Projekt 06500/01

Entwicklung einer recyclingfähigen Leiterplatte

Projektdurchführung

Würth Elektronik GmbH & Co. KG
Salzstr. 21
74676 Niedernhall

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Entwicklung einer umweltgerechten und vollständig recyclingfähigen Leiterplatte, die mit minimalem technologischen Aufwand sortenrein in die stofflichen Bestandteile zerlegbar ist, deren Werlstoffe vollständig wiederverwertbar sind, die keine Schadstoffe enthält und Materialeinsparungen in großem Umfang ermöglicht.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden· Analyse von Verfahren zur Verbindung und Trennung der Aufbaubestandteile von Leiterplatten
· Analyse geeigneter Werkstoffe für die Aufbaubestandteile
· Entwicklung eines optimalen Werkstoffsystems
· Analyse von Montage- und Demontageverfahren
· Entwicklung von Wirkprinzipien für die Demontage der Leiterplatten
· Entwicklung von Aufbauvarianten für die Montage und die Demontage der Leiterplatte
· Entwicklung einer Basistechnologie und Ableitung von Richtlinien für den Aufbau recyclingfähiger Leiterplatten
Die Arbeitsteilung erfolgt in der Form, daß durch den Bewilligungsempfänger die Grundvariante der neuen Leiterplatte und durch den Kooperationspartner mindestens zwei Weiterentwicklungen untersucht werden


Ergebnisse und Diskussion

Es wurden 3 Varianten einer recyclingfähigen Leiterplatte entwickelt:
1. TWINflexÒ als stoffschlüssiger Verbund von Folienleiterplatte und Träger durch den Einsatz von Transferklebefolien.
2. TWINflexÒ-Z als stoffschlüssiger Verbund von Folienleiterplatte und Träger durch den Einsatz eines Zwischenelementes, das auf der Basis einer Heißsiegelverbindung eine Leichte und vollständig rückstandsfreie Trennung von Folienleiterplatte und Trägerelement ermöglicht.
3. TWINflexÒ-B als kraftschlüssiger Verbund von Folienleiterplatte und Träger durch Einlegender Folienleiterplatte in ein Trägersystem (Box) und Lagefixierung der Leiterplatte durch Einbringen von Füllstoffen (Elastomer, Vergußmasse, granulierte Materialien) bzw. durch Hüllschalen oder Druckelemente.
Die hauptsächlichen ökologischen Vorteile der Neuentwicklung sind:
1. Die neue Leiterplatte hat grundsätzlich keine schadstoffbelastete Fraktion. Das Leiterplattenmaterial ist damit vollständig wiederverwertbar. Die bisher notwendige Sonderdeponierung das konventionellen Leiterplattenmaterials mit einem Volumenanteil von bis zu 88% des Gesamtmaterialeinsatzes entfällt.
2. Die neue Folienleiterplatte, die auch in dieser Aufbauform in vielen Fällen eingesetzt werden kann, hat gegenüber der konventionellen FR4 - Leiterplatte einen Materialeinsatz von nur 12,5%.
3. Unter Berücksichtigung der Wiederverwendbarkeit der Trägermaterialien von TWINflexÒ-Z und TWINflexÒ-B liegt nach erfolgter Demontage der Folie vom Träger der Anteil des aufzubereitenden wiederverwertbaren Materials ebenfalls nur bei %gegenüber der konventionellen FR4 - Leiterplatte.
Die Durchgeführte Analysen und Vergleiche der anfallenden FR4- bzw. erwartenden TWINflexÒ - Abfälle, Schadstoffe und Emissionen weisen deutliche Reduzierungen zugunsten der Produktion von TWINflexÒ auf. Die Ergebnisse erster durchgeführter Versuche zur Aufbereitung und Fraktionierung des Materials der neuen Leiterplatte sind sehr gut und teilweise auch noch optimierbar. Das Beste Ergebnis liefert die Verfahrensvariante mit einem Kupfergehalt von 99,8% im Kupferkonzentrat und Kupferverlusten von lediglich 1,3% in den Abgängen. Das Kupferkonzentrat kann damit problemlos in der Kupfermetalurgie eingesetzt werden. Bemerkenswert ist, daß das Leiterplattenfolienmaterial mit Kupfergehalten von 60 ... 70% auch direkt, also ohne vorherige mechanische Aufbereitung in der Kupfermetallurgie eingesetzt werden kann.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

3 wissenschaftliche Publikationen in Fachzeitschriften, Exponate auf 3 Messen (COMTEC Dresden, Nov. 1997; ENVITEC Düsseldorf, März 1998; Hannover - Messe, April 1998), Präsentationen der Ergebnisse vor European Interconnect Technology Initiative, Stuttgart, Mai 1998.


Fazit

Das Gesamtergebnis hat neben sehr guten ökologischen Eigenschaften auch erhebliche funktionelle Verbesserungen zur Folge. Damit ist das Ergebnis Basis für die zukünftige Leiterplattentechnik. Die Standardvariante befindet sich bereits in der Produktion, die im Projekt entstandenen weiterentwickelten Varianten werden anwendungstechnisch und technologisch optimiert und zum gegebenen Zeitpunkt in die Produktion übernommen.