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电路板的发展历程与废旧电路板的危害及如何回收处理

2017-06-28
类别:行业趋势
eye 261
文章创建人 拍明
       电路板的原始称谓来自于英文的PCB(Printed Circuit Board),中文则译称为印刷电路板,也有人以PWB(Printed Wiring Board)称之,顾名思义该产品是以印刷技术制作的电路产品。他取代了1940年代以前,电器产品以铜线配电的方式,使大量生产复制速度加快,产品体积得以缩小、方便性提升、单价降低。

最期的电路板是将金属融熔覆盖于绝缘板表面,作出所要的线路。1936年以后,制作的方法转向将覆盖有金属的绝缘基板以耐蚀食油墨作区域选别,将不要的区域以蚀刻的方法去除,这样的做法叫做(Subtractive Method)

1960年以后,电唱机、录音机、录像机等产品市场,陆续采用了双面贯通孔的电路板制造技术,于是耐热及尺寸安定的环氧树脂基板被大量采用,至今仍为电路板制作的主要树脂基材。

随着半导体技术的演进,电子产品走向更高密度的结构。电子组装是属于一种一对一的结合结构,当电子零组件的密度提高同时,当然元件的载体电路板也会需要提高连结密度,这就逐渐形成了今日高密度电路板的设计趋势。

虽然增层电路板的观念自1967年以后就陆续有概念性的设计出现在产品上,但一直到1990IBM发表SLC技术后,微孔技术才渐渐趋于成熟与实用化。在此之前若不用全板通孔,设计者就会采用多次压合的方式获得较高的配线密度,由于材料进步迅速,感光性、非感光性的绝缘材料陆续上市,微孔技术逐渐成为高密度电路板的主要设计结构并出现在许多行动化电子产品上。

在线路层间连接方面,除了电镀这外,使用导电膏技术作连接者也陆续出现,较知名的如:松下公司所发表的ALIVH法及东芝公司所发表的B2it法,这些技术将电路板应用推入了高密度(High Density Interconnection-HDI)时代。主要的增层板技术发展时程,如表1.1所示。

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PCB,即PrintedCircuitBoard印制电路板,既是电子元器件的支撑体,又是电子元器件电气连接的载体。在PCB出现之前,电子元器件之间的连接是依靠电线直接连接完成的;而如今,电线连接法仅在实验室试验时使用,PCB在电子工业中已占据了绝对控制的地位。

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PCB的发展历史可追溯至20世纪早期。1936年,奥地利人保罗·爱斯勒(PaulEisler)在收音机里应用了PCB,首次将PCB投入实用;1943年,美国将该技术广泛应用于军用收音机;1948年,美国正式认可该发明能够用于商业用途。由此自20世纪50年代中期起,PCB开始被广泛运用,随后进入快速发展期。

随着PCB愈来愈复杂,设计人员在使用开发工具设计PCB时,对于各个板层的定义和用途容易产生混淆。我们硬件开发人员自行绘制PCB时,容易因为不熟悉PCB各板层的用途从而导致生产上不必要的误会。为了避免这一情况的发生,在这里以AltiumDesignerSummer09为例对PCB各板层进行分类介绍。

PCB各层间区别

信号层(SignalLayers)

AltiumDesigner最多可提供32个信号层,包括顶层(TopLayer)、底层(BottomLayer)和中间层(Mid-Layer)。各层之间可通过通孔(Via)、盲孔(BlindVia)和埋孔(BuriedVia)实现互相连接。

1、顶层信号层(TopLayer)

也称元件层,主要用来放置元器件,对于双层板和多层板可以用来布置导线或覆铜。

2、底层信号层(BottomLayer)

也称焊接层,主要用于布线及焊接,对于双层板和多层板可以用来放置元器件。

3、中间信号层(Mid-Layers)

最多可有30层,在多层板中用于布置信号线,这里不包括电源线和地线。

内部电源层(InternalPlanes)

通常简称为内电层,仅在多层板中出现,PCB板层数一般是指信号层和内电层相加的总和数。与信号层相同,内电层与内电层之间、内电层与信号层之间可通过通孔、盲孔和埋孔实现互相连接。

丝印层(SilkscreenLayers)

