PCB製程與常見污染源防治改善

高密度多層板PCB製程繁複，但可有效縮減電路載板面積，是新穎3C電子產品必用電路板材。ANDUS ELECTRONIC GmbH

隨著3C、電子產品推陳出新，新產品汰換更迭週期越來越短，市場對PCB應用量越來越高，PCB生產過程難免產生各種污染物，如何從生產原料端、生產過程產生污染物、加工處理產生的污染源各階段進行管控，讓PCB製造過程更環保...

PCB電路板製作，為應用印刷、照相、蝕刻或是電鍍不同加工技術，進行製作乘載電子零件、建構電子電路讓零件可以連接、運作的電路組裝基礎，更是推進3C、電子產業持續推出更輕、更薄、更小產品的重要關鍵技術。隨著電子零件持續微縮，半導體產業推出更高密度、更精密的整合元件，PCB電路板必須對應開發線寬更窄、多層化、薄型化的高密度電路板因應產品開發需求。

PCB電路板製程繁複  理解加工程序解析污染源成因

電路板用途與應用差異，製作工法程序會有極大的不同，若以製造方案概略區分，PCB製作方案大致可分為減成法(subtractive)與加成法(additive)兩大類工法，subtractive為運用銅箔基板為電路板基礎，經由印刷(或壓膜)、曝光、顯像於銅箔基材表面建構對應線路路徑圖案之銅箔保護層、再運用可腐蝕銅箔金屬區域的溶劑將原本銅箔基板未覆蓋保護層的非線路區域銅箔溶蝕去除後，再搭配可去除剝離覆蓋於PC電路板上的感光油墨，所製成PCB的製作方法；additive工法也相當有趣，為在無銅箔導電層的電路基板上，搭配化學手法進行銅沈積程序，進而於基板以銅沉積形成電子電路路徑。兼具subtractive與additive兩大工法的改良的局部加成法(partial additive)。

多數常見PCB電路板為採行subtractive加工製作，但因為不同製造廠的規模、生產形式差異，製造流程會有不同差異，終端PCB電路板產品大多可分為硬板、軟板、軟？硬合成板、單？雙面？高密度多層板等不同產品類型，至於軟板或硬板PCB樣式，其實製作方案除在材料硬度差異外，多數製作原理大同小異。

電路基板製程差異 粗化加工、切割、鑽孔為必經程序

除特殊應用所需，一般單面板的常見基板材料為使用酚醛樹脂基板為多，也有採用環氧樹脂基板，而應用單面貼合銅箔透過加熱與加壓處理，讓基板表面建構單面的導電銅箔層，加工為經由裁切程序將未處理銅箔基板切割成成規格化尺寸後，再進行導電電路的蝕刻加工。

由於subtractive製程需透過可腐蝕銅箔的化學藥劑進行加工去除非線路的銅箔，處理過程自然產生的廢溶劑即成生產過程主要污染源，接著針對加工流程逐步檢視，分析製程中產生的各種污染物與對應減廢作業方式。

PCB電路板在製作時，首先會在已貼附銅箔的基板銅箔面上進行表面粗化加工，此程序為增加蝕刻處理程序的藥劑附著力與處理效用，同時可以增加抗蝕刻處理的油墨附著力，而且經過蝕刻處理完成後，除在基板上進行清洗、以去除蝕刻處理的藥劑與基板殘留物所遺留的廢料殘液後，PCB 加工製成的線路才會形成，緊接著就是為電子元件組裝所需的接腳連接所需的孔位進行鑽孔，因鑽孔後PCB基板會產生毛邊，還需處理孔口毛邊以增加防焊漆與板材的附著力，最後一道關卡為全板加印防焊漆處理、同時預留連通孔雨線路，再進行金屬接點的鍍鎳、鍍金後段處理程序。

至於雙面或多層板，基板部分會以環氧樹脂材質，兩側貼附銅箔形成電路基板的線路基礎，處理程序為先將孔位定位鑽孔、再於孔位周遭進行去除孔口毛邊處理，接著在連通連接線路的連通孔，採用化學沈積的方式，在連通孔上的孔壁進行化學銅的製作，為了加強導通孔的導電性能，會再以電動銅面進行化學銅的增厚處理，除了多層電路的連通層處理差異外，其餘PCB電路板製作過程均大同小異。

多層板加工繁複  產生污染廢料更複雜

在多層板製作中，其實包含了內層與外層線路的製作需求，而在多層板中，多數是採用雙層板進行多層電路的疊加與整合，處理板材間的壓合時，會使用到以黏合多電路板的膠材，原有銅線路面不能裸露造成短路，而是需要覆蓋材料加以絕緣處理，避免因為貼合不順導致內部電路短路或斷路。

若不是特殊應用方向，一般六層板的內層會使用兩片雙層、外加外層疊加黏合，層與層間使用膠片進行黏合並形成絕緣層，若多層板另需在板間建構連通孔，同樣需要進行鑽孔、孔壁沈積銅、孔壁鍍銅增厚等處理流程，多層板的連接孔再加工程序與雙面板做法近似，只是多了黏貼板間的膠層會因鑽孔處理而需要針對殘膠再加工處理程序，其餘過程大同小異。

