环境可持续的电子产品

电器工程 电路板 pcb设计 pcb制造 制造业 制造过程
2022-01-16 01:10:23

我是公司工作的一部分,旨在变得更加环保和可持续。对于公司来说,这意味着追求 ISO 认证(例如 ISO 14001)并按照其他标准工作。但我试图弄清楚这对我作为电子开发人员意味着什么?

到目前为止,我正在考虑将 PCB 制造商转移到一家定期制作我认为透明且良好的可持续发展报告的公司,调整 PCB 设计以最大限度地减少废料,改进我们实验室的回收/废物分类,并可能使用 OSP 而不是ENGI 作为表面处理。但是作为开发人员,我还能做些什么呢?我应该停止在我的设计中使用哪些组件、适合作为开发人员遵循的标准/认证,或者您自己完成或可以推荐我研究的任何其他内容?

4个回答

你可能想看看循环经济的建议......也许从艾伦麦克阿瑟基金会开始

其基本理念是设计以修复、回收和再利用为目的。Arcatus 的回答达到了一个关键点……可靠性减少了要回收的垃圾量。

但是可靠性有两个方面......避免故障只是一个方面,但对于设计师来说是最容易的。

维修的简易性和速度是另一个问题,这需要与一些现代公司不同的系统性方法。如果子组件位于胶合或焊接封闭的外壳内,则使子组件可更换是没有意义的。如果公司没有备件供应链或没有承诺在保修期后提供备件,那也没有任何意义。我在另一个问答中谈到了这一点

为了说明系统方法:几年前我更换了我的车;车顶杆通过相对便宜且简单的装配套件适用于每种车型。很棒的设计!然而,当制造商推出新系统时,他们立即淘汰了旧系统的配件套件。所以,不是那样...

在厨房里,我发现我可以便宜又轻松地更换一个 30 岁炉灶上的控制装置和加热元件。一个 10 到 20 美元的零件,几个螺丝,铲形夹连接器,工作完成。微波炉,没那么多。

回到大角星的回答;他有充分的理由不赞成使用电解电容器。但是,如果您无法消除它们,请考虑将它们与所有热电源组件一起移动到第二块便宜的 PCB 上,该 PCB 可与主机分开更换。(不过,您必须考虑连接器的可靠性;这不是一个打开/关闭的决定)。

或者将地块移植到外部 PSU,例如笔记本电脑砖或 USB 手机充电器。它是理想的,因为它易于访问、可替换且非常标准。

设计零故障率,或易于访问、易于维修和良好的备件可用性(在可能的情况下,使用标准或非常常见的零件)。

另一个例子:这台笔记本电脑(七年后)有一个新的电源,一个新的(并且大大改进了)磁盘,以及新的更大的内存。也许我还能再用七年…… 表壳设计有 3 个螺丝,底部模制有微妙的拆卸提示,与某些人相比,它是一个梦想。

有想象的空间:例如,虽然您无法为生产运行实际 3D 打印组件,但您可能会考虑在其维护生命周期结束时开源设计,以便可以生产第 3 方备件。(至少有一个二战前的车床模型正在这样做!)一种系统的方法可能会在设计时将合适的存档放在一起,以便在生产结束后公开发布,以实现终身维护。(当然,出于知识产权保护的目的,它可能不会涵盖所有内容)

我不知道这些的 ISO 标准……但是……它们可能来自上述循环经济项目。

可靠性?

在构建强大的电子产品方面有一个完整的专业领域。这需要严格的测试和彻底的设计。这将更加昂贵并增加上市时间。但避免有缺陷的产品应该提上日程。(期间。不仅仅是“在保修期满之前避免缺陷”)

但是:这是极其罕见的。虽然可以使用工业技术(估计寿命为几十年)制造商业产品(估计寿命为几年),但我从未见过它。原因很明显:成本。

我的电视可能有一个保形涂层 PCB。或者用陶瓷电容代替电解电容。但这其中的业务在哪里?

