Neues Material für Leiterplatten soll deren Nachhaltigkeit revolutionieren

Forschende der University of Washington haben eine neue Platine (Englisch: PCB) entwickelt. Die ist genauso leistungsstark wie heutige Leiterplatten und kann mit minimalem Materialverlust recycelt werden.

Auf Platinen befinden sich Computerchips, Transistoren und andere Komponenten. Heute bestehen sie in der Regel aus feinen Glasfaserschichten, die mit Kunststoff überzogen und mit Kupfer laminiert sind. Dieser Überzug erschwert das Recycling, weil er sich nur schwer von den Glasfasern trennen lässt.

Mit Vitrimeren zum Erfolg

Das neue Material, das die Forschenden verwenden, zählt zu den Vitrimeren. Dieser Stoff gehört zu der 2015 entwickelten Klasse von Polymeren. Der Kunststoff wird zu einer Art Gelee, wenn er in Kontakt mit einem organischen Lösungsmittel bei relativ niedrigem Siedepunkt kommt. Dadurch quillt der Kunststoff auf, ohne die Glasscheiben und elektronischen Bauteile zu beschädigen. Der Stoff lässt sich so von den festen Komponenten der Platine lösen, wodurch die Bauteile wiederverwendet werden können. Mehr noch: Auch die Vitrimeremasse an sich ist rezyklierbar. Die Forschenden haben mehrfach neue, hochwertige Leiterplatten damit hergestellt.

Dabei geht wenig Material verloren. 98 Prozent des Vitrimeres und 91 Prozent des Lösungsmittels konnten zurückgewonnen werden. Von den enthaltenen Glasfasern konnten gar 100 Prozent wiederverwendet werden. Ebenso können beschädigte Leiterplatten mit Rissen oder Krümmungen dank des Vitrimeres gar repariert werden. PCBs machen laut Mitautor der Studie Vikram Iyer einen grossen Teil des Elektronikschrotts aus. Mit dem neuen Verfahren liesse sich also ordentlich Schrott vermeiden.

Wenig Änderungen im Herstellungsprozess nötig

Die vPCB (kurz für: vitrimer Printed Circuit Board) genannten Boards werden ähnlich wie herkömmliche PCBs hergestellt: Üblicherweise werden halbgehärtete Leiterplattenschichten in kühlen, trockenen Räumen aufbewahrt, wo sie eine begrenzte Haltbarkeit haben. Danach werden sie in einer Wärmepresse laminiert. Da Vitrimere unter bestimmten Bedingungen neue Verbindungen bilden, werden die vPCB-Schichten dagegen vollständig ausgehärtete laminiert. Es bräuchte also bei der Herstellung der neuen Leiterplatten nur geringe Anpassungen.

Weiter fanden die Forschenden bei Tests heraus, dass das Material ähnliche Eigenschaften bezüglich Festigkeit und elektrischen Eigenschaften hat wie FR4. Dabei handelt es sich um das meist eingesetzte Platinenmaterial. Die Produktion der neuen Leiterplatten soll gemäss ersten Tests 48 Prozent weniger Treibhausgase sowie 81 Prozent weniger krebserregende Emission verursachen.

Trotz der positiven Eigenschaften des neuen Materials weisen die Forschenden darauf hin, dass es Anreize zum Recyclen brauche. Sonst helfe auch das nachhaltigste Material nichts.