Weniger Elektroschrott
Biologisch abbaubare PCBs für HF-Schaltungen
Ingenieure der Universität von Glasgow und Jiva Materials arbeiten gemeinsam der Entwicklung biologisch abbaubarer Leiterplatten für den Einsatz in der drahtlosen Kommunikation.
PCBs machen bis zu 40 Prozent der weltweiten Elektro- und Elektronikaltgeräte aus. Herkömmliche PCBs, die flammhemmende Verbundwerkstoffe oder Keramik enthalten, sind nicht recycelbar und werden auf Deponien entsorgt.
Fortschrittlichere Schaltungen enthalten oft »ewige Chemikalien« wie PFAS, die der Umwelt, Menschen und Tieren schaden, wenn sie ins Grundwasser gelangen.
Um dieses Problem anzugehen, hat Jiva Materials »Soluboard« entwickelt, eine biologisch abbaubare Leiterplatte aus Naturfasern wie Jute und Flachs, die mit einem wasserlöslichen Harz beschichtet ist.
Am Ende ihrer Lebensdauer können die Platten in heißem Wasser abgebaut werden, während ihre Kupferbahnen und integrierten Schaltkreischips delaminieren und anschließend recycelt werden können.
Forscher der James Watt School of Engineering der Universität arbeiten mit JIVA Materials zusammen, um das volle Potenzial der »Soluboards« für den Einsatz in Hochgeschwindigkeitselektronik mit GHz-Frequenzen auszuschöpfen.
In Zukunft könnten diese umweltfreundlicheren Leiterplatten in Sensoren für das Internet der Dinge und in der Unterhaltungselektronik ermöglichen.
In einem neuen Whitepaper, das auf der Website der Universität veröffentlicht wurde, zeigen die Partner, wie »Soluboards« für Hochfrequenzanwendungen eingesetzt werden können. Sie zeigen, dass die Leiterplatten Signale mit Frequenzen von über 4 GHz übertragen können, was gängige drahtlose Techniken Wi-Fi, Bluetooth und RFID abdeckt.
Das Papier zeigt auch, wie »Soluboards« Hochgeschwindigkeitssignale von mehr als 3 Gb/s ohne Verzerrung übertragen können, ein Bereich, der Mainstream-Unterhaltungselektronik mit Schnittstellen wie HDMI und USB ermöglichen könnte.
Dr. Mahmoud Wagih, Dozent an der James Watt School of Engineering der Universität Glasgow, ist der Leiter des Projekts. Er sagte: »Wir freuen uns, bei diesem Projekt mit Jiva Materials zusammenzuarbeiten, das einen großen Einfluss auf die Reduzierung des CO2-Fußabdrucks der Elektronikindustrie haben könnte. Der Übergang zu nachhaltigeren, recycelbaren Elektronikprodukten ist von entscheidender Bedeutung, um die Auswirkungen unseres Technologiesektors zu verringern, insbesondere angesichts der zunehmenden Verbreitung von Einweggeräten in der gesamten Branche.«
Die Arbeit mit natürlichen und pflanzlichen Materialien für den Aufbau von Leiterplattenmaterialien ist von Natur aus eine Herausforderung, insbesondere für HF-und Mikrowellenschaltungen. »Gemeinsam mit unseren Partnern bei JIVA Materials entwickeln wir neue Designs, die die Effizienz der Schaltungen verbessern und die Einführung umweltfreundlicher Leiterplatten beschleunigen«, sagt Wagih.
Der Weg in die Zukunft besteht darin, die Materialien gemeinsam mit den Spezifikationen für die Erfüllung der drahtlosen HF-Spezifikationen zu entwerfen und Antennen- und Funkdesigns zu entwickeln, die den Größen- und Leistungsanforderungen der Endnutzer entsprechen, insbesondere in Verbraucheranwendungen.“
»Bei Jiva setzen wir uns dafür ein, sowohl Verbraucher- als auch Industrie-Leiterplatten nachhaltiger zu gestalten«, sagt Stephen Driver, CEO von Jiva Materials. »Leiterplatten sind eine wichtige Komponente für alle Elektronikgeräte und stellen eine stille und unsichtbare Umweltbelastung dar. Die komplexen Anforderungen an diese scheinbar einfache Komponente sind eine Herausforderung, und die Umstellung der Verstärkungsmaterialien des Harzes auf biologisch abbaubare Alternativen erfordert umfangreiche Tests und Analysen.«
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