但我要在这里咆哮。回答您的问题:由于您似乎对制造环保电子产品非常感兴趣,那么:

  • 对组件进行降级,并阅读此类做法。
  • 避免或至少挑选容易出现故障的电解液和其他组件。
  • 在有意义的地方使用 IPC 3 类。(其中一些要求可能会使成本飙升,因此我不建议您实施让您的脚离开的做法。将第 3 级视为指南而不是要求)
  • 保形涂层您的电路板。

我很乐意购买标有“使用 HALT 技术开发”的洗碗机,即使它更贵。但显然我很奇怪,不幸的是,出售这些的公司将在年内破产。

这可能不是您要寻找的答案:如果您想要环保,您将比您的竞争对手更贵,并且(按设计)您会卖得更少。这是一个可悲的事实。

这里还有几点。我作为一名前系统工程师处理这个问题,所以这些故意着眼于大局而不是电子元件选择等细节,但这需要一个联合的方法。您的其中一条评论暗示您正在考虑相当专业的设计/生产,正如我曾经参与的那样。

  • 在制造过程中按尺寸切割的任何东西都应调整尺寸/形状,以最大限度地提高制造过程的产量并最大限度地减少边角料。这可能意味着 PCB,但也可能意味着电缆。这是生产工程的工作,而不仅仅是设计,但要避免像(在我以前的工作中)在 BOM 上有 2m 的电缆,只是在它被终止并切割成最终长度时丢弃 0.7m 的装配.

  • 生产中的消耗品也应该考虑 - 手工制作的套件通常最终会使用很多,无论是一次性手套还是清洁用品。

  • 外壳通常占产品材料的很大一部分。这些应该很容易回收。还应考虑涂饰工艺——例如,涂漆饰面的溶剂使用/蒸发可能很重要。

  • 您更广泛的运输/包装过程可能与您的产品设计一样重要 - 设计产品时要考虑使用所有可回收/可回收包装(纸板箱插入物而不是模塑泡沫)的可能性,但这可能需要简单的产品形状。

  • 同样,每个订单都发送外部电源和电源线可能合适也可能不合适,但发送 3 条不同的电源线肯定不合适。它不像以前那么常见,但我买了一个套件,其中一个小产品的盒子中的大部分体积/重量都是为了垃圾箱,因为有 2 条无用的附加电源线(美国,欧盟版本,当我' m 在英国)和相关包装。

  • 与此相关的是,使用标准接口有助于减少电缆浪费。USB 对此有所帮助,但一些制造商仍然没有充分的理由使用不寻常的连接器。套件部件之间的互连是另一回事,但如果将来需要维修,这种情况应该不会太罕见。

  • 对于大批量生产,定制工具可以节省浪费,但对于小批量生产而言,效果较差;需要判断是否使用模具,还要进行测试:在一项旧工作中,我们有一些可爱的手工木制夹具/测试台,用于每年生产几十个的产品,这节省了时间,努力,和金属/塑料。

我认为你应该让它双赢,对你的公司和客户来说都是如此。一些想法:

  • 低功耗

这是适销对路的,并直接转化为客户的成本节约。特别是如果您的产品使用电池,而且对电源也很重要。这既是一个设计方面:你能在不使用时关闭一些饥饿的电路吗?...以及可用性方面:它应该像我的激光打印机一样透明且快速地退出省电模式。它在三秒钟内加热,然后打印。不像旧的加热器一直在运行以保持准备状态,你必须让它保持开启状态,否则它需要很长时间才能准备好。

显示“省电”是一个优点,让用户感觉良好。

  • 较低的嵌入能量

这要困难得多,因为谁知道芯片的嵌入能量是什么?

  • 减少使用不道德的材料

想到钽,因为它是由奴隶开采的。

  • 提高可靠性

这是显而易见的,尤其是因为您说您制造生命科学设备。热设计很重要,不应仅仅因为营销说“让它变得又薄又光滑”而被忽视。

  • 让维修更容易

我在想 Apple,它专门采取每一步使维修变得不可能:unobtainium 定制芯片,没有备件,所有东西都粘在一起,绝密原理图,部件之间的认证,所以你不能在两个设备之间交换它们,脆弱的柔性 PCB休息等。我推荐 youtube 频道“Louis Rossman”。

我并不是说您应该使所有东西都可用,但是,例如,使用现成的开关电源的产品在电源出现故障时很容易修复,而主板上的定制 SMPS 设计则无法更换出来。或者板上有用的丝网印刷,标记测试点,诸如此类。更好的是,不要将自我诊断菜单隐藏在密码后面。

基本上,如果客户有两个不工作的设备,他们应该能够剥离它们并制造一个工作设备。这就像未来的保险,以防万一发生大流行病之类的事情。