淺談標準化單元移植對環境的影響

許校彬 陳金星 肖尊民

（特創電子科技有限公司，廣東 惠州 516369）

0 前言

印制電路板（PCB）作為各類電子電器產品的重要組成部件，幾乎應用于所有電子產品中，特別是電腦、信息通信設備以及醫療、軍工產品等電子設備。隨著科技水平大幅提高、信息產業高速發展，電子電器設備更新換代速度的不斷提高，PCB的生產需求和廢棄量也急劇增長。

由于電子產品更新換代加速,導致大量電子廢棄物產生，電路板廢棄物數量越來越多,已成為城市垃圾中增長速度最快的一類固體廢棄物。廢PCB的產生數量也非常驚人，據估計，廢PCB在電子廢棄物中所占的比重為4%左右，在中國大陸有很多的PCB工廠，每年需要處理的廢PCB在50萬噸以上。廢PCB中含有大量鉛、錫、金、銀、銅等重金屬和溴化阻燃劑、聚氯乙烯等有毒有害物質,稍微處理不當將會造成嚴重的二次污染，對環境和人類將產生巨大危害。

PCB生產與裝配為了提高生產效率，通常是將多個子電路板（小塊單元板）構成多塊組合板（聯片PCB）。聯片PCB有時會出現其中一個或幾個子電路板不合格的狀況，如果將之應用在組裝設備上，SMT（表面安裝技術）廠需對組裝設備的程序進行重新編排設計，因有不同的報廢排列，需要重新設置的程序會很多，會造成作業工序多、工作效率低，因此SMT廠不會接受有子電路板不良的聯片PCB。如果將聯片電路板報廢的話，則造成本的極大浪費。因此，業內會將多聯印制電路板上不合格的子電路板取下備用，然后用合格的子電路板替換其他多聯PCB上的不合格的子電路板，以使移植重組后的多聯PCB上的子電路板都合格，此種補救方法稱之為PCB移植。

移植技術不僅可以將一個或幾個子板不合格的PCB變成良品出貨,還可以降低補料的可能性、減少交期延誤投訴、提高客戶滿意度、減少報廢、增加出貨、降低生產成本、節省廢棄物處理費，最重要的是其可以減輕廢PCB對環境造成的壓力。

1 單元移植流程及其在行業中的應用

目前較為專業的單元移植技術的一般流程為：入料→子母板銑切程式制作→廢子板不同位置的母板分類→CNC（計算機數據控制）銑切及配對→定位→壓板→對位→尺寸測量1→注膠→UV固化或烘烤→尺寸測量2→可靠性測試→清洗→電測→外觀檢驗→包裝→出貨。

如果注膠后選擇烘烤工藝，OSP（有機保護焊劑）板則需要先將OSP膜褪去再加工，避免OSP在高溫中產生變色等徒增品質問題。而為了增大移植子板和母板的作用力，一般單元內的子板設計銑切成拼圖狀的凸塊，而母板則銑切成耳槽，兩者通過外力拼在一起，即便沒有上膠黏結也會有很好地結合效果（如圖1、圖2所示）。

近年，隨著電路板的快速發展，很多PCB單元移植技術不但可以應用于修補V槽折斷板、郵票孔連接位斷板，還可以應用于移植某些特殊部件到PCB板中，例如一些積層PCB，可以將埋容埋阻部件采用移植的方法鑲嵌到母板中，也可以替代電路板高難度的特殊沉孔形式的凹坑加工工藝，先直接將凹坑位銑空，再將一厚度符合殘厚要求的薄片移植黏合到凹坑位置，采用此種移植方式加工特殊沉孔形式的凹坑，制作成本較低，凹坑平整，深度公差可以輕易控制，不失為一個簡捷有效的制作方法。

圖2 單元移植母板圖片

2 單元移植的問題點及技術發展的探討

電路板移植是將報廢單片板從聯片上取下，再將良品單片板移植上去。移植后的產品除了要確保尺寸精度、圖形精度、孔位精度以及強度等多方面的可靠性品質保證。在國內的移植工藝主要分為有縫移植和無縫移植，有縫移植，即在母板和子板的接口處預留一定量的縫隙，精度是靠銷釘或使用CCD（電荷耦合定位系統）對位設備手動將子板調整到標準尺寸后固定，然后將樹脂膠注入預留的縫隙內，固定粘結子母板，其缺點在于殘膠（填膠量多）、高低差大。無縫移植，其接口縫隙僅為5～10 μm，在接縫側壁刷上一層膠后裝配，強度有卯榫結構的機械強度和高溫膠的雙重保證。在切割子母板前利用智能圖形處理軟件，綜合判定其漲縮、偏轉、層偏等復雜狀況，保證了其配合之后的高精度。此技術自動化程度高，可靠性好，能夠獲得良好的外觀和很高的移植良率，適合雙面高精度的精密移植，多片移植。雖然設備成本極高，但在精度要求更高，排版更多的未來會更有技術優勢。

