許校彬 陳金星 肖尊民

（特創(chuàng)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(lèi)電子電器產(chǎn)品的重要組成部件，幾乎應(yīng)用于所有電子產(chǎn)品中，特別是電腦、信息通信設(shè)備以及醫(yī)療、軍工產(chǎn)品等電子設(shè)備。隨著科技水平大幅提高、信息產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，電子電器設(shè)備更新?lián)Q代速度的不斷提高，PCB的生產(chǎn)需求和廢棄量也急劇增長(zhǎng)。

由于電子產(chǎn)品更新?lián)Q代加速,導(dǎo)致大量電子廢棄物產(chǎn)生，電路板廢棄物數(shù)量越來(lái)越多,已成為城市垃圾中增長(zhǎng)速度最快的一類(lèi)固體廢棄物。廢PCB的產(chǎn)生數(shù)量也非常驚人，據(jù)估計(jì)，廢PCB在電子廢棄物中所占的比重為4%左右，在中國(guó)大陸有很多的PCB工廠(chǎng)，每年需要處理的廢PCB在50萬(wàn)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(zhì),稍微處理不當(dāng)將會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染，對(duì)環(huán)境和人類(lèi)將產(chǎn)生巨大危害。

PCB生產(chǎn)與裝配為了提高生產(chǎn)效率，通常是將多個(gè)子電路板（小塊單元板）構(gòu)成多塊組合板（聯(lián)片PCB）。聯(lián)片PCB有時(shí)會(huì)出現(xiàn)其中一個(gè)或幾個(gè)子電路板不合格的狀況，如果將之應(yīng)用在組裝設(shè)備上，SMT（表面安裝技術(shù)）廠(chǎng)需對(duì)組裝設(shè)備的程序進(jìn)行重新編排設(shè)計(jì)，因有不同的報(bào)廢排列，需要重新設(shè)置的程序會(huì)很多，會(huì)造成作業(yè)工序多、工作效率低，因此SMT廠(chǎng)不會(huì)接受有子電路板不良的聯(lián)片PCB。如果將聯(lián)片電路板報(bào)廢的話(huà)，則造成本的極大浪費(fèi)。因此，業(yè)內(nèi)會(huì)將多聯(lián)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(lián)PCB上的不合格的子電路板，以使移植重組后的多聯(lián)PCB上的子電路板都合格，此種補(bǔ)救方法稱(chēng)之為PCB移植。

移植技術(shù)不僅可以將一個(gè)或幾個(gè)子板不合格的PCB變成良品出貨,還可以降低補(bǔ)料的可能性、減少交期延誤投訴、提高客戶(hù)滿(mǎn)意度、減少報(bào)廢、增加出貨、降低生產(chǎn)成本、節(jié)省廢棄物處理費(fèi)，最重要的是其可以減輕廢PCB對(duì)環(huán)境造成的壓力。

1 單元移植流程及其在行業(yè)中的應(yīng)用

目前較為專(zhuān)業(yè)的單元移植技術(shù)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(lèi)→CNC（計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)控制）銑切及配對(duì)→定位→壓板→對(duì)位→尺寸測(cè)量1→注膠→UV固化或烘烤→尺寸測(cè)量2→可靠性測(cè)試→清洗→電測(cè)→外觀檢驗(yàn)→包裝→出貨。

如果注膠后選擇烘烤工藝，OSP（有機(jī)保護(hù)焊劑）板則需要先將OSP膜褪去再加工，避免OSP在高溫中產(chǎn)生變色等徒增品質(zhì)問(wèn)題。而為了增大移植子板和母板的作用力，一般單元內(nèi)的子板設(shè)計(jì)銑切成拼圖狀的凸塊，而母板則銑切成耳槽，兩者通過(guò)外力拼在一起，即便沒(méi)有上膠黏結(jié)也會(huì)有很好地結(jié)合效果（如圖1、圖2所示）。

近年，隨著電路板的快速發(fā)展，很多PCB單元移植技術(shù)不但可以應(yīng)用于修補(bǔ)V槽折斷板、郵票孔連接位斷板，還可以應(yīng)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(gè)簡(jiǎn)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(wèn)題點(diǎn)及技術(shù)發(fā)展的探討

