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導入綠色製程 公司才能長治久安

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綠色製程的導入已是PCB業者的永續經營之道。(來源:Pixabay.com)

印刷電路板產業的製程需使用多種化學藥劑及特殊原物料,所產生的廢水及廢棄物除包含有機性物質污染外,更蘊含著大量的銅、鉛及鎳等重金屬。這些因素加在一起,導致一般大眾對於印刷電路板廠的觀感,往往會連結環境污染及工安意外,社會版面也常見到PCB工廠所發生的環保及工安負面事件,重創PCB業者的形象。

尤其近年對於PCB廠的環保要求愈趨嚴苛,甚至大陸2018年已發生多起PCB廠因環保稽查不過而被勒令停工整改的事件,嚴重衝擊公司經營。PCB製程的確有其汙染性及危險性,不過,我們也不能抹煞相關單位及PCB業者近年投入環保製程的努力。

工研院與嘉聯益合作開發Roll to Roll全加成軟板生產技術,可降低50%能源使用量。來源:ITRI

無鉛及無鹵素  有效降低汙染

例如,顧及環保需求,在車用電路板組裝(PCBA)方面,無鉛製程已開始導入在車電零組件設計中。國際汽車電子協會(Automotive Electronics Council;AEC)在2009年頒布了Q005,啟動了無鉛製程的轉換,接著在2014年的AEC Q100改版作業中加入無鉛測試的要求,包含焊錫性測試、焊錫耐熱試驗及錫鬚試驗,開啟了汽車電子無鉛製程的驗證。

整體而言,隨著環保意識抬頭,PCB銅箔基板也開始出現從傳統FR-4 基板轉向無鉛製程及無鹵素基板的研發,此種材料能有效降低汙染。台光電即是全球無鹵素基板第一大廠。

導電油墨材料(Electrically Conductive Printing Ink)的使用是另一個例子。導電油墨為使用於印刷電路板、薄膜式開關、ITO觸控螢幕製程、RFID電子標籤等電子資訊產品。導電油墨是將樹脂原料於有機溶劑溶解後,於製程中添加大量導電粒子以製作成油墨型態產品,使用導電油墨經特殊加工製程,可將電路、導電線路利用印製方式形成電路。

就環保觀點來看,導電油墨導入製程可將生產製造的資源浪費進一步壓低。以導電油墨印刷取代傳統的蝕刻製作方法,可以減少製程耗用的水資源,如此一來,廢水處理過程也可有所簡化。

新方法取代蝕刻 減少材料及能源浪費

一直以來,電子線路的製作大多是使用微影蝕刻的製程技術, 不但耗費大量能源,材料的利用率也不佳,工研院與嘉聯益合作開發的「卷對卷(Roll to Roll)全加成軟板生產技術」,則是利用轉印方式來取代傳統蝕刻。

傳統的印刷電路板印刷製程,是將一張銅箔去除不要的部分,只留下所需的部分,也就是說大部分的銅箔皆被棄置,這是資源的浪費,且丟棄的銅箔還需進行後端處理。

傳統方法的蝕刻製程材料利用率低,不僅高耗能且高汙染,因此在3年前,由嘉聯益主導的研發聯盟(嘉聯益、妙印精機、達邁科技、創新應材)積極尋求產品和製程突破,與工研院合作開發「卷對卷(Roll to Roll)全加成軟板生產技術」。

這項技術結合了聯盟成員及工研院分別開發的觸發材料活化、高速高穩定性金屬化鍍液體、表面孔洞化之聚醯亞胺(Polyimide;PI)基板、凹版轉印印刷及可細線化觸發膠體等項目,才能成功開發全加成軟板生產製造技術及產線。此技術所生產的全加成超細線寬軟板,突破現行蝕刻技術極限,可應用於觸控模組、行動電話、穿戴式電子裝置、平板電腦及車用電子等不同終端產品。

「卷對卷(Roll to Roll)全加成軟板生產技術」,是以精密轉印技術印製獨特膠體,經膠體活化及金屬化共三道製程,產線長度由原本之73公尺降低至20公尺內,即可連續生產出電路線寬僅10µm(微米)的軟性印刷電路板,該技術除突破現有黃光蝕刻製程之線寬極限及瓶頸外,並可降低50%能源使用量及減少30%以上的設備空間使用率,達到「線路細微化」、「製造綠色化」的優勢,進一步提升台灣PCB軟板產業競爭力。

根據印刷電路板協會(TPCA)及工研院IEK分析的全球軟板市場廠商市佔率分布,若以廠商國別觀察,仍以台灣、日本及南韓廠商為主,其中日本廠商市佔率合計超過40%以上,為目前最大的軟板生產國家,而台灣廠商市佔率也以3成左右市佔率緊追在後,南韓廠商則多以韓系手機所需之軟板需求為主,市佔率約落在15%左右。

不過,如果就整體印刷電路產業來看, IEK分析台灣電路板廠商仍以31.3%之市佔率穩居產業龍頭寶座,其次為日本的20.5%及大陸的17.4%,反觀日本及南韓各受到不同因素而市佔衰退,大陸廠商則仍處於強勁成長階段。

環保措施到位  善盡企業社會責任

為符合環保要求,善盡企業公民責任,許多PCB業者持續建置強化環保設施。例如,為避免PCB製程使用酸鹼性與含揮發性有機物化學品所造成的空氣汙染,PCB大廠南亞電路板公司,除於製程廢氣收集管路源頭落實酸鹼分離設計外,再針對各類廢氣特性規劃設置處理設備,包括填充式洗滌塔、袋式集塵器、活性碳吸附塔等空氣污染防制設備。

在廢水處理方面,各製程產生的廢水在製程機台或設備端即做好嚴格的分類管理,再經由分流管路收集至各類廢水處理系統,南亞內部亦每日採取放流水樣檢測,確保處理水質遠低於既有的法定排放標準。

據了解,近期PCB 業者無法通過大陸環保稽查的主要癥結,就在於污水排放問題。台灣 PCB 廠進入大陸市場歷時多年,經過多年擴產,中間製程產生的廢水大量增加,原先獲核可的污水排放量多達到許可量臨界點,因此各廠目前全力進行改善的重點為強化中間製程產生的「中水」回收,必須有效控制對外污水排放量,以符合原核定排放執照排放標準及排放量。

值得一提的,智慧製造的導入能進一步降低環境汙染風險。印刷電路板廠原本就已建置汙染防制措施,結合智慧製造機制後,能在汙染快超標時即時警示,且能透過監測裝置數據的雲端分析,儘早掌握任何細微變化,提前預防汙染超標的可能性。

PCB業者愈來愈重視環保措施的導入,因為對於他們而言,環保製程及後端廢氣、廢水的完善處理,已不僅僅是企業社會責任,更已是企業的永續生存之道。