事實上除了移植廠外，近年也有趨勢表明PCB廠廠內移植技術被越來越多的工廠采用，但是據行業PCB廠的移植數據，移植板的良率大概在3～11%左右，板子的外形結構、銅厚、材質、膠黏結效果、切割效果等問題都會影響最終移植的良率，而近些年移植的良率也逐漸提高。在精度上，廠內移植精度更多在50～75 μm左右，真正做到25 μm甚至更高精度的公司極少。而導致精度差距的主要是PCB廠所用的移植設備和移植人員技能，大多工廠采用以光標點作為基準點的CNC銑床，雖說銑床根據光標點銑切已經具有較高精度，但是很多工廠的銑床配用的獨立集塵設備，不僅集塵效果不佳，而且所使用的銑刀大為普通銑刀，其對含銅的板邊切割不僅產生大量粉末，還可能在耳槽和凸塊出現嚴重的披鋒，給后序精度造成較大的影響。二氧化碳激光切割技術在電路板加工已經被廣泛使用，但是其由于加工中容易燒蝕有機材質并殘留大量黑色碳化物，顯然它不適合應用于單元移植中。所以在單元移植上，如果要采用激光切割來增加板邊的加工效果，UV激光切割技術值得研究。根據單元移植流程我們知道，老式的模具定位、烘烤固化膠體都是導致加工速度不夠快的一個因素，CNC切割移植對外觀而言，細看會有較明顯痕。現在的定位基本都有設備支持，不用像過去一樣針對每款型號制作對應模具。而部分公司他們已經可以針對不同顏色的油墨使用特殊的感光膠水，其可以無限趨近于板子的油墨顏色，膠水不僅起到隱藏切割線的作用，還可以和UV設備搭配實施固化取代烘烤流程，大幅度減少烘烤時間，OSP板不需要褪OSP膜，直接實施單元移植，UV固化也不會讓OSP因高溫發生變色。相信在未來，新型單元移植工藝技術也將飛速發展，在速度、精度的問題上都有可觀的提升，也必將被更廣泛的運用，且擁有很好的品質。

3 從環境角度出發，我們是否該推動單元移植標準、發展

每年有大量電子垃圾從歐美等發達國家運往中國．據估算，全球每小時產生的4000噸電子廢棄物中有大約80%被運往亞洲，這其中又有約90%被運往中國。

被運往中國的這些電子廢棄物，要么進行翻新重新利用，要么被運到小作坊進行原始拆解，給周圍環境帶來巨大污染，也對當地居民健康構成巨大威脅。中國目前面臨著國內大量生活上的電子廢棄物產生、國外電子垃圾“入侵”、電路板廢棄物和廢電路板的產生等巨大壓力，這不僅給國家也給環境造成了巨大的壓力。

另外，環境問題一直困擾著我們行業壯大的腳步，行業回收廢棄電路板及制造相關的廢棄物情況極其復雜，常常由于回收過程處理不當給環境造成不可挽回的損失。單元移植技術的發展和壯大，為廢棄電路板的資源化提供新的途徑。而單元移植在行業面臨著什么問題？為什么企業不將該技術推廣呢？這便需要從標準說起，單元移植后的板件的品質檢測目前尚無明確的標準，我們只能參考IPC-6012剛性印制板的鑒定與性能規范及IPC-A-600 印制板的可接受性來判斷，還需要和可接受移植的SMT廠及相關客戶端確認可接受的一些相應的測試方法和標準，有的客戶要求移植樣品提交驗證后再實施移植，這對于雙方合作造成良好的影響，不僅效率很低，而且又還很容易產生不必要的矛盾，由于標準的不統一和客戶對移植產品的不信賴造成這項技術發展受到限制。

標準推動將大幅提高行業移植正常化，這對于有高附加值的產品或工廠更是最好不過了，因為整個廠生產大多訂單就是幾塊板或十幾塊板，它們具有超高難度和技術性，在加工到成品造成單廢板，損失也是毋庸置疑的，但如果高端板都可以通過移植讓客戶認可、滿意，那么這便對行業具有一定的顛覆性，最終，移植技術將被行業所認可，成為一種常規的電路板生產技術。

我們PCB工廠要提高移植PCB單元工藝和設備水平；而行業則可以積極推動關于移植的相關技術標準，在外觀上對膠殘留、板曲等實施標準界定，在可靠性上則應該對移植單元的圖形與標準Gerber值偏差、移植結合力、上錫效果、熱應力、跌落測試的裂紋等等做好標準，這樣一來，這項技術加工出來的PCB就可以獲得電子行業的認可。

行業每年至少50萬噸廢PCB產生，有了對單元移植的標準制定，我們不僅可以挽回大量電路板，同時，也使得SMT廠、PCB廠以及后端的客戶有了作為驗收及移植出貨所可依照的標準，不僅加快了移植板的發展，還將縮短移植過程供需雙方的溝通成本、減少資源浪費和環境污染。

從環境角度出發，依照每年行業產生的50萬噸廢PCB計算，若有萬分之一的板子被移植而挽救使用計算，就至少減少了50噸廢PCB產生，而實際上隨著移植技術不斷優化，這個數值會愈來愈可觀。

4 結論

我國在電路板廢棄的處置、管理及回收上一直遠落后于歐美國家，電子污染給我國環境帶來巨大的壓力，還嚴重制約著電子行業發展和壯大。SMT為了提高生產效率通常會將電路板設計成聯片設計，但是在電路板制作過程常常會出現聯片內有不合格子板出現導致整塊電路板報廢，移植技術通過將不合格子板更換成合格子板，再通過有效黏結和精度測試等完成制作并滿足客戶端的使用。但單元移植在行業沒有具體的標準，所以很多SMT廠及電子終端不接受移植板或者不相信移植板的品質。隨著單元移植自動化技術不斷發展，單元移植不僅越來越高效，而且為了提升品質更出臺了無痕單元移植等先進技術。希望通過行業推動，實施單元移植標準化，相信不久將來這項技術不僅給行業帶來好的效益，對于改善環境污染而言也是快捷有效的措施。