최근, 인쇄회로기판 제조공정으로부터 유가자원을 회수하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 인쇄회로기판의 드릴가공 받침대로 사용한 후 폐기되는 백보드 소재활용과 소형화, 고 신뢰성화에 따른 유가금속인 금 회수가 필수적이다. 특히 이동통신용 전자부품의 핵심소재로 사용되는 인쇄회로기판부품에는 최소 0.03 ${\mu}m$에서부터 최대 50 ${\mu}m$ 두께로 금이 도금되어 있다. 금, 원자재, 약품 값 폭등으로 생산현장의 유가자원 활용이 중요한 과제로 대두되면서 유가자원 활용을 위한 경쟁이 가속화되는 추세다. 본고에서는 인쇄회로기판 제조공정에서 발생하는 폐백보드 및 금의 회수에 대한 기술동향을 제공함으로써 유가자원 활용 산업발전에 기여하고자 하였다.
최근, 인쇄회로기판 제조공정으로부터 유가자원을 회수하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 인쇄회로기판의 드릴가공 받침대로 사용한 후 폐기되는 백보드 소재활용과 소형화, 고 신뢰성화에 따른 유가금속인 금 회수가 필수적이다. 특히 이동통신용 전자부품의 핵심소재로 사용되는 인쇄회로기판부품에는 최소 0.03 ${\mu}m$에서부터 최대 50 ${\mu}m$ 두께로 금이 도금되어 있다. 금, 원자재, 약품 값 폭등으로 생산현장의 유가자원 활용이 중요한 과제로 대두되면서 유가자원 활용을 위한 경쟁이 가속화되는 추세다. 본고에서는 인쇄회로기판 제조공정에서 발생하는 폐백보드 및 금의 회수에 대한 기술동향을 제공함으로써 유가자원 활용 산업발전에 기여하고자 하였다.
Recently, we have investigated the recovery of resources from the waste material of manufacturing printed circuit board. As printed circuit board or chip has become light, small, high reliability, it is necessary to reuse and recover resources from them. Especially, the printed circuit board that ha...
Recently, we have investigated the recovery of resources from the waste material of manufacturing printed circuit board. As printed circuit board or chip has become light, small, high reliability, it is necessary to reuse and recover resources from them. Especially, the printed circuit board that has been used for important mobile electronic pans are plated with min.0.03 ${\mu}m$ to max.50 ${\mu}m$. As increasing the cost of gold, raw material, chemicals, payments and waste material, it has been accelerated the competition for reuse and recovery. But, it is insufficiency of technician and equipments for the recovery of effective resource. In this paper, as analyzing the technical trend of gold recovery and waste back board from the manufacturing process of printed circuit board, it may be effective of recycling, further more it may be contributed to develop the valuable resources.
Recently, we have investigated the recovery of resources from the waste material of manufacturing printed circuit board. As printed circuit board or chip has become light, small, high reliability, it is necessary to reuse and recover resources from them. Especially, the printed circuit board that has been used for important mobile electronic pans are plated with min.0.03 ${\mu}m$ to max.50 ${\mu}m$. As increasing the cost of gold, raw material, chemicals, payments and waste material, it has been accelerated the competition for reuse and recovery. But, it is insufficiency of technician and equipments for the recovery of effective resource. In this paper, as analyzing the technical trend of gold recovery and waste back board from the manufacturing process of printed circuit board, it may be effective of recycling, further more it may be contributed to develop the valuable resources.
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문제 정의
본 연구에서 폐백보드 회수활용기술과 금 회수 관련된 주제에 대하여 기술정보를 분석하여 동향을 파악하였다. 기술정보 검색은 사이언스다이렉트(http://www.
제안 방법
- PCB 스크랩에 함유된 금속성분을 회수하기 위한 건식용융실험을 실시하였다. 전처리 과정으로 PCB 스크랩을 산화처리한 후 정량분석한 결과 산 처리 주성분은 SiO2, AI2O3 및 CaO가 각각 30.
1991년도부터 2009년 현재까지 인쇄회로기판 제조공정의 금 및 폐백보드 회수동향에 대한 기술정보검색을 진행하여 관련기술의 추세 및 동향을 분석하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다.
168 mm 크기로 커팅 밀을 사용하여 잘게 부수어 스크린 망으로 분급하였다. 그 후 부유선별 후 금속과 비금속을 회수하는 기술을 제시하였다. 4층 기판으로 시작한 심천(深川)공장에서는 중국의 낮은 제조원가 강점을 적극 활용하고 있으며 2004년 정보통신용 휴대기기 생산이 급증하면서부터 휴대폰용 기판 재활용이 50%를 차지하였다.
