可持续消费电子产品设计:PCB材料和供应链管理

2019年11月15日

通过斐波那契数列实现的平衡表示

在12世纪，列奥纳多·斐波那契对一个实际问题有了一个想法。他想计算出一年内兔子繁殖的理想扩张量。虽然兔子的繁殖似乎不是一个广泛研究的主题，但斐波那契致力于这项任务，并发现了1.6180的比值……或者黄金分割率。

我们现在知道，斐波那契发现了一个比例，人们可以用它来完美平衡地创造或设计任何东西。这个比率可以追溯到斐波那契数列，数列中的每个数字都等于它前面两个数字的和。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在帕特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，黄金比例创造出的模式因为完美的平衡和对齐而令人愉悦。

另一个美丽的设计:可持续性

可持续发展设计或者D4S对产品创新和生产战略有着长远的眼光。这种长远的观点将环境和社会问题作为导致端到端产品开发和生命周期评估的等式的一部分。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会涉及到设计、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适用于发达国家和发展中经济体。虽然我们可以在一个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变得更加具体。

虽然“社会经济”一词似乎脱离了日常运营，但可持续发展设计告诉我们，与贫困、健康、安全、不平等和工作条件相关的问题每天都会影响战略、创新、市场机会、产品质量、生产效率和多种运营。这些问题之间的联系对小公司来说可能发生在当地社区一级，对跨国公司来说可能发生在全球市场一级。

以未来为中心目标，公司采取多方面的方法来定义价值。“价值”的定义超越了地方或国家的关注点，延伸到了全球范围内消费的影响。然而，全球规模的广度需要一种有针对性的方法，该方法考虑了发达经济体和发展中经济体之间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。

了解业务和生产需求。

这是一个充满活力的时代

从产品的生命周期角度来看，可能看起来像cliché。然而，有了可持续设计，产品生命周期是重点．在D4S环境下，产品生命周期始于原材料的提取、加工和供应。

让我们以集成电路为例。D4S考虑到材料的发现、开采、精炼和供应，例如:

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

仅硅的生产就涉及开采石英岩。生产集成电路所需的纯度为99.99999999999%的硅需要在一个强大的熔炉中爆破石英岩，以产生化学反应。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。这个过程的每一部分都涉及不同的公司。石英岩的开采包括在美国运营矿山的劳动力和设备，以及总部设在比利时的所有权的盈利问题。

制造集成电路从制备硅片开始，在硅片上光学还原和转移掩模，掺杂，添加连续层，最后生产单个集成电路生产过程使用气体和化学品包括乙酸、丙酮、氟化铵、盐酸甲醇、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，需要特殊的清理、控制和处理方法。

D4S的观点考虑了在产品生命周期的每个阶段可能发生的生态破坏、人类健康损害和资源消耗。仅从集成电路产品生命周期的开始阶段来看，我们可能会遇到植物和动物暴露于有毒物质、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资源的枯竭。专注于可持续发展设计的公司寻求在实现盈利的同时最大限度地减少对当地、区域和全球范围内的人和环境的影响。

D4S产品生命周期评估评估的是整个产品生命周期对社会和环境的影响。例如,电容器例如，表面声波滤波器、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有铀和钍的尾矿会对健康和环境造成危害。

大多数钽开采发生在可能与卢旺达、尼日利亚、刚果和莫桑比克发生冲突的地区，生产50%以上的钽精矿。除了处置和可能的冲突问题外，这些采矿作业还可能利用童工。

堆积的多余PCB材料

提高对电子材料来源的认识可以帮助整个电子行业。

对可持续发展设计的重视促使公司寻找将环境和社会影响降到最低的替代方法。获得钽的次要方法包括从锡冶炼厂废料、城市垃圾填埋场、工业垃圾填埋场和制造业废料中提取金属。

可持续消费电子产品:现在不能停止

任何产品的生命周期视图还包括分配、使用、重用、回收和处置。在这些后期阶段，可持续发展设计考虑能源使用、排放、浪费、振动、噪音、辐射和电磁场。这些因素中的每一个都有可能影响人类和环境。当这些因素结合在一起时，可以在不同层面产生更高和更持久的影响。

这些影响通过不同的应用程序变得明显。例如，一个典型的智能手机容器包括纸板包装、纸质说明书、保护手机的气泡膜，以及用于放置耳塞和电源等单独组件的塑料袋。位于不同地区或国家的不同公司可能会提供部分包装材料。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组件和电池由铝、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，以及计划报废的设备对环境的影响。将废弃的智能手机扔进垃圾填埋场，不仅会浪费铜、银、金、钯、钇、镧等贵金属，还会给地球增加污染物。

从D4S角度出发的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，并配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、工作条件公平的地区寻找稀土金属。