Electronics goes green

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Dieser Punkt sorgt stets für Diskussionen: Birgt die ungebrochen fortschreitende Miniaturisierung in der Mikroelektronik zusätzliche ökologische Belastungen oder hat sie positive Auswirkungen auf die Umwelt? Wenn Elektroniker oder Halbleiterphysiker am Abend eines langen Konferenztages beim Bier zusammensitzen, kristallisieren sich schnell zwei Fraktionen heraus, die mit jeweils guten Argumenten die Kontroverse im Wesentlichen auf die folgende Alternative zuspitzen: Jede Verkleinerung der Produkte - so die optimistische Sicht der Dinge - nutzt die vorhandenen Ressourcen effektiver, ist also ökologisch ein Fortschritt, weil sich mit weniger Material die gleiche oder sogar ein Mehrfaches an Funktionalität erreichen lässt. Dem halten Skeptiker regelmäßig entgegen, dass die mit jeder Generation verkleinerten Strukturen nicht nur immer aufwändiger in der Herstellung werden, sondern dass die eingesetzten Prozesschemikalien und Inhaltsstoffe der Produkte auch immer häufiger toxische Bestandteile enthalten.

Die Methoden der klassischen Ökobilanzierung und des Life Cycle Assessment geben zur Beantwortung dieser Frage bislang wenig her. Produktbezogene Umweltbilanzen über den gesamten Lebenszyklus vom Ressourceneinsatz und der Werkstoffherstellung über die Fertigung, den Gebrauch und das Recycling bis hin zur Entsorgung gibt es bisher nur in Ansätzen. Eine Arbeitsgruppe am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) glaubt, jetzt etwas Licht in das Dunkel gebracht zu haben. Der von den Berlinern entwickelte Toxic Potential Indicator (TPI) liefert anhand der Inhaltsstoffe von Bauteilen und Verbindungsmaterialien eine Basis zur vergleichenden Bewertung der produktinhärenten Toxizität.

Erfolg mit Pferdefuß

Am Beispiel von IC-Gehäusen konnten sie damit aufzeigen, dass der befürchtete, generelle Anstieg von Schadstoffen in der modernen Elektronik nicht zu verzeichnen ist; zumindest im Bereich des Chip-Packaging - für komplette Baugruppen liegen noch keine allgemeingültigen Aussagen vor - überwiegen die Miniaturisierungsvorteile durch den reduzierten Material- und Energieeinsatz die teilweise ansteigende Toxizität neuer Materialkombinationen. Der Pferdefuß dabei ist nur, dass dieser grundsätzlich positive Effekt anscheinend durch die steigenden Stückzahlen wieder aufgehoben wird - ähnlich wie der Zuwachs im Straßenverkehr alle technischen Ansätze zur Reduktion des Benzinverbrauchs und zur Minderung der Abgasemissionen konterkariert.

Dabei zielte die Entwicklung des TPI am IZM weniger auf Trendaussagen für Ökodebatten, sondern soll in erster Linie ein Problem lösen, das viele Elektronikunternehmen zunehmend plagt: Sie kennen die Inhaltsstoffe ihrer Produkte oder der vielen zugekauften Komponenten oftmals selbst nicht genau, müssen aber mehr und mehr gegenüber dem Kunden und dem Gesetzgeber die Produktverantwortung hinsichtlich der späteren Entsorgung und möglichen Einstufung als Sonderabfall übernehmen. Der TPI ist daher ein Bewertungsmodul, mit dem schnell die Umweltrelevanz der Inhaltsstoffe eingesetzter Komponenten abgeschätzt werden kann; er fasst die Angaben von Sicherheitsdatenblättern numerisch zusammen und lässt sich für praktisch alle Materialien der Elektronik mit geringem Aufwand ermitteln.

In Verbindung mit weiteren Modulen, die über die Umweltbelastung der Herstellung, das Recycling-Potenzial, die Energiebilanz der Fertigung und Entsorgung sowie über die relativen Kosten Aufschluss geben, gibt die IZM-Toolbox zum Environmental Engineering (EE) dem Designer ein Instrument an die Hand, mit dem er Chip-Packages und komplette Baugruppen auch unter Umweltgesichtspunkten optimieren kann, indem er unter funktional gleichwertigen Materialien und Komponenten die ökologisch unbedenklichere Alternative wählt.

Alle an einem Ort

Das IZM präsentiert seine EE-Toolbox auf dem internationalen Kongress ‘Electronic Goes Green 2000+ - A Challenge for the Next Millennium’, der in dieser Woche in Berlin stattfindet. Die Veranstaltung führt erstmals die einschlägigen Fachkonferenzen zur Grünen Elektronik - ‘ECO DESIGN’ aus Japan, ‘ISEE’ aus den USA und ‘CARE INNOVATION’ aus Europa - an einem Ort zusammen. Mit den rund 450 Teilnehmern sind nahezu alle führenden Unternehmen der weltweiten Elektro- und Elektronikindustrie vertreten. Das Themenspektrum reicht von der bleifreien Verbindungstechnik und umweltgerechten Produktgestaltung über Recycling-Technologien und Fallstudien zur industriellen Umsetzung bis zur ‘Dematerialisierung’ im Bereich der Elektronik und Entwürfen zu einer nachhaltigen Informationsgesellschaft. (anm)

Literatur

[1] www.izm.fhg.de/ee/2000 (anm)