土曜日、4月02 2011 19:07

環境と公衆衛生の問題

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業界の概要

エレクトロニクス産業は、他の産業と比較して、環境への影響という点で「クリーン」と見なされてきました。 とはいえ、電子部品の製造に使用される化学物質や発生する廃棄物は、エレクトロニクス産業の規模から地球規模で対処しなければならない重大な環境問題を引き起こしています。 プリント配線板 (PWB)、プリント回路基板 (PCB)、および半導体の製造に由来する廃棄物および副産物は、電子産業が公害防止、処理技術、およびリサイクル/再生技術の観点から精力的に追求してきた関心分野です。 .

電子プロセスの環境フットプリントを制御するインセンティブは、環境への推進力から金融分野に大きく移行しました。 有害な廃棄物と排出物に関連するコストと責任のために、エレクトロニクス業界は、その副産物と廃棄物の影響を大幅に削減する環境制御を積極的に実装および開発してきました。 さらに、エレクトロニクス業界は、環境に配慮したビジネスに環境目標、ツール、および技術を組み込むために積極的なアプローチを取っています。 この積極的なアプローチの例としては、CFC と過フッ素化化合物の段階的廃止、「環境に優しい」代替品の開発、および製品開発への新たな「環境のための設計」アプローチがあります。

PWB、PCB、および半導体の製造には、さまざまな化学薬品、特殊な製造技術および装置の使用が必要です。 これらの製造プロセスには危険が伴うため、業界の従業員の安全を確保し、彼らが住むコミュニティの環境を保護するには、化学副産物、廃棄物、排出物を適切に管理することが不可欠です。

表 1、表 2、および表 3 は、PWB、PCB、および半導体の製造で発生する主な副産物および廃棄物の概要を示しています。 さらに、これらの表は、環境への影響の主な種類と、廃棄物の流れを軽減および管理するために一般的に受け入れられている手段を示しています。 発生する廃棄物は、主に産業排水や大気に影響を与えるか、固形廃棄物となります。

表 1. PWB 廃棄物の発生と管理

プロセスステップ

危険な
廃棄物

環境
影響

コントロール1

材料
準備

なし

なし

なし

積み重ねて固定

重金属・貴金属
エポキシ/グラスファイバー

固形廃棄物2
固形廃棄物2

リサイクル/再利用
リサイクル/再利用

訓練

重金属・貴金属
エポキシ/グラスファイバー

固形廃棄物2
固形廃棄物2

リサイクル/再利用
リサイクル/再利用

Deburr

重金属・貴金属
エポキシ/グラスファイバー

固形廃棄物2
固形廃棄物2

リサイクル/再利用
リサイクル/再利用

無電解
銅メッキ

金属

腐食剤/腐食剤

フッ化物

廃水

排水・空気

廃水

化学沈殿

pH中和・エアスクラビング
(吸収)
化学中和

イメージング

溶剤

腐食
溶剤

エアー

エアー
固形廃棄物2

吸着、凝縮または
焼却
エアスクラビング(吸着)
リサイクル・再生・焼却

パターンめっき

腐食

金属
フッ化物

排水・空気

廃水
廃水

pH中和・エアスクラビング
(吸収)
化学沈殿
化学沈殿

剥がして、エッチングして、剥がして

アンモニア
金属
溶剤

エアー
廃水
固形廃棄物2

エアスクラビング(吸着)
化学沈殿
リサイクル・再生・焼却

戦士の表情

腐食
溶剤

溶剤・エポキシインキ

エアー
エアー

固形廃棄物2

エアスクラビング(吸着)
吸着、凝縮、または
焼却
リサイクル・再生・焼却

はんだコーティング

溶剤

腐食
鉛・錫はんだ、フラックス

エアー

エアー
固形廃棄物2

吸着、凝縮または
焼却
エアスクラビング(吸着)
リサイクル/再利用

ゴールドメッキ

腐食
腐食
金属
金属

エアー
廃水
廃水
固形廃棄物2

エアスクラビング(吸着)
pH中和
化学沈殿
リサイクル/再利用

成分
伝説

溶剤

溶剤・インク

エアー

固形廃棄物2

吸着凝縮または
焼却
リサイクル・再生・焼却

1. 緩和制御の使用は、特定の場所での排出制限に依存します。

2. 固形廃棄物とは、その状態に関係なく廃棄される物質です。

表 2. PCB 廃棄物の発生と管理

プロセスステップ

危険な
廃棄物

環境
影響

コントロール

クリーニング

金属(鉛)

