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PCB的可持续制造方式
PCB行业对环境的奉献似乎令人怀疑。复杂的多步骤制造过程依赖于溶剂,例如乙二醇醚和有毒化学品,其中包括甲醛,二甲基甲酰胺和铅。例如,PCB蚀刻过程中的冲洗水含有高浓度的铜,铅,镍,铬和锡。除了用化学药品填充的废水污染环境,并用危险废物填埋垃圾,PCB生产过程还使工人接触到可能造成生殖伤害的致癌物和化学药品。
幸运的是,多年来,PCB的制造方式已经发生了变化。尽管要实现真正可持续的PCB制造过程仍需进行大量工作,但遵守有害物质限制(RoHS)指令以及化学品注册,评估,授权和限制(REACH)计划已促使PCB制造商:
放弃使用有毒化学品
检查供应链的道德规范
发现板组件的环保替代品
在比较PCB制造商时,请始终检查它们是否符合RoHS和REACH法规,因为这些法规使PCB行业开始着手迈向更可持续的未来。
有害物质指令限制
RoHS于2003年被欧盟采用,并于2011年得到扩展。RoHS禁止在电路板中使用有毒物质,并且已获得进口商,分销商和制造商的全球合规性。RoHS禁止使用的有毒物质包括:
带领
汞
镉
六价铬
多溴联苯
多溴二苯醚
四类邻苯二甲酸盐
除了从PCB制造过程中消除这些化学物质之外,RoHS符合性还涵盖应用于电子产品的任何电镀或表面处理,并涉及维护有关符合性和不符合性的文档。
原始的RoHS也适用于连接到PCB的组件,子组件和布线,而RoHS 2涵盖了所有电气/电子设备,电缆和组件。RoHS 3将其他邻苯二甲酸盐列为危险物质。符合RoHS指令会导致在产品上加上CE标志。
化学品注册,评估,授权和限制计划
像RoHS一样,REACH计划始于欧盟。但是,美国许多司法管辖区对危险化学品的使用也有类似的限制。美国环境保护局使用称为“化学和其他环境影响的减少和评估工具”(TRACI)和“风险筛选环境指标”(RSEI)的补充筛选方法来量化环境影响。
尽管遵守RoHS法规限制了最终产品中使用有害物质,但REACH计划控制着印刷电路板,电气组件和电子组件制造过程中使用的化学物质。这些化学物质在高度关注物质(SHVC)列表中,包括:
邻苯二甲酸二丁酯
邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯
六溴环十二烷
邻苯二甲酸丁苄酯
三丁基氧化锡
与RoHS相比,REACH适用于供应链以及制造商。供应商必须通知PCB制造商裸露的电路板,组装的电路板,外壳,组件,子组件和成品均符合REACH倡议。
如今如何制造PCB
尽管每种禁止使用的化学品都为PCB制造提供了优势,但行业中已经找到了具有相同(甚至更好)性能和可靠性的替代产品。例如,PCB制造过程不使用铅锡焊料,而是依靠锡银铜焊料。即使银是有害物质,锡银铜焊料中使用的少量银也不会对环境造成有害影响。
与锡银焊料一起,PCB制造商还使用有机硅和聚酰胺聚合物粘合剂,其中包括小的嵌入式银片,以实现高导电性并牢固地粘合到电路板上。其他无铅焊料技术包括电镀,焊球形成技术和焊料浸渍技术。
转向无铅焊接也促使设计团队和制造商合作,以紧密封装的组件实现简化的布局。结果,制造商获得了以较低的成本制造较小的板的能力。
纸质PCB提供另一种替代解决方案
除了禁用RoHS的化学药品外,PCB制造商还开始在生产过程中不再使用乙二醇醚,甲醛和二甲基甲酰胺。
将组件安装在柔性纸质基板上的纸质PCB(P-PCB)将可靠的功能与环保,可再生材料结合在一起。P-PCB依靠将表面安装的组件连接到锡或锌导体的无铅导电胶。这些导体通过丝网印刷,3-D打印或喷墨打印转移到纸质PCB上。
在导电性,可靠性,多层功能和电阻损耗方面,原型纸质PCB已展示出与传统电路板相同的功能。典型的P-PCB制造过程涉及使用添加技术将ECA印刷到纸质基材的每一层上。下一步包括固化粘合剂,对齐逐层电路,然后使用压敏粘合剂将各层相互粘合。在每一层上打通孔之后,继续将表面安装器件安装到导体上,此过程继续进行。
尽管纸质PCB仍处于原型阶段,但先进纸质材料的发展有望提供可将基于纸的技术用于高速,高密度应用的特性。纸材料的进步通过改善的导电性和导热性,增强的耐火性,防潮性和改善的介电性能,抵消了RoHS禁令材料所带来的性能损失。