可持续消费电子设计:PCB材料和供应链管理

2019年11月15日

通过斐波那契数列达到平衡的表示

在12世纪，莱昂纳多·菲波纳奇对一个实际问题有了一个想法。他想计算一年内兔子繁殖的理想扩张量。虽然兔子的繁殖似乎不像是一个广泛研究的主题，但Fibonacci致力于这项任务，并发现了1.6180的比率……或者黄金分割。

我们现在知道，斐波那契发现了一个比例，人们可以用它来创造或设计完美平衡的东西。这个比率可以追溯到斐波那契数列，数列中的每一个数都等于它前面两个数的和。斐波那契数列从1开始一直到无穷:

1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、89，....

研究表明，古埃及人在建造金字塔时使用了黄金比例，Phi在帕台农神庙的建筑以及蜗牛壳、花朵、DNA和人体等自然现象中都很明显。从设计的角度来看，黄金比例创造了我们喜欢的图案，因为完美的平衡和对齐。

另一个美丽的设计:可持续性

可持续性设计或者D4S对产品创新和生产战略有着非常长远的眼光。这种长远的观点将环境和社会问题作为一个等式的一部分，导致端到端产品开发和生命周期评估。如果我们将产品的生命周期划分为各个阶段，那么这些环境和社会问题就涉及到设计、营销、供应链和处理等方方面面。

可持续设计的真正之美在于问题的范围和广度。D4S既适用于发达国家，也适用于发展中经济体。虽然我们可以在广泛的背景下谈论环境问题，但这些问题在土地、空气和水污染或气候变化的许多复杂因素方面要具体得多。

尽管“社会经济”一词似乎与日常运营无关，但可持续设计告诉我们，与贫困、健康、安全、不平等和工作条件相关的问题影响着战略、创新、市场机会、产品质量、生产效率和每天的多次运营。这些问题之间的联系可能发生在小公司的地方社区一级，也可能发生在跨国公司的全球市场一级。

公司以未来为中心目标，对价值的定义采取了多方面的方法。“价值”的定义超越了地方或国家的关注，延伸到了全球范围内消费的影响。然而，全球规模的广度要求有针对性的方法，考虑到发达经济体和发展中经济体的相互竞争但有时是一致的社会、环境和商业需求。D4S提供了有针对性的方法。

对业务和生产需求的理解。

这是一个充满活力的时代

采用产品的生命周期视图看起来像是cliché。然而，通过可持续发展设计，产品生命周期是中心焦点．在D4S环境下，产品生命周期从原材料的提取、加工和供应开始。

让我们以集成电路为例。D4S考虑的是以下材料的发现、开采、提炼和供应:

二氧化硅
铝
黄金
银
铜
硼
锗
引领
磷
合金42
Borophosphosilicate玻璃
砷化镓
柯伐
硅化铂
多晶硅
Sichrome
氮化硅
旋涂玻璃
锡
钛dislicide
钛钨

仅仅是硅的生产就涉及到开采石英岩。生产用于集成电路的纯度为99.9999999999999 %的硅需要在强大的熔炉中爆破石英岩来产生化学反应。其他化学过程将金属硅转化为用于光纤的四氯化硅和生产用于集成电路的多晶硅的三氯硅烷。这一过程的每一部分都涉及到不同的公司。石英岩的开采包括在美国开采矿场所需的劳动力和设备，以及总部位于比利时的所有权的盈利问题。

集成电路的制造从硅片的制备、光学减缩和向硅片转移掩模、掺杂、连续添加层、生产单个集成电路开始生产过程使用气体和化学品包括醋酸、丙酮、氟化铵、盐酸甲氧醇、过氧化氢、硝酸、磷酸、硫酸、二甲苯等化合物。使用这些化学品和其他化学品和气体的加工操作会产生危险和有毒的副产品，需要特殊的方法来清理、控制和处置。

D4S的观点考虑到在产品生命周期的每个阶段发生的生态破坏、人类健康损害和资源消耗的潜在风险。如果只看集成电路产品生命周期的开始阶段，我们可能会遇到植物和动物接触有毒物质、粉尘颗粒和其他污染物的排放、致癌物质的释放以及水和矿物来源的枯竭。专注于可持续性设计的公司寻求实现盈利的方法，同时在当地、区域和全球范围内减少对人类和环境的影响。

产品的D4S生命周期评估评估了整个产品生命周期的社会和环境影响。例如,电容器、表面声波过滤器、特殊类型的玻璃和飞机发动机都依赖于钽——一种稀土元素。在尼日利亚等发展中经济体，不加管制地处置大量含铀和钍的尾矿会对健康和环境造成危害。

大部分钽开采发生在可能发生冲突的地区，其中卢旺达、尼日利亚、刚果和莫桑比克生产了超过50%的钽精矿。除了处置和可能发生的冲突问题外，这些采矿作业还可能使用童工。

堆叠的PCB材料过多

提高对电子材料来源的认识可以帮助整个电子工业。

对可持续性设计的重视促使公司寻找减少环境和社会影响的替代方法。获得钽的第二种方法包括从锡冶炼厂废料、城市垃圾填埋地、工业垃圾填埋地和制造业废料中提取金属作为副产品。

可持续消费电子产品:现在没有停止

任何产品的生命周期视图还包括分发、使用、重用、回收和处置。在这些后期阶段，可持续设计考虑了能源使用、排放、浪费、振动、噪声、辐射和电磁场。这些因素中的每一个都有可能影响人和环境。当这些因素结合在一起时，可以在不同程度上产生更高和更持久的影响。

这些影响通过不同的应用变得明显。例如，一个典型的智能手机容器包括硬纸板包装、纸质说明书、保护手机的气泡膜，以及装耳机和电源等单个组件的塑料袋。位于不同地区或国家的不同公司可能提供部分包装材料。这款智能手机包括一个塑料外壳、紧固件、粘合剂和一个特殊的玻璃屏幕，可以对我们的触摸做出反应。一个印刷电路手机内部的部件和电池由铝、钴、铜、硅和镍等材料组成。

可持续性设计包括用于包装手机的纸板和塑料的可回收性。此外，D4S关注的是手机辐射的电磁场，以及计划淘汰的设备对环境的影响。将过时的智能手机扔进垃圾填埋场不仅会浪费铜、银、金、钯、钇、镧和其他贵金属，还会给地球增加污染物。

从D4S的角度出发，制造商可以通过生产可升级的手机来减轻消费者的责任，这些手机采用模块化设计，采用可回收的包装和金属，并拥有消费者可以更换的电池。此外，这些制造商还可以从没有冲突、提供公平工作条件的地区寻找稀土金属。