第19章 光電業減廢及資源再生

產業減廢與資源再生

1

產業分類(1/9)

1. 光顯示器產業

2. 光儲存產業

3. 光輸入產業

4. 光通訊產業

5. 光電元件

2

產業分類(2/9)

1.光顯示器產業

陰極射線管顯示器(CRT Monitor)

電激冷光顯示器( EL Display )

液晶顯示器( LCD Display )

電漿顯示器( Plasma Display )

有機電激光顯示器( OLED Display )

3

產業分類(3/9)

2.光儲存產業

如 CD、DVD

光碟機讀取頭

4

產業分類(4/9)

3. 光輸入產業

數位相機顯像原理

5

產業分類(5/9)

3. 光輸入產業

數位相機 數位攝影機

6

產業分類(6/9)

3. 光輸入產業

照相手機用微型影像光學鏡組

7

產業分類(7/9)

4. 光通訊產業

8 光連接器 波長多工器 光收發器

產業分類(8/9)

5. 光電元件

9

LED發光二極體 LD雷射二極體 光偵測器

產業分類(9/9)

玻璃基板上游材料

聯電、敦茂華邦、聯詠奇景、凌越等

輔祥、瑞儀先益、大億元津、福華中強光電等台灣默克

協臻、力特日東電工住友化學

展茂、劍度和鑫、南鑫勝華、國際彩光、華映台灣凸版

劍度錸德勝華默克光電保

台灣康寧中晶光電台灣板保旭硝子發殷

友達、奇美華映、瀚宇廣輝、統寶元太等

勝華、南亞光聯、碧悠凌巨、高雄日立等

勝華、光聯碧悠、美相

來寶、東元激光等台塑光電華映

達威、久正、所羅門、晶采、眾福、上靖、全台晶像等十多家

模組廠商

工業儀表醫療儀表飛行儀表

行動電話汽車導航呼叫器視訊電話

筆記型電腦LCD Matrix

數位相機PDA

家電產品手錶計算機

攜帶電視VCD player

投影機

儀表產品通信產品資訊產品消費產品影視產品

其他TFT LCDSTN LCDTN LCDOLEDPDP

驅動IC背光模組液晶偏光膜彩色濾光片ITO玻璃

下游材料

中游材料

10

TFT-LCD

11

ARRAY流程

去光阻

玻璃基版

B/M形成

薄膜工程

R、G、B光阻塗佈

顯影

曝光

ITO導電膜形成

檢查

SiO2膜塗佈

C/F基板

PI膜印刷

PI前洗淨

定向處理

定向處理後洗淨

薄膜工程

成膜前洗淨

鍍濺成膜半導體成膜

顯影

曝光

光阻塗佈

濕蝕刻乾蝕刻

檢查

SiO2膜塗佈

Array基板

PI膜印刷

PI前洗淨

定向處理

框膠材塗佈

定向處理後洗淨

間隔物散佈

TFT-ARRAY基板製造工程

C/F基板製造工程

CELL 流程

ARRAY製程流程圖

12

CELL製程流程圖

CELL 流程

切割/裂片

封止

液晶注入

封止後洗淨

面板檢查

偏光板黏合

配向膜剝離

ARRAY流程

MODULE 流程13

MODULE製程流程圖

MODULE 流程

CELL 流程

清洗

CELL、PCB組裝

實裝貼付

組裝檢查

捆包工程

倉入工程

成品14

ARRAY流程所排放之主要污染物(1/2)

空氣污染物 水污染物 廢棄物

有機物：

異丙醇、丙酮、乙

醇、乙酸正丁酯、

矽甲烷

無機酸：磷酸、氯化氫、硝酸、氫氟酸、硫酸

無機鹼：氨

特殊氣體：全氟化物、氟氣、磷化氫等。

有機物：乙醇、異丙醇、 丙酮、光阻劑等

無機酸：蝕刻液、剝離液、磷酸、磷酸、硝酸、氫氟酸、硫酸、鹽酸

液鹼：顯影液、氫氧化物、氨

其他：磷化氫、二甲亞砜、四甲基氨氫氧化物等

廢玻璃、廢溶劑、廢光阻、廢電池、集塵灰、汞燈、氟化鈣污泥等

15

- 16 -

ARRAY流程所排放之主要污染物(2/2)

