Menurut laporan "Global E-waste Monitor 2020" PBB, jumlah total limbah elektronik yang dihasilkan secara global mencapai rekor 53,6 juta metrik ton pada tahun 2019. Jumlah ini diperkirakan akan mencapai 74 juta ton pada tahun 2030. Selain itu, semakin banyak papan sirkuit baru yang diproduksi dan digunakan, yang berarti sejumlah besar papan sirkuit lama dibuang dan dimusnahkan.
Secara umum, papan sirkuit terdiri dari logam umum (aluminium, tembaga, besi, nikel, timbal, timah, dan seng, dll.), logam mulia (emas, paladium, platinum, perak, dll.), serta logam langka (rhodium, selenium, dll.). Namun, karena substrat papan sirkuit itu sendiri terbuat dari serat kaca dan resin epoksi, bahan-bahan ini memiliki nilai daur ulang yang rendah dan sulit didaur ulang. Seringkali bahan-bahan tersebut hanya dibuang ke tempat pembuangan akhir, dibakar, atau ditumpuk, yang akan menyebabkan pemborosan sumber daya yang besar dan pencemaran lingkungan.
Substrat PCB Soluboard yang dikembangkan oleh Jiva Materials diharapkan dapat mengatasi masalah ini. Dalam posting ini, mari kita bahas apa itu Soluboard, bagaimana cara kerjanya, dan kelemahannya.
Apa itu Soluboard?
Menurut laporan, Soluboard adalah substrat papan sirkuit cetak (PCB) yang dapat didaur ulang dan terurai secara hayati, yang terbuat dari serat alami dan bebas halogen, yang dikembangkan oleh perusahaan rintisan Inggris, Jiva Materials. Ini adalah jenis baru substrat PCB, terbuat dari serat alami yang dilapisi polimer bebas halogen, yang berbeda dari substrat FR-4 yang sering digunakan dalam industri. Bahan ini dapat larut secara berlapis selama direndam dalam air panas bersuhu sekitar 90 derajat Celcius selama 30 menit, sehingga komponen yang semula disolder pada papan sirkuit dapat dipisahkan sepenuhnya untuk didaur ulang. Serat dan polimer yang tersisa tidak beracun dan dapat dijadikan kompos, dan larutan yang tersisa juga dapat dibuang menggunakan sistem air limbah domestik standar.
“Penggunaan proses daur ulang berbasis air dapat meningkatkan tingkat pemulihan logam mulia,” kata Jonathan Swanston, CEO dan salah satu pendiri Jiva Materials. “Selain itu, mengganti bahan PCB FR-4 dengan Soluboard akan menghasilkan pengurangan emisi karbon sebesar 60%. Dengan kata lain, 10,5 kilogram karbon dan 620 gram plastik dapat dihemat per meter persegi PCB.”
Saat ini, Infineon telah menjalin kerja sama dengan Jiva Materials, menggunakan Soluboard untuk memproduksi tiga papan demonstrasi yang berbeda, dan berencana memperluas jajaran produknya dalam beberapa tahun ke depan. Soluboard telah digunakan dalam lebih dari 500 perangkat, menampilkan portofolio komponen daya diskrit perusahaan, termasuk papan sirkuit dengan komponen yang dirancang untuk aplikasi lemari es. Berdasarkan hasil uji ketahanan yang sedang berlangsung, Infineon berencana memberikan panduan untuk penggunaan kembali dan daur ulang semikonduktor daya yang dilepas dari Soluboard, yang dapat memperpanjang masa pakai komponen elektronik.
Bagaimana Cara Kerja Soluboard?
Bagaimana Soluboard dapat terurai secara hayati dan didaur ulang? Serat alami yang telah diresapi bahan tahan api bebas halogen dalam Soluboard dibungkus dalam polimer tidak beracun, yang akan larut jika direndam dalam air panas bersuhu 90°C selama 30 menit. Larutan polimer yang telah larut dapat diolah melalui sistem pengolahan air limbah biasa, komponen elektronik pada papan PCB akan terpisah, dan serat alami yang tersisa dapat digunakan kembali sebagai pupuk.
Dalam video penjelasan mengenai papan PCB Soluboard yang dapat terurai secara hayati dan didaur ulang yang diluncurkan di situs web resmi Jiva, bahan organik dari substrat PCB Soluboard direndam dalam air bersuhu 90 °C selama 30 menit, dan komponen elektroniknya mudah dipisahkan. Seiring dengan larutnya polimer, bahan berserat tersebut mulai terkelupas dan dapat dengan mudah dirobek seperti kertas.
