PCB表面涂覆过程中的清洁管理

　　一、清洁生产的发展
　　清洁生产是实现经济与环境相协调发展的重大举措，它已经是21 世纪工业发展模式的主要内容。
　　回顾清洁生产的发展历程，是不断改进的一个过程，从制定到指导生产，再从生产中经过验证到不断修订，体现了自我完善的一个发展方向。
　　印制电路板的生产工艺多而复杂，资源及能源消耗量大，产生污染环节多。经过国家环保总局和中国印制电路行业协会两年多的国内外调查研究、协商讨论，《清洁生产标准印制电路板行业》于2008 年下半年在我国PCB 行业中正式公布和执行。
　　清洁生产，与当今提倡的建设节约型社会及可持续发展的要求相符合，做好清洁生产管理工作，任重而道远。
　　二、清洁生产的内涵
　　清洁生产谋求达到的目标主要有：
　　1.开发清洁的生产技术，发展新型生产工艺，减少对有毒物质和难以进行处理的原材料的应用，从源头上进行削减。例如电池材料的发展，从含镉、镍、铅等的一次性电池、锰酸锂的二次电池到现在推行的燃料电池，再如PCB 板材的发展，从掺杂卤素到现在批量使用的无卤板材，集中体现了这一主旨。
　　2.在生产过程中，减少甚至消除废物和污染物的产生和排放，促进工业产品生产和产品消费过程与环境相容，减少在产品的整个生命周期内对人类和环境的危害。PCB 的生产工艺复杂而繁琐，涉及到的生产原料及辅料达上百种之多，如何在生产制程中，将原料进行合理充分的利用，是进行生产控制的重要课题之一。
　　3.三废的治理及相关技术的开发应用，是控制污染的最后一道手段。此阶段与三废处理技术及成本息息相关。未来发展的方向为在保证排放标准的情况下处理费用的降低。
　　三、清洁生产的特点
　　推行清洁生产是现代科学技术和生产力发展的必然结果，也是考虑到工业企业的环境风险、成本和经济效益，在环境管理手段发展到一定阶段的产物。是从资源和环境容量这样宏观角度上要求工业企业的经济行为，实现经济与环境相协调发展。推行清洁生产铜现代化管理手段一样，具备以下特点：
　　1.系统性
　　清洁生产是一项系统的工程，该工程囊括了产品的设计、能源与原材料的更新与替代、少废、无废清洁工艺的开发、生产全过程中污染的管控、以及废物的处置、处理及物料的循环利用。
　　2.预防性
　　清洁生产过程突出预防的作用，因为污染一旦产生，必将带来高额的处理费用及对于环境的危害。所以在源头进行控制，将污染进行削减，使污染最少化或消失于生产过程中。
　　3.经济性
　　清洁生产不同于污染的末端处理，污染产生后，随之带来的处理费用和环境影响是极其深远的。而采取源头控制后，可将过程产生的污染降低到最小，原料及能源得到了最合理最充分的应用。
　　4.适合性
　　清洁生产必须结合企业产品的特点和工艺生产的要求。目前PCB 生产的工艺过程复杂，过程不可避免的会产生污染，同时由于控制点数目较多，原料及能源未能得到合理的使用，造成成本的大量浪费。必须采取切实可行的措施，材料及能源进行合理充分的使用，节约成本的同时也降低了污染的产生。
　　5.有效性
　　清洁生产必须保证实施有效，因为它采取的是源头控制、预防污染产生的方式，若措施设定失当，污染非但没有得到有效的控制，过程还会产生更多的失效点。所以必须通过合理的设定，可执行的对策来进行积极的污染防治。
　　四、表面涂覆过程中的清洁生产管理
　　1.标准的制订
　　现已成熟应用的表面涂覆工艺有：热风整平、化学镍金、化学锡、化学银、有机膜涂覆、电镀镍金等。表面工艺使用的药水多数成本较高，药水均有一定的使用寿命，一般是以生产时间、产量、一些离子的含量或者金属消耗周期（MTO）作为重新建浴的标准。无论采用哪种方式，都必须结合生产实际，在理论结合经验的基础上给出合理的建浴标准。因为一般的药水供应商给出的标准是药液的理论建浴标准，在实际生产过程中需要不断进行摸索，将药液的性能发挥到极致，使原料得到最充分的应用，但所做的工作必须在保证产品质量的前提要求下进行。再如生产用水的管理，表面涂覆过程中涉及到多道水洗，水的循环利用、换水频率及标准非常重要。以往生产过程中换水的标准一般为目视检查或者人为规定换水频率，目前采用实验室检验水质（电导率等）的方法，使水的使用更合理，避免了浪费的发生。
