印制电路板行业清洁生产技术指引.docx

1、印制电路板行业清洁生产技术指引市印制电路板行业清洁生产技术指引1总论1.1概述为了贯彻中华人民国环境保护法、中华人民国清洁生产促进法及市循环经济促进条例，促进市印制电路板行业推行节能减排，产业优化升级，为市印制电路板企业推行清洁生产提供技术方法，市环境保护局特编制本指引。本指引结合印制电路板生产的工艺特点及产污环节，按照清洁生产原理，从提高资源利用率和减少环境污染出发，针对印制电路板生产工艺、原材料选用、资源利用、污染物减量及最终处置提出技术要求，并对印制电路板企业进行全过程的环境管理和认证提出要求。本指引为推荐性标准，可用于企业的清洁生产审核和清洁生产潜力与机会的判断，以及企业清洁生产绩效评

2、定。本指引根据当前市印制电路板行业技术和装备水平而制订，将根据行业发展状况进行修订。1.2编制依据和原则1.2.1编制原则本技术指引依据印制电路板行业产品生命周期分析理论的要求，从印制电路板生产对资源能源的消耗（包括有毒有害原材料的使用）、生产过程中污染物的产生、废物回收利用以及环境管理等方面来制定。体现全过程污染预防思想，通过源削减、提高能源效率、在生产中重复使用投入的原料以及降低水消耗量等来合理利用资源；在可能的最大限度减少生产场地产生的全部废弃物量。尽量选用定量化并可操作的指标，以易于印制电路板生产企业和审核人员的理解和掌握。若无法定量则使用定性指标，尽量细化。体现相对性原则，考虑国外的

3、现有技术水准和管理水平来设定指标水平，体现一定的激励性。1.2.2编制依据1).RoHS2002/95/EC：theRestrictionoftheuseofcertainhazardoussubstances2)IEEE：InstituteofElectricalandElectronicsEngineers3)WEEEDirective2002/96/EC：WasteElectricalandElectronicEquipment4)JapaneseLawSummaryofRestrictedHazardousChemicalsubstance5)促进行业结构调整暂行规定（国发200540

4、号）6)中华人民国清洁生产促进法（中华人民国主席令第七十二号；2002.06.29）7)电子信息产品污染控制管理办法8)电镀行业的企业清洁生产审核指南9)中华人民国固体废物污染环境防治法(1995年10月30日中华人民国主席令第五十八号)10)危险化学品安全管理条例（2002年1月26日中华人民国国务院第344号令）11)清洁生产标准电镀行业（中华人民国环境保护行业标准HJ/T314-2006）12)中华人民国电镀行业污染物排放标准（征求意见稿）13)污水综合排放标准（GB8978-1996）14)大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）15)危险废物贮存污染控制标准（GB18597

5、-2001）16)一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准（GB18599-2001）1.3适用围印制电路板行业清洁生产技术指引适用于：1)印制电路板企业及相关企业的清洁生产和管理过程；2)印制电路板企业及相关企业产品的在其生命周期（从原材料到产品的制造和使用，直至产品的最终处置）中对环境、健康和安全的影响减少措施；3)印制电路板行业清洁生产审核、清洁生产绩效评定和清洁生产绩效公告制度；4)印制电路板行业集群的指引及印制电路板行业污染物和有害物质的集中控制和规划。2印制电路板行业主要生产工艺及污染环节分析2.1主要生产工艺印制电路板制造技术是一项非常复杂的、综合性很高的加工技术。可分为干法加工

6、(设计和布线、模版制作、钻孔、贴膜、曝光和外形加工等)和湿法加工(层板黑膜氧化、去孔壁树脂腻污、沉铜、电镀、显影、蚀刻、脱膜、丝印、热风整平等)过程，主要工艺过程介绍如下：1）照相制版：许多元器件和电路以及整机都向高密集、轻量化和小型化发展。它们的加工中都遇到了“微细加工技术”这一新工艺，其中最重要的一个为“光刻”工艺。首先要把所需的电路（或“光路”）图形制成“掩膜”，也称为“版”。制版时，先按一定的比例将原图放大，然后再运用缩微照相技术将其放大，通过光学系统缩小到原来的尺寸，成像在银盐感光材料上。再经过显影等一系列加工就得到了“原版”，或称为“母版”。一般母版为“负像”。再用此母版复制成具有

