Prevenção de Poluição na Indústria de Produção de Placas de Ci · Página da W 1 de 17 ... Esses componentes, "chips" ou circuitos integrados, capacitores, resistores, microchaves,

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http://intranet/monografias/placas/completa.htm 13/07/00

Os equipamentos eletrônicos de todos os tipos são compostos de muitas partes e componentes menores que fazem parte dos circuitos que executam as diversas funções para as quais essas máquinas são construídas. Esses componentes, "chips" ou circuitos integrados, capacitores, resistores, microchaves, terminais, etc, são montados sobre uma base chamada placa de circuito impresso (PCI). As PCI's servem para fazer as conexões entre todos os componentes discretos que fazem parte daquele equipamento em particular. Normalmente, existem diversas PCI’s em cada equipamento e são montadas conforme as funções que exercem dentro do equipamento.

O processo de produção de uma PCI e os processos de limpeza/lavagem, necessários entre as diversas etapas da produção, geram resíduos que devem sofrer algum tipo de tratamento antes da disposição final ou lançamento em algum corpo receptor. De forma geral, esses resíduos são restos de metais e solventes, produtos caústicos, além de vapores e substâncias voláteis utilizadas durante a produção.

Este trabalho visa descrever os processos produtivos mais comuns de PCI's e abordar o porquê da necessidade de serem adotadas políticas de redução/minimização de resíduos dentro desses processos e revisadas as técnicas possíveis de serem utilizadas, com o vistas à redução/minimização de resíduos. Este trabalho também pretende que essas técnicas existentes sejam as mais atuais em uso ou próximas de tornarem-se viáveis.

Outro objetivo é que este estudo sirva de base para futuros trabalhos específicos dentro do âmbito da produção de PCI's, bem como para que todos aqueles que trabalhem em indústrias deste setor e correlatos possam despertar para os problemas ambientais das suas instalações e de possíveis soluções existentes para tais problemas.

Prevenção de Poluição na Indústria de Produção de Placas de Circuito Impresso (PCI's)

1. INTRODUÇÃO E OBJETIVO



A produção de PCI's, embora seja voltada essencialmente para a produção de bens e equipamentos eletrônicos, é um processo basicamente químico e eletroquímico e demanda conhecimentos específicos nesta área para seu adequado entendimento. Nesse sentido, foi necessário identificar literatura para permitir os conhecimentos básicos necessários ao correto entendimento dos processos envolvidos na produção de PCI's e posterior abordagem da literatura que trata dos processos específicos e das questões ambientais desta produção.

l Busca de informações

Conseguiu-se literatura que trata de alguns dos processos químicos utilizados na produção de PCI's, mas com abordagem limitada ao processo em si, sem qualquer enfoque voltado especificamente para um sistema de produção de PCI's (Krulik, G.A. e Lowenheim, F.A.). Os processos eram descritos de forma a atender diversas outras atividades que se utilizam de processos semelhantes à produção de PCI's.

Foram obtidos artigos sobre pesquisa na área de química, cujos temas relacionam-se com o assunto abordado nesta monografia e com diversos graus de profundidade. A localização desses artigos foi feita com o sistema COMUT de permuta de acervos de bibliotecas no Brasil. A maioria dos artigos foi obtida nas bibliotecas da USP e IPT-SP.

Usando a internet foram obtidas informações que enriqueceram este trabalho, especialmente por meio da agência de proteção ambiental norte-americana - U.S. Environmental Protection Agency - e a livraria virtual Amazon Books. Nesta última foi adquirido um dos livros consultados e que serviu como ponto de partida para o entendimento dos problemas ambientais envolvidos e algumas das possíveis soluções (Nunno, T. et al).

l Tratamento das informações

Valendo-se da leitura das diversas fontes de consulta, procurou-se criar um conceito sobre as situações mais comuns nas diversas variantes existentes nos processos de produção das PCI's, e os diversos problemas que podem surgir relativos à geração de efluentes nestes processos.

A producão desta monografia teve como alavanca o conhecimento de diversas experiências relativas ao trato das questões ambientais, voltadas para esta indústria, algumas não geradas pelo processo de produção em si, assim como as possíveis soluções para essas questões . A abordagem será informativa e descritiva. Não se pretende, portanto, analisar ou criticar as opiniões existentes nos artigos e livros consultados e sim agrupá-los sob uma ótica voltada para as questões ambientais desta indústria.

Placas de circuito impresso (PCI's) consistem em linhas de material condutor formados sobre uma base de material não-condutor. O condutor geralmente é o cobre, embora tenham sido feitas tentativas com outros metais. O metal é fixado sobre a base por adesivos, junção por pressão e calor (método mais usado) e às


2. METODOLOGIA ADOTADA NO TRABALHO


3. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO



vezes parafusos. Os materiais-base incluem papel epóxi prensado, fenolite, resinas de epoxi e vidro, vidro-teflon e muitos outros materiais.

