英飛凌推出可回收、可降解PCB

01.

電子垃圾挑戰(zhàn)地球環(huán)境

電子產(chǎn)品的報(bào)廢處理很重要，本來是個寶，卻被當(dāng)成垃圾“丟掉”。聯(lián)合國《2020年全球電子廢棄物監(jiān)測》報(bào)告顯示，2019年全球產(chǎn)生的電子廢棄物總量達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的5,360萬公噸。預(yù)測2030年將達(dá)到7,400萬噸。

這是啥概念？相當(dāng)于近15萬個重達(dá)498噸的長征二號F運(yùn)載火箭的重量。

可惜的是，在2019年的電子廢棄物中，僅有17.4％被收集和回收。也就是說，大概有價(jià)值570億美元的黃金、白銀、銅、鉑和其他高價(jià)值、可回收的材料大多被傾倒或焚燒了。

先不論被浪費(fèi)掉的可回收價(jià)值，光是被傾倒和焚燒的電子廢棄物，就會嚴(yán)重危害環(huán)境健康，其中含有的有毒添加劑和有害物質(zhì)會損害人的大腦和身體協(xié)調(diào)系統(tǒng)，嚴(yán)重會致癌甚至致命。

而電腦的制造更是需要700多種化工原料，有300多種對人體有害的物質(zhì)。不僅會對環(huán)境土壤和水資源造成污染，其中的鉛會破壞人體神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)和腎臟，鎘和溴化阻燃劑等成分還會誘發(fā)癌癥。

因此，電子垃圾的減少需要增加回收率，這其中PCB板的回收再利用更是迫在眉睫。

02.

英飛凌推出可回收、可降解PCB

通常來說，PCB板的回收方式包括完全碾碎的物理法、萃取分離化學(xué)物質(zhì)的超臨界技術(shù)處理法、焚化法、生物技術(shù)等，不同方法有不同的優(yōu)勢也有著不同的缺點(diǎn)，并且單一的回收技術(shù)也很難回收徹底。

但最近，還真的有PCB廠商推出一種創(chuàng)新解決方案，讓PCB可溶解于90℃熱水，碳排放量減少60％！

據(jù)eeNews報(bào)道，英飛凌科技公司正在其電源演示板中使用可回收PCB技術(shù)，以減少電子垃圾。

據(jù)了解，Soluboard采用的是由英國初創(chuàng)公司Jiva Materials開發(fā)的一種PCB基材，其材料由天然纖維制成，碳足跡比傳統(tǒng)的玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧層壓板低得多。

更重要的是，這種材料的有機(jī)結(jié)構(gòu)被封裝在無毒聚合物中，浸入熱水中時(shí)會溶解，只留下可堆肥的有機(jī)材料。這不僅消除了PCB浪費(fèi)和污染，而且還允許焊接到PCB板上的電子元件可以更好的得到回收和再利用。

Jiva Materials首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Jonathan Swanston博士表示：“采用水基回收工藝可以提高貴重金屬的回收率。此外，用Soluboard替代FR-4 PCB材料將導(dǎo)致碳排放量減少60％，更具體地說，每平方米PCB可以節(jié)省10.5公斤碳和620克塑料?！?/p>

不過，Soluboard中傳統(tǒng)PCB的所采用的玻璃纖維和環(huán)氧樹脂雖然被天然纖維和可溶于熱水的聚合物所取代了，但這并不代表Soluboard被任何液體濺到就會發(fā)生“溶解”，而是需要大量的熱水和持續(xù)較長時(shí)間才能降解。

其發(fā)生降解的條件也很多限制，比如Soluboard印刷電路板需要浸入90°C的水中（接近沸點(diǎn)）30分鐘，才能使產(chǎn)品分解。Soluboard在熱水中分解后，就可以非常容易的回收——金屬、元器件、天然纖維和聚合物溶液。聚合物溶液可以通過家庭廢水處理進(jìn)行處理，纖維可以堆肥或再利用，金屬和元器件可以回收或再利用。

對此，英飛凌綠色工業(yè)電源部門分立器件產(chǎn)品管理主管Andreas Kopp表示：“可回收、可生物降解的PCB材料首次用于消費(fèi)和工業(yè)應(yīng)用的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)，這是邁向綠色未來的里程碑?！薄拔覀冞€在積極研究分立功率器件在使用壽命結(jié)束時(shí)的可重復(fù)使用性，這將是推動電子行業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的又一重要步驟?！?/p>

英飛凌目前正在將可生物降解材料用于三個演示PCB，并正在探索在所有電路板中使用該材料的可能性，以使電子行業(yè)更具可持續(xù)性。

該研究還將讓英飛凌對客戶在設(shè)計(jì)中使用可生物降解PCB時(shí)面臨的設(shè)計(jì)和可靠性挑戰(zhàn)有一個基本的了解。特別是，客戶將受益于新知識，因?yàn)樗鼘⒂兄诳沙掷m(xù)設(shè)計(jì)的開發(fā)。