7、“副版”，用此副版复制出用于生产的“子版”。有时可根据生产中使用的“光刻胶”的性质和产品产量，可直接使用母版或副版。2）图形转移：电路制作过程中，很重要的一道工序就是用具有一定抗蚀性能的感光树脂涂覆到覆铜板上，然后用光化学反应或“印刷”的方法，把电路底图或照像底版上的电路图形“转印”在覆铜板上，这个工艺过程就是“印制电路的图形转移工艺”，简称“图形转移”。抗蚀剂借助于“光化学法”或“丝网漏印法”把电路图形转移到覆铜箔板上，再用蚀刻法去掉没有抗蚀剂保护的铜箔，剩下的就是所需的电路图形，这种电路图形与所需要图形完全一致，称为“正像”。这种图形转移称为“正像图形转移”。“丝网漏印法”把抗蚀剂印在覆铜

8、箔板上，没有抗蚀剂保护的铜箔部分是所需的电路抗蚀剂所形成的图形便是“负像”。这种工艺称为“负像图形转移”。在没有抗蚀剂保箔上，用电镀的方法，镀一层金、锡、锡镍合金或锡铅合金等具有抗蚀性能的“金层”，再把负像抗蚀剂去掉，暴露出没有金属抗蚀层保护的铜箔，再用适当的蚀刻剂蚀刻，便可得到有金属抗蚀层保护的正像电路图形。3）电镀和化学镀：印制电路板的电镀相对比较简单，镀种也较少。电镀和化学镀的主要目的是确保印制电路板的可焊性、防护性、导电性和耐磨性。由于SMT用印制电路板的出现，为保证表面贴装元器件的贴焊质量，从工艺角度出发，开发和研制新型涂覆层预涂抗热助焊剂、化学浸镍/金等表面涂覆工艺，己经大量应用在

9、表面贴装双面、多层印制电路板上。除了电镀或热浸锡铅合金涂覆层及其他先进的涂覆或电镀技术外，为了有良好的电气接触性能，印制电路板的插头部位需要进行表面处理。在当前印制电路板制造工艺上，采取镀硬金方法或以镍打底的镀金或浸金工艺技术来解决插头的表面处理问题。印制板生产工艺一般用到化学镀铜、化学镀镍金、激光化学镀金、化学镀锡、化学镀银、化学镀铑、化学镀钯、电镀铜、激光镀铜、电镀锡铅、镀镍金、脉冲镀金、电镀银及其他金属化的技术。4）孔金属化：电子工业的飞速发展对作为电子工业的主要支柱电路板制造业的要求越来越高，层数越来越多，孔密度增加而且直径细小，一块电路板往往孔数高达数千乃至上万个，孔径从0.052.

10、0mm不等。这就使得孔金属化技术越来越重要，只有控制好了这一步才能实现多层高密度和细小孔径的要求并保证质量。孔金属化工艺是印制电路板制造技术中最为重要的工序之一，它关系到多层板在质量的好坏，其主要工作是在多层板上钻出所需的孔、把孔的钻污去除、在孔壁上沉积上一层导电金属铜，为下一步的电镀加厚铜层打下基础，实现良好的电气互连。目前的金属化孔主要有三类：埋孔、盲孔和过孔。埋孔是无法从基板外部看到，孔存在于基板层，为先钻并镀覆孔后再压合加工完成。盲孔是可以从基板的一个外表面看到，是先压合再钻孔的没有贯穿基材的孔。过孔是可以从基板的两个表面都能看到，是先压合再钻孔的贯穿基材的孔。5）蚀刻过程：当印制电路

11、板在完成图形转移之后，无论是采用减成法还是半加成法工艺，最后都要用化学腐蚀的方法，去除无用的金属箔(层)部分，以获得所需要的电路图形。这一工艺过程称为“蚀刻工艺”，简称“蚀刻”。这是印制电路板生产过程的一个重要环节，它的成败关系到印制电路板的后续工序。线路蚀刻是为了把非导体部分的铜溶蚀掉。印制电路板生产过程中普遍应用的蚀刻液主要有氯化铁蚀刻液、酸性氯化铜蚀刻液、碱性铜氨蚀刻液以及过氧化氢硫酸蚀刻液等。碱性铜氨蚀刻工艺是目前最广泛应用于印刷电路板生产过程，此种工艺的蚀刻原理是：电路板经丝网印刷、曝光显影、脱膜等工序后将要求保留的电路图形部位电镀锡铅合金镀层之后，对碱性氯化铜蚀刻液具有抗蚀性，其它