Existem três tipos comuns de PCI: face simples, dupla face e multicamadas. Placas de face simples possuem apenas uma face contendo material condutor. Placas de dupla face possuem material condutor em ambas as faces da placa. Placas multicamadas consistem de camadas alternadas de material isolante e material condutor, unidas por pressão e calor. Os condutores são ligados entre si através de furos metalizados passantes entre as camadas (ver Figura 2 no ítem 3.3).

A Figura 1 mostra uma placa na qual se pode perceber o substrato base (em verde) e as linhas de circuito de cobre sobre o mesmo.

Os métodos de produção empregados pela indústria incluem métodos aditivos e métodos subtrativos. Em função de limitações diversas dos métodos aditivos, o método subtrativo tem encontrado larga aplicação, embora inerentemente gere maior volume de resíduos com metais do que o método aditivo.

O método aditivo parte de placas-base nuas, sem laminados de cobre, onde as linhas do circuito são geradas diretamente sobre a placa e os furos, até a espessura nominal desejada por meio de deposição não-elétrica, de cobre. Em virtude da não continuidade entre as diversas linhas do circuito, não é possível fazer a eletrodeposição final, como no processo subtrativo. As dificuldades na obtenção de adesão adequada do metal ao substrato, a deposição em áreas indesejadas da placa base e características físicas inadequadas do filme depositado são problemas que limitam a utilização dos métodos aditivos. Sua maior vantagem seria a não existência da etapa de ataque químico do cobre, não necessário ao circuito, como no método subtrativo que produz menor geração de resíduos metálicos nos efluentes do processo.

O método subtrativo parte de placas previamente cobreadas, furadas, limpas e tratadas com catalizadores de estanho/paládio antes de sofrerem a deposição não elétrica de cobre nos furos. A seguir, é feita a geração da imagem do circuito a partir de fotomáscaras, reveladas e atacadas quimicamente as quais deixam expostas as partes do circuito a ser gerado. Nessas partes é feita uma eletrodeposição de cobre até a espessura desejada e, posteriormente, o cobre do restante da placa é atacado quimicamente, deixando apenas as linhas do circuito desejado. O termo subtrativo vem do fato de que todo o cobre que não faz parte do circuito é retirado quimicamente e vai para as correntes de efluentes.

O método subtrativo será para placas de dupla face. A maioria das operações é comum para a produção dos outros tipos de placas, como de face simples e multicamada. As operações descritas a seguir englobam passos diversos dentro de cada uma delas. Etapas de lavagem existem entre boa parte dos passos individuais existentes em cada operação.

Fluxograma desse processo encontra-se no ANEXO A deste trabalho.

3.1 Preparação da placa

3.2 Deposição não elétrica de cobre

3.3 Impressão do circuito, aplicação da foto-máscara e eletrodeposição

Partindo do laminado de cobre sobre a placa base, são feitos os furos para os componentes, nas pilhas de


3. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO 3.1 Preparação das placas



placas ou painéis. A operação de furação resulta em irregularidades em ambos os lados da placa, removidas por meios mecânicos e químicos apropriados, de forma a criar uma superfície interna ao furo que seja adequada para a aderência do metal a ser depositado.

A deposição não elétrica consiste na aplicação de cobre por meio de uma solução adequada, com o objetivo principal de metalizar o interior dos furos e estabelecer continuidade elétrica entre estes e as camadas externas (e intermediárias, para placas multicamada) de cobre da placa.

O processo de deposição não-elétrica envolve a redução catalítica de um íon metálico, em uma solução aquosa na qual existe um agente redutor. Esse agente induz a deposição do cobre sem uso de eletricidade. A placa deve estar completamente limpa antes de ir para a solução de deposição não-elétrica.

A deposição não-elétrica fornece uma camada uniforme de cobre, inclusive nos furos, porém muito fina e de pouca resistência mecânica. A eletrodeposição subseqüente é necessária para levar as partes condutoras até a espessura necessária.

O método de deposição de padrão é o método mais comum de estabelecer a espessura desejada das partes condutoras. Por eletrodeposição, o cobre é depositado nos furos e nas partes condutoras do circuito a ser criado sobre a placa. Para isso uma camada de foto-máscara é depositada sobre as superfícies da placa e, posteriormente, a parte que não deverá conter as linhas do circuito é exposta à luz ultravioleta que sofre polimerização. A foto-máscara não polimerizada é retirada das linhas do circuito por meio de produtos que a atacam e deixam o circuito exposto. Essa parte exposta sofre a eletrodeposição de várias camadas de cobre até atingir a espessura desejada. Nesse momento é aplicada uma camada de estanho/chumbo. A foto-máscara restante é retirada mediante ataque químico, e a parte não desejada de cobre é retirada por ataque ácido. Fica então apenas a parte do circuito que se encontra protegida pelo estanho/chumbo.

