Questions environnementales et de santé publique

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Vue d'ensemble de l'industrie

L'industrie électronique, comparée à d'autres industries, a été considérée comme « propre » en termes d'impact environnemental. Néanmoins, les produits chimiques utilisés dans la fabrication des pièces et composants électroniques, ainsi que les déchets générés, créent des problèmes environnementaux importants qui doivent être résolus à l'échelle mondiale en raison de la taille de l'industrie électronique. Les déchets et sous-produits dérivés de la fabrication de cartes de circuits imprimés (PWB), de cartes de circuits imprimés (PCB) et de semi-conducteurs sont des domaines d'intérêt que l'industrie électronique a vigoureusement poursuivis en termes de prévention de la pollution, de technologie de traitement et de techniques de recyclage/récupération .

Dans une large mesure, l'incitation à contrôler l'empreinte environnementale des processus électroniques a migré d'une impulsion environnementale vers un domaine financier. En raison des coûts et des responsabilités associés aux déchets et émissions dangereux, l'industrie électronique a mis en œuvre et développé de manière agressive des contrôles environnementaux qui ont considérablement réduit l'impact de ses sous-produits et déchets. En outre, l'industrie de l'électronique a adopté une approche proactive pour intégrer des objectifs, des outils et des techniques environnementaux dans ses entreprises soucieuses de l'environnement. Des exemples de cette approche proactive sont l'élimination des CFC et des composés perfluorés et le développement d'alternatives « respectueuses de l'environnement », ainsi que l'approche émergente de « conception pour l'environnement » du développement de produits.

La fabrication de PWB, de PCB et de semi-conducteurs nécessite l'utilisation d'une variété de produits chimiques, de techniques de fabrication spécialisées et d'équipements. En raison des dangers associés à ces procédés de fabrication, la bonne gestion des sous-produits chimiques, des déchets et des émissions est essentielle pour assurer la sécurité des employés de l'industrie et la protection de l'environnement dans les communautés dans lesquelles ils résident.

Les tableaux 1, 2 et 3 présentent un aperçu des principaux sous-produits et déchets générés lors de la fabrication des PWB, des PCB et des semi-conducteurs. En outre, les tableaux présentent les principaux types d'impact environnemental et les moyens généralement acceptés d'atténuation et de contrôle du flux de déchets. Principalement, les déchets générés affectent les eaux usées industrielles ou l'air, ou deviennent des déchets solides.

Tableau 1. Production et contrôle des déchets PWB

Étapes du processus	Hasardeux déchets/matériaux	Environnement impact	Contrôles¹
Matières préparation	Aucun	Aucun	Aucun
Empiler et épingler	Métaux lourds/précieux Époxy/fibre de verre	Déchets solides² Déchets solides²	Recycler/récupérer Recycler/récupérer
Forage HORIZONTAUX	Métaux lourds/précieux Époxy/fibre de verre	Déchets solides² Déchets solides²	Recycler/récupérer Recycler/récupérer
Ébavurer	Métaux lourds/précieux Époxy/fibre de verre	Déchets solides² Déchets solides²	Recycler/récupérer Recycler/récupérer
Autocatalytique placage de cuivre	Métaux Corrosifs/caustiques Fluorides	Les eaux usées Eaux usées/air Les eaux usées	Précipitation chimique Neutralisation du pH/épuration de l'air (absorption) Neutralisation chimique
Imagerie	solvants Corrosifs solvants	Transport Aérien Transport Aérien Déchets solides²	Adsorption, condensation ou incinération Épuration de l'air (absorption) Recycler/récupérer/incinérer
Motif placage	Corrosifs Métaux Fluorides	Eaux usées/air Les eaux usées Les eaux usées	Neutralisation du pH/épuration de l'air (absorption) Précipitation chimique Précipitation chimique
Dénuder, graver, décaper	Ammoniac Métaux solvants	Transport Aérien Les eaux usées Déchets solides²	Épuration de l'air (adsorption) Précipitation chimique Recycler/récupérer/incinérer
Masque de soudure	Corrosifs solvants Solvants/encres époxy	Transport Aérien Transport Aérien Déchets solides²	Épuration de l'air (adsorption) Adsorption, condensation ou incinération Recycler/récupérer/incinérer
Revêtement de soudure	solvants Corrosifs Soudure plomb/étain, flux	Transport Aérien Transport Aérien Déchets solides²	Adsorption, condensation ou incinération Épuration de l'air (adsorption) Recycler/récupérer
Plaqué or	Corrosifs Corrosifs Métaux Métaux	Transport Aérien Les eaux usées Les eaux usées Déchets solides²	Épuration de l'air (adsorption) Neutralisation du pH Précipitation chimique Recycler/récupérer
Composant légende	solvants Solvants/encres	Transport Aérien Déchets solides²	Condensation par adsorption ou incinération Recycler/récupérer/incinérer

