Gibt es in Ihrer Zukunft eine recycelbare PC-Platine?

Spencer Chin | 18. August 2023

FR4-Epoxidglas ist das traditionelle Material, das in Leiterplatten verwendet wird, aber die Unfähigkeit, FR4 effektiv zu recyceln, hat in der Elektronikindustrie und bei Behörden, die die Umweltauswirkungen regulieren, zu großen Nachhaltigkeitsbedenken geführt. Das in Deutschland ansässige Elektronikunternehmen Infineon Technologies AG versucht, dieses Problem durch ein recycelbares und biologisch abbaubares Leiterplattensubstrat namens Soluboard anzugehen. Das Substrat, das Naturfasern und ein halogenfreies Polymer enthält, wurde von Jiva Materials entwickelt, einem im Vereinigten Königreich ansässigen Startup-Unternehmen, das recycelbare Materialien für PC-Platinen entwickelt.

„Recycelbare PC-Platinen werden wahrscheinlich noch ein paar Jahre davon entfernt sein, in der Produktion Realität zu werden“, sagte Andreas Kopp, Leiter Produktmanagement Discretes bei Infineons Green Industrial Power Division, kürzlich während einer Telefonkonferenz mit Design News. Aber täuschen Sie sich nicht, die Stimmung stimmt ist für eine Leiterplatte, die potenziell recycelbar ist, hoch, da die Besorgnis über Treibhausgasemissionen zunimmt und viele Elektronikunternehmen Richtlinien erlassen haben, diese Emissionen in ihren eigenen Produkten und Herstellungsprozessen erheblich zu reduzieren. Darüber hinaus versuchen Unternehmen, diese Emissionen einzuhalten Richtlinien wie der EU-Richtlinie über Elektro- und Elektronik-Altgeräte (WEEE).

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„Wir beschäftigen uns seit langem mit Energieeffizienz und Umweltsicherheit“, sagte Kopp. „Wir haben Jiva Materials als mögliches Unternehmen identifiziert, das bei der Bereitstellung einer Lösung helfen könnte, und haben Kontakt mit ihnen aufgenommen.“

Das pflanzliche PCB-Material von Soluboard besteht aus Naturfasern, die einen viel geringeren CO2-Fußabdruck haben als herkömmliche Glasfasern. Die organische Struktur ist in einem ungiftigen Polymer eingeschlossen, das sich beim Eintauchen in heißes Wasser auflöst und nur kompostierbares organisches Material zurückbleibt.

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Vergleichen Sie dies mit dem vorherrschenden PC-Laminat FR4. Bisher haben sich Verfahren zur Rückgewinnung von Materialien aus FR4-basierten Baugruppen als größtenteils erfolglos erwiesen, da nur das Kupfer, das in geringen Mengen vorhanden ist, potenziell rückgewinnbar ist. Beispielsweise verbrennen thermische Rückgewinnungsmethoden FR4 und erzeugen schädliche Gasnebenprodukte wie Blei und Dioxin. Chemische Rückgewinnungsprozesse, bei denen die Platte in ein Säurebad getaucht wird, zerstören FR4 und erzeugen gleichzeitig Abwasser, das dann ordnungsgemäß entsorgt werden muss.

Hopp von Infineon sagte in dem Interview, dass das Unternehmen derzeit die Machbarkeit des recycelbaren Soluboards in mehreren Demo- und Evaluierungsboards für Leistungselektronikgeräte untersucht. Angesichts der zusätzlichen Anforderungen, die Leistungshalbleiter an Leiterplattenbaugruppen stellen, können diese Evaluierungsplatinen Infineon ermöglichen, zu bestimmen, wie sich das wiederverwertbare Material in Bezug auf Faktoren wie Feuchtigkeitsbeständigkeit, thermische Zyklen, dielektrische Festigkeit und mechanische Eigenschaften schlägt – alles Bereiche, in denen FR4 seit langem eine Rolle spielt hatte einen Vorteil.

Hopp fügte hinzu, dass Infineon und Jiva auch mögliche Recyclingprozesse für elektronische Baugruppen untersuchen, die Soluboard-Materialien verwenden. Dies würde nicht nur das Material von der Platine selbst zurückgewinnen, sondern möglicherweise auch die Rückgewinnung einiger Komponenten, wie z. B. diskreter Leistungsgeräte, von der Platine selbst ermöglichen. Infineon hat bisher drei verschiedene Demoboards mit der Soluboard-Technologie hergestellt und untersucht deren möglichen Einsatz in White-Box-Produkten. Basierend auf den Ergebnissen laufender Stresstests plant Infineon, Leitlinien zur Wiederverwendung und zum Recycling von aus Soluboards entfernten Leistungshalbleitern bereitzustellen, was die Lebensdauer der elektronischen Komponenten erheblich verlängern könnte.

Jonathan Swanston, CEO und Mitbegründer von Jiva Materials, sagte in einer Erklärung: „Die Einführung eines wasserbasierten Recyclingprozesses könnte zu höheren Erträgen bei der Rückgewinnung wertvoller Metalle führen.“ „Darüber hinaus würde der Ersatz von FR-4-Leiterplattenmaterialien durch Soluboard zu einer Reduzierung der Kohlenstoffemissionen um 60 Prozent führen – genauer gesagt können pro Quadratmeter Leiterplatte 10,5 kg Kohlenstoff und 620 g Kunststoff eingespart werden.“

Ein Aspekt bei Soluboards und anderen recycelbaren Leiterplattenmaterialien sind ihre Kosten im Vergleich zu FR4. Hopp von Infineon räumt ein, dass die Kosten für diese Materialien zwar anfänglich wahrscheinlich höher wären, mögliche Branchenvorschriften, die eine Gebühr für die Entsorgung elektronischer Produkte und Geräte erheben würden, recycelbare Leiterplatten jedoch unter Kostengesichtspunkten attraktiver machen und es Unternehmen gleichzeitig ermöglichen würden, ökologische Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.

Spencer Chin ist leitender Redakteur für Design News und berichtet über den Elektronik-Trend. Er verfügt über langjährige Erfahrung in der Entwicklung von Komponenten, Halbleitern, Subsystemen, Energie und anderen Aspekten der Elektronik sowohl aus Geschäfts-/Lieferketten- als auch aus Technologieperspektive. Er ist unter [email protected] erreichbar.

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