主要原物料 製程單元 主要污染物

光阻劑

去光阻劑

黃光製程 空氣污染物：醚醇類(PGME 、GMEA) 、NMP 、DMSO等

廢棄物：廢光阻

顯影液

顯影製程

空氣污染物：氨

廢棄物：顯影廢液

蝕刻液 蝕刻製程 空氣污染物：磷酸、磷酸、硝酸、氫氟酸、硫酸、鹽酸

廢棄物：蝕刻廢液、廢酸

有機溶劑

無機酸鹼

超純水

清洗製程 水污染物：各種原物料

廢棄物：廢溶劑、廢酸、廢鹼

有機溶劑 製程維護

（ＰＭ）

空氣污染物：異丙醇、丙酮、乙醇

廢棄物：廢溶劑 16

旋轉式塗佈法(Spin Coating)

原理 : 將塗料噴塗在玻璃基板上，再 Spin 到所需的厚度

操作變數 : 黏度、固含量、轉速、旋轉時間

Spin Coating 會浪費許多塗料

17

CELL流程所排放之主要污染物 空氣污染物 水污染物 廢棄物

有機物：

異丙醇、丙酮、乙醇等

有機物：

乙醇、異丙醇、丙酮、

剝離液(NMP)等

廢玻璃、廢溶劑、廢液晶

主要原物料 製程單元 主要污染物

有機溶劑

超純水

清洗製程 水污染物：有機溶劑

有機溶劑 製程維護

（ＰＭ）

空氣污染物：異丙醇、丙酮、乙醇

廢棄物：廢溶劑

液晶 液晶充填 廢棄物：廢液晶

18

MODULE流程所排放之主要污染物

空氣污染物 水污染物 廢棄物

有機物：

異丙醇、丙酮、乙醇等

有機物：

乙醇、異丙醇、丙酮、

偏光板溶劑等

廢玻璃、廢溶劑、五金廢料、廢塑膠、廢面板等

主要原物料 製程單元 主要污染物

有機溶劑

超純水

清洗製程 水污染物：有機溶劑

有機溶劑 製程維護

（ＰＭ）

空氣污染物：異丙醇、丙酮、乙醇

廢棄物：廢溶劑

五金配件、塑膠配件、面板

裝配線 廢棄物：五金廢料、廢塑膠、廢面板

19

- 20 -

現行之績效指標：

當原水用量與回收水量等比例減小時，水回收率不變，無法表現出節水績效

當原水用量不變時，擴大回收水量，可以提高水回收率，但就節水績效而言，未必有正面效果

回收水量在查核管考上較難舉證，特別是製程設備內部的回流設計，難以界定是否屬於回收水範圍，更難查核舉證其回收水量

目前國內光電半導體業普遍採行，為管制上的通用原則

強調節水的重點在於回收再利用

水回收率

缺點 優點 定義

=+

回收水量水回用率

回收水量 原水用量

用水績效指標

20

經濟部水利署採用之行業別用

水量標準範圍係選用單位廠地

面積用水量、單位樓地板面積

用水量、單位員工人數用水量

及單位年產值用水量，其中之

平面顯示器屬於細分類行業別

為「2792」的「光電材料及元

件製造業」，依據水利署之調

查，本產業之用水區間如右，

和其他產業相比，屬於高用水

量產業。 51.694 45.891～55.526 10～3115

區間平均值

(噸／人／年) 單位用水區間規模(噸／人／年)

員工人數規模

(人)

單位員工人數用水量

0.125 0.082～0.193 3000～5570000

區間平均值 (噸／萬元)

單位用水區間規模(噸／萬元)