12、80%90%以上不需要的铜膜须全部用蚀刻液腐蚀去除，在蚀刻液中被腐蚀溶解掉，从而在覆铜箔板上形成印制电路。6）焊接：早期的可焊性镀层是用图形电镀法产生的锡铅抗蚀镀层，经过热熔后供给用户去装配元器件。随着电子技术的发展，使印制电路板上的线路和间距变小，要求涂层对基体具有良好保护和更好的可靠性，出现了热风整平工艺，克服了热熔导致窄间距线路的短路问题。但热风整平的高温过程对印制电路板的基材造成一定程度的伤害和板面弯曲，而且热风整平的锡铅涂层表面不平坦，厚度差别很大。随着表面贴装技术(Surface Mount Technology，SMT)的兴起，要求印制电路板连接盘和焊垫有良好的共面性和平坦度，要

13、求印制电路板本身不能弯曲，以避免潜在的应力、滑位、坍塌和短路的危险。为了适应细节距表面组装元件(SurfaceMountDevice，SMD)的焊接要求，电路板制造厂家采用和改进了一系列的表面处理技术。7）清洗：清洗印制电路板的传统方法是用有机溶剂清洗， CFC-113 与少量乙醇（或异丙醇）组成的混合有机溶剂对松香助焊剂的残留物有很好的清洗能力，这种有机溶剂对极性污垢和非极性污垢都有很好的溶解能力，但由于CFC-113 对大气臭氧层有破坏作用，已被禁止使用。目前可选用的非ODS清洗工艺包括水基清洗、半水基清洗、溶剂清洗，另外也可以采用不进行清洗的免清洗工艺。到底选用哪种工艺，应根据电子产品的

14、重要性、对清洗质量的要求和工厂的实际情况来决定。电镀和化学镀工艺加工过程中90%以上的工作是在“清洗”，因为只有将工件清洗干净，工件基体露出新鲜的金属晶面，能使电镀溶液完全润湿工件表面，才能获得合格的电镀层，电镀后的清洗则是洗净工件表面粘附的残留镀液或后续处理的残液。印制电路在焊接后必须进行严格地、有效地清洗，以除掉助焊剂残渣、防氧化油、焊料污染物和其他各种污染物，特别是助焊剂残渣，消除这些因素的危害。一般来说，印制板清洗后其清洁程度应满足MIL-P-28809标准。电镀前的清洗是使工件通过脱脂（除油）或酸洗清除表面粘附的各种油污和氧化膜。通常清洗过程中的漂洗（包括浸泡、冲洗或喷淋等方式），也

15、可包含机械清洗、化学清洗和电清洗。机械清洗即用刷板机清洗。刷板机又分为磨料刷辊式刷板机和浮石粉刷板机两种；化学清洗是首先用碱溶液去除铜表面的油污、指印及其他有机污物，然后用酸性溶液去除氧化层和原铜基材上为防止铜被氧化的保护涂层，最后再进行微蚀处理，以得到与干膜具有优良黏附性能的充分粗化的表面；电解清洗一般包括以下工艺过程：进料电解清洗水洗微蚀刻水洗钝化水洗干燥出料8）热风整平工艺：热风整平工艺(hot air solder leveling，HASL)是将先经过酸洗、微腐蚀、吹干后的印制电路板直接浸入熔化的锡铅合金焊料中，取出后立即用高压热风将其表面多余的焊料吹掉，使整块板表面平整并具有一定的

16、光亮度，呈现含有绿漆和银白色线路的普通印制板。热风整平可分为垂直式和水平式两种。目前国仍以垂直式热风整平机为主，这种工艺由于有专用设备配合生产，能得到较厚的镀层，所以得到了广泛的应用，至今仍占有主导地位。自20世纪60年代以来，热风整平作为PCB板的表面处理技术已经获得了广泛的应用，至今都是PCB后处理的主流，但是它的缺点也是显而易见的，要想保持持久的可焊性，就要在熔融的锡中加入有毒的铅，这不仅使得生产环境恶劣、能源和原料浪费很大，而且不适合对微细孔板进行加工。因此，要求取代这一工艺的呼声很高。目前可以用作替代热风整平来对PCB做后处理的技术有化学防氧化技术、化学镀镍/金技术、化学镀锡技术和电

