Nachhaltigkeit Biologisch abbaubare Alternative zu FR-4

Anbieter zum Thema

Infineon Technologies AG

Beta LAYOUT GmbH

Precoplat Präzisions-Leiterplatten-Technik GmbH

Eurocircuits GmbH

Recycelbare Leiterplatten von Jiva Materials minimieren Elektronikschrott und den CO₂-Fußabdruck für Demo- und Evaluierungsboards von Infineon.

Jährlich werden 10 Milliarden Quadratmeter PCB produziert. Der steigende Wert der in den Leiterplatten enthaltenen Edelmetalle macht ein effizientes Recycling unumgänglich. Das Problem: Die derzeit in der Leiterplattenindustrie verwendeten Substrate bestehen aus Epoxidharz und Glasfasern. Die einzige kommerzielle Methode zur Behandlung von Leiterplattenabfällen besteht darin, diese zu schreddern und zu verbrennen, um die darin enthaltenen Edelmetalle zurückzugewinnen. Dieser ineffiziente Prozess ist sehr energieintensiv und führt zu einem erheblichen Wertverlust der zurückgewonnenen Edelmetalle.

Eine mögliche Alternative zu FR-4 ist das patentierte Soluboard: Das recycelbare und biologisch abbaubare Leiterplattensubstrat basiert auf Naturfasern und einem halogenfreien Polymer. Das Produkt wurde von dem britischen Start-up-Unternehmen Jiva Materials entwickelt und wird nun von Infineon Technologies eingesetzt.

Die für das Soluboard eingesetzten Naturfasern weise eine wesentlich geringere CO₂-Bilanz auf als herkömmliche Glasfasern. Die organische Struktur ist in ein ungiftiges Polymer eingebettet. Die mehrschichtige Bio-Verbundstruktur erfüllt die mechanischen und elektrischen Anforderungen der meisten Bereiche der Elektronikindustrie. Wird Soluboard in heißes Wasser getaucht, löst es sich auf. Die Pflanzenfasern können kompostiert werden, die verbleibende Polymerlösung kann über das normale Haushaltsabwasser entsorgt werden, und die auf die Leiterplatte gelöteten elektronischen Bauteile können recycelt werden.

„Die Einführung eines wasserbasierten Recyclingverfahrens kann zu einer höheren Effizienz bei der Rückgewinnung wertvoller Metalle führen“, sagt Jonathan Swanston, CEO und Mitbegründer von Jiva Materials. „Darüber hinaus würde der Wechsel von FR-4-Leiterplattenmaterialien zu Soluboard zu einer 60-prozentigen Reduzierung der Kohlenstoffemissionen führen – genauer gesagt können pro Quadratmeter Leiterplatte 10,5 kg Kohlenstoff und 620 g Kunststoff eingespart werden.“

Link zum Video

Außerdem muss das Material nicht mehr verbrannt werden, wodurch die Emissionen von Kohlenstoff und anderen krebserregenden Stoffen, die normalerweise in die Atmosphäre gelangen, erheblich reduziert werden. Jiva arbeitet eng mit den Verwertern von Elektronikschrott zusammen, um sicherzustellen, dass die bestehenden Zerkleinerungs- und Verbrennungsprozesse, die für das Recycling von PCBs verwendet werden, nur minimal beeinträchtigt werden. Darüber hinaus gibt es auch Hinweise darauf, dass Soluboard genauso leicht verbrennt wie FR-4, wenn es der starken Hitze eines Elektroschrott-Raffinerieofens ausgesetzt wird.

Derzeit noch in der Testphase

Obwohl sich die neuartigen Leiterplatten in heißem Wasser auflösen, sollen sie mit wässrigen Leiterplattenherstellungsverfahren kompatibel sein. Die Schaltungen können sowohl mit additiven Verfahren (Leitsilberdruck und Kupfersintern) als auch mit subtraktiven Verfahren (herkömmliches Ätzen von Kupferfolie) aufgebracht werden. Außerdem ist Soluboard so konzipiert, dass es in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit beständig ist.

Ein technisches Datenblatt ist noch nicht verfügbar. Jiva ist dabei, Soluboard umfassend zu testen, um sicherzustellen, dass es die technischen Anforderungen der Leiterplattenindustrie erfüllt. Es werden verschiedene Segmente des Elektronikmarktes untersucht, für die die Recyclingeigenschaften von ein- und doppelseitigen Leiterplattentechnologien, die auf Soluboard basieren, von Vorteil sein könnten. Jiva ist immer auf der Suche nach Partnern, um neue Anwendungen zu testen.