O método de deposição de painel difere daquele de deposição de padrão por existir eletrodeposição em toda a superfície da placa até a espessura desejada. A aplicação da foto-máscara é feita de forma a ficarem protegidas, após a polimerização, as áreas das linhas do circuito a ser gerado. A parte não desejada da placa é retirada por meio de ataque ácido.

Por existir uma camada de cobre mais espessa a ser retirada, a presença de metais nos efluentes é maior, quando usado o último método.

A Figura 2 mostra o corte e um furo em uma placa sobre uma linha de circuito . Pode-se observar o cobre da linha de circuito, da parte superior, conectado com a parte metalizada da face inferior, através do furo metalizado também com cobre.


3. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO 3.2 Deposição não elétrica de cobre


3. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO 3.3 Impressão do circuito, aplicação da foto-máscara e eletrodeposição



No planejamento de um programa de prevenção de poluição, é essencial a obtenção de um suporte e apoio totais por parte da alta direção da empresa, e uma definição dos objetivos pretendidos pelo programa.

Cada passo do processo de produção deve ser examinado a fim de que sejam identificadas as matérias primas utilizadas, os resíduos gerados e os produtos liberados para o meio ambiente. Esse exame permitirá a visão abrangente do processo. Permitirá também selecionar e priorizar áreas onde a prevenção da poluição e as reduções de custos têm mais possibilidades e facilidades de serem alcançadas.

Quando as oportunidades identificadas e selecionadas tenham sido implementadas na unidade de produção, é importante um acompanhamento contínuo dos resultados projetados, até mesmo com o objetivo de identificar-se novas oportunidades de prevenção.

Os programas de prevenção que atingem maiores sucessos, são aqueles que se incorporam ao processo decisório da empresa; onde cada novo equipamento, novo processo ou mudanças nos existentes, ou compra de novos produtos são avaliadas à luz de oportunidades de reduzir a poluição gerada no sistema como um todo ("Pollution Prevention Work Practices - Printed Wiring Board Case Study 1. U.S. EPA, e "Guides to Pollution Prevention" - U.S. EPA).

A segunda referência acima possui roteiros para elaborar uma investigação dentro de uma empresa, com vistas a implantar um programa de redução de resíduos na forma citada. Diversos formulários são disponíveis, podendo servir como partida para uma instalação específica.

Muitas das recomendações a seguir foram extraídas de "Guides to Pollution Prevention" - U.S. EPA, voltado para a indústria de Placas de Circuito Impresso, e de outras referências citadas ao longo do texto.

l Substituição de placas tradicionais com componentes inseridos em furos, por outras com tecnologia de montagem em superfície (Surface Mounting Technology – SMT). As placas com SMT são fisicamente menores e exigem menores áreas de metal, com consequente redução da quantidade de solução de metalização usada. A necessidade de utilização de substâncias para desengraxe e limpeza nas placas que utilizam SMT, muitas vezes CFC’s, deve ser ponderada em relação a essas vantagens.

l A substituição dos tradicionais epóxi e fibra de vidro no substrato base para as placas, por plásticos injetados em moldes a alta pressão, e a utilização de técnicas de metalização aditivas ou semi-aditivas podem ser usadas na fabricação de placas tri-dimensionais complexas. Existe também, nesse processo, a possibilidade de reduzir a geração de resíduos perigosos. Essa redução seria em razão da eliminação de produtos ácidos para tratamento das placas. As técnicas aditivas de metalização ainda possuem limitações.


4. ORIENTAÇÕES PARA IMPLANTAÇÃO DE PROGRAMAS DE REDUÇÃO NA GERAÇÃO DE RESÍDUOS


5. MEIOS PARA REDUZIR A GERAÇÃO DE RESÍDUOS



l Existem relatos de uma técnica em desenvolvimento que elimina a etapa de deposição não elétrica de cobre e a aplicação de catalizadores de estanho/paládio necessária. Essa técnica sugere a utilização de uma cobertura com um composto orgânico condutor que, por meio de uma técnica de polimerização, se deposita em superfícies dielétricas tais como furos feitos em uma placa de circuito impresso. A camada obtida com esse composto permite a metalização dos furos diretamente a partir de eletrodeposição de cobre (Goodenough, M. e Whitlaw, K.J.).

