Dans l’industrie électronique, le développement durable n’est plus un choix mais une priorité urgente. Alors que les entreprises et les modérateurs préconisent des solutions plus écologiques, le débat sur la circularité des circuits imprimés (PCB) prend de l’ampleur. Si atteindre une circularité totale reste complexe, des progrès significatifs ont été réalisés en termes de matières durables et d’innovations de recyclage.
Nous menons ce changement depuis 2002 (date de mise en œuvre de notre première politique environnementale) et avons mené des audits rigoureux afin de réduire nos émissions de Scopes 1, 2 et 3. Cependant, nous savons qu’il reste encore beaucoup à faire. Les défis à venir exigent innovation, transparence et collaboration constantes, et nous sommes déterminés à montrer la voie.
Une combinaison de matières complexe
Atteindre la circularité des PCB implique de sélectionner des matières respectueuses de l’environnement, d’optimiser les process de fabrication et de garantir un recyclage efficace en fin de vie. Cependant, compte tenu de la complexité de la combinaison de fibre de verre, de résine et de cuivre dans les PCB, l’industrie doit surmonter des obstacles considérables pour atteindre une circularité totale. Le choix des matières est un aspect fondamental du développement durable des PCB. Aux côtés de partenaires industriels, nous testons activement des matières alternatives qui améliorent la recyclabilité, réduisent l’impact environnemental et respectent les principes de circularité.
Principales innovations :
- Recyclad – Une alternative recyclable au FR-4 contenant de la matière recyclée. Nos tests ont montré que ses performances sont comparables à celles des matières sans halogène comme le SYTECH S1150G, ce qui en fait une étape viable vers des circuits imprimés plus durables. Nous avons également pu démontrer que cette matière est idéale pour les circuits simple face, double face et multicouches (jusqu’à 12L), mais pas pour les PCB HDI à ce stade.
- Soluboard – une matière biosourcée pour circuits imprimés développée par Jiva Materials, est fabriquée à partir de fibres de jute et d’un polymère biodégradable soluble dans l’eau chaude. Cela facilite la récupération des composants électroniques et réduit considérablement les déchets électroniques. Nous avons testé Soluboard pour la fabrication de circuits imprimés, le soudage à basse température et l’assemblage automatisé. Bien que cette matière présente certaines limites, comme une tolérance à la température de soudage plus faible, une résistance au pelage et une résistance mécanique moindres, elle reste une option prometteuse et respectueuse de l’environnement pour les applications nécessitant moins de résistance et de fiabilité. Nous continuerons de suivre le développement de Soluboard, qui évolue vers une matière plus robuste, adaptée aux PCB de plus de deux couches.
À l’automne 2024, NCAB a commandé des échantillons de Soluboard. La matière a été soumise à une évaluation et à des tests IPC standard par Hytek Laboratories, suivis d’essais d’assemblage et de soudure à basse température. Il est important de noter que le Soluboard n’est pas comparable au FR-4 ; nous devons l’évaluer sur la base de ses propres qualités plutôt que par rapport à une matière FR-4 pleinement qualifiée.
- Papershell et CirEl – Ces initiatives suédoises de R&D explorent le potentiel des matières de circuits imprimés à base de papier. Nous avons testé plusieurs finitions de surface (ENIG et OSP), ainsi que la soudure à basse température et l’adhésion du cuivre. Bien qu’encore à leurs débuts, ces matières représentent une avancée majeure vers les alternatives renouvelables.
Similaires au Soluboard, les matières Papershell et CirEl Paper, développées par la R&D suédoise, sont respectueuses de l’environnement. Une fois développées, elles présenteraient des propriétés similaires à celles du Soluboard.
- PCB à base de bambou et de bois – Plusieurs projets en cours étudient des ressources durables à croissance rapide comme le bambou et le bois d’ingénierie comme matières potentielles pour PCB.
- Résines époxy biosourcées – Les récents développements dans le domaine des biorésines, comme celles de Sicomin, orientent la fabrication de PCB vers une chimie plus verte.
Tester, tester et tester
La durabilité des circuits imprimés n’est pas théorique ; elle nécessite des tests en conditions réelles. Nous menons des essais sur des matières recyclables depuis mai 2023, dont les résultats indiquent la conformité aux normes IPC-A-600. La stabilité thermique, l’adhérence des pastilles et la dégradation des matières restent des axes d’amélioration majeurs. Des défis tels que la précision du perçage et l’adhérence du cuivre à des températures de soudure plus basses font également l’objet de recherches. Ces résultats guident non seulement nos partenariats pour le développement des matières mais jouent également un rôle crucial dans l’élaboration d’une approche plus standardisée de la mesure de la durabilité.
Pour consolider nos efforts en termes de tests de matériaux et quantifier les progrès en matière de durabilité, nous développons actuellement une évaluation basée sur l’analyse du cycle de vie (ACV). Ce cadre évalue l’impact environnemental des différentes technologies, matières et procédés de fabrication des PCB, tout en évaluant la consommation d’énergie et d’eau tout au long de la production. Il suit également la production de déchets et explore les opportunités de recyclage. En collaboration avec l’Université de Cranfield, l’IMEC et d’autres acteurs, nous peaufinons un tableau de bord de durabilité qui permet à nos clients de prendre des décisions éclairées et fondées sur des données, garantissant ainsi un équilibre entre performance et responsabilité environnementale.
Circularité et recyclage
Comprendre et quantifier la durabilité commence par définir ce que l’on entend par circularité. Cela peut inclure la circularité dans la production de PCB, le retour des matières à la nature en fin de vie, ou la création d’une véritable boucle fermée où la plupart des matières sont réutilisées pour produire de nouveaux PCB. Notre objectif principal est de recycler les PCB afin d’éviter la pollution environnementale et de réduire notre empreinte carbone. Cela peut impliquer l’utilisation de matières biodégradables qui retournent dans la nature, de matières réutilisées pour d’autres produits, ou idéalement pour de nouveaux PCB – un objectif qui, malheureusement, semble encore lointain.