產值規模

(萬元)

單位年產值用水量

0.196 0.119～0.354 224～9554350

區間平均值

(噸／㎡／年)

單位用水區間規模(噸／㎡／年)

樓地板面積規模

(㎡)

單位樓地板面積用水量

7.381 6.446～8.001 125～47749

區間平均值

(噸／㎡／年) 單位用水區間規模(噸／㎡／年)

廠地面積規模

(㎡)

單位廠地面積用水量

用水績效指標

21

韓國三星之環境報告書所採用的指標為單位產值所需之水量：

0.011 0.007 0.003 0.003 0.001 單位產值回收水 （噸/萬元新台幣）

0.091 0.103 0.069 0.106 0.078 單位產值工業用水

（噸/萬元新台幣）

韓國三星發表資料(產值轉換為萬元新台幣計算）

39 24.9 11.1 8.9 2.7 單位產值回收水 （噸/百萬美元）

319 360 243 370 273 單位產值工業用水 （噸/百萬美元） 韓國三星發

表資料(raw

data)

2000 1999 1998 1997 1996

我國光電材料及元件製造業單位產值用水量為 0.125 噸/萬元。

韓國三星的產品種類包含家電產品、半導體元件等。

用水績效指標

22

國內某 TFT-LCD 公司 92 年用水資料

6.37

128661.4

215009

75％

819600

B廠

4.63

0.75

600746.2

745440片

419742片

65％

2784000

475

A廠

- 單位產品用水量（m3/m2）

0.082～0.193 單位產值用水量（m3/萬元）

產品面積（m2/年）

(mm2 )680*880

(mm2)550*670 玻璃基板

投入面積

水回收率(全廠)

用水量（噸/年）

產值（億）

經濟部水利署

公佈之用水區間

以國內外用水績效指標相關資料分析顯示：

我國平面顯示器產業屬於高用水產業，節水空間仍大。

水回收率不適合作為用水績效之單一指標。

用水績效指標

23

廢氣處理

目前業界常用之空氣污染防制技術 洗滌塔 沸石轉輪 流體化床吸附系統 蓄熱式焚化 活性碳吸附塔

新穎空氣污染防制技術 生物過濾法 薄膜分離法 低濃度酸鹼廢氣高效率洗滌處理技術

24

- 25 -

對於無機酸鹼性氣體之處理方法以洗滌塔吸收法為主

常見之吸收洗滌裝置有：噴淋塔（spary column）、板式吸收塔（plate absorption tower）及填充塔（packed tower）等，其中以填充塔為各種氣體吸收洗滌塔中最被廣泛使用

操作注意事項：結垢、白煙、pH值、洗滌循環水

噴霧器

液體分佈器

外殼

任意堆置之填充料

出流氣體

填充料支撐物

入流氣體

出流水

進流水

洗滌塔

25

- 26 -

沸石轉輪

沸石濃縮轉輪器先將大風量低濃度有機廢氣轉換成小風量高濃度廢氣，再以焚化設備處理，為目前光電半導體業處理有機廢氣之主流技術

操作注意事項：脫附區溫度、焚化溫度、高沸點物質

提高溫度

熱交換器

焚化

設備

製程廢氣入口

濃縮後廢氣

乾淨空氣

乾淨空氣 排放口

A ： 吸附區 ； R ： 脫附區 ； P ： 冷卻區

A

R P

26

流體化床吸附系統 廢氣經由上落下的活性碳接觸後成淨化氣體排放，而吸附飽和的活性碳落至吸附塔底部的貯槽後，以空氣輸送的方式送入流體化床再生塔，脫附出來的高濃度廢氣，可冷凝回收或送入燃燒機分解。