1. L'utilisation des contrôles d'atténuation dépend des limites de rejet à l'emplacement spécifique.

2. Un déchet solide est tout matériau mis au rebut, quel que soit son état.

Tableau 2. Production de déchets contenant des PCB et contrôles

Étapes du processus	Hasardeux déchets/matériaux	Environnement impact	Contrôles
Nettoyage	Métaux (plomb)	Les eaux usées	Neutralisation du pH, chimique précipitations, recycler le plomb
Pâte à braser	Pâte à souder (plomb/étain)	Déchets solides	Recycler/récupérer
Adhésif application	Colles époxy	Déchets solides	Incinération
Composant insertion			Rubans, bobines et tubes en plastique sont recyclés/réutilisés
Durcissement de l'adhésif et soudure par refusion
Fluxage	Solvant (flux IPA)	Déchets solides	Protéger la planète
Soudage à la vague	Métal (crasses de soudure)	Déchets solides	Recycler/récupérer
Inspection et retouche	Métal (coupures de fils conducteurs)	Déchets solides	Recycler/récupérer
Essais	Mis au rebut peuplé conseils	Déchets solides	Recycler/récupérer (planches fondues pour de précieux récupération de métaux)
Retravailler et réparation	Métal (crasses de soudure)	Déchets solides	Recycler/récupérer
Assistance opérations—pochoir lavage	Métal (plomb/étain/pâte à souder)	Déchets solides	Recyclage/incinération

Tableau 3. Production de déchets de fabrication de semi-conducteurs et contrôles

Étapes du processus	Hasardeux déchets/matériaux	Environnement impact	Contrôles
Lithographie/gravure	solvants Métaux Corrosifs/Caustiques Corrosifs acide sulfurique Fluorides	Déchets solides Les eaux usées Les eaux usées Transport Aérien Déchets solides Les eaux usées	Recycler/récupérer/incinérer Précipitation chimique Neutralisation du pH Épuration de l'air (absorption) Recycler/retraiter Précipitation chimique
Oxydation	solvants Corrosifs	Déchets solides Les eaux usées	Recycler/récupérer/incinérer Neutralisation du pH
dopage	Gaz toxique (arsine, phosphine, diborane, trifluorure de bore, trichlorure de bore, etc.) Métaux (arsenic, phosphore, bore)	Transport Aérien Déchets solides	Substitution liquide sources/incinération (postcombustion) Recycler/récupérer
Dépôt chimique en phase vapeur	Métaux Corrosifs	Déchets solides Les eaux usées	Incinération Neutralisation du pH
Métallisation	solvants Métaux	Déchets solides Déchets solides	Incinération Recycler/récupérer
Assemblage et test	solvants Métaux	Déchets solides Déchets solides	Recycler/récupérer/incinérer Recycler/récupérer
Nettoyage	Corrosifs Fluorides	Les eaux usées Les eaux usées	Neutralisation du pH Précipitation chimique

Les moyens suivants sont généralement acceptés pour atténuer les émissions dans les industries des circuits imprimés, des circuits imprimés et des semi-conducteurs. Les contrôles de choix varieront en fonction des capacités d'ingénierie, des exigences des organismes de réglementation et des constituants/concentrations spécifiques du flux de déchets.

Contrôle des eaux usées

Précipitation chimique

La précipitation chimique est généralement utilisée pour éliminer les métaux particulaires ou solubles des effluents d'eaux usées. Étant donné que les métaux ne se dégradent pas naturellement et sont toxiques à faible concentration, leur élimination des eaux usées industrielles est essentielle. Les métaux peuvent être éliminés des eaux usées par des moyens chimiques car ils ne sont pas très solubles dans l'eau ; leurs solubilités dépendent du pH, de la concentration en métal, du type de métal et de la présence d'autres ions. En règle générale, le flux de déchets nécessite un ajustement du pH au niveau approprié pour précipiter le métal. L'ajout de produits chimiques aux eaux usées dans le but de modifier l'état physique des solides dissous et en suspension est nécessaire. Les agents de précipitation à base de chaux, de soude caustique et de sulfure sont couramment utilisés. Les agents précipitants facilitent l'élimination des métaux dissous et en suspension par coagulation, sédimentation ou piégeage dans un précipité.