一块PCB板最多可以有2个丝印层,分别是顶层丝印层(TopOverlay)和底层丝印层(BottomOverlay),一般为白色,主要用于放置印制信息,如元器件的轮廓和标注,各种注释字符等,方便PCB的元器件焊接和电路检查。

1、顶层丝印层(TopOverlay)

用于标注元器件的投影轮廓、元器件的标号、标称值或型号以及各种注释字符。

2、底层丝印层(BottomOverlay)

与顶层丝印层相同,若所有标注在顶层丝印层都已经包含,底层丝印层可关闭。

机械层(MechanicalLayers)

机械层,一般用于放置有关制板和装配方法的指示性信息,如PCB的外形尺寸、尺寸标记、数据资料、过孔信息、装配说明等信息。这些信息因设计公司或PCB制造厂家的要求而有所不同,下面举例说明我们的常用方法。

Mechanical1:一般用来绘制PCB的边框,作为其机械外形,故也称为外形层;

Mechanical2:我们用来放置PCB加工工艺要求表格,包括尺寸、板材、板层等信息;

Mechanical13&Mechanical15ETM库中大多数元器件的本体尺寸信息,包括元器件的三维模型;为了页面的简洁,该层默认未显示;

Mechanical16ETM库中大多数元器件的占位面积信息,在项目早期可用来估算PCB尺寸;为了页面的简洁,该层默认未显示,而且颜色为黑色。

遮蔽层(MaskLayers)

AltiumDesigner提供了阻焊层(SolderMask)和锡膏层(PasteMask)两种类型的遮蔽层(MaskLayers),在其中分别有顶层和底层两层。

废旧电路板产生的原因

在现今的电子时代,智能电器完全充斥着我们的生活当中。每个智能电器或者非智能电器都是由电路板控制,而每一块电路板都会有自己的寿命,也就是报废期限,还有些电器是遇到了外接影响,直接变为废弃的电器,而不能工作。这也就直接导致了废旧电路板的产生。

电路板的危害

在世界上,每天在线路板生产厂家都有几十亿的线路板出厂。在每天每天生活中,大概都有几亿吨废旧电路板堆积。电路板一旦出现堆积现象,久而久之就会对我们的生态环境以及人类的身体健康造成危害。无论哪一块电路板都会对社会产生有机污染。还有PCBA板上面的电子元器件也会给有污染产生,最主要的污染还是金属污染,特别是锡铅镉等重金属,直接危害到人体健康。

专业一点来说,废旧印刷线路板是玻璃纤维强化树脂和多种金属的混合物,属典型的电子废弃物,如果不妥善处理与处置,不但会造成有用资源的大量流失,而且其所含有镉和溴化阻燃剂等大量致畸、致突变、致癌物质,会对环境和人类健康产生严重的危害。

电路板回收处理的现状及发展趋势

目前,废铁回收处理方法一般采用直接掩埋法、焚烧法、水洗及裂解等方法,但都有有毒物质释放,易造成空气或土壤等环境的严重二次污染,国家环保政策也是不允许这样做的或者说是限制这些处理模式的。国际上推行回收处理废弃电路板的最佳方法是物理方法,这种方法最显著的特点是环境污染小、综合利用率高、附加值大等优点,是未来电子废弃物处理的发展趋势;其劣势是处理成本略高于焚烧或者水洗的回收处理模式。由于废旧电路板韧性较大,多为平板状,很难通过一次破碎使金属与非金属分离,并且它所含物质种类较多,分离分解工艺复杂,这些特点决定了废旧电路板的回收处理具有一定的难度。

在电子废弃物中,虽然电路板的回收处理难度大,但是它具有相当高的经济价值。电路板中的金属品味相当于普通矿物中金属品位的几十倍至上百倍,金属的含量高达40%以上,最多的是铜,此外还有金、锡、镍、铅、硅等金屈,其中不乏稀有金属,而自然界中的富矿金属含量通常情况下也只不过3-5%。另外,废旧电路板的非金属废渣可以作为建筑原料利用。同时,废旧电路板上的焊锡以及塑料等物质也是可以被回收利用的重要资源。

所以,越来越多的电路板回收厂的建立,给大量的废旧电路板提供的最终的去处,也能更好的保护环境和自身的身体健康。

 


责任编辑:Davia

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