Chaque année, une grande quantité de circuits imprimés finit en déchets électroniques à l’échelle mondiale. Bon nombre de ces circuits sont fabriqués à partir de FR4, un stratifié à base de fibre de verre et d’époxy difficile à récupérer et à réutiliser. La fabrication des circuits imprimés nécessite également des métaux, de l’énergie et de l’eau et sont également responsables d’émissions de gaz à effet de serre, ce qui fait de la réduction des déchets et d’une utilisation plus efficace des ressources des priorités concrètes pour le secteur.
Pour y remédier, le secteur se concentre sur trois domaines clés : le développement de nouveaux matériaux, l’analyse du cycle de vie (LCA) et la gestion de la fin de vie des produits. Dans cet article de blog, nous nous intéresserons aux nouveaux matériaux, plus durables, qui sont en cours de développement.
Les matériaux durables : Recyclad et BioClad
La gamme Recyclad constitue la première famille de matériaux conçue dans une optique de circularité, permettant un recyclage en fin de vie en matériaux de type CEM-1 et intégrant des résines partiellement biosourcées. La gamme BioClad pousse plus loin cette démarche avec une forte proportion de résines biosourcées (jusqu’à 50%) et du cuivre 100% recyclé, ce qui réduit considérablement l’empreinte carbone. Recyclad1G et BioClad 1 répondent à différents aspects du défi environnemental. Recyclad1G est conçu pour faciliter la récupération des matériaux d’un circuit imprimé en fin de vie. BioClad 1 vise à réduire la dépendance vis-à-vis des résines dérivées du pétrole lors de la fabrication du stratifié. Ces deux gammes sont particulièrement intéressantes car elles sont développées en tenant compte des performances des circuits imprimés.
| Caractéristiques | Recyclad 1G | BioClad 1 |
| Tg °C (DSC) | 153 °C | 154°C |
| Td | 370 °C | 345°C |
| T288°C | 60 min | 20 min |
| CTE Z Before Tg | 35ppm/°C | 37ppm/°C |
| CTE Z After Tg | 240ppm/°C | 237ppm/°C |
| CTE Z (50-260 °C) | 2,80% | 2,80% |
| Dk (1 GHz) | 4,5 | 4,7 |
| DF (1 GHz) | 0,01 | 0,012 |
| CTI | PLC 1: 400V through 599V | PLC 0: 600V and greater |
| Water Absorption | 0,1 | 0,08 |
NCAB teste ces matériaux depuis plusieurs années, et nous décrivons certains des résultats de ces essais dans un autre article de blog : « L’avenir des circuits imprimés durables : vers la circularité ».
Comparaison avec le FR-4
Le FR-4, matériau de référence dans l’industrie des PCB grâce à son excellent compromis entre coût, fiabilité et performances techniques, est composé de résines époxy d’origine fossile et de fibres de verre tissées, ce qui limite sa recyclabilité et contribue à son empreinte environnementale. Les matériaux recyclés tels que le Recyclad et le BioClad présentent des caractéristiques de performance similaires à celles du FR-4, notamment en termes de température de transition vitreuse (Tg), de propriétés mécaniques et de compatibilité avec les procédés de fabrication existants.
À ce stade, il est encore trop tôt pour établir une comparaison exhaustive entre ces matériaux et le FR4 conventionnel. Recyclad1G a publié des données techniques, mais les informations disponibles concernant BioClad 1 sont plus limitées. De plus, les propriétés des stratifiés ne suffisent pas à elles seules pour évaluer ces matériaux. Il convient également de prendre en compte le traitement en usine, la fiabilité des PCB, le coût, la disponibilité et l’impact environnemental tout au long du cycle de vie du produit.
Les prochaines années devraient nous permettre d’y voir plus clair, à mesure que davantage de circuits imprimés seront fabriqués et homologués. En ce qui concerne le Recyclad1G, il faudra également observer comment la récupération de ce matériau fonctionne à grande échelle et si une filière de recyclage pratique est disponible lorsque les PCB arrivent en fin de vie. Ces éléments permettront de déterminer dans quels cas ces stratifiés constituent des alternatives crédibles aux matériaux FR4 que nous utilisons aujourd’hui.
Impact environnemental
Les avantages environnementaux de ces nouveaux matériaux tiennent à l’utilisation de résines biosourcées issues en partie de ressources renouvelables et de cuivre recyclé, qui réduisent la consommation de matières premières d’origine fossile et limitent l’extraction de nouvelles ressources minérales, une activité particulièrement gourmande en énergie et génératrice d’émissions de gaz à effet de serre. Des procédés industriels optimisés permettent en outre de minimiser davantage l’impact global tout au long du cycle de vie du produit.
Comparaison des CFP : Recyclad1G et FR-4 standard
| Product/section | Normal FR-4 | Recyclad1G* |
| CCL 0.4 1/1 (3X7628) (with package) | 10.96 | 8.22 |
| Raw material | 8.58 | 5.89 |
| Manufacturing | 1.89 | 1.86 |
| Waste disposal | 0.1 | 0.1 |
| Transportation | 0.39 | 0.37 |
Défis et perspectives
Malgré leurs avantages, ces matériaux se heurtent encore à des obstacles tels que le manque d’infrastructures de recyclage, leur coût et leur homologation industrielle. La collaboration entre industriels est essentielle pour accélérer leur adoption. Nous menons actuellement des essais sur le matériau BioClad 1 avec l’un de nos clients du secteur automobile.
Informations sur le test :
- Etuvage 120°C pendant 8 heures
- Test de réfusion selon IPC-TM-650 2.6.27 – Low Temperature Profile 230°C, 2 Cycles
- Simulations de réparation (4 fois, plages CMS selon IPC-6012F 3.10.10.2 SMD)
- Contrôle par rayons X avec inspection visuelle et documentation
- Cyclage thermique selon IPC-TM-650 2.6.7.2 (-55 °C à +125 °C avec un taux de variation de 10 °C/min. Temps de maintien de 15 minutes aux températures haute et basse. 100 cycles (norme applicable aux matériaux époxy IPC-4101)
- Réalisation de microsections selon IPC-TM-650 2.1.1
- Analyse microscopique selon IPC-6012F et IPC-A-600M
- Inspection visuelle, évaluation et documentation
Selon vous, quelle sera la prochaine innovation en matière de matériaux durables pour les PCB ?
N’hésitez pas à nous contacter pour en discuter plus en détail ou si vous avez des questions concernant notre action en faveur du développement durable.