Une conséquence de la précipitation chimique des eaux usées est l'accumulation de boues. Ainsi, des procédés de déshydratation ont été développés pour réduire le poids des boues au moyen de centrifugeuses, de filtres-presses, de filtres ou de lits de séchage. Les boues déshydratées qui en résultent peuvent ensuite être envoyées à l'incinération ou à la décharge.

Neutralisation du pH

Le pH (concentration en ions hydrogène ou acidité) est un paramètre de qualité important dans les eaux usées industrielles. En raison des effets néfastes des pH extrêmes dans les eaux naturelles et sur les opérations de traitement des eaux usées, le pH des eaux usées industrielles doit être ajusté avant le rejet de l'usine de fabrication. Le traitement s'effectue dans une série de réservoirs dont la concentration en ions hydrogène de l'effluent des eaux usées est surveillée. En règle générale, l'acide chlorhydrique ou sulfurique est utilisé comme corrosif neutralisant et l'hydroxyde de sodium est utilisé comme caustique neutralisant. L'agent neutralisant est dosé dans l'effluent des eaux usées pour ajuster le pH du rejet au niveau souhaité.

L'ajustement du pH est souvent nécessaire avant l'application d'autres procédés de traitement des eaux usées. Ces procédés comprennent la précipitation chimique, l'oxydation/réduction, la sorption sur charbon actif, l'extraction et l'échange d'ions.

Contrôle des déchets solides

Les matériaux sont des déchets solides s'ils sont abandonnés ou jetés en étant éliminés ; brûlé ou incinéré; ou accumulés, stockés ou traités avant ou au lieu d'être abandonnés (US Code of Federal Regulation 40, Section 261.2). Les déchets dangereux présentent généralement une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : inflammabilité, corrosivité, réactivité, toxicité. En fonction des caractéristiques des matières/déchets dangereux, divers moyens sont utilisés pour contrôler la substance. L'incinération est une alternative de traitement courante pour les déchets de solvants et de métaux générés lors de la fabrication des PWB, des PCB et des semi-conducteurs.

Incinération

L'incinération (post-combustion) ou la destruction thermique est devenue une option populaire dans le traitement des déchets inflammables et toxiques. Dans de nombreux cas, les déchets inflammables (solvants) sont utilisés comme source de combustible (mélange de combustible) pour les incinérateurs thermiques et catalytiques. Une incinération appropriée des solvants et des déchets toxiques fournit une oxydation complète du combustible et convertit les matériaux combustibles en dioxyde de carbone, en eau et en cendres, ne laissant ainsi aucune responsabilité associée aux déchets dangereux résiduels. Les types courants d'incinération sont les incinérateurs thermiques et catalytiques. Le choix du type de méthode d'incinération dépend de la température de combustion, des caractéristiques du combustible et du temps de séjour. Les incinérateurs thermiques fonctionnent à des températures élevées et sont largement utilisés avec des composés halogénés. Les types d'incinérateurs thermiques comprennent les incinérateurs à four rotatif, à injection de liquide, à foyer fixe, à lit fluidisé et autres incinérateurs de conception avancée.

Les incinérateurs catalytiques oxydent les matériaux combustibles (par exemple, les COV) en injectant un flux de gaz chauffé à travers un lit de catalyseur. Le lit de catalyseur maximise la surface, et en injectant un flux de gaz chauffé dans le lit de catalyseur, la combustion peut se produire à une température inférieure à celle de l'incinération thermique.

Émissions atmosphériques

L'incinération est également utilisée pour contrôler les émissions atmosphériques. L'absorption et l'adsorption sont également utilisées.

Absorption

L'absorption d'air est généralement utilisée dans l'épuration des émissions atmosphériques corrosives, en faisant passer le contaminant et en le dissolvant dans un liquide non volatil (par exemple, de l'eau). L'effluent du processus d'absorption est généralement rejeté dans un système de traitement des eaux usées, où il subit un ajustement du pH.

Adsorption

L'adsorption est l'adhérence (au moyen de forces physiques ou chimiques) d'une molécule de gaz à la surface d'une autre substance, appelée adsorbant. Généralement, l'adsorption est utilisée pour extraire les solvants d'une source d'émissions atmosphériques. Le charbon actif, l'alumine activée ou le gel de silice sont des adsorbants couramment utilisés.

Recyclage

Les matériaux recyclables sont utilisés, réutilisés ou récupérés comme ingrédients dans un processus industriel pour fabriquer un produit. Le recyclage des matériaux et des déchets fournit des moyens environnementaux et économiques de traiter efficacement des types spécifiques de flux de déchets, tels que les métaux et les solvants. Les matériaux et les déchets peuvent être recyclés en interne, ou les marchés secondaires peuvent accepter des matériaux recyclables. Le choix du recyclage comme alternative aux déchets doit être évalué en fonction de considérations financières, du cadre réglementaire et de la technologie disponible pour recycler les matériaux.

