PCB Biodegradables: ¿Realmente Ayudarán con la Eliminación de Desechos de PCB?

CIRCUITSTUDIO

¿No es increíble la expansión de la industria de PCB? En los últimos 100 años, hemos pasado de usar alambre de latón y piezas de madera a trazas de cobre y sustratos de fibra de vidrio grabados. Nuevas industrias como el Internet de las Cosas (IoT) y los sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) en automóviles están acelerando ese crecimiento. Existen millones de PCB en la actualidad, y ese número solo seguirá creciendo.

Lo curioso es que diseñamos PCB para que duren años y años, pero los dispositivos que los alimentan a menudo solo duran unos pocos. Cada dos años, la Ley de Moore decreta que nuestros PCB de última generación están obsoletos. Luego, los consumidores los tiran y compran el próximo dispositivo nuevo.

Dado que diseñamos nuestros PCB para durar, la descomposición a menudo se convierte en un problema y nuestras soluciones electrónicas pueden convertirse en problemas ambientales. Los PCB biodegradables pueden ayudar a resolver el problema de los desechos electrónicos al tiempo que brindan a los diseñadores de PCB acceso a una gama más amplia de propiedades de materiales para nuestras placas.

 

El cementerio de PCB.

¿Es el Desperdicio de PCB Realmente un Problema?

¿Es realmente un problema el desperdicio de PCB? La basura de las PCB no solo es real, sino que la durabilidad y la toxicidad de las PCB también la convierten en un problema.

Los grupos ambientalistas estiman que cada año se producen 25,000,000 toneladas de desechos electrónicos en todo el mundo. Casi todos (82%) esos desechos terminan en vertederos. Si bien nos enorgullecemos de nuestros diseños de PCB, los dispositivos a los que alimentan a menudo se fabrican con un estándar más bajo. Nuestro PCB puede durar 20 años, pero el tenedor inteligente en el que lo pusieron solo dura 1. Cuando esa mala idea se entierra en un vertedero, el PCB en el interior seguirá allí durante años, filtrando toxinas al suelo.

Bueno, ¿y si una placa se recicla en lugar de arrojarse a un vertedero? La mayoría de los procesos de reciclaje son peligrosos y tienen graves riesgos para la salud. Además, son mano de obra intensiva. Esto significa que las placas deben enviarse a países con bajos costes laborales para el reciclaje. Estos trucos logísticos aún resultan en costes de reciclaje de PCB altos. La respuesta a ambos problemas podría ser PCB biodegradables. ¿Qué pasaría si pudieras tirar una PCB a un vertedero y que simplemente se disolviera?

Las PCB biodegradables también serían más fáciles de reciclar, lo que reduciría los costes. Tenemos nuestra solución, pero ¿es realmente posible?

 

¿Cómo podemos facilitar el reciclaje de PCB?

¿Son Realmente Posibles las PCB “verdes”?

Las PCB biodegradables no son solo una solución hippie descabellada que nunca sucederá. Los investigadores ya están estudiando los materiales que pueden hacer de esto una realidad.

Puede que hayas pensado que estaba loco hablando de disolver una PCB, pero ya es una realidad. Algunos investigadores han fabricado una PCB soluble en agua que mide los datos de temperatura y los transmite de forma inalámbrica. Los conductores en forma soluble están hechos de metales transitorios, como tungsteno o zinc. Si bien estos metales actualmente no son tan conductores como el cobre, la plata o el oro, los investigadores están trabajando para aumentar sus conductividades. Reemplazar los metales actuales, que pueden ser tóxicos, con metales transitorios sería un gran paso adelante.

El otro lado de la ecuación ambiental es el sustrato de PCB. Existe una variedad más amplia de materiales en estudio para su uso en sustratos. Todo, desde plumas de pollo hasta aceite de soja, carboximetilcelulosa de sodio (Na-CMC). Con múltiples candidatos, también hay más oportunidades para diferentes especificaciones de sustrato.

¿Pueden las Comisiones Respetuosas con el Medio Ambiente Estar a la Altura?

Cuando escucho las palabras "respetuosas con el medio ambiente", me parece endeble. Obviamente, esta no es una cualidad que queremos en nuestras PCB. Entonces, ¿cómo se comparan los materiales verdes con los tradicionales cuando se trata de las propiedades del material?

  1. Propiedades mecánicas: el rendimiento mecánico de las placas "verdes" es una preocupación real. Incluso si tu placa está hecha de fibras de plátano, no deseas que sea tan débil como una hoja. Los biomateriales en sus formas actuales no se comparan con FR4 cuando se trata de la fuerza. Sin embargo, los investigadores ahora se están moviendo para combinar materiales de sustratos, y esperan obtener placas con propiedades físicas similares.

  2. Propiedades térmicas: el rendimiento térmico es otra preocupación seria. No deseas que tu placa se incendie durante el reflujo o la operación de soldadura. Los sustratos de biomaterial tienen umbrales de temperatura más bajos que FR4, pero las soldaduras a baja temperatura hacen posible la fabricación. En lo que respecta a la operación, un estudio con fibras de plátano funcionó con éxito a 45°C. Todavía es un poco bajo, pero un buen diseño térmico y una mayor investigación deberían aumentar el rango de temperatura.

  3. Constantes dieléctricas: las constantes dieléctricas son una gran preocupación, ya que son cada vez más importantes en los circuitos de alta frecuencia. Esta es un área donde los tableros biodegradables compiten en el mismo nivel que los tableros tradicionales. El mismo estudio de fibra de plátano logró constantes dieléctricas entre 2 y 36, dentro del rango requerido. De hecho, la amplia gama de biomateriales debería permitir a los diseñadores elegir entre una mayor gama de constantes dieléctricas para sus circuitos.

Cuando se trata de las propiedades del material, las opciones ecológicas no están del todo disponibles. Sin embargo, una mayor investigación sobre las opciones de materiales debería producir avances en estos ámbitos. Ya se han creado y probado circuitos de prueba de concepto. Esto muestra que las placas "verdes" no son solo un sueño inalcanzable. A medida que crecen las opciones de PCB basadas en bio, pueden ayudarnos a resolver el problema de los desechos electrónicos y el reciclaje de productos electrónicos.

Las técnicas de diseño de la placa se están volviendo mucho más complicadas, y los PCB "verdes" se sumarán a la confusión. Necesitas un buen software de diseño de PCB para ayudarte y mantenerte enfocado en el diseño. CircuitStudio® tiene una amplia gama de características avanzadas que se mueven con los tiempos. Si deseas diseñar circuitos de próxima generación, necesitas un software de última generación.

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