Takmer všetka elektronika v našich životoch - počítače, stereo prístroje, hriankovače - obsahuje dosky s plošnými spojmi, na ktorých sa spájajú rôzne komponenty. Toto spájkovanie sa často robí ručne, neuveriteľne delikátny postup s malým priestorom pre chyby.
Teraz však môže byť toto spájkovanie minulosťou. Tím vedcov na severovýchodnej univerzite v Bostone prišiel so spôsobom „lepenia“ kovu na kov pri izbovej teplote, bez potreby tepla.
Hanchen Huang, profesor a predseda katedry mechanického a priemyselného inžinierstva v severovýchodnej oblasti, a dvaja z jeho doktorandov prišli s procesom, ktorý nazývajú MesoGlue. Prieskum tímu bol uverejnený tento mesiac v časopise Advanced Materials and Processes .
Tento proces funguje tak, že sa využívajú kovové nanorody - malé kovové tyče široké iba 10 alebo 20 nanometrov, na jednej strane pokryté irídiom a na druhej strane gáliom. Tyče sú usporiadané v líniách na hornom a dolnom substráte, napríklad zuby na zips. Keď sú zuby prepletené, irídium a gálium sa dotýkajú a stávajú sa tekutými. Potom jadro kovových nanorodov premení túto tekutinu na pevnú látku a vytvorí pevné spojenie. Celý proces trvá menej ako minútu.
"Stáva sa to pri teplote miestnosti, do značnej miery iba s tlakom prsta, " hovorí Huang.
Na rozdiel od štandardného polymérneho lepidla zostáva kovové lepidlo silné pri vysokých teplotách a pri vysokom tlaku. Je tiež vynikajúcim vodičom tepla a elektriny a odoláva úniku vzduchu a plynu.
Ako funguje MesoGlue (Northeastern University) MesoGlue je možné použiť na pripevnenie komponentov k doskám plošných spojov bez spájkovania. Toto vylučuje riziko poškodenia spájkovacieho procesu inými prvkami na doske plošných spojov, čo je dlhodobý problém pri vytváraní dosiek plošných spojov. MesoGlue môže byť tiež užitočný pri chladičoch, komponentoch, ktoré chránia elektroniku pred prehriatím. Chladiče zvyčajne používajú to, čo sa nazýva „tepelné mazivo“ alebo „tepelná pasta“, vodivé lepidlo, ktoré sa používa na vyplnenie medzier medzi chladičom a zdrojom tepla. Je to dôležité, pretože chráni vzduch, ktorý by inak pôsobil ako izolátor a znižoval výkon chladiča. MesoGlue by mohol nahradiť tradičné tepelné mazivo, pretože má vyššiu tepelnú vodivosť a nie je náchylné na vysychanie. Zvýšená účinnosť rozptylu tepla by v konečnom dôsledku mohla predĺžiť životnosť elektronického produktu. MesoGlue by sa mohol hodiť aj na pripevnenie potrubných tvaroviek na miestach, kde nie je možné zváranie - napríklad pod vodou alebo vo vonkajšom priestore. Pretože pri vytváraní väzby nie je zapojené žiadne teplo, elektrina alebo plyn, nehrozí riziko výbuchu alebo iných nebezpečných reakcií.
Huang a jeho tím pracujú na nanorodovej technológii už tucet rokov. Huang pripisuje veľkú časť svojho úspechu pokračujúcej podpore úradu Energetického úradu základných energetických vied (BES), ktorý poskytol jeho laboratóriu dlhodobé financovanie.
„V tejto krajine máme len veľmi málo agentúr, ktoré podporujú dlhodobé základné vedy a výskum, “ hovorí. „[BES] je agentúra, ktorá skutočne realizuje dlhodobú investíciu a ktorá môže byť skutočne efektívna.“
Huang a jeho študenti dostali dočasný patent na proces MesoGlue a založili spoločnosť na predaj produktu. V súčasnosti vedú rozhovory s rôznymi odvetviami o možných použitiach. Spoločnosť Huang vidí, že MesoGlue sa používa v aplikáciách každodenných aj mimoriadnych. Aj keď lepidlo bude pravdepodobne príliš drahé na bežné použitie v domácnosti (bez lúčov macaroni s lepidlom gallium-iridium, prepáčte), lepidlo by mohlo ľahko nahradiť spájkovanie v bežnej domácej elektronike - telefóny, počítače, televízia - hovorí. Dalo by sa použiť aj vo vojenskej a vzdušnej technike, kde je potrebné, aby elektronika vydržala extrémnu silu.
„Táto technológia je pripravená, ale musí byť integrovaná do procesov [rôznych aplikácií], “ hovorí Huang. A to, dodáva, môže trvať mesiac, možno rok. "Naozaj neviem, " hovorí.