Orientation future

Alors que la demande de prévention de la pollution augmente et que l'industrie cherche des moyens rentables de lutter contre l'utilisation et les déchets chimiques, l'industrie électronique doit évaluer de nouvelles techniques et technologies pour améliorer les méthodes de manipulation des matières dangereuses et de génération de déchets. L'approche en bout de chaîne a été remplacée par des techniques de conception pour l'environnement, où les questions environnementales sont abordées tout au long du cycle de vie d'un produit, y compris : la conservation des matériaux ; opérations de fabrication efficaces ; l'utilisation de matériaux plus respectueux de l'environnement ; recyclage, régénération et valorisation des déchets; et une foule d'autres techniques qui assureront un impact environnemental moindre pour l'industrie de la fabrication électronique. Un exemple est la grande quantité d'eau qui est utilisée dans les nombreuses étapes de rinçage et autres étapes de traitement dans l'industrie de la microélectronique. Dans les zones pauvres en eau, cela oblige l'industrie à trouver des alternatives. Cependant, il est essentiel de s'assurer que l'alternative (par exemple, les solvants) ne crée pas de problèmes environnementaux supplémentaires.

À titre d'exemple des orientations futures du processus PWB et PCB, le tableau 4 présente diverses alternatives pour créer des pratiques plus respectueuses de l'environnement et prévenir la pollution. Les besoins et les approches prioritaires ont été identifiés.

Tableau 4. Matrice des besoins prioritaires

Besoin prioritaire (diminution ordre de priorité)	Approche	Tâches sélectionnées
Utilisation plus efficace, régénération et recyclage de produits chimiques humides dangereux	Prolonger la durée de vie de l'électrolytique et bains de placage autocatalytique. Développer des chimies et procédés permettant le recyclage ou régénération interne. Éliminer le formaldéhyde de matériaux et chimies. Promouvoir le recyclage sur place et récupération/régénération.	Recherche pour prolonger les bains. Recherche en ligne épuration/régénération. Alternative de recherche chimies. Modifier les réglementations gouvernementales pour favoriser le recyclage. Éduquer la ligne de production sur problèmes d'entraînement/d'entraînement.
Réduire les déchets solides générés par la ferraille PWBs, fils et composants dans les déchets ruisseau.	Développer et promouvoir recyclage des déchets de circuits imprimés, fils et composants. Développer de nouveaux processus de contrôle et des outils performants. Améliorer la soudabilité de PWB.	Développer les infrastructures pour manipuler des matériaux recyclés. Établir amélioré contrôle et évaluation des processus outils utilisables par les petits et moyennes entreprises. Livrer toujours propre, planches soudables.
Établir un meilleur fournisseur relations pour améliorer la développement et acceptation du respect de l'environnement matériaux.	Promouvoir le fournisseur, fabricant, client partenariats pour mettre en œuvre matériaux environnementaux.	Développer un modèle dangereux gestion des matériaux système pour petits et PWB de taille moyenne entreprises.
Minimiser l'impact de l'utilisation de matières dangereuses dans Fabrication de PWB.	Réduisez l'utilisation de la soudure au plomb lorsque possible et/ou réduire le teneur en plomb de la soudure. Développer des alternatives à la soudure placage comme réserve de gravure.	Modifier les spécifications pour accepter masque de soudure sur cuivre nu. Valider la qualité du lead alternatives de placage.
Utiliser des procédés additifs qui sont en concurrence avec les procédés.	Développer simplifié, additif économique matériel et processus les technologies. Rechercher des sources alternatives et approches pour additif biens d'équipement de processus Besoins.	Collaborer sur des projets pour établir un nouvel additif diélectriques et métallisation technologies et procédés.
Éliminer le maculage des trous dans le PWB fabrication.	Développer des résines sans bavure ou systèmes de forage.	Étudier une alternative stratifié et pré-imprégné matériaux. Développer l'utilisation du laser et autres alternatives au forage systèmes.
Réduisez la consommation d'eau et décharge.	Développer l'utilisation de l'eau optimisation et recyclage système. Réduire le nombre de étapes de nettoyage dans PWB fabrication. Élimine la manipulation des pièces et préparation pour réduire renettoyage.	Modifier les spécifications pour réduire les exigences de nettoyage. Étudier une alternative méthodes de manutention des pièces. Modifier ou éliminer chimiques qui nécessitent nettoyage.

Source : MCC 1994.

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Table des matières

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