Existem artigos que citam que as técnicas de metalização direta, como a descrita acima, serão, no futuro, aquelas utilizadas para a fabricação da maioria das placas de uso comercial, embora alguns tipos de placas de circuito ainda venham a exigir o uso de técnicas de deposição não elétrica, na sua fabricação. Existem ainda referências a outras técnicas de metalização direta em desenvolvimento atualmente (Hajdu, Juan) .

l Métodos de limpeza mecânica podem substituir as técnicas que utilizam líquidos por gerarem menos resíduos perigosos. Sua limitação é a utilização antes da colocação dos componentes eletrônicos nas placas. Técnicas como jateamento com diversos materiais, limpeza vibratória e cilindros polidores são citados.

l A utilização de produtos químicos não quelantes, nos banhos químicos diversos, pode reduzir a emissão de resíduos perigosos. Quelantes são usados em banhos do processo para permitir que os íons metálicos sejam mantidos em solução muito além do seu limite de solubilidade normal; esse procedimento melhora o desempenho da limpeza, o ataque ácido e a seletividade no processo de deposição não elétrica, conforme fonte citada. Quando esses produtos entram na corrente de efluentes, inibem a precipitação dos metais e obrigam a adição de produtos para tratamento adicional dessas correntes, o que podendo aumentar o volume de lamas geradas ao final do processo de tratamento.

Alguns produtos não quelantes exigem que o banho de processo sofra filtragem contínua para a retirada dos sólidos que se acumulam no mesmo. Esses sistemas, além terem custos adicionais que merecem consideração, exigem a manutenção dos equipamentos e a troca de filtros.

l Os ganchos de suspensão das placas nos tanques sofrem metalização ao serem colocados nos banhos e devem ter esse cobre retirado freqüentemente. Utilização de lavagem em contracorrente, em múltiplos tanques, em lugar de um único tanque, no processo de retirada do cobre dos ganchos, pode reduzir o volume da água de lavagem que é descartada. A lavagem em contracorrente será melhor abordada em itens a seguir.

l A utilização de ganchos em polietileno pode reduzir a aderência de cobre sobre os mesmos. Uma inspeção frequente para verificação do desgaste e do estado das coberturas dos racks também ajudará nesse sentido. Em instalações de pequeno porte pode ser viável a retirada manual por meio de lâminas da película de cobre dos ganchos de suspensão ("Pollution Prevention Work Practices - Printed Wiring Board Case Study 1. U.S. EPA).

l Reuso/reciclagem dos agentes de limpeza ácida utilizados nas placas antes da metalização, geralmente peróxidos/ácido sulfúrico. O cobre na forma de sulfato cristalizado pode ser recuperado, tratado para remoção de orgânicos e utilizado como reposição dos banhos de eletrodeposição. O ácido pode ser recuperado por meio de técnicas de troca de íons para retirada dos resíduos metálicos restantes; mas existe a desvantagem de gerar resíduos adicionais, como as resinas de troca iônica.

l Complementação dos sistemas de lavagem por imersão por outros utilizando "sprays", nebulizadores e outros meios que reduzam o volume de água necessário à lavagem.

l Utilização de cortinas de ar comprimido para soprar as peças e reduzir a arraste de produtos entre dois banhos, e sua conseqüente contaminação (Guidelines for Waste Reduction and Recycling Oregon D.E.Q.) .



l Controle do fluxo de água de reposição nas lavagens para interromper sua entrada quando o tanque de lavagem não estiver em uso ("Pollution Prevention Work Practices - Printed Wiring Board Case Study 1. U.S. EPA).

l O reuso e a reciclagem das águas das lavagens intermediárias aos diversos banhos do processo podem ser feitos de diversas formas:

l após as soluções de lavagem se tornarem excessivamente contaminadas para sua função original, estas podem ser concentradas por evaporação e utilizadas como solução de reposição para os banhos que as antecedem;

l o efluente de uma lavagem que sucede um sistema de limpeza ácida pode ser reutilizado como água de entrada em uma lavagem que segue um sistema de limpeza alcalina. Caso ambas as lavagens exijam o mesmo fluxo de reposição de água, pode-se utilizar menos água - 50% - na operação combinada das lavagens. A vantagem é o aumento da eficiência da lavagem por redução da viscosidade e aumento do processo de difusão química. Problemas de deposição de hidróxidos metálicos nas peças a serem lavadas podem ocorrer e exigem estudo completo do sistema de lavagem ácida/alcalina, combinada previamente à sua implantação;

l águas de lavagem de banhos de limpeza ácida podem ser reutilizadas como águas de lavagem de peças que passaram por banhos ácidos suaves;

l efluentes de uma operação de lavagem crítica ou do final do processo, por serem menos contaminados, podem ser utilizados como reposição em banhos que exijam menor eficiência de lavagem;

l em algumas situações, o efluente de absorvedores para lavagem de gases, oriundos dos exaustores dos tanques de processo, pode ser utilizado como água de lavagem;

l água de refrigeração ou vapor condensado pode ser utilizado como água de lavagem, após criteriosa análise;

l criteriosa avaliação das reais necessidades de água para cada sistema de lavagem e das configurações do sistema podem tirar vantagem das possibilidades de reuso da água

l A utilização de foto-máscara solúvel em água, em lugar de solúvel em solventes, reduz a utilização de solventes tóxicos e a consequente emissão de voláteis para a atmosfera e resíduos para o solo e água (Johnson).

