Infineon Technologies giới thiệu PCB có thể tái chế, phân huỷ, tan trong nước nóng 90°C

VNZ-NEWS
Vn-Z.vn Ngày 31 tháng 07 năm 2023, Công ty chuyên sản xuất chất bán dẫn, chip, Infineon Technologies vừa tuyên bố hợp tác với Jiva Materials chuẩn bị ra mắt mẫu bảng mạch in PCB Soluboard dựa trên chất liệu sợi tự nhiên và polymer không chứa halogen. Mạch in PCB này có khả năng tái chế và phân huỷ sinh học , nhằm giảm bớt lượng khí thải carbon trong ngành công nghiệp điện tử, đóng góp quan trọng cho kiểm tra thiết kế bền vững trong ngành công nghiệp điện tử.

Soluboard có thể tan chảy trong nước nóng ở nhiệt độ 90℃, giảm lượng khí thải carbon lên đến 60%.

Theo giới thiệu, PCB cơ bản Soluboard được phát triển bởi công ty khởi nghiệp Jiva Materials có trụ sở tại Waterloo Ville, Hampshire, Anh. Vật liệu PCB này được làm từ sợi tự nhiên, có lượng khí thải carbon thấp hơn nhiều so với các tấm lớp ép epoxy tăng cường sợi thủy tinh truyền thống. Cấu trúc hữu cơ của nó được đóng gói bởi polymer không độc hại và có thể tan chảy trong nước nóng, để lại vật liệu hữu cơ phân hủy được.

Điều này không chỉ giúp loại bỏ lãng phí và ô nhiễm PCB, mà còn cho phép các linh kiện điện tử được hàn vào bảng PCB có thể được tái chế và sử dụng lại tốt hơn.

Giám đốc điều hành và đồng sáng lập của Jiva Materials, Tiến sĩ Jonathan Swanston cho biết: "Sử dụng quy trình tái chế dựa trên nước có thể tăng tỷ lệ tái chế kim loại quý."

Thay thế vật liệu PCB FR-4 bằng Soluboard sẽ giảm lượng khí thải carbon lên đến 60%, cụ thể là mỗi mét vuông PCB có thể tiết kiệm 10,5 kg carbon và 620g nhựa.

Re-duino-1-scaled.jpg

Ảnh Jiva Materials
Tiến sĩ Jonathan Swanston cho biết, rác điện tử là loại rác có tốc độ tăng nhanh nhất trên thế giới, các sản phẩm điện tử thường sử dụng các khoáng chất quan trọng và các thành phần đắt tiền, nhưng tuổi thọ của những thành phần này thường dài hơn tuổi thọ của các tấm mạch in.

Hiện nay, cách xử lý rác điện tử là nghiền nát, sau đó đốt hoặc chôn lấp, phương pháp này gây ra ô nhiễm. Ý tưởng của Tiến sĩ Jonathan Swanston là họ sẽ thiết kế lại tấm lớp ép truyền thống để dễ dàng tái chế hơn.

Tiến sĩ Jonathan Swanston và Giám đốc sản phẩm chính của công ty Jiva Materials, Jack Herring, đã cùng phát triển vật liệu PCB có thể phân hủy được khi đang học thiết kế sản phẩm tại trường RCA ở London. Hai người đã gọi vốn hạt giống khởi nghiệp trị giá 850.000 bảng Anh (khoảng 1 triệu USD) từ năm 2019 đến 2020 để cùng thành lập công ty Jiva Materials.

Trong PCB Soluboard, sợi thủy tinh và nhựa epoxy truyền thống được thay thế bằng sợi tự nhiên và polymer có thể tan chảy trong nước nóng. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là Soluboard sẽ tan chảy khi tiếp xúc với bất kỳ chất lỏng nào, mà chỉ có thể phân hủy sau khi được đưa vào nước nóng lớn và duy trì một thời gian dài.

Theo Tiến sĩ Jonathan Swanston, bảng mẫu PCB Soluboard cần phải được ngâm trong nước nóng 90 độ C trong 30 phút mới phân hủy.

Ông nói: "Sản phẩm của chúng tôi thiết kế được chứng nhận tồn tại trong môi trường và các trường hợp sử dụng khắc nghiệt, còn trong thực tế khi đưa thiết bị vào nước đun sôi trong một thời gian dài không ảnh hưởng tới quá trình sử dụng bảng mạch."

"Sau khi Soluboard phân hủy trong nước nóng, các thành phần - kim loại, linh kiện, sợi tự nhiên và dung dịch polymer - có thể được tái chế một cách dễ dàng. Dung dịch polymer có thể được xử lý thông qua việc xử lý nước thải gia đình, sợi tự nhiên có thể được phân hủy hoặc tái chế, kim loại và linh kiện có thể được tái chế hoặc sử dụng lại."