Namun, meskipun serat kaca dan resin epoksi yang digunakan pada PCB tradisional telah digantikan oleh serat alami dan polimer yang larut dalam air panas pada Soluboard, hal ini tidak berarti bahwa Soluboard akan "larut" saat terkena percikan cairan apa pun, melainkan membutuhkan banyak air panas dan waktu yang lama untuk terurai.
Ada juga banyak batasan mengenai kondisi penguraiannya. Misalnya, papan sirkuit cetak Soluboard perlu direndam dalam air bersuhu 90°C (mendekati titik didih) selama 30 menit agar produk tersebut terurai. Setelah Soluboard terurai dalam air panas, produk ini dapat didaur ulang dengan sangat mudah – logam, komponen, serat alami, dan larutan polimer. Larutan polimer dapat diolah melalui sistem pengolahan air limbah domestik, serat dapat dikomposkan atau digunakan kembali, sedangkan logam dan komponen dapat didaur ulang atau digunakan kembali.
Dalam hal ini, Andreas Kopp, Kepala Manajemen Produk Diskrit, Divisi Green Industrial Power, Infineon, mengatakan: "Untuk pertama kalinya, bahan PCB yang dapat didaur ulang dan terurai secara hayati digunakan dalam desain produk elektronik untuk aplikasi konsumen dan industri, yang merupakan tonggak penting menuju masa depan yang ramah lingkungan. "Kami juga secara aktif meneliti kemungkinan penggunaan kembali perangkat daya diskrit pada akhir masa pakainya, yang akan menjadi langkah penting lainnya dalam mendorong ekonomi sirkular di industri elektronik."
Kekurangan Soluboard
Harga Soluboard 50%-75% lebih mahal daripada bahan substrat PCB yang ada saat ini. Namun, jika bahan Soluboard dapat diproduksi secara massal, harganya akan setara dengan bahan PCB tradisional. Dr. Swanston mengatakan bahwa skala produksi tahunan bahan PCB tradisional melebihi 250 juta meter persegi. Jika Soluboard dapat diproduksi dalam skala tersebut, harganya akan sama.
Saat ini, Soluboard hanya dapat digunakan untuk memproduksi papan sirkuit cetak dengan satu lapisan jalur pada satu atau kedua sisi, sementara produk kompleks mungkin memiliki beberapa lapisan jalur dengan isolasi di antaranya. Jiva memiliki peta jalan teknologi untuk membuat laminasi yang cocok untuk papan multilayer, meskipun diperkirakan tidak akan memasok pasar ini dalam beberapa tahun ke depan.
Upaya keras dalam pengembangan bahan papan PCB dan teknologi biodegradable memang telah menarik perhatian pasar, namun PCB Soluboard saat ini hanya cocok untuk produk elektronik konsumen dengan tingkat keandalan rendah. Untuk sistem PC atau server dengan motherboard multilayer, hal ini tidak berlaku.
Karakteristik PCB meliputi pembuangan panas, ketahanan api, dan stabilitas mekanis (tidak mudah retak), dll. Apakah Soluboard, bahan yang larut dalam air, memadai masih dipertanyakan.
Namun, Swanston mengatakan bahwa ia yakin Soluboard kemungkinan besar akan digunakan dalam sebagian besar desain papan di masa depan. "Bahan ini dapat digunakan pada sebagian besar PCB kaku pada papan komoditas satu sisi dan dua sisi saat ini, serta pada PCB berlapis-lapis di masa depan. Bahan ini tidak cocok untuk papan sirkuit fleksibel."
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apakah Soluboard rentan terhadap kelembapan?
Jiva menyatakan bahwa Jiva memastikan Soluboard kompatibel dengan proses produksi PCB berbasis air. Jiva juga merancang Soluboard agar tahan terhadap lingkungan dengan kelembapan tinggi.
Apakah ada data teknis yang tersedia untuk Soluboard?
Jiva mengatakan bahwa mereka sedang menguji Soluboard secara menyeluruh untuk memastikan produk tersebut memenuhi persyaratan teknis yang diharapkan oleh industri PCB.
Bagaimana cara memasang rangkaian pada Soluboard?
Jiva menyatakan bahwa mereka sedang mengoptimalkan Soluboard agar dapat digunakan baik dengan metode aditif (tinta perak konduktif dan sintering tembaga) maupun metode subtraktif (pengikisan foil tembaga tradisional).