　　2.镀液的管理
　　对于使用周期较长的镀液（一年及以上），需要进行清洁处理，一般采用氧化剂+活性炭的方式进行。氧化剂一般使用双氧水或者高锰酸钾，活性炭一般加入到槽液中进行处理。随着技术的不断发展，如今已出现了活性炭制作的滤芯，使镀液的清洁过程更方便，但处理成本较高。
　　3.电镀液的回收对于贵金属的沉积或电镀过程，需要进行回收处理，以控制产品带出带来的药液损耗。一般在主槽后配置一个或几个回收槽，然后采用电镀的方式将回收槽中的贵金属进行回收利用。对于金回收，目前有两种方式可供选择，一种为在线处理，一种为线外处理。如下图：
　　两种方式各有优、缺点。在线处理方式前期投资成本较高，但后期收益明显，线外处理方式处理成本低廉，但管理及运输不方便。
　　4.垂直工艺筐蓝的管理
　　以化镍浸金工艺为例，该工艺是通过置换反应先沉积一层钯后，然后通过钯的催化作用，镍发生氧化还原反应沉积于铜面上，最后通过置换反应，在镍晶界沉积一层金。在连续生产过程中，产品的载体筐蓝表面不断被磨损，磨损部位钯冲洗不干净后经过制程后沉积上镍与金，一方面造成维护困难及一定的外修成本，另一方面造成镀液成分的损失。所以对筐蓝进行改造，显得尤为重要。目前主要的改造方向为简化筐蓝构造，增加强度的同时，符合操作方便的特性。
　　如上图，筐蓝结构简单，由外型框架和若干隔离块组成，隔离块调整方便，适应于各种型号产品的生产，同时挂金后处理方便，隔离块拆卸后放入王水中浸泡可除去表面沉积的镍金层，主体为不锈钢外包PVC，外修成本低廉。
　　5.设备设定参数的管理许多水平处理设备都设有省水省电功能，配合入板口的感应器使用，但在实际的使用过程中，忽略了这一重要功能。实际生产时，没有考虑到具体的生产情况，往往是产品加工完毕设备仍在运转，造成一定的资源及能源的浪费。无板停机时间的设定需要考虑到设备有效长度与车速，符合下列公式：
　　无板停机时间(min)=设备有效长度（m）/车速(m/min)
　　6.异常情况的及时处理及预防
　　以化镍浸金为例，镍槽的管理尤为重要。若镍槽发生异常，则产品进入金槽后会发生异常析出，造成镀液的损失、产品的报废。镍槽异常析出的原因主要有：异物的混入、槽液局部温度过高以及硝槽处理不彻底。针对于以上原因制订相应措施予以预防。
　　以往对于异常的处理突出的是事后控制，如何将异常所产生的不良影响降到最低，而现在要做的是采取各项措施预防异常的发生。例如增加现场标识，改造设备增加防错功能，通过定时的培训来提高员工应对异常及预防异常发生的能力。
　　7.通过药液理论消耗及平均消耗核算优化生产工艺
　　理论消耗包括建浴量、补充量、反应量、带出量。建浴、补充与控制浓度有关，反应和带出与产量有关，其中带出量是易于控制的，反应量则与产品设计及工艺有关。
　　通过降低金盐浓度减少带出，同时对不同金厚的产品进行区别，按照客户要求厚度由高到低进行生产，避免质量过剩，减少有效成分带出。
　　通过降低筐蓝表面积（垂直工艺）、增加药液槽后海绵滚轮的清洁频次（水平工艺）可有效控制带出量，同时对于垂直工艺来说，适当延长产品出槽后的静置时间，带出量的控制效果也很可观。
　　对于反应量的控制只与产品有关，减小产品板边空白铜区（在满足客户要求的情况下），可以控制多余的铜面反应消耗。
　　平均消耗与一段时间内产量及生产条件、环境等有关，体现了实际的生产过程。在理论消耗与平均消耗之间有很大改善空间，这是每个制造者需要认真进行改善的内容。
　　其实许多未控制的项目并非是难于控制，而是隐藏不易被发现而已罢了，如果每位生产者在对待生产问题时，善于发现问题，积极改正问题，于细微之处见控制，那么对于生产来说，才会不断得到完善，最终实现清洁生产的目的。
　　五、实施清洁生产的意义和作用
　　在环境方面，清洁生产可以减少甚至消除污染物的排放，对地区的环境来说可以得到大的改善，达到人与环境和谐共处的目的。
　　经济方面，通过实施清洁生产节省原材料及能源的消耗，降低废物的处理费用，同时通过加强管理，提高生产效率和产品质量，使企业降低成本从而增强市场竞争力，获得明显的经济效益。