폐백보드는 현재 국내 제조업체에서는 고비용을 부담하면서 위탁 폐기하고 있는 실정이며 특히 인쇄회로기판 제조공정에서는 공통적으로 슬러지, 스크랩, 폐합성수지 등과 함께 제조공정 자재의 약 30% 정도는 폐기물로 처리되고 있다. 드릴 가공공정의 폐백보드를 컨테이너, 건축 차열, 흡음 내장재와 이동식컨테이너 내장재로 효과적으로 활용하고 도금공정의 금을 회수하는 국내외 기술동향을 제공하였다.
하지만 이 시기에는 금을 시안화나트륨과 과산화수소 혼합수용액 중에 60℃ 침적하거나 왕수에 녹여 박리 회수하는 정도였다. 시안과 왕수는 유독한데다 사용온도도 높고, 금도 소량이어서 경제성이 없어 전량 소각 처리하였다. 2000년대 들면서부터 이동통신용 휴대폰, 반도체 통신, 노트북 컴퓨터용 금도금 물량이 급속히 증가하여 업체들마다 금도금공정의 다층기판과 플렉시블 기판을 대상으로 금을 대량 회수하기 시작하였다.
대상 데이터
기술정보 검색은 사이언스다이렉트(http://www. sciencedirect.com)와 NDSL(http://www.ndsL)의 DB를 이용하였으며 1991년 이후의 데이터를 대상으로 Table 1 과 같은 검색조합으로 얻어진 DB의 내용을 분석하였다.
Tzu-Yar Liu 등은, 인쇄회로기판 제조공정의 불량 스크랩으로부터 금속과 비금속을 분리회수, 하는 연구를 하였다. 이 연구보고에 따르면 구리는 주요 회수대상금속으로서 8개의 샘플을 샘플 당 5~10kg을 로트로 하여 파쇄공장에서 1.168 mm 크기로 커팅 밀을 사용하여 잘게 부수어 스크린 망으로 분급하였다. 그 후 부유선별 후 금속과 비금속을 회수하는 기술을 제시하였다.
금은 보통 2단 수세 회수 조에서 이온교환수지 (Ion Exchange) 방법으로 회수된다. 플렉시블 인쇄회로기판 금도금은 은(Ag) 에폭시, 금 와이어 (Au Wire), 볼 본딩 (Ball bonding)용 무전해 금/니켈 도금공정으로 구성되어 있다. 금도금은 산탈지-수세 Soft Etchings수세—팔라듐 촉매-t수*무세전- 해 니켈—수세—IO%황산-수세-전해 금도금(0.
최근금원자재 가격상승으로 금 원자재를 해외로 유출하는 것을 금지하고 있는 가운데 대만기업이 중국의 휴대폰용 기판시장에 투자하면서 전자제품과 차량용 메탈 기판이 각각 15%, 7%, TF「LCD와 공업용이 5%대로 증가하고 있다. 회수대상 금속은 금, 니켈, 동, 알루미늄, 주석, 팔라듐 등이다.
성능/효과
플렉시블회로기판은 회로 폭 100 gm 에서 50|im이하로, BGA 및 CSP는 75 |im에서 35 gm 이하의 파인패턴 추세로 공정개발과 함께 금 회수도 활발히 진행될 것으로 예상 된다.'2)그러나 인쇄회로기판 가공공정의 폐백보드 재자원화에 대해서는 일반화되지 않고 있는 것으로 조사되었다.
1. 최근 금값 폭등에 따라 인쇄회로기판 제조업체의 금도금 공정에서는 0.03-50 gm 금을 회수함으로써 제조원가 절감을 달성할 수 있다. 향후 금도금 두께, 폐도 금액의 금 이온농도, 방류 폐수 중의 미량 금 이온농도, 회수설비, 회수방법 등을 토대로 경제성 검토가 필수적이다.
발표되었다.6, 9)인쇄회로기판에는 평균적으로 동 20%, 철 8%, 주석 4%, 납 2%, 아연 1%, 은 0.2%, 금 0.1%, 팔라듐 0.005% 함유되어 있다. 대만의 인쇄회로기판 생산과 재활용 특징은 2004년부터 중국에 진출하면서 부터 자체생산량과 금 회수대상 량이 매년 5% 정도 감소하는 추세다.
