Mencari bahan papan sirkuit yang bisa dibubarkan

Kami sedang mengerjakan produk di mana seluruh perangkat perlu dilarutkan dalam cairan setelah perangkat beroperasi dan perangkat tidak lagi dapat digunakan atau diinginkan.

Ini adalah aplikasi down-hole. Badan perangkat adalah aluminium atau magnesium. Ada baterai lithium-ion kecil plus papan sirkuit dengan beberapa barang elektronik. Saat ini terdapat teknologi yang dapat melarutkan tubuh aluminium - larutan air garam sekitar 5% Potassium Chloride (KCl) diedarkan sampai perangkat dilarutkan.

Klien kami ingin agar papan sirkuit rusak / larut juga. Papan saat ini adalah FR4 kaca epoksi dengan jejak pada lapisan atas dan bawah. Kita akan melihat apakah ada kemungkinan kita dapat membatasi jejak hanya pada lapisan sisi atas - ini memungkinkan kita untuk menggunakan papan sirkuit aluminium. Namun, saya tidak berharap ini akan mungkin terjadi.

Saya mencari saran untuk bahan PCB ATAU teknik yang cocok yang memungkinkan papan untuk dibubarkan.

Sebagai contoh, kami sedang mempertimbangkan untuk menggunakan bahan PCB yang jauh lebih rapuh (kertas-epoksi) dan menggunakan muatan ledakan kecil untuk menghancurkan papan menjadi potongan-potongan yang jauh lebih kecil. Namun, saya ingin belajar tentang teknik lain yang mungkin mencapai tujuan kami.

Perhatikan bahwa BUKAN pertanyaan belanja. Jika seseorang dapat menyarankan bahan PCB yang secara langsung akan cocok - itu luar biasa. Tapi saya mencari teknik lain yang mungkin mencapai hasil yang sama.

Saya sadar bahwa masing-masing komponen tidak akan larut oleh larutan air garam. Namun, tujuannya adalah untuk membuat potongan yang cukup kecil sehingga dapat dipompa tanpa menyumbat sistem - potongan dapat disaring dan dibuang.

[Sunting]

Dari komentar di bawah ini:

1) Bukan militer

2) PCB saat ini sekitar 1,5 "x 1,0". Lebih besar tapi kami sudah menyusut.

3) Operasikan waktu dari penerapan hingga akhir umur diukur dalam jam. Saya bukan insinyur utama dalam proyek ini tetapi saya pikir ada kapasitas baterai yang cukup untuk sekitar 24 jam operasi.

4) PCB disegel di dalam tabung aluminium berdinding tebal. Papan sirkuit tidak terkena cairan apa pun selama masa operasional.

5) Temperatur maksimum yang telah kami uji adalah 100C. Anehnya, baterai Lipo tertentu yang kami gunakan cukup senang pada suhu itu.

6) Unit melarutkan atau memecah menjadi potongan-potongan kecil hanya agar tidak menyebabkan halangan ketika telah menyelesaikan tugasnya. Tidak ada yang jahat - hanya semacam "membersihkan diri sendiri".

Para peneliti dari National Physical Laboratory (NPL), di London, bekerja sama dengan mitra In2Teck Ltd dan Gwent Electronic Materials Ltd, telah mengembangkan papan sirkuit cetak 3D yang terpisah menjadi komponen-komponen individual ketika direndam dalam air panas. Tujuan dari proyek ReUSE adalah untuk meningkatkan daur ulang rakitan elektronik untuk mengurangi jumlah limbah elektronik yang terus meningkat.

Sumber: http://environmentaltestanddesign.com/dissolvable-printed-circuit-board-recycled-with-hot-water/

Jika itu tidak berhasil, asam nitrat akan bekerja hampir semuanya

Oh, jika Anda ingin menggulung proses pembuatan Anda sendiri, Anda bisa menemukan bahan yang dapat larut (mungkin semacam selulosa?) Dan mencetaknya dengan menggunakan printer tinta konduktif PCB ini: https: //www.voltera. io /

Sesuai saran Edgar Browns, juga ide ini untuk melarutkan polimida untuk flat flex:

Cobalah campuran Methanol: THF = 1: 1, tetapi akan memakan waktu 1-2 hari; Cara termudah untuk melarutkan Kapton - adalah menggunakan 0,1-0,3M NaOH dalam air. Dengan menggunakan larutan alkali, Anda dapat sepenuhnya menguraikan Kapton - turun ke monomer awal.

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

NaOH adalah alkali, saya tidak tahu dalam konsentrasi apa Anda harus membuat kapton larut tetapi sepertinya mudah untuk bereksperimen.

