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Materialwissenschaftliche Lösungen für eine nachhaltige Elektronik

In diesem Sommer erreichte die Temperatur im Silicon Valley, wo ich wohne, 111°F. Dieser historische Rekord hat uns unmissverständlich die "unbequeme Wahrheit" vor Augen geführt: Die globale Erwärmung findet tatsächlich statt - nicht in der Zukunft, sondern genau hier und jetzt.

Jeder Einzelne von uns, in der Gesellschaft und in der Elektronikindustrie, muss seinen Teil dazu beitragen und sein Bestes geben, umauf eine nachhaltige Welt hinzuarbeiten.

Was können wir tun? Was kann ich tun?

Es gibt viele Dinge, die wir als Bürger tun können und sollten. Es gibt noch viel mehr Dinge, die wir durch unsere Arbeit in der Elektronikindustrie tun können.

Als ich 1991 als junger Ingenieur mit materialwissenschaftlichem Hintergrund für die Elektronikabteilung der Ford Motor Co. in Dearborn, Michigan, in die Branche eintrat, war ich begeistert von den enormen Anstrengungen, Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) - eine ozonabbauende Substanz - aus dem Leiterplattenbestückungsprozess zu eliminieren. Es gab ernsthafte Fragen: Ist das machbar? Vor allem bei sicherheitskritischen Produkten wie Kfz-Steuerungen? Es bedurfte der Bemühungen der gesamten Branche über mehrere Jahre hinweg, um zu einer Antwort zu gelangen. Heute ist das No-Clean-Löten in der weltweiten Elektronikindustrie gang und gäbe.

Materialwissenschaft

Fast zur gleichen Zeit wurde Blei (Pb) - ein vorherrschender Bestandteil von Lötlegierungen, die seit den Anfängen der Elektronik in der gesamten Industrie verwendet wurden - zu einem Ziel für die Abschaffung. Ich meldete 1994 mein erstes Patent für bleifreie Lötlegierungen an und legte im selben Jahr meinen ersten Vortrag über bleifreies Löten vor. Mit der Veröffentlichung meines Buches "Lead-Free Solder Interconnect Reliability"(Bleifreie Lötverbindungen - Zuverlässigkeit von Lötverbindungen) im Jahr 2005 begrüßte ich 2006 zusammen mit vielen Branchenkollegen auf der ganzen Welt die Ankunft des bleifreien Lötens in der weltweiten Elektronikfertigung. Dabei hatte ich das Glück, viele Freunde zu gewinnen, während wir auf ein gemeinsames Ziel hinarbeiteten: eine nachhaltige Welt für uns und unsere zukünftigen Generationen.

Natürlich bin ich nur einer von vielen Fachleuten in der Branche, die hart daran arbeiten, bessere Produkte auf den Markt zu bringen und gleichzeitig unser Bestes für die Nachhaltigkeit zu tun. Heute sind die Herausforderungen noch größer und die Arbeit muss weitergehen. Es ist erfreulich zu sehen, dass Nachhaltigkeit zu einem Ziel für viele Unternehmen in der gesamten Branche und in der gesamten Lieferkette geworden ist.

Als jemand, der einen materialwissenschaftlichen Hintergrund hat, weiß ich sehr wohl, dass die Materialwissenschaft auch weiterhin eine sehr wichtige Rolle bei der Nachhaltigkeit spielen wird. Heute ermöglichen no-clean, blei- und halogenfreie Lötpasten zahllose elektronische Produkte, und verschiedene besonders besorgniserregende Stoffe(SVHC) werden weiterhin berücksichtigt. Hochwertige Materialien mit langer Lagerfähigkeit, Haltbarkeit, Schablonen- und Topfzeit tragen dazu bei, Defekte und Abfälle in der Serienproduktion zu minimieren. Flussmittel mit sehr geringen Rückständen (ULR) machen eine Reinigung überflüssig und sind gleichzeitig mit Underfill und Formmassen kompatibel.

Gleichzeitig kann ein Portfolio von Niedrigtemperatur-Lötlegierungen dazu beitragen, den Energieverbrauch während des Reflow-Prozesses deutlich zu senken. Besonders interessant sind dabei neue Materialien, die das Löten bei niedrigeren Temperaturen ermöglichen und gleichzeitig Lötverbindungen mit einer Zuverlässigkeit herstellen, die mit der von Loten mit höheren Temperaturen vergleichbar (oder sogar besser) ist. Thermische Schnittstellenmaterialien in verschiedenen Formen sind ein wichtiger Bestandteil von Wärmemanagementlösungen für elektronische Produkte mit verbesserter Produktleistung. Verschiedene hochzuverlässige Lötlegierungen tragen dazu bei, die Produktlebensdauer zu verlängern und die Zahl der defekten Produkte zu verringern, die auf Mülldeponien landen. Nanomaterialien und hochzuverlässige Legierungen ermöglichen Leistungselektronik für Elektrofahrzeuge und andere umweltfreundliche Produkte.

Dies sind natürlich nur einige der vielen Beispiele für Materiallösungen, die Nachhaltigkeit in der Elektronik ermöglichen können. Es gibt viele andere wichtige Lösungen in anderen Teilen der Lieferkette und der Industrie. Umweltgerechtes Design, Energieeffizienz bei Produkten und in der Fertigung, Verwendung recycelter Materialien, saubere Energie usw. spielen dabei eine wichtige Rolle. Ich bin davon überzeugt, dass Nachhaltigkeit und starke Leistung gleichzeitig erreicht werden können, und ein nachhaltiges Unternehmen muss in der Lage sein, der Welt, in der wir leben, Nachhaltigkeit zu bringen.

Ich spüre die Hitze von 111°F und bin mir bewusst, dass die vor uns liegenden Herausforderungen immens sind. Aber da ich weiß, was ich weiß, bleibe ich hoffnungsvoll, dass Nachhaltigkeit durch gemeinsame Arbeit erreichbar ist.

Wir haben keine andere Wahl.

Wenn Sie weitere Informationen wünschen oder uns Ihre Meinung mitteilen möchten, wenden Sie sich bitte an Dongkai[email protected].