분리시켜 회수 하였다.7)인쇄회로기판 생산량이 증가할수록 폐액이 증가하기 때문에 근원적으로 제품설계단계에서부터 소형화, 파인패턴, 박판으로 개발함으로써 금도금 폐액을 감소시킬 수 있다. 테플론이나 폴리이미드 소재의 고부가가치 플렉시블기판의 비어 홀 도금, 레이저드릴 적용이나 Nano Copper Paste법, 플라스마 친환경 표면처리기술 등이 상용화될 경우 향후 폐기물 발생을 최소화 할 수 있다.
Soft etching, 촉매 및 Ni공정 수세액에 적절한 역삼투막은 RO-TL 막이었으며 각 수세액 중의 Cu, Pd 및 Ni이온을 제거하고 투과수는 공정용수로 활용할 수 있었다. Au 도금공정 수세액의 경우는 먼저 Au 도금조에 악영향을 미치는 Cu, Ni이온을 나노 여과막을 이용하여 제거하고 투과수 중에 함유된 유가 금속인 Au를 역삼투막으로 농축 회수하여 공정 수로의 재활용과 Au의 재활용이 가능함을 확인하였다.
15)이 자료에 따르면 50% 구리, 25% 주석과 7% 납이 주요 성분인 것으로 조사되었다. 구리와 알루미늄 순도는 각각 87%, 99% 까지 증가시켜 유가금속을 회수하고 있는 것으로 밝혀졌다.
38%로 소량함유된 것으로 분석되었다. 또, 금속성분으로서는 Cu의 함량이 가장 많은 21.1%이고, PCB 스크랩 중 Ag 및 Au는 각각 0.21, 0.02%로 나타났다.
2000년대 들면서부터 이동통신용 휴대폰, 반도체 통신, 노트북 컴퓨터용 금도금 물량이 급속히 증가하여 업체들마다 금도금공정의 다층기판과 플렉시블 기판을 대상으로 금을 대량 회수하기 시작하였다. 인쇄회로기판의 CPU 메모리칩 금도금 두께도 두꺼워지면서 코리아써키트, 대덕전자, 이수페타시스, 심텍, 엑큐리스, 디에이피, SI플렉스, 뉴플렉스, 코스모텍, 현우산업, 비에이치 플렉스사에서도 금을 회수하고 있는 것으로 조사되었다.
실시하였다. 전처리 과정으로 PCB 스크랩을 산화처리한 후 정량분석한 결과 산 처리 주성분은 SiO2, AI2O3 및 CaO가 각각 30.6, 19.3, 14.0% 함유된 것으로 나타났으며 그 외 MgO, BaO, TiO2 등이 1.1, 0.63 및 0.38%로 소량함유된 것으로 분석되었다. 또, 금속성분으로서는 Cu의 함량이 가장 많은 21.
7에 나타내었다. 종류별 금 회수비율은 플렉시블 PCB 30%, 반도체용 IC-Substrate 25%의 높은 회수비율을 보였고, 다층 MLB 21%, 단양면 PCB가 5%로 가장 낮은 회수 비율을 보였다.
후속연구
트리포드사는 메모리용 IC-substrate 기판을, TFT- LCD기판과 함께 중국에 신규공장을 설립하면서 유가 자원을 회수할 예정이다. 20층 이상의 고다층, 임피던스 인쇄회로기판의 중국진출이 급증할 추세로 전망됨에 따라 휴대전화 단자부 금도금, LCD용 인쇄회로기판 금도금 회수와 서버용 백 플레이트 50nm금도금 박리회수가 필수적으로 진행될 것으로 보인다. 곤산(昆山)공장과 강음 (江飮)공장에는 2002년에 설립되어 2003년에 늦게 진출한 기업들이 많다.
03-50 gm 금을 회수함으로써 제조원가 절감을 달성할 수 있다. 향후 금도금 두께, 폐도 금액의 금 이온농도, 방류 폐수 중의 미량 금 이온농도, 회수설비, 회수방법 등을 토대로 경제성 검토가 필수적이다.
하지만 현재 폐 인쇄회로기판 제조공정의 폐백보드를 건축용 흡음 차열재로 사용하기 위한 특허는 드물다. 향후 선진국에서는 중국으로 특허를 다수 출원하여 사업화 할 전망이다.