廃水

pH中和、薬品
沈殿物、リサイクル鉛

半田付け

はんだペースト(鉛・すず)

固形廃棄物

リサイクル/再利用

接着剤

エポキシ接着剤

固形廃棄物

焼却

成分
挿入

   

プラスチックテープ、リール、チューブ
リサイクル/再利用されます

接着剤の硬化と
はんだリフロー

     

フラクシング

溶剤(IPAフラックス)

固形廃棄物

リサイクル

ウェーブはんだ付け

金属(はんだかす)

固形廃棄物

リサイクル/再利用

検査と
タッチアップ

金属
(リード線の切り抜き)

固形廃棄物

リサイクル/再利用

テスト

廃棄された
ボード

固形廃棄物

リサイクル/再利用
(貴重なために製錬されたボード
金属回収)

手直しと
修理

金属(はんだかす)

固形廃棄物

リサイクル/再利用

サポート
操作 - ステンシル
クリーニング

金属
(鉛/スズ/はんだペースト)

固形廃棄物

リサイクル・焼却

 

表 3. 半導体製造廃棄物の発生と管理

プロセスステップ

危険な
廃棄物

環境
影響

コントロール

リソグラフィ・エッチング

溶剤
金属
腐食剤/腐食剤
腐食
硫酸
フッ化物

固形廃棄物
廃水
廃水
エアー
固形廃棄物
廃水

リサイクル・再生・焼却
化学沈殿
pH中和
エアスクラビング(吸着)
リサイクル/再処理
化学沈殿

酸化

溶剤
腐食

固形廃棄物
廃水

リサイクル・再生・焼却
pH中和

ドーピング

毒ガス(アルシン、
ホスフィン、ジボラン、
三フッ化ホウ素、
三塩化ホウ素など)
金属(ヒ素、
リン、ホウ素)

エアー



固形廃棄物

液体による置換
発生源/焼却
(アフターバーナー)

リサイクル/再利用

化学蒸着

金属

腐食

固形廃棄物

廃水

焼却

pH中和

メタライゼーション

溶剤
金属

固形廃棄物
固形廃棄物

焼却
リサイクル/再利用

組み立てとテスト

溶剤
金属

固形廃棄物
固形廃棄物

リサイクル・再生・焼却
リサイクル/再利用

クリーニング

腐食
フッ化物

廃水
廃水

pH中和
化学沈殿

 

以下は、PWB、PCB、および半導体業界で排出量を軽減するために一般的に受け入れられている手段です。 選択する制御は、エンジニアリング能力、規制機関の要件、および廃棄物の流れの特定の成分/濃度によって異なります。

排水管理

化学沈殿

化学沈殿は、一般に廃水からの粒子状または可溶性金属の除去に使用されます。 金属は自然に分解されず、低濃度では有毒であるため、産業廃水からの金属の除去が不可欠です。 金属は水にあまり溶けないため、化学的手段によって廃水から除去できます。 それらの溶解度は、pH、金属濃度、金属の種類、および他のイオンの存在に依存します。 通常、廃棄物の流れは、金属を沈殿させるために適切なレベルに pH を調整する必要があります。 溶解および懸濁固体の物理的状態を変更するために、廃水に化学物質を追加する必要があります。 石灰、苛性および硫化物沈殿剤が一般的に使用されます。 沈殿剤は、沈殿物内での凝固、沈降または閉じ込めによる溶解および懸濁金属の除去を容易にする。

