寻找可以溶解的电路板材料

电器工程 电路板 pcb设计 pcb制造
2022-01-12 23:21:43

我们正在开发一种产品,在设备运行后需要将整个设备溶解在液体中,并且该设备不再可用或不再需要。

这是一个井下应用程序。设备主体是铝或镁。有一个小型锂离子电池和一个带有一些电子设备的电路板。目前存在可以溶解铝体的技术——循环使用约 5% 氯化钾 (KCl) 的盐水溶液,直到装置溶解。

我们的客户也希望电路板分解/溶解。该板目前是 FR4 玻璃环氧树脂,顶层和底层都有迹线。我们将看看是否有机会将走线限制在仅顶层 - 这可能允许我们使用铝制电路板。但是,我不希望这会成为可能。

我正在寻找合适的 PCB 材料可能使电路板溶解的技术的建议。

例如,我们正在考虑使用更脆弱的 PCB 材料(纸环氧树脂)并使用少量炸药将电路板粉碎成更小的碎片。但是,我想了解可能实现我们目标的其他技术。

请注意,这不是购物问题。如果有人可以推荐一种直接适用的 PCB 材料,那就太棒了。但我追求其他可能达到类似结果的技术。

我知道个别成分不会被盐水溶液溶解。然而,我们的目标是使碎片足够小,以便可以在不堵塞系统的情况下泵送它们——这些碎片可以被过滤掉并丢弃。

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从下面的评论:

1) 非军事

2) PCB 目前约为 1.5" x 1.0"。更大,但我们一直在缩小它。

3) 从部署到使用寿命结束的运行时间以小时为单位。我不是该项目的首席工程师,但我认为电池容量足以支持大约 24 小时的运行。

4)PCB密封在厚壁铝罐内。电路板在使用寿命期间不会暴露在任何液体中。

5) 我们测试的最高温度为 100C。令人惊讶的是,我们使用的特定 Lipo 电池在该温度下非常满意。

6) 单元溶解或破碎成小块很简单,以便在完成工作时不会造成阻塞。没有什么邪恶的 - 只是有点“自我清理”。

4个回答

伦敦国家物理实验室 (NPL) 的研究人员与合作伙伴 In2Teck Ltd 和 Gwent Electronic Materials Ltd 合作,开发了一种 3D 可打印电路板,该电路板在浸入热水时会分离成单个组件。ReUSE 项目的目标是提高电子组件的可回收性,以减少不断增加的电子废物量。

在此处输入图像描述
资料来源:http ://environmentaltestanddesign.com/dissolvable-printed-circuit-board-recycled-with-hot-water/

如果这不起作用,硝酸将适用于几乎所有东西。

哦,如果您想“自己动手”制造过程,您可以找到一种可溶解的材料(可能是某种纤维素?)并使用这些 PCB 导电墨水打印机在其上打印:https://www.voltera。 io/

根据 Edgar Browns 的建议,还有这种溶解聚酰亚胺以进行扁平弯曲的想法:

尝试混合甲醇:THF=1:1,但需要 1-2 天;溶解 Kapton 的最简单方法是在水中使用 0.1-0.3M NaOH。通过使用碱性溶液,您可以将 Kapton 完全分解为初始单体。

https://www.researchgate.net/post/can_polyimide_filmskapton_dissolved

NaOH 是碱液,我不知道你必须以什么浓度使 kapton 溶解,但这似乎很容易试验。

您应该重新考虑金属芯 PCB示例我已经将它们用于大功率 LED,我们使用基本标准工艺在内部进行蚀刻。这是我们买的那个

当然,它们确实对您的设计施加了限制(而且手工焊接很烦人),但它们可以是双面的(示例来自与上述相同的供应商,而不是我曾经使用过的人)。他们会给你一个解决方案,它会溶解在你的铝壳会溶解的任何东西中。

绝缘层的厚度通常为 100 µm,看起来像是环氧树脂预浸料。我假设如果可以处理表面贴装组件,那么可能会破裂的小块聚合物绝缘材料也可以处理。它可以通过布线、开槽,甚至用划线器手工打分,这样它就可以分成小块(我不知道这是一次研究还是生产运行,所以我不知道哪些过程是合理的)。

与铝一样,氧化铝可溶于氢氧化钾,许多制造商都可以作为基材,也有一些制造商会做双面铝。

最简单的解决方案可能是氧化铝基板上的铝金属化,可能需要特殊的焊料和助焊剂来连接部件,但所有互连都应该溶解在碱性盐溶液中。我不知道有任何地方可以将其作为标准选项。

用可溶性盐粘合的木浆将是另一个有趣的实验,但在制造过程中只需要使用无水工艺

对于 FR4,您只需溶解或分解纤维之间的环氧树脂。通常的过程是热解它。

除了 FR4,还有其他材料可以用来制作 PCB。聚酰亚胺薄膜常用于柔性板,可溶解。

https://electronics.stackexchange.com/a/221926/148363

您可能需要将此柔性 pcb 粘合到另一个更容易溶解的基板上,以达到刚性或散热目的。

柔性PCB也将更容易烧掉。由于饮料中的水,一些有缺陷的产品已经损坏了柔性 PCB。

需要与您的 PCB 公司紧密合作。因为这是一个相当不寻常的产品要求。