l A utilização de técnicas de impressão, em lugar de fotolitografia, para geração das linhas do circuito, elimina a necessidade de reveladores. Embora essa técnica seja utilizada atualmente apenas para circuitos que toleram uma resolução muito baixa para as dimensões das linhas de circuitos, e espaçamentos entre elas, novos desenvolvimentos estão ocorrendo nessa área.

l Reuso/reciclagem dos produtos de retirada da foto-máscara, por meio de tratamento por filtragem ou decantação. O descarte dessas soluções costuma ocorrer por acumulação de resíduos da foto-



máscara e reduz sua eficiência por perda de ação química da solução. Existem soluções de filtragem da solução dentro do próprio tanque. Isso evita a parada com vistas a retirar e tratar a solução (Horvath).

l Em placas em desenvolvimento ou com baixo volume de produção, como no caso de protótipos de encomendas, pode-se utilizar a geração computadorizada do circuito, e sua posterior gravação mecânica em uma placa cobreada por agulhas ou estiletes que retiram a parte de cobre desnecessária ao circuito desejado. Esses processos mecânicos de produção permitem a eliminação das etapas de deposição elétrica e não-elétrica do cobre, com a conseqüente eliminação do uso de todos os produtos, resíduos e efluentes associados a tais etapas.

l Utilização de banhos que utilizem componentes menos tóxicos, como a substituição dos produtos à base de cianetos por outros menos tóxicos (Guidelines for Waste Reduction and Recycling - Oregon D.E.Q., e Deckert part I)

l A extensão da vida dos banhos de processo a fim de reduzir a freqüência com que os mesmos precisam ser descartados reduz a geração de resíduos tóxicos provenientes desses descartes. Esta extensão consiste basicamente de reduzir a contaminação dos banhos por produtos arrastados para dentro dele , e reduzir o arraste dos componentes do próprio banho para fora . As técnicas a seguir podem ajudar a atingir esses objetivos :

l projeto e manutenção adequadas dos racks de sustentação das peças, de forma a evitar a corrosão e o acúmulo de sais que contaminarão a solução quando se soltarem ou dispersarem. Materiais ou revestimentos adequados podem reduzir a aderência desses produtos, o acúmulo da solução na superfície e em fissuras dos racks e diminuir o "drag-out";

l utilizar materiais de elevada pureza nos anodos para evitar que as impurezas presentes na sua composição se depositem na peça a ser metalizada, também evitar que se acumulem na solução e a contaminem;

l melhoria na eficiência das etapas de lavagem com o objetivo de reduzir o para as etapas seguintes do processo;

l utilização de água destilada ou deionizada para reposição dos diversos banhos a fim de evitar o acréscimo das impurezas e minerais presentes na água das concessionárias e seu acúmulo nos banhos;

l armazenamento adequado dos produtos, de forma a não descartá-los por envelhecimento. Componentes de soluções que reajam entre si devem ser armazenados separadamente. Misturá-los apenas quando em uso.

l As técnicas de redução do "drag-out" são variadas. Diversos fatores contribuem para esse fenômeno, como a forma e o tamanho das peças, a viscosidade de temperatura e tensão superficial da solução, a velocidade de retirada da peça de dentro do banho, o tempo de drenagem permitido antes do próximo passo do processo. A redução diminui a perda de produtos caros dos banhos e reduz a geração de lamas a serem descartadas posteriormente. Algumas técnicas serão listadas a seguir:

l minimização da concentração dos componentes dos banhos. Isso reduz a quantidade absoluta dos componentes do banho que é carreada para fora. A redução de viscosidade também melhora a velocidade de drenagem do filme da solução que fica depositado sobre cada peça. Essa concentração mínima pode ser conseguida por de experimentação com valores que não



cheguem a afetar a qualidade das peças produzidas. Muitas vezes, os valores recomendados pelos fabricantes das soluções são maioresque os mínimos possíveis. Deve-se observar também que banhos novos podem trabalhar as concentrações mais baixas que aqueles já usados;

l aumento na temperatura de operação dos banhos reduz a viscosidade e a tensão superficial dos mesmos também reduz o arraste da solução; porém pode levar a maior consumo de energia, maior evaporação, aumentar a reposição de água, a emissão de vapores e a decomposição mais rápida dos banhos;

l quando possível, adicionar agentes umectantes (reduzem a tensão superficial), pois eles reduzem a aderência da solução na placae diminuem seu arraste para a próxima etapa;

l a forma de colocar as peças nos racks ajuda a melhorar as condições de drenagem. Posicionar as peças com sua superfície o mais vertical possível e com a maior dimensão da borda na horizontal, ligeiramente inclinada. Evitar que uma peça pingue sobre outra, são recomendações genéricas que podem servir como ponto de partida para uma busca de situações adequadas a cada instalação;