Mit Fachwissen die Zukunft gestalten

Besuchen Sie die Konferenz zu den Themen Leiterplatten, Baugruppen & 3D-gedruckte Elektronik

Wissen um die Produktion von Leiterplatten und Baugruppen ist unverzichtbar für die Konstruktion eines CAD-Layouts. Dabei gewinnt das Testen in der Produktion immer mehr an Bedeutung, was eine transparente und logistische Kooperation zwischen Kunde und Dienstleiter unabdingbar macht. CAD, Leiterplatte und Baugruppe rücken also immer enger zusammen. Zudem hat 3D-gedruckte Elektronik in den vergangenen Jahren viele Fortschritte gemacht und das Potenzial, die Herstellung von Elektronik grundlegend zu verändern. Sie gewährt eine bisher ungekannte Flexibilität im Design, eine um ein Vielfaches geringere Materialverschwendung und eine Beschleunigung der Produktentwicklungszeiten.

Erlangen Sie auf der 2-tägigen Fachtagung von Experten aus Industrie und Forschung sowie erfahrenen Anwendern und Spezialisten die fachliche Kompetenz zur effektiven Lösung aktueller und zukünftiger Herausforderungen.

Jetzt informieren

Bei Infineon in Demo- und Evaluierungsboard eingesetzt

Derzeit setzt Infineon das biologisch abbaubare Material ein, um den CO₂-Fußabdruck von Demo- und Evaluierungsboards zu reduzieren.

„Zum ersten Mal wird ein recycelbares, biologisch abbaubares Leiterplattenmaterial für Designs in der Unterhaltungselektronik und in der Industrie eingesetzt – ein Meilenstein auf dem Weg in eine grünere Zukunft“, sagt Andreas Kopp, Leiter des Produktmanagements Discretes der Division Green Industrial Power von Infineon. „Wir forschen auch aktiv an der Wiederverwendbarkeit von diskreten Leistungsbauelementen am Ende ihrer Nutzungsdauer, was ein weiterer wichtiger Schritt zur Förderung einer Kreislaufwirtschaft in der Elektronikindustrie wäre.“

Infineon hat drei verschiedene Demo-Boards mit Soluboard-Technologie hergestellt und plant, das Angebot in den nächsten Jahren zu erweitern. Mehr als 500 Einheiten sind bereits im Einsatz, um das Portfolio des Unternehmens an diskreten Leistungshalbleitern zu demonstrieren, darunter auch ein Board mit Bauteilen speziell für Kühlschrankanwendungen. Basierend auf den Ergebnissen der laufenden Stresstests plant Infineon, Richtlinien für die Wiederverwendung und das Recycling von Leistungshalbleitern, die aus Soluboards entfernt wurden, zu erstellen. Wenn dies umgesetzt wird, könnte die Lebensdauer der elektronischen Komponenten erheblich verlängert werden.

Mit weiterer Forschungsarbeit wird Infineon ein grundlegendes Verständnis für die Herausforderungen bei Design und Zuverlässigkeit erhalten, mit denen Hersteller beim Einsatz des neuen Materials in ihren Kernanwendungen konfrontiert sind. Diese neuen Erkenntnisse werden vor allem den Kunden zugutekommen, da sie zur Entwicklung nachhaltiger Designs beitragen werden. Durch weitere Forschungsarbeiten wird Infineon ein grundlegendes Verständnis der Design- und Zuverlässigkeitsherausforderungen erlangen, mit denen Hersteller beim Einsatz des neuen Materials in ihren Kernanwendungen konfrontiert sind. Diese neuen Erkenntnisse werden in erster Linie den Kunden zugutekommen, da sie zur Entwicklung nachhaltiger Designs beitragen.

Das Unternehmen prüft aber auch die Möglichkeit, das Material für alle Boards zu verwenden, um die Elektronikindustrie nachhaltiger zu gestalten. Damit hält sich Infineon an die „Green Deal“-Agenda der Europäischen Kommission. Ziel der Agenda: Bis 2050 Klimaneutralität erreichen, indem die Kreislaufwirtschaft in unserem Leben Einzug hält und die Ökologisierung der EU-Wirtschaft beschleunigt wird. Darüber hinaus hat sich Infineon dazu verpflichtet, die vom Unternehmen hergestellten Elektronikprodukte gemäß der EU-Richtlinie über Elektro- und Elektronik-Altgeräte (WEEE) verantwortungsvoll zu sammeln und zu recyceln.  (mbf)

(ID:49667402)