理解各種常見PCB製作過程，就能瞭解PCB製程主要污染源的形成因果，其實歸納PCB製程污染源，主要會有空氣污染物、液體污染物等。先說PCB的製程廢水，因為在進行銅箔的蝕刻程序會用上化學溶劑搭配以化學蝕刻方式處理形成線路，像是單面板製程就會產生pH、COD、Cu2+等污染廢水；雙面板與多層板製程就會產生pH、COD、Cu2+、Pb2+、Ni2+、Cr6+及F-等污染物。

除廢溶液問題  PCB生產也會產生廢氣污染

另在廢氣污染物，起因在製程中的各項加工工法導致，例如，PCB板必經的鑽孔加工程序，會在製程中產生大量大粒徑的粉塵或微粒，同樣的，在切割板材會產生同樣的微粒粉塵；多數在濕式製程中，融熔噴錫程序會產生小粒徑的煙塵，此外，進行蝕刻過程，金屬與化學溶劑作用過程會產生酸鹼廢氣，如硝酸、硫酸等煙霧，另在PCB版中、後段的印刷與清洗劑，在處理過程會產生部分有機溶劑廢氣。

為避免造成環保隱患，會在工廠製造端即思考減廢、減排的相關工序優化方向，例如，更精確使用作用處理的溶劑，自然可以降低廢氣與高濃度化學廢水產生，讓後段的廢污處理成本降低，尤其是在物料端，運用精準預估製程所需用料，有效節省製成端的投劑量，從源頭便可減少化學溶劑的使用量，不僅能節省物料開支，同時降低處理排廢的額外成本。

要確實在無料端跟後段處理達到減廢效果，最好的手段是從加工廠內的配套管理進行是最簡單速效的方案，成本較製程後段再來處理各種廢水、廢溶劑成本要更為低廉。

在PCB工廠管理端，可以自物料的庫存管理著手，或僅進貨固定期間所需的溶劑、物料，使用化學溶劑物料需要注意取用程序，如使用的承裝器材、容器最好可以重複使用回收，採購端取得物料須經縝密的確認、點收，同時驗證化學物料本身效用，再進入完整的入庫處理。

精準掌握物料現況  落實先進先出用料原則

物料入庫時間是相當重要的管控重點，在老舊工廠大多會將物料堆置在倉儲中，若沒有效管理溶劑類物料先入先出的原則，倉管若便宜行事會將晚入庫的原料提早取出使用，反而較早入庫的物料卻拖了庫存都快用光時才拿到生產線上使用，而化學溶液、物料其實是會有效期問題，置放過久會讓其效用減低、甚至導致失效，罐裝溶液會因為長時間置放，而會增加儲存設備腐蝕、漏液風險，發生儲存不良導致的漏液問題讓物料無端蒙受損失。

PCB廠每一段製程或是板材溶劑清洗過程，所使用的浸泡、清洗槽是產生污染的高風險處理程序，因為弱不同處理程序所需置換的化學溶劑、清洗劑等，若浸泡槽未能先將上一段製程的廢溶劑清洗排出，與後段製程的加工溶劑混用，導致製品不良或是後段處理不確實導致終端製品還需耗費時間、成本額外再加工處理。

另外，加工液槽本身需要追加安全管理機制，當注入溶液時需透過感測器確認液高是否正常，注入過多會有溶液外洩處理問題、注入過低，會造成該段處理程序無法確實完成影響後段加工。

高腐蝕溶液管道與使用流程  定期查驗減少漏液風險

處理高腐蝕溶液，必須定期排檢管道、加工液槽、溶液處理回收整個流程，避免廢液處理保存不當，導致公安或是更難處理的環保問題，至於為了降低後段廢液處理成本，每段加工處理後，廢液應儘可能針對後段廢液回收、封存需求，先將廢溶液先處理純化或是預處理動作，讓後段的程序處理成本降低，確保廢液處理的後段風險降到最低。

在實務操作上，工廠在規劃製程部署生產線設備時，即應針對製作過程產生的各種污染源、污染物、廢液處理預先考量，從污染物的特性思考加工成因、處理優化方案，或是廢棄物的儲放運送方案，在規劃產線同時必須審視廢棄物的處理方式，例如，訂立廢棄物的收集、回收流程，同時針對處理方案導入實際製作生產流程並確實執行，避免生產中生成的污染物徒增製造成本與社會成本。

電路板製程最常見的蝕刻阻劑，多層板製程使用的化學鍍銅處理，產生的廢液均具極高的重金屬，加上廢料同時存在各種化學藥劑，讓處理廢液的程序更加複雜，針對這種高複雜、多道流程處理的廢溶劑，在廠內處理的成本較高、處理品質不見得能達到專業處理效用，反而需要設置完善的廢液儲存、運送管理機制，透過外部專業廢溶液處理環保業者協助，達到更高效、安全的處理成果。