17、镀锡技术。9）表面终饰工艺：印制板的表面终饰工艺是为了保证印刷电路板在以后的装配和使用中的可焊接等性能，而对线路表面进行最后的表面处理工艺。因此，表面终饰必须满足焊接与键合强度等基本要求，同时也要满足产品的一些特别要求，如外观、色泽、耐蚀性、耐久性等。10）当前普及的工艺：普遍采用CAD/CAM系统，从设计提供的数据通过制造系统转换成生产用的资料；在原材料方面采用薄铜箔和薄干膜光刻胶；由于窄间距要求印制电路板表面具有光面平坦的铜表面，以便制作微型焊盘和具有细线及其窄间距的电路图形；所使用的基材应具有较高的热冲击能力，以使印制电路板在电装过程中经过多次也不会产生气泡、分层及焊盘鼓起等缺陷，确保表

18、面安装组件的高可靠性；采用高粘度铜箔和改性环氧树脂确保在焊接温度下保持其足够的粘合强度、并还应具有高的尺寸稳定性，确保制作过程精细电路图形定位的一致性和准确性的要求。PCB趋向薄型化，PCB的材质已无法与热风整平过程中的热冲击相抗衡，产生翘曲、扭曲现象，从而不能适应SMT的组装要求。线路与间隙的细小化，更多贴片的IC、QFP线路间隙0.1125mm，在热风整平(HASL)工艺中会产生断裂、桥连，形成断路和短路。焊点表面的高平整性，尽管人们试图改变垂直方式的热风整平，但焊点表面仍有不同程度的高低差异，导致SMD贴装时零件的位移、滑动、桥接、墓牌效应等不良状况。2.2主要污染环节的分析目前印制电路

19、板多数为单层、多层印制电路板，柔性电路板的发展也很迅速，随着微型器件制造和表面安装技术的发展，促使印制板的制造技术的革新和改进的速度更快，特别是电路图形的导线宽度，目前国外广泛采用的是引脚间通过三根导线，达到实用化阶段的导线宽度是引脚间通过45根导线，并向着更细的导线宽度发展。为适应SMD多引线窄间距化，实现印制电路板布线细线化。单面板生产工艺流程比较简单：单面覆铜箔板下料光化学法/丝网图像转移蚀刻铜去除蚀刻印料清洗、干燥孔加工外形加工印制阻焊涂料固化印制标记符号固化清洗干燥预涂覆阻焊剂干燥成品，具体见图2-1。多层板的生产工艺流程与单层板相类似，但工序较多，具体工序可见图2-2。柔性电路板生

20、产流程主要包括裁剪、打孔、黑孔、镀铜、贴干膜、曝光、显影、蚀刻、去干膜、去污清洗、贴保护膜、层压、纯锡、镀金、丝印、冲切、电气测试、补强胶片贴合、功能测试等工艺，柔性电路板生产流程见图2-3。图2-1 PCB板生产主要产污环节（单面板）图2-2电路板主要工艺流程及产污节点图（多层板）补强片补强板接着剂、离子膜整孔剂、黑孔剂、硫酸抗氧化剂保护膜（覆盖膜）图2-3 电路板主要工艺流程及产污节点图（软性板）显影发料钻孔镀铜蚀刻覆盖膜前处理假接着/快压贴补强工段去膜二次孔预烤文字网印曝光显影终烤预烤G1、S1G2、S2硫酸铜、硫酸、铜球、光泽剂S4G10、W9、L9G11G12、S6W10G13、W1