電路板移植是將報(bào)廢單片板從聯(lián)片上取下，再將良品單片板移植上去。移植后的產(chǎn)品除了要確保尺寸精度、圖形精度、孔位精度以及強(qiáng)度等多方面的可靠性品質(zhì)保證。在國(guó)內(nèi)的移植工藝主要分為有縫移植和無(wú)縫移植，有縫移植，即在母板和子板的接口處預(yù)留一定量的縫隙，精度是靠銷(xiāo)釘或使用CCD（電荷耦合定位系統(tǒng)）對(duì)位設(shè)備手動(dòng)將子板調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)尺寸后固定，然后將樹(shù)脂膠注入預(yù)留的縫隙內(nèi)，固定粘結(jié)子母板，其缺點(diǎn)在于殘膠（填膠量多）、高低差大。無(wú)縫移植，其接口縫隙僅為5～10 μm，在接縫側(cè)壁刷上一層膠后裝配，強(qiáng)度有卯榫結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)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(zhuǎn)、層偏等復(fù)雜狀況，保證了其配合之后的高精度。此技術(shù)自動(dòng)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(shè)備成本極高，但在精度要求更高，排版更多的未來(lái)會(huì)更有技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

事實(shí)上除了移植廠(chǎng)外，近年也有趨勢(shì)表明PCB廠(chǎng)廠(chǎng)內(nèi)移植技術(shù)被越來(lái)越多的工廠(chǎng)采用，但是據(jù)行業(yè)PCB廠(chǎng)的移植數(shù)據(jù)，移植板的良率大概在3～11%左右，板子的外形結(jié)構(gòu)、銅厚、材質(zhì)、膠黏結(jié)效果、切割效果等問(wèn)題都會(huì)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(chǎng)內(nèi)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(dǎo)致精度差距的主要是PCB廠(chǎng)所用的移植設(shè)備和移植人員技能，大多工廠(chǎng)采用以光標(biāo)點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)的CNC銑床，雖說(shuō)銑床根據(jù)光標(biāo)點(diǎn)銑切已經(jīng)具有較高精度，但是很多工廠(chǎng)的銑床配用的獨(dú)立集塵設(shè)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(duì)含銅的板邊切割不僅產(chǎn)生大量粉末，還可能在耳槽和凸塊出現(xiàn)嚴(yán)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(shù)在電路板加工已經(jīng)被廣泛使用，但是其由于加工中容易燒蝕有機(jī)材質(zhì)并殘留大量黑色碳化物，顯然它不適合應(yīng)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(lái)增加板邊的加工效果，UV激光切割技術(shù)值得研究。根據(jù)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(dǎo)致加工速度不夠快的一個(gè)因素，CNC切割移植對(duì)外觀而言，細(xì)看會(huì)有較明顯痕?，F(xiàn)在的定位基本都有設(shè)備支持，不用像過(guò)去一樣針對(duì)每款型號(hào)制作對(duì)應(yīng)模具。而部分公司他們已經(jīng)可以針對(duì)不同顏色的油墨使用特殊的感光膠水，其可以無(wú)限趨近于板子的油墨顏色，膠水不僅起到隱藏切割線(xiàn)的作用，還可以和UV設(shè)備搭配實(shí)施固化取代烘烤流程，大幅度減少烘烤時(shí)間，OSP板不需要褪OSP膜，直接實(shí)施單元移植，UV固化也不會(huì)讓OSP因高溫發(fā)生變色。相信在未來(lái)，新型單元移植工藝技術(shù)也將飛速發(fā)展，在速度、精度的問(wèn)題上都有可觀的提升，也必將被更廣泛的運(yùn)用，且擁有很好的品質(zhì)。

3 從環(huán)境角度出發(fā)，我們是否該推動(dòng)單元移植標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)展

每年有大量電子垃圾從歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家運(yùn)往中國(guó)．據(jù)估算，全球每小時(shí)產(chǎn)生的4000噸電子廢棄物中有大約80%被運(yùn)往亞洲，這其中又有約90%被運(yùn)往中國(guó)。

被運(yùn)往中國(guó)的這些電子廢棄物，要么進(jìn)行翻新重新利用，要么被運(yùn)到小作坊進(jìn)行原始拆解，給周?chē)h(huán)境帶來(lái)巨大污染，也對(duì)當(dāng)?shù)鼐用窠】禈?gòu)成巨大威脅。中國(guó)目前面臨著國(guó)內(nèi)大量生活上的電子廢棄物產(chǎn)生、國(guó)外電子垃圾“入侵”、電路板廢棄物和廢電路板的產(chǎn)生等巨大壓力，這不僅給國(guó)家也給環(huán)境造成了巨大的壓力。