廃水の化学沈殿の結果は、スラッジの蓄積です。 したがって、遠心分離機、フィルター プレス、フィルターまたは乾燥床によって汚泥の重量を減らす脱水プロセスが開発されました。 得られた脱水汚泥は、焼却または埋め立てに出すことができます。

pH中和

pH (水素イオン濃度または酸性度) は、産業廃水の重要な品質パラメーターです。 天然水および下水処理操作における極度の pH の悪影響により、産業廃水の pH は、製造施設から排出される前に調整する必要があります。 処理は一連のタンクで行われ、排水の水素イオン濃度が監視されます。 通常、塩酸または硫酸が腐食剤の中和剤として使用され、水酸化ナトリウムが腐食剤の中和剤として使用されます。 中和剤は廃水流出物に計量されて、排出物のpHをその所望のレベルに調整する。

多くの場合、他の廃水処理プロセスを適用する前に、pH の調整が必要になります。 このようなプロセスには、化学沈殿、酸化/還元、活性炭収着、ストリッピング、およびイオン交換が含まれます。

固形廃棄物管理

材料が廃棄されたり廃棄されたりした場合、材料は固形廃棄物です。 焼却または焼却; または放棄される前に、または放棄される代わりに、蓄積、保管、または処理されます (米国連邦規則第 40 条、セクション 261.2)。 有害廃棄物は一般に、発火性、腐食性、反応性、毒性の XNUMX つまたは複数の特性を示します。 有害物質・廃棄物の特性に応じて、さまざまな手段を用いて物質を管理しています。 焼却は、PWB、PCB、および半導体の製造中に発生する溶剤および金属廃棄物の一般的な代替処理です。

焼却

焼却(アフターバーナー)または熱破壊は、可燃性および有毒廃棄物の処理において一般的なオプションになっています。 多くの場合、可燃性廃棄物 (溶剤) は、熱および触媒焼却炉の燃料源 (燃料混合) として使用されます。 溶剤と有毒廃棄物を適切に焼却すると、燃料が完全に酸化され、可燃性物質が二酸化炭素、水、灰に変換されるため、残留有害廃棄物に関連する責任はありません。 一般的な種類の焼却は、熱焼却炉と触媒焼却炉です。 焼却方法の選択は、燃焼温度、燃料の特性、および滞留時間に依存します。 熱焼却炉は高温で動作し、ハロゲン化化合物で広く使用されています。 熱焼却炉の種類には、ロータリーキルン、液体注入、固定炉、流動床、およびその他の高度な設計の焼却炉が含まれます。

触媒焼却炉は、触媒床を通して加熱されたガス流を注入することにより、可燃性物質 (例えば、VOC) を酸化します。 触媒床は表面積を最大化し、加熱されたガス流を触媒床に注入することにより、熱焼却よりも低い温度で燃焼を起こすことができます。

排気ガス

焼却は、大気排出の制御にも使用されます。 吸収と吸着も同様に使用されます。

吸着

空気吸収は、通常、汚染物質を通過させて非揮発性液体 (水など) に溶解させることにより、腐食性空気排出のスクラビングに使用されます。 吸収プロセスからの流出物は通常、廃水処理システムに排出され、そこで pH 調整が行われます。

吸着

吸着とは、ガス分子が吸着剤と呼ばれる別の物質の表面に(物理的または化学的な力によって)付着することです。 通常、吸着は、大気放出源から溶媒を抽出するために使用されます。 活性炭、活性アルミナ、またはシリカゲルが一般的に使用される吸着剤です。

リサイクル

リサイクル可能な材料は、製品を製造するための産業プロセスの原料として使用、再利用、または再生利用されます。 材料と廃棄物のリサイクルは、金属や溶剤などの特定の種類の廃棄物の流れに効果的に対処するための環境的および経済的な手段を提供します。 材料と廃棄物は社内でリサイクルできます。または、二次市場がリサイクル可能な材料を受け入れる場合があります。 廃棄物の代替としてのリサイクルの選択は、財政的な考慮事項、規制の枠組み、および材料をリサイクルするために利用可能な技術に対して評価されなければなりません。