21、1L10G17G18干膜硫代硫酸钠硫酸网版清洗液硫代硫酸钠硫酸印刷油墨银胶胶片硫酸硫代硫酸钠G废气L废液W废水S固废制网前处理防焊网印G14S6G15、G16、W12、L11底片碳酸钠预清洗压膜G7、L6W6G8、W7、L7酸性蚀刻液曝光G9、W8、L8氢氧化钠G5、W4、L4G6、W5、L5铜箔、基板黑孔贴干膜贴保护膜前处理G4、W2、W3、L2、L3S3底片碳酸钠自粘塑料板AOI检验JIANYAN线路工段覆盖膜工段防焊工段电镀工段防焊工段文字印刷表面处理工段去钻污和凹蚀硫酸G3、W1、L1S5G19冲型快压电测G20终烤加工组焊件成检钢材加工工段S7镀金、化金、镀锡工序（外委处理）3印制电

22、路板行业清洁生产评价指标3.1评价指标体系我国国家清洁生产中心根据产品生命周期评价原理给出一个指导性的方案将其划分为原材料影响、资源消耗、产品、污染物排放、资源回收五大类指标。结合印制电路板工业特点，对印制电路板企业生产环节的各个方面深入分析，将其指标体系分为：生产工艺与装备要求、资源能源利用指标、产品指标、污染物产生指标（末端处理前）、废物回收利用指标和环境管理要求六类图1印制电路板行业清洁生产评价指标体系框架在对印制电路板企业进行清洁生产评价时，需要考虑以下几个方面的基本原则。（1）相对性原则。一项清洁生产技术是与现有的生产技术比较而言的，对它的评价，主要在于与它们所替代的现有技术进行相应

23、的比较。（2）生命周期评价原则。对一项技术不但要对生产国过程和产品的使用阶段进行评价，还应对生命周期各阶段所涉及的各种环境性能做尽量全面的考察和分析。（3）污染预防原则。清洁生产指标的围不需要涵盖所有的环境、社会、经济等指标，主要反映出生产过程中所使用的资源量及产生的废物量，包括使用能源、水或其他资源的情况，通过对这些指标的评价，反映出项目有效利用资源的情况。（4）定量化、可操作性。由于清洁生产涉及面比较广，为了确保清洁生产的顺利进行，必要时需要采用定量化、可操作的指标来进行评价。3.2定性评级指标根据当前的行业技术、装备水平和管理水平而制定，共分三级。一级代表国际清洁生产先进水平，二级代表国

24、清洁生产先进水平，三级代表国清洁生产基本水平。随着技术的不断进步和发展，本标准也将不断修订。根据清洁生产的一般要求，清洁生产指标原则上分为生产工艺与装备要求、资源能源利用指标、产品指标、污染物产生指标（末端处理前）、废物回收利用指标和环境管理要求六类。考虑到印制电路制造业的特点，本标准采用生产工艺与装备要求、资源能源利用指标、污染物产生指标（末端处理前）、废物回收利用指标和环境管理指标等五类指标。本文对产品设计方面也作了技术方面的推荐。生产工艺与装备要求指标和环境管理指标是定性指标。3.3定量评级指标1）资源能源产耗指标新鲜水耗量(m3/m2)=耗新鲜水总量(m3/y)/总生产面积(m2/y)

25、耗电量(kwh/m2)=耗电总量(kWh/y)/总生产面积(m2/y)2）污染物产生指标废水总产生量(m3/m2)=废水产生总量(m3/y)/总生产产品面积(m2/y)废气产生量(m3/m2)=废水产生总量(m3/y)/总生产产品面积(m2/y)3）废物回收利用指标废弃金属回收率(%)=回收金属量/废物中金属含量100%废弃基板回收率(%)=回收非金属物量/废物中非金属物量100%生产废水回用率(%)=回用于生产水量/废水总产生量100%=(废水总产生量实际排放量)/废水总产生量100%生活污水回用率（%）=回用于生活水量/废水总产生量100%=(废水总产生量实际排放量)/废水总产生量100%

26、4印制电路板行业清洁生产技术要求4.1产品设计电镀工艺是印制加工中一项主要技术，包括化学镀铜、电镀铜、电镀锡铅合金、电镀镍和电镀金等。最初的电镀铜工艺采用氰化物，这是种剧毒品；现在是无氰的硫酸铜电镀完全成熟。电镀锡铅合金存在铅的危害，因而被电镀锡所替代。现还存在的氰化物镀金已属微氰镀金，氰化物含量很低，但也属有毒电镀。无氰镀金工艺在试验之中，相信定会取代含氰镀金。另外，化学沉铜中应用到有害物质甲醛，应被替代，比如用次磷酸钠或硼氢化物作还原剂来进行化学镀铜，而不用有害的甲醛；采用羟基磺酸来取代氟硼酸；用锡镀层取代铅锡合金镀层等。由于这些化学品是在各种新开发的工艺中选用的，因此往往要用这些原材料时