Andreas Kopp, quản lý sản phẩm bộ phận linh kiện rời thuộc phân khúc nguồn điện công nghiệp xanh của Infineon, cho biết: "Vật liệu PCB có thể tái chế và phân hủy sinh học lần đầu tiên được sử dụng trong thiết kế sản phẩm điện tử tiêu dùng và công nghiệp, đây là một bước tiến đáng kể trong việc hướng tới tương lai xanh". "Chúng tôi đang nghiên cứu tính khả thi của việc sử dụng lại các linh kiện công suất rời khi kết thúc tuổi thọ của chúng, đây sẽ là một bước quan trọng khác trong việc thúc đẩy nền vòng đời kinh tế của ngành công nghiệp điện tử."

Infineon cho biết, họ đang sử dụng các vật liệu có thể phân hủy sinh học để giảm chân carbon trong các tấm mạch in trong quá trình thử nghiệm và đánh giá, đồng thời đang khám phá khả năng sử dụng vật liệu này trong tất cả các tấm mạch in giúp ngành công nghiệp điện tử trở nên bền vững hơn. Infineon cũng đang nghiên cứu khả năng sử dụng lại các linh kiện rời khi chúng kết thúc tuổi thọ, nhằm thúc đẩy vòng đời kinh tế của ngành công nghiệp điện tử.

Hiện tại, Infineon đã sử dụng Soluboard để sản xuất ba loại tấm mạch in khác nhau và dự định mở rộng sản phẩm của họ trong vài năm tới. Họ đã đưa vào sử dụng trên hơn 500 thiết bị và trưng bày bộ sưu tập sản phẩm linh kiện công suất rời của công ty, bao gồm một tấm mạch in với các linh kiện đặc biệt được thiết kế cho tủ lạnh.

Theo kết quả của các thử nghiệm áp lực đang diễn ra, Infineon dự định cung cấp hướng dẫn tái sử dụng và tái chế cho các chất bán dẫn công suất được tháo ra từ Soluboard, giúp kéo dài tuổi thọ của các linh kiện điện tử.

Theo Theregister, Peter Wawer, tổng giám đốc phân khúc nguồn điện công nghiệp xanh của Infineon, cho biết một số tấm mạch chủ Soluboard đã được chia sẻ với một số khách hàng và các sản phẩm này sẽ được cung cấp thông qua các kênh thiết lập của Infineon bắt đầu từ quý 4 năm 2023.

Soluboard là gì ? Tương lai của Solubard!

Soluboard là vật liệu PCB có thể phân hủy sinh học, có thể giảm thiểu lượng khí thải carbon lên tới 60% rất có lợi cho việc tái sử dụng các linh kiện và kim loại trên tấm mạch in. Tuy nhiên, giá thành của Soluboard cao hơn gấp đôi so với PCB truyền thống, tốn kém hơn khoảng 50% đến 75% ít nhất trong giai đoạn đầu sử dụng.

Infineon đang tích cực nghiên cứu khả năng tái sử dụng linh kiện công suất rời của họ bởi vì khi thiết kế chúng, họ chưa tính đến phương pháp tái chế này.

"Quy mô sản xuất vật liệu PCB truyền thống là rất lớn, sản xuất hơn 250 triệu m2 mỗi năm. Nếu Soluboard được sản xuất với quy mô này, người ta sẽ cần giá cả cũng phải tương tự." - Tiến sĩ Jonathan Swanston nói.

Ngoài ra, có thể dự đoán rằng giá trị của Soluboard trong việc giảm ô nhiễm, tiềm năng giao dịch quyền carbon và dễ dàng tái chế sẽ giúp bù đắp phần nào cho sự chênh lệch về chi phí.

Tuy nhiên, một hạn chế khác của Soluboard là hiện tại nó chỉ có thể được sử dụng để sản xuất các tấm mạch in có một lớp dây dẫn hoặc hai lớp dây dẫn, trong khi các sản phẩm phức tạp có thể có nhiều lớp dây dẫn và các lớp cách điện giữa chúng.

Andrew Buss, Giám đốc nghiên cứu cấp cao IDC Châu Âu, cho biết bất kỳ công nghệ phát triển nào làm cho việc tái chế hoặc sử dụng vật liệu tái chế trở nên dễ dàng hơn đều đáng hoan nghênh, nhưng hiện tại Soluboard không thể hỗ trợ nhiều lớp dây dẫn, điều này có thể giới hạn sức hấp dẫn của nó.

"Đối với hầu hết các hệ thống PC hoặc máy chủ, hiện nay các tấm mạch chủ đều có nhiều lớp, vì vậy Soluboard hiện không phù hợp cho các sản phẩm này, vì vậy thị trường của nó có thể tập trung vào các yêu cầu PCB cơ bản hơn như sản phẩm điện tử tiêu dùng. Chìa khóa là có thể mở rộng đến bao nhiêu lớp và mật độ bao nhiêu." Andrew Buss nói.