另外，環(huán)境問(wèn)題一直困擾著我們行業(yè)壯大的腳步，行業(yè)回收廢棄電路板及制造相關(guān)的廢棄物情況極其復(fù)雜，常常由于回收過(guò)程處理不當(dāng)給環(huán)境造成不可挽回的損失。單元移植技術(shù)的發(fā)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(yè)面臨著什么問(wèn)題？為什么企業(yè)不將該技術(shù)推廣呢？這便需要從標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)起，單元移植后的板件的品質(zhì)檢測(cè)目前尚無(wú)明確的標(biāo)準(zhǔn)，我們只能參考IPC-6012剛性印制板的鑒定與性能規(guī)范及IPC-A-600 印制板的可接受性來(lái)判斷，還需要和可接受移植的SMT廠(chǎng)及相關(guān)客戶(hù)端確認(rèn)可接受的一些相應(yīng)的測(cè)試方法和標(biāo)準(zhǔn)，有的客戶(hù)要求移植樣品提交驗(yàn)證后再實(shí)施移植，這對(duì)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(chǎn)生不必要的矛盾，由于標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一和客戶(hù)對(duì)移植產(chǎn)品的不信賴(lài)造成這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展受到限制。

標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)將大幅提高行業(yè)移植正常化，這對(duì)于有高附加值的產(chǎn)品或工廠(chǎng)更是最好不過(guò)了，因?yàn)檎麄€(gè)廠(chǎng)生產(chǎn)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(shù)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(guò)移植讓客戶(hù)認(rèn)可、滿(mǎn)意，那么這便對(duì)行業(yè)具有一定的顛覆性，最終，移植技術(shù)將被行業(yè)所認(rèn)可，成為一種常規(guī)的電路板生產(chǎn)技術(shù)。

我們PCB工廠(chǎng)要提高移植PCB單元工藝和設(shè)備水平；而行業(yè)則可以積極推動(dòng)關(guān)于移植的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在外觀上對(duì)膠殘留、板曲等實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)界定，在可靠性上則應(yīng)該對(duì)移植單元的圖形與標(biāo)準(zhǔn)Gerber值偏差、移植結(jié)合力、上錫效果、熱應(yīng)力、跌落測(cè)試的裂紋等等做好標(biāo)準(zhǔn)，這樣一來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)加工出來(lái)的PCB就可以獲得電子行業(yè)的認(rèn)可。

行業(yè)每年至少50萬(wàn)噸廢PCB產(chǎn)生，有了對(duì)單元移植的標(biāo)準(zhǔn)制定，我們不僅可以挽回大量電路板，同時(shí)，也使得SMT廠(chǎng)、PCB廠(chǎng)以及后端的客戶(hù)有了作為驗(yàn)收及移植出貨所可依照的標(biāo)準(zhǔn)，不僅加快了移植板的發(fā)展，還將縮短移植過(guò)程供需雙方的溝通成本、減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

從環(huán)境角度出發(fā)，依照每年行業(yè)產(chǎn)生的50萬(wàn)噸廢PCB計(jì)算，若有萬(wàn)分之一的板子被移植而挽救使用計(jì)算，就至少減少了50噸廢PCB產(chǎn)生，而實(shí)際上隨著移植技術(shù)不斷優(yōu)化，這個(gè)數(shù)值會(huì)愈來(lái)愈可觀。

4 結(jié)論

我國(guó)在電路板廢棄的處置、管理及回收上一直遠(yuǎn)落后于歐美國(guó)家，電子污染給我國(guó)環(huán)境帶來(lái)巨大的壓力，還嚴(yán)重制約著電子行業(yè)發(fā)展和壯大。SMT為了提高生產(chǎn)效率通常會(huì)將電路板設(shè)計(jì)成聯(lián)片設(shè)計(jì)，但是在電路板制作過(guò)程常常會(huì)出現(xiàn)聯(lián)片內(nèi)有不合格子板出現(xiàn)導(dǎo)致整塊電路板報(bào)廢，移植技術(shù)通過(guò)將不合格子板更換成合格子板，再通過(guò)有效黏結(jié)和精度測(cè)試等完成制作并滿(mǎn)足客戶(hù)端的使用。但單元移植在行業(yè)沒(méi)有具體的標(biāo)準(zhǔn)，所以很多SMT廠(chǎng)及電子終端不接受移植板或者不相信移植板的品質(zhì)。隨著單元移植自動(dòng)化技術(shù)不斷發(fā)展，單元移植不僅越來(lái)越高效，而且為了提升品質(zhì)更出臺(tái)了無(wú)痕單元移植等先進(jìn)技術(shù)。希望通過(guò)行業(yè)推動(dòng)，實(shí)施單元移植標(biāo)準(zhǔn)化，相信不久將來(lái)這項(xiàng)技術(shù)不僅給行業(yè)帶來(lái)好的效益，對(duì)于改善環(huán)境污染而言也是快捷有效的措施。