27、，就要同时用到与之相配合的其它化学原料，一个重要的原则是不可以在消除了这种化学污染的同时又由于用料不慎而带来新的污染。减少使用制造材料的种类、采用国际通行的标识标准（如针对塑料制品识别和标识的ISO11469标准）对零部件/材料进行标识，采取有利于废弃产品拆解等措施，以提高废弃产品的再循环利用率。采取有利于回收再利用或易处理的包装材料，提高包装物的回收再利用率，减少不必要的包装，减少废弃包装物的产生量。印制电路板的绿色设计要求见表4-1。表4-1印制电路板产品绿色设计要求（有毒有害物质控制）名称材料参考标准(索尼SSO0259)测试方法铅与其铅化和物(Pb)塑胶类/电镀层/涂料/墨水90ppm

28、EPA3050B合金类钢材3500ppmEPA3050B铝合金4000ppmEPA3050B铜合金40000ppmEPA3050B焊锡1000ppmEPA3050B镉与其镉化合物(Cd)塑胶、涂料、包材5ppmEN1122金属类物料100ppmEN1122汞与其汞化合物(Hg)所有物质禁用EPA3052六价铬与其化合物(Cr+6)所有物质禁用EPA3060A聚溴联苯(PBBs)有机类物质禁用EPA8081溴联苯醚(PBDEs)有机类物质禁用EPA8081多氯联苯(PCBs)有机类物质禁用EPA8082多氯奈(PCN)有机类物质禁用EPA3540氯化石蜡、氯代烷烃有机类物禁用3093/94/EE

29、C甲醛有机类物质禁用-4.2原辅材料的选用1)基板材料印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)用基板材料(Base material)在整个PCB制造材料中是首位重要的基础原材料。它担负着PCB的导电、绝缘、支撑三大功效，PCB的性能、品质、制造中的加工性、制造水平、制造成本以及长期可靠性等，在很大程度上取决于它所用的基板材料。PCB基板材料中的一大类重要形式的产品是覆铜板。将增强材料浸以树脂，一面或两面覆以铜箔，经热压而成的一种板状材料，称为覆铜箔层压板(copper clad laminate，CCL)，简称覆铜板。目前最广泛使用的减成法制成的PCB，就是在基板材料

30、覆铜板上有选择地进行通孔加工、金属电镀、蚀刻、成像等加工，得到所需的单面或双面电路图形的基板。一般多层板制作，也是以芯薄型覆铜板为底基材料，将导电体材料(一般为铜箔)作为表面层和半固化片交替地叠积在一起，经一次层压加工而成型，形成三层以上的导电图形层互连的PCB。多层板用的基板材料常见的有两大类品种芯薄型覆铜板和半固化片。半固化片(PP)也称为黏结片或预浸材料，它还在覆铜板的制造过程中充当着半固化性的半成品角色。2)PCB用化学原料印制电路板制作过程中要用到多种化学材料，绝大多数化学品都具有不同程度的侵害性或毒性，使用中要有安全和劳动保护措施，而有些已经被列入限制使用或禁用的，如氟化物、铅的化

31、合物、甲醛等。这些限制使用的化学品已经证实是对环境和人类健康有害的污染物，必需寻找替代物来减少这类物质的使用，人们在这方面已经有了多年的努力，并且取得了一些进展。3)显影膜材料菲林底版是印制电路板生产的前导工序，菲林底版的质量直接影响到印制板生产质量。在生产某一种印制电路板时，必须有至少一套相应的菲林底版。印制板的每种导电图形（信号层电路图形和地、电源层图形）和非导电图形（阻焊图形和字符）至少都应有一菲林底片。通过光化学转移工艺，将各种图形转移到生产板材上去。随着电子工业的发展，对印制板的要求也越来越高。印制板设计的高密度，细导线，小孔径趋向越来越快，印制板的生产工艺也越来越完善。在这种情况下，如果没有高质量的菲林