인쇄회로기판 제조공정중의 백보드활용에 대해서는 국내 대학연구실이나 특허로 일부등록 되어 있을 뿐 아직 상용화 되지 못하고 있는 실정이다. 향후 인쇄회로기판 제조공정의 금 및 폐백보드 활용과 함께 유가 자원 회수를 위한 효과적인 설비개발과 인력양성이 필요할 것으로 사료된다.
최근 Nagano, Aichi, Ibaraki 지역에서는 50nm이하의 파인패턴 반도체 IC 기판을 주력으로 개발하는 가운데 CMK, Mektec, Sony, Nikko Denko사가 중국의 동완(東莞)과 소주(蘇州)에 진출하여 세계적인 Nokia, Motorola사에 고부가가치의 폴리이미드 플렉시블 금도금기판과, 휴대폰용 빌드 업 기판을 공급하고 있는 것으로 알려졌다. 향후 중국에 진출한 일본의 인쇄회로기판 생산업체에서도 제조공정중의 금과 백보드의 회수가 활발할 것으로 예상된다. 일본지역 이외에도 서부유럽에서는 6백만 톤의 폐 전자제품이 발생하였고, 매년 3%~5% 씩 증가하고 있는 것으로 알려졌다.
참고문헌 (32)
Jae-chun Lee, Hyo Teak Song, Jae-Min Yoo, 2007: "Present status of the recycling of waste electric and electronic equipment in Korea", Resources, Conservation and Recycling, 50, pp.380-397.
김유상, 2005: "폐 인쇄회로기판의 유가자원회수", 한국환경자원공사, pp. 1-112.
K. Huang et al., 2009: "Recycling of waste printed circuit boards: A review of current technologies and treatment status in China", Journal of Hazardous Materials, 164, pp. 399-408.
Wang. S, 2008: "Novel Electrowinning Technologies: The Treatment and Recovery of Metals from Liquid Effluents", JOM: The Member Journal of TMS, 60(10), pp. 41-45.
김병수, 김치권, 송정수, 2007: "금제련 기술의 현황", J. of Korean Inst. of Resources Recycling, 16(3), 3-11.
J. J. Ke et al., 1995: "Recovery of Gold, Silver and Other Metals from Anode Slime of Copper Electrolytic Refining", The 3th International Symposium on East Asian Resources Recycling Technology, pp. 190-195.
이용철, 강동권, 1994: "이온교환수지법에 의한 산 금속회수장치개발", 통상산업부, pp. 1-80.
EEJA, 2009: "Cost Down & High Performance Process Line-up", KPCA Seminar, pp. 9.
Tzu-Yar Liu, 1995: "A Feasibility Study of Separating Metals and Laminates from Defects and Scraps of the Printed Circuit Board", The 3th International Symposium on East Asian Resources Recycling Technology, pp. 165-174.
KPCA, 2008: "2008년 한국의 전자회로기판 기술로드맵", 한국전자회로산업협회, pp. 2-25.
K. Huang et al., 2009: "Recycling of waste printed circuit boards: A review of current technologies and treatment status in China", Journal of Hazardous Materials, 164, pp. 399-408.
Chiou, Y. C. et al., 2008: "The feature extraction and flaw detection and classification in BGA gold-plating areas", Expert systems with applications, 35(4), pp.1771-1779.
Gu, Guohua et al., 2004: "Crushing performance and resource characteristic of printed circuit board scrap", The Chinese journal of printed circuit board scrap, 14(6), pp. 1037-1041.
이동훈 외 2인, 2003: "분리막을 이용한 무전해 PCB 도금폐수의 재활용", 한국막학회지, 13(1), pp. 9-19.
Oh, Chi-Jung et al., 2001: "Selective leaching of metals (Au, Ag, etc.) from waste printed circuit boards (PCB)", 대한전자공학회지, 2001(10), pp. 193-197.
I.O. Ogunniyi et al., 2009: "Investigation of forth flotation for benefication of printed circuit board comminution fines", Mineral Engineering, 22, pp. 378-385.
Hongpin Mo. Zongguo Wen et al., 2009: "China's recyclable resources recycling system and policy: A case study in Suzhou", Resources, Conversion and Recycling, 53, pp. 409-419.
H. CHERMETTE et al., 1975: "Substoichiometric extraction of gold(III), Determination of the extraction constant of gold dichloride diethyl dithiocarbamate", Analytica Chimica Acta, 80, pp.335-341.
H. CHERMETTE et al., 1977: "Extraction of gold(III) with copper diethyl dithiocarbamate part1. Extraction of gold Bisdiethl dithiocarbamate", Analytica Chimica Acta, 88, pp. 331-338.
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