l aumento dos tempo de retirada e drenagem das placas sobre os tanques. Uma retirada mais lenta das placas tem efeitos benéficos sobre a redução do , em comparação com maior tempo de drenagem. Caso essas operações sejam manuais, propiciar a conscientização dos operadores sobre os seus benefícios;

l instalar placas de drenagem entre os tanques dos banhos de processo e as lavagens para recolher os respingos, montadas em um ângulo que permita a drenagem da solução de volta para o tanque de onde a peça foi retirada;

l instalar tanques de drenagem, fechados. Nesses tanques não há reposição de água. A concentração dos produtos oriundos das peças lavadas aumenta com o tempo e pode vir a ser utilizada como água de reposição dos banhos que os antecedem;

l instalar tanques de lavagem em contracorrente (ver fluxograma no ANEXO B). As peças são lavadas primeiro em um tanque de água menos limpa, depois em tanques de águas sucessivamente mais limpas. Isso pode reduzir a presença de resíduos de metais nas correntes de efluentes. Segundo "Guides to Pollution Prevention" - U.S. EPA podem ser conseguidas economias na reposição de águas de lavagem cerca de até 90%, com reflexos na redução do volume de efluentes gerados a partir das lavagens.

l A manutenção da qualidade das soluções dos banhos de processo é importante, pois aumenta a sua vida útil e diminui a freqüência de descartes. Diversas técnicas são úteis para isso:

l monitoramento da eficiência dos banhos e reposição frequente dos produtos reagentes e estabilizadores. Isso pode prolongar a vida dos banhos;



l controle da temperatura dos banhos dentro dos valores ótimos para cada processo, no caso de banhos que possuem aquecimento. Tanques isolados podem ajudar a aumentar a eficiência do aquecimento, bem como a limpeza freqüente da superfície das resistências de aquecimento;

l uso de agitação mecânica em substituição à agitação com ar. Nos banhos em que a agitação com ar não é mandatória, a sua substituição pode retirar os contaminantes que o mesmo carreia para dentro da solução, como óleo dos compressores/sopradores, e dióxido de carbono;

l o uso de filtração contínua retira partículas sólidas dos banhos, mas podem reduzir a qualidade das peças tratadas. A filtração deve ser mantida mesmo quando os banhos não estiverem em uso, pois a geração de impurezas costuma ser mais rápida que a velocidade dos filtros para retirá-las. Os filtros devem ser o mais grossos possíveis para a eficiência desejada, pois exigem menos manutenção, permitem fluxos mais altos e suportam mais carga antes de exigirem substituição;

l em alguns casos, a remoção de sais metálicos dos banhos pode ser feita por redução temporária da temperatura dos banhos, de forma que os mesmos cristalizem e possam ser removidos por filtração.

l Melhoria na eficiência das lavagens produz efeito importante na redução do volume de efluentes gerados. O maior volume de resíduos perigosos da fabricação de PCI's são gerados nas operações de lavagem que sucedem os banhos do processo propriamente dito. Algumas sugestões sobre esse tema já foram citadas anteriormente e outras serão apresentadas a seguir :

l o uso de lavagens por "sprays" ou neblinas pode ser feito logo acima dos tanques dos banhos do processo. A pequena quantidade de água utilizada com essas técnicas pode ser utilizada como a própria água de reposição do banho, além de reduzir substancialmente a contaminação das lavagens por imersão subsequentes;

l a utilização de água deionizada para as lavagens reduzirá o volume das lamas geradas no tratamento dos efluentes. A eficiência da lavagem também fica comprometida pela presença de contaminantes e exige o uso de maior volume de água. Os contaminantes contidos na água comum se precipitam como sais e contribuem para o maior volume das lamas geradas. Em "Guides to Pollution Prevention" - U.S. EPA há referências de custos de sistemas de deionização de água, referentes aos E.U.A.;

l o projeto adequado dos sistemas de lavagem pode contribuir para a redução do consumo de água e, conseqüentemente, do volume de efluentes a ser tratado. Nos processos manuais, a instalação de chaves de fluxo permite a entrada de água de reposição apenas quando as peças estão no tanque, bem como a determinação do volume ótimo da reposição necessária. O monitoramento das condições da água de lavagem por meio de sensores como pH/condutividade, os quais controlam a entrada de água, pode manter os seus parâmetros dentro do seu ótimo, com reposição mínima;

l aumento da agitação entre a peça lavada e a água melhora a eficiência do



processo. Isso pode ser conseguido movendo-se a peça dentro do tanque ou criando turbulência na água mediante a injeção de ar ou de circulação forçada de água. A melhor eficiência é conseguida com a injeção de ar comprimido que deve ser filtrado e livre de óleo.

