量化環(huán)境影響。

盡管遵守RoHS法規限制了最終產(chǎn)品中使用有害物質(zhì)，但REACH計劃控制著(zhù)印刷電路板，電氣組件和電子組件制造過(guò)程中使用的化學(xué)物質(zhì)。這些化學(xué)物質(zhì)在高度關(guān)注物質(zhì)（SHVC）列表中，包括：

鄰苯二甲酸二丁酯 

鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯

六溴環(huán)十二烷  

鄰苯二甲酸丁芐酯

三丁基氧化錫

與RoHS相比，REACH適用于供應鏈以及制造商。供應商必須通知PCB制造商裸露的電路板，組裝的電路板，外殼，組件，子組件和成品均符合REACH倡議。

如今如何制造PCB

盡管每種禁止使用的化學(xué)品都為PCB制造提供了優(yōu)勢，但行業(yè)中已經(jīng)找到了具有相同（甚至更好）性能和可靠性的替代產(chǎn)品。例如，PCB制造過(guò)程不使用鉛錫焊料，而是依靠錫銀銅焊料。即使銀是有害物質(zhì)，錫銀銅焊料中使用的少量銀也不會(huì )對環(huán)境造成有害影響。 

與錫銀焊料一起，PCB制造商還使用有機硅和聚酰胺聚合物粘合劑，其中包括小的嵌入式銀片，以實(shí)現高導電性并牢固地粘合到電路板上。其他無(wú)鉛焊料技術(shù)包括電鍍，焊球形成技術(shù)和焊料浸漬技術(shù)。 

轉向無(wú)鉛焊接也促使設計團隊和制造商合作，以緊密封裝的組件實(shí)現簡(jiǎn)化的布局。結果，制造商獲得了以較低的成本制造較小的板的能力。

紙質(zhì)PCB提供另一種替代解決方案

除了禁用RoHS的化學(xué)藥品外，PCB制造商還開(kāi)始在生產(chǎn)過(guò)程中不再使用乙二醇醚，甲醛和二甲基甲酰胺。 

將組件安裝在柔性紙質(zhì)基板上的紙質(zhì)PCB（P-PCB）將可靠的功能與環(huán)保，可再生材料結合在一起。P-PCB依靠將表面安裝的組件連接到錫或鋅導體的無(wú)鉛導電膠。這些導體通過(guò)絲網(wǎng)印刷，3-D打印或噴墨打印轉移到紙質(zhì)PCB上。

在導電性，可靠性，多層功能和電阻損耗方面，原型紙質(zhì)PCB已展示出與傳統電路板相同的功能。典型的P-PCB制造過(guò)程涉及使用添加技術(shù)將ECA印刷到紙質(zhì)基材的每一層上。下一步包括固化粘合劑，對齊逐層電路，然后使用壓敏粘合劑將各層相互粘合。在每一層上打通孔之后，繼續將表面安裝器件安裝到導體上，此過(guò)程繼續進(jìn)行。

盡管紙質(zhì)PCB仍處于原型階段，但先進(jìn)紙質(zhì)材料的發(fā)展有望提供可將基于紙的技術(shù)用于高速，高密度應用的特性。紙材料的進(jìn)步通過(guò)改善的導電性和導熱性，增強的耐火性，防潮性和改善的介電性能，抵消了RoHS禁令材料所帶來(lái)的性能損失。