不過這一技術(shù)還在研究初期，盡管可以減少60％的碳排放，并且可以被熱水分解，有利于PCB上相關(guān)元器件及金屬的回收利，但Soluboard的成本要要比傳統(tǒng)的PCB約高出了50％-75％，因此英飛凌正在積極研究其分立功率器件的可重復(fù)使用性。

另一個潛在的限制是，Soluboard目前只能用于制造一側(cè)或兩側(cè)具有單層走線的印刷電路板，而復(fù)雜的產(chǎn)品可能具有多層走線，且走線之間還有絕緣層。換句話說，對于電子企業(yè)巨頭而言，任何能夠使回收或使用回收材料變得更容易的技術(shù)都是值得歡迎的，但無法支持多層走線的限制就會讓其吸引力大大降低。

目前大多數(shù)PC或服務(wù)器系統(tǒng)的主板都是多層的，因此Soluboard不適合這些產(chǎn)品，所以它的市場可能集中在消費(fèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域更基本的PCB要求。未來要想朝著更多元化發(fā)展，關(guān)鍵在于可以擴(kuò)展到多少層以及多密集。

此外，還有部分業(yè)內(nèi)人士對此不屑一顧，并表示他不相信此類技術(shù)會很快對該行業(yè)產(chǎn)生任何重大影響。比如，有些PCB的特性包括散熱能力、耐高溫性和機(jī)械穩(wěn)定性（不應(yīng)輕易破裂）。而Soluboard水溶性材料在90℃的情況下就會溶解，那萬一遇到高溫環(huán)境豈不是直接被破壞。

03.

PCB變廢為寶？

實(shí)際上，筆者發(fā)現(xiàn)，很早之前澳大利亞的一家公司Myceliotronics，就試圖通過一種創(chuàng)造性的生物材料方法來解決電子廢棄物的問題，該方法用真菌菌絲材料取代PCB中通常的層壓組分。

資料顯示，他們采用了一種名為亮蓋靈芝（一種蘑菇）的材料，這種材料被證明具有類似PCB的品質(zhì)（如耐熱性、柔韌性和絕緣性），同時(shí)由于其生物來源，因此更易于分解和回收。

根據(jù)研究人員的說法，靈芝屬中的菌絲就是這樣一種材料，它既薄又有彈性，同時(shí)保持強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)完整性。它能夠承受大約2000次重復(fù)彎曲，且絕緣電流，可以承受高達(dá)250攝氏度的溫度，甚至高于頂級PCB組件 （通常額定溫度為150攝氏度）。此外有趣的是，菌絲會隨著老化增強(qiáng)耐熱性。

此外，菌絲材料的PCB基板可以使用水或紫外線照射進(jìn)行生物降解，似乎也比較適合電子設(shè)備的PCB，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的PCB一般也不會遇到水和直接照射。如果不與這兩種東西接觸，菌絲材料的PCB基板可以使用數(shù)百年。

04.

減少電子廢棄物，從PCB板創(chuàng)新開始

在前面也提到過，PCB板的回收方式包括完全碾碎的物理法、萃取分離化學(xué)物質(zhì)的超臨界技術(shù)處理法、焚化法、生物技術(shù)等，不同方法有不同的優(yōu)勢也有著不同的缺點(diǎn)。

比如焚化法看起來簡單，但PCB在焚化爐中有機(jī)成分被分解，焚燒后產(chǎn)生金屬、金屬氧化物及玻璃纖維混合殘?jiān)?，這樣的方法會生成大量廢氣、有毒物質(zhì)，直接污染大氣、土壤和水源。

用傳統(tǒng)方式回收的話，通?？梢院芎唵蔚陌呀饘僭睾唵翁釤挸鰜恚瞧渌糠值奈镔|(zhì)讓大家簡單粗暴地選擇直接丟棄，就會極大影響環(huán)境安全。

不論如何，PCB板的創(chuàng)新只是冰山一角，電子廢棄物的回收需要更多、更持久的創(chuàng)新和堅(jiān)持。如果我們什么都不做，那么在2030年7,400萬噸電子廢棄物堆在我們面前的時(shí)候，一切都是被動的，我們還會付出更多的成本去亡羊補(bǔ)牢。

如今有了越來越多PCB廠商發(fā)力于此，相信在未來也會有越來越多本著可持續(xù)發(fā)展的理念打造出來的PCB產(chǎn)品，減少電子垃圾的產(chǎn)生，讓PCB板的回收再利用越來越便捷。