l Dentro de uma planta de produção de PCI's existem muitas oportunidades de reciclagem e recuperação de produtos das correntes de efluentes, antes da sua disposição final. Muitos dos produtos descartados nos banhos do processo e parte das águas de lavagem podem ser reutilizados em outros processos, dentro da planta. Produtos químicos podem ser recuperados das águas de lavagem. Metais valiosos como o cobre também podem ser recuperados das correntes de efluentes. Para se aproveitar adequadamente os materiais presentes nas correntes de efluentes, minuciosa caracterização dessas correntes deve ser feita a fim de conhecer os produtos que delas podem ser aproveitados, bem como aqueles que as tornam realmente resíduos e conferem-lhes periculosidade. Algumas técnicas úteis na recuperação/reuso/reciclagem de materiais na planta são apresentados a seguir :

l a segregação das diferentes correntes de resíduos, gerados na planta, permite que o seu reuso seja promovido, notadamente no caso das águas de lavagem ou que os diferentes materiais neles contidos sejam recuperados. A recuperação de metais presentes nas várias correntes é facilitada se estas não forem misturadas;

l os metais recuperados podem ser utilizados de várias formas. Os sais metálicos podem ser reutilizados de volta nos banhos do processo ou os metais elementares podem ser vendidos para compradores de sucatas;

l Os processos de ataque ácido podem usar algumas das técnicas já citadas em itens anteriores, como utilização de produtos menos tóxicos, substituição do processo por outro etc. Métodos específicos são discutidos abaixo:

l a metalização diferencial pode acelerar a deposição nos furos das placas e reduzir a quantidade de metal depositado na superfície cobreada da placa, com a conseqüente redução na quantidade de metal que é depois retirada pelo ataque ácido. Essa técnica ainda está em desenvolvimento;

l o uso de produtos não quelantes para o ataque ácido, como o persulfato de sódio, peróxido de hidrogênio/ácido sulfúrico, em substituição ao persulfato de amônia que é quelante;

l usar uma lâmina de cobre mais fina para produção da placa cobreada base a fim de reduzir a quantidade de cobre retirada posteriormente pelo ataque ácido;

l utilizar a deposição de padrão em lugar da deposição de painel (ver descrição dos processos em 3.3) para reduzir a quantidade de cobre retirada posteriormente pelo ataque ácido. Alguns tipos específicos de placas podem exigir a deposição de painel por necessidade de menores tolerâncias na variação das seções transversais das linhas de circuitos;

l a utilização de processos aditivos, em lugar de subtrativos (ver item 3), elimina o descarte dos produtos de ataque ácido, por eliminação desse



passo no processo de produção. Há também substancial redução da geração de lamas que contêm metais. Embora o método subtrativo ainda seja largamente utilizado, as vantagens de menor geração de resíduos e menores custos do método aditivo estão fazendo com que sua aceitação aumente. Algumas desvantagens do método aditivo devem ser também consideradas, como a exigências de fotomáscaras processadas por solventes e não por água, e a presença de cobre altamente complexado no descarte do banho, que gera problemas de tratamento de efluentes;

l utilização de produtos de ataque ácido que não contêm cromo para reduzir a toxicidade do efluente. Cloreto férrico ou persulfato de amônia podem substituir os ácidos crômico/sulfúrico;

l a reciclagem dos produtos de ataque ácido é possível e existem várias alternativas para isto. Alguns exemplos podem ser encontrados em Guides to Pollution Prevention - U.S. EPA .

As perdas de produtos químicos do processo, em virtude do "drag-out", é a fonte mais significativa de produtos químicos presentes nos efluentes. O tratamento desses efluentes é importante fonte de resíduos perigosos na indústria de PCI's, por causa das lamas resultantes.

A disposição dessas lamas, em aterros, tem sofrido restrições crescentes em países como os Estados Unidos, o que tem levado a aumentos nos custos dessa disposição (Nunno, T. e "Guides to Pollution Prevention" U.S. EPA) .

As formas de promover a redução dos resíduos associados ao tratamento incluem a segregação das correntes de resíduos, uso de produtos alternativos para o tratamento, e uso de tecnologias alternativas para o tratamento ("Guides to Pollution Prevention" U.S. EPA) .

A segregação de correntes pode aumentar a eficiência do sistema de tratamento. Ao egregar os agentes quelantes de outras correntes, é possível reduzir o uso de produtos para quebra dos agentes quelantes. Isolar correntes que contêm cianetos de outras correntes que contêm ferro ou agentes complexantes facilita o tratamento por evitar a formação de outros produtos a partir dos cianetos. Segregar correntes com metais diferentes facilita a recuperação seletiva desses metais. Isolar correntes ácidas ou alcalinas, que não contenham metais, pode permitir seu tratamento apenas por uma simples neutralização; isso também reduzirá o uso de produtos químicos no tratamento das correntes contendo metais.

