節約資源是增效的重要措施—節約資源的一些心得

查春福

本刊編委會委員

資源是保障國家可持續發展的物質要素。

水資源中的可飲用水，是人類生存的必要條件。

以前總是宣傳我國地大物博，但實體平均到每個人，占有量很少，有的極其稀缺。

做任何一種產品都要消耗資源！我國人口占世界第一，所以我國是資源消耗大國，連外國也在消耗我們的資源。日本資源貧泛，也有近1.3億人口，他們是用腦袋去創造財富，再去換取資源。1993年春節，我去參觀日本水門汀株式會社，介紹說日本幾乎見沒有礦山可采，因此也就沒有生產水泥的原料。于是就轉向幫國外水泥生產廠做技術改造，提高品質。

物資用一點就少一點，而資源的生成不是一代人幾代人的時間就能生成，所以各行各業都得著眼于節約使用。

在生產中所產生污水，也是正常的，雖然經處理符合排放標準，但排出去的水中含有人類不能食用的鹽。

節約資源有重大現實意義和深遠的歷史意義，是我們在為子孫后代作貢獻。

印制板行業消耗最多的是銅、樹脂和增強材料等。據報導，2018年我國銅礦石自給率約20%，大量靠進口和廢銅回收。

節約資源可有多種選擇，如：

（1）標準的修訂：在六十年代我國參照原蘇聯標準，銅箔厚度是50 μm。現在是18 μm，35 μm，還有更薄的銅箔。省銅！這就是標準出效益。

（2）改變制程：在六十年代中期歐美推出圖形電鍍制程，解決了雙面及多層板的制造。我國就引入此制程，其優點是需蝕刻的銅薄大約25 μm，能生產單面板的半金屬化孔（為增加焊接面積）。但板面銅鍍層的均勻性差，當二面導電圖形相差大時，二面電鍍的厚度相差較大，且設備多。工序前后穿插，用水多，且堿性蝕刻液含氨氮，廢水處理成本高。

后來日本推出掩孔制程，設備比圖電制程少一條電鍍線，少一條顯影線，工序可正常流轉，工序短。雖然蝕刻銅厚大約46 μm，但也能生產線寬/線間距為0.1 mm的產品。比圖形電鍍制程省4道水洗，采用酸性蝕刻，廢水容易處理。90年代起我國開始引入此制程。

如果采用12 μm銅箔和采用垂直連續電鍍（VCP）線，鍍層均勻，蝕刻效果更好。

（3）SHIPLEY先生發明了膠體鈀，對印制板制造做出了一個重大貢獻，在業內長期應用后又推出離子鈀，進行活化、沉銅。但世界上鈀礦石主要集中在俄羅斯。因此業界開發出多種代用品，如貝加爾推出納米石墨（黑影）代替鈀催化和沉銅，處理后直接鍍銅。在剛性18層板、多階盲孔板、板厚5.0 mm孔徑0.13 mm高厚徑比板。在撓性板12層板、剛撓結合板、二階撓性高密度（HDI）板應用上通過嚴格的考核。特別是電鍍時不會在孔內生成銅結瘤，排除了用于壓接連接的一個不利因素。

專用設備成本比水平沉銅線約低一半，處理時間比水平沉銅線短。藥水成本、用水量，用電量、用工量均比化學沉銅少，無鈀無錫無銅金屬離子，無絡合物，廢水處理成本也低。

業內許多工廠若不做高層板、多層板，這種工藝也可考慮。

（4）改變設備；如采用VCP電鍍線代替傳統的龍門線，板面鍍層的均勻性好，東威研發的垂直移動VCP線有鍍銅線，鍍銅錫線，有鍍鎳鍍金線，都可省金屬材料，省水，省人工。以鍍銅為例（見表1～表3）。

脈沖電鍍的效果不僅與設備有關，還與光澤劑有密切關系。

鍍層極差小，省銅且有利制作精細產品。

用水量，以3.5 A/dm2為例為0.3 m3/m2，廢水中銅離子含量視產品不同有較大的差異，厚孔密的板約3 g/L，一般的約0.5 g/L～1 g/L。

不管是龍門線或VCP線，厚板、孔密度高的板藥水帶出量都多。這含銅廢水就是“富礦”！用中和法處理，用堿量太多，生產成本和處理成本都偏高。用離子交換法濃縮處理，銅的經濟價值低且還得洗脫、再生不合算。雖然是“富礦”就是量不多，且分散在各廠。如果在PCB園區或是特大型廠，建議考慮集中處理。也請設備廠設法減少帶出量，據說以前試過，出電鍍槽后擠干再用冷風吹，但表面有些變色。如果可以接受，就節約了資源，減少了藥水成本和廢水處理成本。