Anda harus mempertimbangkan kembali Contoh inti logam PCB . Saya telah menggunakannya untuk LED daya tinggi, dan kami menggunakan proses standar pada dasarnya. Ini yang kami beli .

Tentu saja mereka menempatkan batasan pada desain Anda (dan mereka mengganggu solder tangan), tetapi mereka dapat dua sisi (contoh dari pemasok yang sama seperti di atas, bukan seseorang yang pernah saya gunakan). Mereka akan memberi Anda solusi yang akan larut dalam apa pun kasus Al Anda akan larut.

Lapisan isolasi biasanya 100 μm tebal, dan tampaknya prepreg berbasis epoksi. Saya akan berasumsi bahwa jika komponen pemasangan permukaan dapat ditangani, begitu juga potongan-potongan kecil isolasi polimer, yang kemungkinan akan pecah. Itu bisa dinilai dengan routing, slotting papan, atau bahkan dengan tangan dengan scriber sehingga pecah menjadi potongan-potongan yang lebih kecil (saya tidak tahu apakah ini adalah penelitian 1-off atau menjalankan produksi, jadi saya tidak tahu proses apa yang masuk akal).

seperti aluminium, Alumina larut dalam kalium hidroksida, dan tersedia sebagai substrat dari banyak produsen, juga, beberapa produsen akan melakukan aluminium dua sisi.

Mungkin solusi yang paling soulble adalah metalisasi aluminium pada substrat alumina, solder khusus dan fluks mungkin akan diperlukan untuk memasang bagian, tetapi semua interkoneksi harus larut dalam larutan garam alkali Anda. Saya tidak mengetahui adanya tempat yang dapat menyediakan itu sebagai opsi standar.

bubur kayu yang diikat dengan garam yang dapat larut akan menjadi percobaan lain yang menarik, tetapi hanya membutuhkan penggunaan proses bebas air selama pembuatan

Untuk FR4 Anda hanya perlu melarutkan atau menguraikan epoksi di antara serat. Proses yang biasa dilakukan adalah dengan pirolisis.

Di sebelah FR4 ada bahan lain untuk membuat PCB. Film polimida sering digunakan dalam papan fleksibel, dan ini dapat larut.

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

Tidak menyadari aplikasi, Anda mungkin perlu merekatkan pcb fleksibel ini ke media lain yang lebih mudah larut untuk kekakuan atau keperluan termal.

PCB fleksibel juga akan lebih mudah terbakar. Beberapa produk cacat sudah merusak PCB fleksibel karena air dari minuman.

Diperlukan kolaborasi yang erat dengan rumah PCB Anda. Karena ini adalah persyaratan produk yang agak tidak biasa.

Pertimbangkan untuk menggunakan PCB yang fleksibel dan menggunakan desain "can-crusher" untuk mengompresnya dalam satu sumbu, lalu kompres lagi dengan yang lain dalam sumbu ke-2. Anda akan dibiarkan dengan pelet yang dapat dilepaskan dari selungkup dengan mudah.

Cara termudah untuk membuang PCB adalah selama fase desain proyek Anda, bukan setelah dikerahkan. Artinya, jangan gunakan PCB sama sekali .

Sirkuit Anda dapat menggunakan potongan karton kaku yang tidak dilapisi sebagai media . Komponen bertimbal panjang (resistor, dioda, dll) dapat menempel di karton. Komponen bertimbal lebih pendek (IC) mungkin memerlukan soket. Alih-alih jejak, buat koneksi Anda menggunakan teknik bungkus kawat kuno yang baik . Saya telah menggunakan ini sebagai teknik prototipe orang miskin selama bertahun-tahun.

Ketika tiba saatnya untuk membuang perangkat, kardus cukup mudah untuk dihancurkan (sumber: paket-paket di teras saya setiap saat bahkan sedikit hujan). Apa yang akan Anda miliki adalah komponen itu sendiri dan sarang tikus dari kawat berlapis Kynar . Kynar tahan terhadap asam, tetapi ada pelarut yang akan menghancurkannya (beberapa komponen elektronik Anda kemungkinan memiliki Kynar di / pada mereka sehingga Anda akan memerlukan bahan kimia ini). Jika memungkinkan, pilih solder yang terurai dalam asam yang sama yang Anda gunakan untuk melarutkan casing.

Kelemahan utama dari pendekatan ini adalah bahwa perangkat lebih sulit untuk diproduksi (lebih banyak tenaga kerja, lebih sedikit otomatisasi) dan bahwa mereka jauh lebih tidak kokoh (lebih sedikit masalah karena Anda akan berada di kandang) Jika sirkuit Anda sangat kompleks, Anda mungkin harus menggunakan ukuran papan yang lebih besar, atau membuat sirkuit berlapis-lapis dengan menumpuk beberapa papan di atas satu sama lain.