IDTechEx 最近發(fā)布了一份關(guān)于可持續(xù)電子制造 2023-2033的報(bào)告，詳細(xì)介紹了可持續(xù)印刷電路板 (PCB) 和集成電路 (IC) 的未來技術(shù)和趨勢。根據(jù)預(yù)測，在未來十年內(nèi)，大約 20% 的 PCB 制造商將轉(zhuǎn)向更可持續(xù)的方法，包括干法蝕刻和印刷。

無鉛焊接

1986 年，環(huán)境保護(hù)署 (EPA)禁止使用鉛含量超過 0.2% 的焊料或助焊劑。

2006 年，歐盟禁止銷售含鉛焊料的電子產(chǎn)品。這兩項(xiàng)禁令的例外情況是非消費(fèi)者、高可靠性用例，例如航空航天、國防和某些醫(yī)療設(shè)備。

基板材料

錫鉛合金傳統(tǒng)上是電子焊接的首選材料，因?yàn)樗鼈兙哂懈呷埸c(diǎn)、耐腐蝕和電氣性能。

錫銅銀合金是最常用的無鉛焊料，其熔化溫度高于錫鉛，需要大約 245°C ，而錫鉛則需要 220°C。

這種增加的溫度要求不僅轉(zhuǎn)化為焊接所需的更多能量，而且還會影響在高溫下容易損壞的元件，例如電容器和光電元件。

柔性PCB的吸引力

預(yù)計(jì)未來十年，受可穿戴設(shè)備等應(yīng)用的推動，柔性 PCB 市場價(jià)值將高達(dá) 12 億美元，這些應(yīng)用可以從非剛性 PCB 中受益。

大多數(shù)剛性 PCB 由玻璃纖維增??強(qiáng)環(huán)氧樹脂材料制成——玻璃纖維被編織成布并涂有阻燃環(huán)氧樹脂。

這種材料屬于稱為FR-4（或 FR4）的類別。FR4 重量輕、堅(jiān)固、價(jià)格低廉且在各種環(huán)境下都經(jīng)久耐用，這使其成為 PCB 的有吸引力的候選材料。

然而，生產(chǎn) FR4 會產(chǎn)生多種廢棄副產(chǎn)品，并且環(huán)氧樹脂需要石油基產(chǎn)品，這對環(huán)境具有潛在危害。作為柔性 PCB 中的 PCB 基板，另一種迅速流行的材料是一種稱為聚酰亞胺的塑料。但是，與 FR4 一樣，聚酰亞胺也不環(huán)保。

研究人員正在研究這些材料的替代品，特別是在生物基材料領(lǐng)域，如透明纖維素納米紙。

與其他塑料 PCB 材料相比，紙基板具有低熱膨脹、耐熱性和更高的介電常數(shù)。目前研究人員設(shè)想將這種基板用于柔性 PCB 應(yīng)用，包括可穿戴設(shè)備。

廢料制造

廢料是 PCB 可持續(xù)性的另一個挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)的減材制造中，金屬層（例如銅箔）覆蓋整個基板層表面。

然后，不需要的部分被溶解。這個過程不僅浪費(fèi)金屬資源，而且需要很多化合物才能實(shí)現(xiàn)。

一種更可持續(xù)的替代方法是增材制造，它不是去除不需要的材料，而是逐層添加必要的材料。

可持續(xù)性的影響

電子制造對環(huán)境的影響并不是一個全新的話題。1982 年，硅谷有毒物質(zhì)聯(lián)盟等組織提倡在制造和電子廢物處理方面采用更可持續(xù)的做法，以防止這些材料污染環(huán)境。

從那時(shí)起，多項(xiàng)立法開始生效，以改變 PCB 和 IC 的制造方式，從而減輕對環(huán)境和人類的有害影響。

雖然可持續(xù)性在 2023 年仍然是一個挑戰(zhàn)，但多項(xiàng)綠色倡議和消費(fèi)者態(tài)度正在推動電子制造商采用更安全的生產(chǎn)實(shí)踐。

無鉛焊料、更環(huán)保的制造技術(shù)的研究工作只是小步驟，最終可能會對可持續(xù)電路板產(chǎn)生重大影響。