Datum zveřejnění: 
30. 1. 2024
Výzkumníci z ČVUT a VŠCHT v Praze připravují alternativní proces výroby elektronických komponent, šetrnější k životnímu prostředí. Jako perspektivní materiál pro náhradu velmi obtížně recyklovatelných epoxidových pryskyřic navrhují polymery využívané pro 3D tisk.

Až 10 % z elektronického odpadu tvoří desky plošných spojů elektronických zařízení. Na výrobu izolačního substrátu se používá epoxidová pryskyřice vyztužená skelnými vlákny, obsahující další, poměrně toxické látky, které slouží jako retardéry hoření. Jde o prakticky nerecyklovatelný materiál, většinou lze znovu použít pouze kovy. Cílem výzkumníků z katedry elektrotechnologie FEL ČVUT a ústavu polymerů VŠCHT Praha je nejen nerecyklovatelné materiály eliminovat už při výrobě, ale připravit a otestovat také alternativní proces výroby elektroniky šetrnější k životnímu prostředí. Pro výrobu nosného substrátu je možné využít polymerní látky, které se používají mimo jiné při 3D tisku, např. PET. Ty, po vhodné modifikaci pro zajištění požadavků elektronické výrobky, nahradí epoxidovou pryskyřici. 

Vedle skupiny 3DP Lab — Vývoj a výzkum materiálů pro 3D tisk v elektronice, se na výzkumu podílejí i pracovníci Ústavu polymerů na VŠCHT Praha. Jejich úkolem je vývoj a výroba strun pro 3D tisk, které budou mít vhodné vlastnosti pro výrobu nosných substrátů. Ty bude zároveň možné po skončení jejich životnosti použít jako vstupní surovinu pro opětovnou výrobu tiskové struny. Při konvenčním způsobu výroby desek plošných spojů dochází k chemickému leptání měděné vrstvy a tím k tvorbě vodivých motivů pro propojení jednotlivých součástek. Ty se pak na desku plošných spojů připojují nejčastěji pájením. Takový způsob výroby je však energeticky náročný, využívá látky nebezpečné pro životní prostředí a značné množství vody. Díky 3D tisku lze vyrábět desky plošných spojů s již zapouzdřenými elektronickými součástkami v těle substrátu, které se navzájem propojí během následného potisku elektricky vodivým inkoustem. Zapouzdření zajistí mechanickou integritu obvodu, která by jinak byla oproti konvenčnímu řešení snížena kvůli horším mechanickým vlastnostem recyklovaných plastů. Výzkumníci zatím technologii testují na jednovrstvých deskách plošných spojů. Protože je ale pro většinu obvodů moderní elektroniky zapotřebí vícevrstvých desek (typicky 4- až 16vrstvých), budou snahy výzkumné skupiny v této oblasti dále pokračovat. Společně podávají návrh projektu do programové výzvy Technologické agentury České republiky s názvem Prostředí pro život, která by v případě udělení podpory měla poskytnout financování pro další úspěšný vývoj představeného řešení.  

 

Zdroj: 
Technický týdeník