表1

表2 以深鍍能力用一比較：基本數據

表3 電鍍后數據（厚度單位 μm）

東威公司的VCP線在進、出各類處理槽時前后都有擠水輥，起到阻止各種上液體帶到下道工序。

上海恩埃希公司研發的VCP線是板子移到各處理工序就自動下降到處理槽，處理完板子再上升。這設備機械結構復雜，但不接觸板面，滿足特定用戶需要。

（5）改變某工種。雖然新工藝有許多優點，但設計師并不一定了解，建議由制程工程師和業務人員去宣傳，從可靠性，可焊性，成本，及需要返工處理作出比較，爭取用戶同意更改。如熱風整平，消耗大量電能，錫槽后表面錫氧化后無用，成品板超過貯存期或錫面氧化后較難返工。如果可用防氧化（OSP）處理代替，供需雙方成本會有所降低，超期存放返工方便，也省去金屬錫。

（6）為提高抗蝕干膜和阻焊油墨與銅面的結合力，不斷改進提高銅表面粗糙度的方法。用機械方法處理，用化學方法處理，兩種方法可結合處理。特別是用化學處理，會減少孔內鍍層厚度，如果返工，孔內減薄更多，對可靠性有一定風險。

深圳板明科技有限公司推出的銅面鍵合劑，是另一種提高抗蝕干膜，阻焊油墨與銅面結合力的一種方法。

銅面鍵合劑是通過對銅表面進行化學改進提高銅和聚合物材料間的化學鍵合力。且處理過程中不蝕銅，消除因用微蝕處理對金屬化孔銅層減薄而造成不良的風險，因此也不產生含銅廢水，廢水處理簡單。

現已用于制作50 μm/50 μm線寬線間距產品。

（7）不管是哪種制程，哪種工藝，提高良品率就是最有效地降低成本，節約資源！

所以在接到客戶資料后，做工程處理時做好失效模式分析和質量策劃，必要時先做小試，再實施。90年代后期我接到日本一著名企業要求做一批考核用六層板，如果通過，十層板直接下單。資料上要求內層板的銅箔厚度是50 μm，有六種孔徑，每種孔有200孔貫穿各層，內層線寬是0.1 mm。首先沒有50 μm銅箔，向日方申請改用35 μm，保證不影響總厚度且層間絕緣層確保符合日本標準。其次，做小試驗；確定導線合適的加放量，因為導線的粗細及長度（即板的總厚度），與原始理論數值會有差異，蝕刻后必須貼近0.1 mm。通過這些試驗，一次性通過考核。

細節決定成敗！抓好操作、物流、環境等方面細節，如制造區一般有二個門，車間里要求潔凈，外部塵埃是無窮大，且一旦開門就接受無窮大的事實。是否可考慮自動開關門再配上風幕，用吹下的風阻擋灰塵也起到減少能源損失的功能。或在大門前設立類似“照墻”（有門但常閉），一般人員從二側進出，重要客人從正面進出，可檔正面的風。

（8）能源的合理套用：2006年在籌建新廠時得知大功率空壓機有水冷式，買了臺90 kW的空壓機，再配一只大水槽冷卻從空壓機流出的熱水，通過二級交換，水槽里的水供500多人生活用熱水。2016年春節時，遇到寒潮，使用時還得加些冷水。

在有的地區冬天室溫較低，制程制備反滲透水（RO）時，水通量與水溫有關，所以也可通過熱交換，提高水溫提高出水量。

（9）水是制造印制板不可少的，有的工序還需用純水洗。

純水的制備：自來水制成反滲透水（RO），分成淡水和濃鹽水，濃水不能用（可排入中水回用池，還可回用一些），再通過離子交換制得純水。離子交換樹脂得定期處理包括反沖，洗脫，水洗（用純水洗）。又有部分水不能用。

需純水水洗的工序，我采用這樣水洗流程，先用反透水清洗，再用純水洗，減少純水用量也就是間接提高水的利用率。當然多了一條反透水的管道。

中水回用也是節水的一種方式。

以上的一些體會和心得供各位參考。由于對整個設備、專用藥水和國際上的新動態了解不夠，有不到之處敬請諒解。