IDTechEx 最近发布了一份关于可持续电子制造 2023-2033的报告，详细介绍了可持续印刷电路板 (PCB) 和集成电路 (IC) 的未来技术和趋势。根据预测，在未来十年内，大约 20% 的 PCB 制造商将转向更可持续的方法，包括干法蚀刻和印刷。

 

无铅焊接

1986 年，环境保护署 (EPA)禁止使用铅含量超过 0.2% 的焊料或助焊剂。

2006 年，欧盟禁止销售含铅焊料的电子产品。这两项禁令的例外情况是非消费者、高可靠性用例，例如航空航天、国防和某些医疗设备。

基板材料

锡铅合金传统上是电子焊接的首选材料，因为它们具有高熔点、耐腐蚀和电气性能。

锡铜银合金是最常用的无铅焊料，其熔化温度高于锡铅，需要大约 245°C ，而锡铅则需要 220°C。

这种增加的温度要求不仅转化为焊接所需的更多能量，而且还会影响在高温下容易损坏的元件，例如电容器和光电元件。

 

柔性PCB的吸引力

预计未来十年，受可穿戴设备等应用的推动，柔性 PCB 市场价值将高达 12 亿美元，这些应用可以从非刚性 PCB 中受益。

大多数刚性 PCB 由玻璃纤维增​​强环氧树脂材料制成——玻璃纤维被编织成布并涂有阻燃环氧树脂。

这种材料属于称为FR-4（或 FR4）的类别。FR4 重量轻、坚固、价格低廉且在各种环境下都经久耐用，这使其成为 PCB 的有吸引力的候选材料。

然而，生产 FR4 会产生多种废弃副产品，并且环氧树脂需要石油基产品，这对环境具有潜在危害。作为柔性 PCB 中的 PCB 基板，另一种迅速流行的材料是一种称为聚酰亚胺的塑料。但是，与 FR4 一样，聚酰亚胺也不环保。

研究人员正在研究这些材料的替代品，特别是在生物基材料领域，如透明纤维素纳米纸。

与其他塑料 PCB 材料相比，纸基板具有低热膨胀、耐热性和更高的介电常数。目前研究人员设想将这种基板用于柔性 PCB 应用，包括可穿戴设备。

 

废料制造

废料是 PCB 可持续性的另一个挑战。在传统的减材制造中，金属层（例如铜箔）覆盖整个基板层表面。

然后，不需要的部分被溶解。这个过程不仅浪费金属资源，而且需要很多化合物才能实现。

一种更可持续的替代方法是增材制造，它不是去除不需要的材料，而是逐层添加必要的材料。

可持续性的影响

电子制造对环境的影响并不是一个全新的话题。1982 年，硅谷有毒物质联盟等组织提倡在制造和电子废物处理方面采用更可持续的做法，以防止这些材料污染环境。

从那时起，多项立法开始生效，以改变 PCB 和 IC 的制造方式，从而减轻对环境和人类的有害影响。

虽然可持续性在 2023 年仍然是一个挑战，但多项绿色倡议和消费者态度正在推动电子制造商采用更安全的生产实践。

无铅焊料、更环保的制造技术的研究工作只是小步骤，最终可能会对可持续电路板产生重大影响。