A seleção dos produtos usados no tratamento deve ser feita com cuidado, levando-se em consideração não apenas seu custo, mas o volume de lamas geradas após o seu uso. O uso de cal, por exemplo, embora seja mais barato por unidade de produto neutralizado, gera cerca de dez vezes mais lamas que o uso de soda cáustica . Agentes coagulantes como cloretos férrico e de alumínio se convertem em hidróxidos e se adicionam ao volume de lama. Existem produtos que fazem esse tratamento sem contribuir para o volume de lama. O uso de produtos alternativos depende das características do sistema de tratamento e dos resíduos gerado; seu uso deve ser avaliado em conjunto com seus produtores e por meio de experimentos para determinar sua eficácia.

A utilização de processos, como colunas de troca iônica, pode ser utilizada nos efluentes antes do seu descarte final. Embora não permitam a recuperação de produtos químicos presentes nos efluentes, podem ser utilizadas para reciclar as águas de lavagem utilizando-se uma unidade de tratamento por carbono ativo,


6. TRATAMENTO DE EFLUENTES



em seguida. Os custos de sua operação dependerão do volume dos efluentes e da concentração dos produtos presentes ("Guides to Pollution Prevention" U.S. EPA).

O tratamento de banhos de deposição não elétrica de cobre que contém formaldeído pode sofrer com problemas de entupimento das linhas de drenagem dos tanques dos banhos, em função de deposição do cobre de uma solução ainda ativa. Uma solução encontrada (Holly, Jerry D.) foi a mistura, em um tanque de drenagem, dessa solução, de peróxido de hidrogênio em proporções adequadas a destruir o formaldeído a fim de evitar que a reação de metalização ocorresse.

A recuperação de metais e sais metálicos emprega várias tecnologias com resultados satisfatórios. Algumas delas serão abordadas brevemente a seguir; maiores detalhes e referências específicas podem ser obtidas em "Guides to Pollution Prevention" - U.S. EPA:

l a evaporação é uma técnica utilizada para retirar a água de uma solução, concentrando-a até um ponto desejado. É utilizada com águas de lavagem que permitem sua reciclagem como reposição dos metais e outros componentes dos banhos de processo. Embora seja uma tecnologia consolidada, representa uso intensivo de energia e apresenta a desvantagem de concentrar também as impurezas trazidas por águas de reposição, problema reduzido no caso do uso de água deionizada;

l resinas de troca iônica, recuperação eletrolítica, eletrorecuperação/eletrorefinamento são utilizadas para recuperar apenas metais ;

l eletrodiálise é utilizada para separar íons positivos e negativos de uma solução, em duas correntes diferentes. Pode ser utilizada para íons metálicos e sais;

l osmose reversa e tecnologias de membranas líquidas podem ser utilizadas para recuperar produtos específicos.

O tratamento de efluentes que contém diferentes tipos de metais, de forma a realizar retirada seletiva de cada um desses metais, é um processo possível. A tecnologia utilizada foi a eletrodeposição dos metais a partir de cátodos diferentes, com o uso de potenciais específicos em cada um deles (Suzuki, R. et al) . A sua aplicação no tratamento "on-line" de águas de lavagem de processos de metalização é citada como possível aplicação do método.

A indústria de produção de placas de circuitos impressos é uma fonte importante e crescente na geração de resíduos perigosos, nos países onde o volume de sua produção é importante. O aumento mundial no consumo de produtos eletrônicos de todo tipo só fará aumentar a gravidade dos problemas decorrentes dessa produção, nos anos seguintes.

O uso de produtos potencialmente perigosos para o homem, com potencial de agressão ao meio ambiente também elevado, coloca esse ramo de atividade no foco das agências ambientais de países produtores de placas em larga escala.

A busca de meios para a redução na geração de emissões, resíduos e efluentes tem gerado soluções que são efetivas, além de ter o potencial de reduzir os custos da empresa. Muitas dessas soluções são bastante simples com implementação de baixo custo e podem ser adotadas mesmo por instalações de pequeno porte.

Esses custos devem ser avaliados não apenas diante dos custos de operação dos processos em si, mas em


7. CONCLUSÃO



face dos crescentes custos e restrições impostas à disposição dos resíduos perigosos em todo o mundo.

A busca contínua de soluções para os problemas ambientais existentes atualmente, e que venham a surgir no futuro na indústria de produção de placas de circuito impresso, é um dos meios de tornar menos danoso para o homem e para o meio ambiente o crescente uso de produtos eletrônicos em todo o mundo.

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9.1 Anexo A - Fluxograma do processo de produção - Placas de circuito impresso - Método subtrativo

9.2 Anexo B - Sistema de lavagem em contra-corrente


9 ANEXOS


9 ANEXOS 9.1 Anexo A - Fluxograma do processo de produção - Placas de circuito impresso - Método subtrativo






9 ANEXOS 9.2 Anexo B - Sistema de lavagem em contra-corrente

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