今後の方向性

公害防止の需要が高まり、業界が化学物質の使用と廃棄物に対処するための費用対効果の高い手段を模索するにつれて、エレクトロニクス業界は、有害物質の取り扱いと廃棄物生成の方法を改善するための新しい技術と技術を評価する必要があります。 エンド オブ パイプ アプローチは、製品のライフ サイクル全体にわたって環境問題に対処する環境技術の設計に取って代わられました。 効率的な製造作業; より環境に優しい素材の使用; 廃棄物のリサイクル、再生、再利用。 また、電子機器製造業界の環境への影響をより小さくすることを保証する他の多くの技術。 一例として、マイクロエレクトロニクス産業における多くのすすぎやその他の処理ステップで使用される大量の水があります。 水不足の地域では、これにより業界は代替手段を見つけることを余儀なくされています。 ただし、代替品 (溶剤など) が追加の環境問題を引き起こさないようにすることが不可欠です。

PWB および PCB プロセスの将来の方向性の例として、表 4 は、より環境に配慮した慣行を作成し、汚染を防止するためのさまざまな代替案を示しています。 優先度の高いニーズとアプローチが特定されました。

表 4. 優先ニーズのマトリックス

優先度の必要性(減少
優先順位)

アプローチ

選択したタスク

より効率的な使用、
の再生とリサイクル
危険なウェットケミストリー

電解質の寿命を延ばし、
無電解めっき浴。
化学を開発し、
リサイクルを可能にするプロセス
または社内再生。
~からホルムアルデヒドを除去する
材料と化学。
オンサイトリサイクルを推進し、
再生/再生。

お風呂を拡張するための研究。
インラインでリサーチ
浄化・再生。
代替研究
化学。
政府の規制を修正する
リサイクルを推進します。
ライン生産の教育
ドラッグイン/ドラッグアウトの問題。

発生する固形廃棄物の削減
スクラップ基板、リード、
廃棄物中の成分
ストリーム。

開発・推進
廃基板のリサイクル、
リードとコンポーネント。
新しいプロセス制御の開発
そしてパフォーマンスツール。
はんだ付け性の向上
PWB。

するためのインフラを整備する
リサイクル素材を扱います。
強化された確立
工程管理と評価
少人数で使えるツール
中規模企業。
常にきれいな状態でお届けします。
はんだ付け可能なボード。

より良いサプライヤーを確立する
関係を強化する
開発と受け入れ
環境に優しい
材料。

サプライヤーの宣伝、
メーカー、お客様
実施するパートナーシップ
環境材料。

危険なモデルの開発
資材管理
中小企業向けシステム
中型基板
企業。

の影響を最小限に抑える
での危険物の使用
PWB製作。

鉛はんだの使用を減らす
可能および/または削減
はんだの鉛含有量。
はんだ代替品の開発
エッチングレジストとしてメッキ。

仕様変更承ります
むき銅の上にはんだマスク。
リードの質を検証する
メッキの代替品。

追加プロセスを使用する
既存のものと競争力がある
プロセス。

シンプルな開発、
費用対効果の高い添加剤
材料とプロセス
技術。
代替ソースを探し、
添加剤へのアプローチ
プロセス資本設備
ニーズ。

プロジェクトで協力して
新規添加剤の確立
誘電体とメタライゼーション
テクノロジーとプロセス。

PWBの穴汚れを解消
製造。

にじみのない樹脂の開発または
掘削システム。

代替案を調査
ラミネートとプリプレグ
材料。
レーザーの使用を開発し、
掘削に代わる他の方法
システム。

水の消費量を削減する
そして放電。

水利用の開発
最適化とリサイクル
システム。
の数を減らす
PWBの洗浄工程
製造。
部品の取り扱いをなくし、
減らす準備
再洗浄。

仕様を変更して削減
清掃要件。
代替案を調査
部品の取り扱い方法。
変更または削除
必要な化学
クリーニング。

出典: MCC 1994.

 

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内容

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