操作注意事項：活性碳再生效率、換碳頻率、高沸點物質。

27

蓄熱式焚化

蓄熱式焚化（RTO）操作的基本原理是將含有VOCs的廢氣提昇至750℃以上焚燒，特點為熱回收方式屬於蓄熱式，可有效減少輔助燃料用量，降低操作成本。

操作注意事項 ：燃燒室溫度、蓄熱床切換頻率、熱回收效率。

輔助燃料

至煙囪

廢氣

主燃燒室輔助燃料

28

活性碳吸附塔 廢氣經吸附操作後，其污染物含量一般可降低至符合排放標準。特別是在除臭去除或緩衝應用上，因為異味分子在幾個ppm以下都還可以嗅覺到，而吸附能將其降低到無法聞出的程度。

操作注意事項

吸附塔內之活性碳量：空塔停留時間應大於0.5秒。

活性碳更換頻率：每公斤活性碳約可吸附0.1~0.3克VOCs 。

操作成本：每公斤活性碳約100元。

29

生物過濾法

利用自然界的微生物「吃掉」並代謝這些有機物。

主要優點為操作環境在常溫常壓下，操作成本極低。

主要缺點為佔地面積大，濾床荷重高。

30

廢水處理

無機酸鹼廢水之物化處理技術

含氟廢水之處理

酸鹼廢水之處理

有機廢水處理技術

活性污泥法

好氧-缺氧反應器

沈浸式薄膜生物反應器

新穎廢水處理技術

滲透蒸發技術

新型上流式厭氣污泥床廢水處理技術

厭氣流體化床生物處理技術 31

含氟廢水之處理

現在含氟廢水的處理方式則包括化學沈澱、混凝吸附、離子交換、流體化床結晶等處理方法，目前園區商多以鈣鹽沉澱後混凝為主要去氟手段。

流體化床結晶法為近幾年開發之新式處理法，已達到零污泥產生的目標，其所形成之氟化鈣結晶因純度極高（含水量小於10%）可作為資源再利用。

鹼劑

處理水

迴流水

水流分佈器

藥劑

擔體

結晶

擔體床呈

流體化狀態

廢水

藥劑

水源分佈器

放流水

擔體床呈

流體化狀態

32

活性污泥法

經最初沉澱池處理後之廢水，流入曝氣槽與槽內呈流動狀的好氧性微生物群之污泥相接觸後之流出水，於最終沉澱池分離後放流。

操作注意事項：活性污泥、曝氣槽發泡、曝氣槽臭味。

廢水

最初沉澱池

曝氣槽

最終沉澱池

放流水

排泥

污泥處理

迴流污泥

33

好氧-缺氧反應器

串聯缺氧反應器及好氧反應器，充分利用厭氧菌及好氧菌之性能分解有機物。

操作注意事項：廢水中毒性物質、 曝氣槽發泡、曝氣槽臭味。 廢水貯存槽 好氧反應槽缺氧反應槽

空氣

消泡劑

放流

34

沈浸式薄膜生物反應器

藉由薄膜有效固液分離之性質，提升廢水處理效率及生物操作穩定性。

因其處理水之水質較好，易於回收再利用。

操作注意事項：薄膜堵塞、反沖洗頻率。

廢水進流 過濾出流水

空氣入口

沉浸式薄膜

污泥排放

薄膜槽

鼓風機

真空過濾幫浦

反洗水槽

空氣入口

鼓風機

沈浸式薄膜

廢水進流

反洗水槽

過濾出流水

真空過濾泵浦

薄膜槽

污泥排放

35

廢棄物處理 廢棄物資源化 廢液晶玻璃資源化 特殊化學品資源化(異丙醇、乙酸正丁酯、 剝離液) 廢蝕刻液資源化 氟化鈣污泥資源化 有機污泥資源化 廢電池資源化

廢棄物清除

廢棄物處理

36

清潔生產技術

清潔生產之定義及作法

塗佈製程清潔生產技術

旋轉式塗佈法

擠壓式塗佈法

噴墨式塗佈法

NMP回收再利用

37

光電業減廢技術

減廢技術 方法說明

1.改進生產管理

如改進配方中的選比、減少研磨液的使用、延長機台設備清洗頻率、減少製程沾污及避免粒子沉降，減少清洗次數等。