Si la complexité de la séparation des matières demeure un défi, les progrès des méthodes de recyclage nous rapprochent de la concrétisation de cet objectif. Les procédés de recyclage les plus efficaces actuels permettent de récupérer jusqu’à 95 % des métaux contenus dans les PCB, tandis que la résine et la fibre de verre peuvent souvent être réutilisées dans d’autres industries. Pourtant, malgré ces efforts, de nombreux PCB finissent encore dans des décharges en raison de la difficulté de séparation des matériaux. Cependant, parvenir à une industrie des PCB plus circulaire ne se limite pas à l’amélioration du recyclage ; il faut aussi garantir le respect des réglementations environnementales en constante évolution.
Guidé par RoHS et REACH
Alors que les gouvernements du monde entier durcissent les restrictions sur les substances dangereuses, les fabricants doivent s’adapter aux nouvelles exigences qui influencent le choix des matières et les process de production. Deux cadres clés façonnent l’industrie : la directive RoHS (restriction des substances dangereuses) et le règlement REACH (enregistrement, évaluation, autorisation et restriction des substances chimiques). La directive RoHS restreint l’utilisation de substances dangereuses dans les produits électroniques, en particulier les métaux lourds comme le plomb, le cadmium et le mercure, qui présentent des risques pour la santé humaine et l’environnement. La conformité garantit que les PCB respectent des normes de sécurité strictes, réduisant ainsi les déchets toxiques et favorisant une fabrication plus écologique. Le règlement REACH, plus vaste, se concentre sur le suivi et le contrôle des produits chimiques utilisés dans les procédés industriels. Il oblige les fabricants à évaluer et à signaler les risques potentiels associés à certaines substances, garantissant ainsi la transparence et minimisant l’impact environnemental. Par conséquent, les fabricants de PCB doivent surveiller attentivement les matières premières et les produits chimiques de traitement pour rester en conformité.
Transition vers une fabrication de circuits imprimés sans PFAS
L’un des défis réglementaires les plus urgents aujourd’hui est l’effort mondial visant à éliminer progressivement les PFAS (substances perfluoroalkylées et polyfluoroalkylées) en raison de leur persistance dans l’environnement et de leurs risques pour la santé. Les PFAS, souvent appelés « polluants éternels », étaient largement utilisés dans les revêtements et les matériaux haute fréquence en raison de leur résistance à la chaleur, à l’eau et aux produits chimiques. Cependant, leur incapacité à se décomposer dans la nature et leurs liens avec de graves risques pour la santé ont suscité des inquiétudes croissantes, incitant les organismes de réglementation du monde entier, notamment l’UE, les États-Unis et le Canada, à imposer des restrictions et des interdictions. Les PFAS comprennent plus de 12 000 substances classées en trois principaux types : PFOA, PFOS et PTFE. De nombreuses directives, telles que REACH, POP (polluants organiques persistants), LCPE (Loi canadienne sur la protection de l’environnement) et TSCA (Loi sur le contrôle des substances toxiques), ont déjà interdit le PFOA et le PFOS, qui ne sont plus utilisés dans les circuits imprimés selon nos enquêtes auprès de nos usines. Cependant, le PTFE – que l’on trouve couramment dans les matériaux PCB haute fréquence de fabricants comme Rogers, Taconic et Arlon – reste à l’étude, l’UE envisageant une interdiction d’ici 2027.
Un processus de conformité structuré
NCAB dispose d’un processus de conformité structuré pour garantir le respect de toutes les exigences réglementaires en constante évolution. Bien que des alternatives sans PTFE ne soient pas encore disponibles pour toutes les applications haute fréquence, nous avons répertorié toutes les matières contenant du PTFE, les comparant à celles sans PTFE avec les mêmes paramètres clés, tels que la constante diélectrique et le facteur de perte de matière. Nous avons mis le rapport à la disposition de nos Field Application Engineers afin qu’ils puissent en discuter et trouver des solutions pour nos clients. Nous suivons activement l’évolution des matières et collaborons avec les fournisseurs pour identifier des solutions de remplacement viables. Pour les circuits imprimés standard ne nécessitant pas de matières à base de PTFE, de nombreuses alternatives existent déjà. Face à l’évolution de la réglementation, nous restons déterminés à mener la transition vers une fabrication de circuits imprimés sans PFAS, garantissant ainsi conformité et performance à nos clients.
Parvenir à une véritable circularité nécessitera des investissements soutenus, une innovation continue et une collaboration au sein de l’industrie. Nous nous engageons à collaborer avec les fournisseurs de matières pour développer des PCB entièrement recyclables, à élargir les modèles d’analyse du cycle de vie afin de mieux comprendre le développement durable à chaque étape, et à guider les fabricants et les clients vers des conceptions écologiques réduisant les déchets. La conformité aux réglementations RoHS, REACH et PFAS ne se limite pas au respect des exigences : il s’agit de remodeler l’industrie pour une durabilité à long terme.
L’avenir des circuits imprimés durables ne sera pas défini par une seule avancée, mais par une série d’améliorations progressives, de partenariats et d’un engagement commun à remodeler l’industrie. La circularité des PCB n’est pas seulement un objectif, c’est un cheminement continu. Si vous recherchez un partenaire dédié à l’innovation, au développement durable et à la performance, nous sommes là pour vous aider. Ensemble, nous pouvons faire progresser un avenir où technologie et responsabilité environnementale vont de pair.