Tuy nhiên, Tiến sĩ Jonathan Swanston cho biết: "Mặc dù Soluboard hiện chỉ được sử dụng cho các tấm mạch in một mặt và hai mặt, nhưng đây là một thị trường quan trọng." Ông cũng bổ sung rằng Jiva Materials có lộ trình công nghệ để sản xuất tấm lót phù hợp cho các tấm mạch in nhiều lớp và dự kiến sẽ cung cấp cho thị trường trong vài năm tới.

Tuy nhiên, Manoj Sukumaran, chuyên gia phân tích chính từ Omdia,cho biết ông không tin rằng loại công nghệ này sẽ có bất kỳ tác động lớn nào đối với ngành công nghiệp này trong tương lai gần. "Các tính năng PCB quan trọng khác bao gồm khả năng tản nhiệt, chịu nhiệt và ổn định cơ học (không dễ vỡ). Liệu PCB Soluboard sử dụng vật liệu có thể cung cấp các tính năng này đến đâu là điều đáng nghi ngờ" - ông nói.

Manoj Sukumaran cho biết, ông cũng nghi ngờ về giá trị của việc tái chế các linh kiện trong các mạch này. " Chính quy trình và chi phí thu thập và tái chế này có thể lớn hơn vài lần so với chi phí của các linh kiện".

Tuy nhiên, Manoj Sukumaran cẩn trọng cho biết, ông tin rằng Soluboard trong tương lai có thể được sử dụng trong hầu hết các thiết kế tấm mạch chủ. "Nó có thể được sử dụng cho phần lớn các tấm mạch cứng trong tương lai, bao gồm các tấm mạch có nhiều lớp. Nó không phù hợp cho các tấm mạch linh hoạt."Tuy nhiên, một hạn chế tiềm năng khác của Soluboard là hiện tại nó chỉ có thể được sử dụng để sản xuất các tấm mạch in có một lớp dây dẫn hoặc hai lớp dây dẫn, trong khi các sản phẩm phức tạp có thể có nhiều lớp dây dẫn và các lớp cách điện giữa chúng.

Andrew Buss, Giám đốc nghiên cứu cấp cao IDC Châu Âu, cho biết bất kỳ công nghệ phát triển nào làm cho việc tái chế hoặc sử dụng vật liệu tái chế trở nên dễ dàng hơn đều đáng hoan nghênh, nhưng hiện tại Soluboard không thể hỗ trợ nhiều lớp dây dẫn, điều này có thể giới hạn sức hấp dẫn của nó.

"Đối với hầu hết các hệ thống PC hoặc máy chủ, hiện nay các tấm mạch chủ đều có nhiều lớp, vì vậy Soluboard hiện không phù hợp cho các sản phẩm này, vì vậy thị trường của nó có thể tập trung vào các yêu cầu PCB cơ bản hơn như sản phẩm điện tử tiêu dùng. Chìa khóa là có thể mở rộng đến bao nhiêu lớp và mật độ bao nhiêu." Andrew Buss nói.

Tuy nhiên, Tiến sĩ Jonathan Swanston cho biết: "Mặc dù Soluboard hiện chỉ được sử dụng cho các tấm mạch in một mặt và hai mặt, nhưng đây là một thị trường quan trọng." Ông cũng bổ sung rằng Jiva Materials có một lộ trình công nghệ để sản xuất tấm lót phù hợp cho các tấm mạch in nhiều lớp và dự kiến sẽ cung cấp cho thị trường trong vài năm tới.

Tuy nhiên, Manoj Sukumaran, Nhà phân tích chính của Omdia, đã cho biết ông không tin rằng loại công nghệ này sẽ có bất kỳ tác động lớn nào đối với ngành công nghiệp này trong tương lai gần. "Các tính năng PCB quan trọng khác bao gồm khả năng tản nhiệt, chịu nhiệt và ổn định cơ học (không dễ vỡ). Việc liệu vật liệu có thể cung cấp các tính năng này đến đâu là đáng nghi ngờ" - ông nói.

Manoj Sukumaran cho biết, ông cũng nghi ngờ về giá trị của việc tái chế các linh kiện trong các mạch này. "Chi phí thu thập và tái chế chính quy trình này có thể lớn hơn vài lần so với chi phí của các linh kiện" - ông nói.

Tuy nhiên, Manoj Sukumaran cẩn trọng cho biết, ông tin rằng Soluboard trong tương lai có thể được sử dụng trong hầu hết các thiết kế tấm mạch chủ. "Nó có thể được sử dụng cho phần lớn các tấm mạch cứng trong tương lai, bao gồm các tấm mạch có nhiều lớp. Nó không phù hợp cho các tấm mạch linh hoạt."