2.改變原料

含氫氟酸廢水處理，以氯化鈣溶液取代氫氧化鈣溶液，減少氟化鈣污泥的產生量；選用正光阻替代負光阻，用水溶液顯像清洗，減少有機溶劑的產出。

3.改進製程 技術

鹼性蝕刻或電漿蝕刻替代酸性蝕刻；操作條件最佳化，改進滲透膜效率，減少清水水洗用量；製程設被規格齊一化等。

4.廠內廢棄物回收再利用

如SiN控片以熱磷酸蝕刻、氫氟酸或RCA等去除氮化矽膜後回收再使用；將硫酸廢液蒸餾純化後還收再利用；清洗晶片的異丙醇有機溶劑蒸汽回收再利用。

5.廠外廢棄物交換

異丙醇及二氯甲烷外售做為油漆、油印及玻璃清洗劑；Si3N4的廢蝕刻液外售做為肥料，減少廢溶劑處理成本。

38

塗佈製程清潔生產技術

材料利用率

10 ％

30 ％

50 ％

90 ％

80 81 90 92 93 91 82

中央滴下 50 ％工廠採行

Coat & Spin

Pre-wet & Spin 40 ％ 工廠採行

擠壓式塗佈(Spinless)

印刷式塗佈(Color Filter)

五代廠開始採行

回收再利用

機台表面處理 ＆回收再利用

改變塗佈方法

回收再利用

商業化技術

研發中技術

39

NMP 回收再利用

目前光電半導體業利用 NMP 作為清洗劑、去光阻劑、剝離劑等，每年產生約 3,000公噸 NMP 廢液。回收純化後可供 PU 合成皮業使用，替代其原本使用之 DMF。

優點

NMP 與 DMF 目前之主要用途皆作為溶劑，具高極性與水溶性。

由物性、穩定性、危害性、儲運性、環保性等方面考量，NMP 在本質上較 DMF 安全。

從蒸汽裂解的 C4 餾份中抽提丁二烯，舊法中使用ACN、DMF 為萃取劑，新法中使用 NMP 為萃取劑。

文獻上已有利用 NMP 製作合成皮之報導，本院也有成功的實作經驗。

回收所得之 NMP 具成本競爭力。

40

含氟廢水的資源化

傳統含氟廢水會產生大量氟化鈣污泥，增加後續處理的困擾，經下圖的資源化後，其氟化鈣污泥純度可達95% ，可用於高爐煉鐵、玻璃業、陶瓷業、玻璃纖維業等所使用的氟化鈣螢石助熔劑，也可作為鈣化合物或其他工業原料用，資源化製程必須控制下列因子，以免影響氟化鈣結晶：

1.pH在7.5左右。

2.鈣鹽添加量約為1-10mol/m3。

3.氟離子濃度在100-200ppm ，避免過飽和。

4.水力負荷在40-70m3/m2.h 。

41

含氟廢水的資源化流程圖

含氟廢水 調勻池

流體化床結晶槽

廢水 中和槽 放流水(F-＜

15ppm)

CaCl2 or

Ca(OH)2

CaF2

酸鹼廢水

前處理

固體物 及油脂

石灰石、河砂、氯化鈣

42

有機性及酸鹼低濃度廢水的回收再利用

＊首先經活性碳(AC)除掉有機物質，接著離子交換去除鹽類，而後以UV/H2O2，O3/H2O2 or TiO2/UV/H2O2等高級氧化，去除微量的有機物質，再經活性碳吸附及逆滲透(RO)處理回收再利用。過程中的再生廢液及濃縮水混合送至廢水處理廠處理，如下圖：

有機性及酸鹼低濃度廢水

活性碳吸收塔

離子交換塔

高級氧化處理

活性碳吸收塔

逆滲透

回收水

濃縮水 再生廢液

H2O2

再生廢液 HCl

NaOH UV

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