Hampir semua elektronik dalam kehidupan kita — komputer, stereo, pemanggang roti — berisi papan sirkuit tercetak tempat komponen-komponen berbeda disolder. Penyolderan ini sering dilakukan dengan tangan, prosedur yang sangat rumit dengan sedikit ruang untuk kesalahan.
Tetapi sekarang, penyolderan ini mungkin merupakan sesuatu dari masa lalu. Sebuah tim peneliti di Northeastern University di Boston telah menemukan cara untuk “merekatkan” logam ke logam pada suhu kamar, tidak perlu panas.
Hanchen Huang, seorang profesor dan ketua departemen teknik mesin dan industri Northeastern, dan dua mahasiswa PhD-nya datang dengan proses, yang mereka sebut MesoGlue. Penelitian tim diterbitkan bulan ini di jurnal Advanced Materials and Processes .
Proses ini bekerja dengan memanfaatkan nanorod logam — batang logam kecil yang hanya berukuran 10 atau 20 nanometer, dilapisi dengan iridium di satu sisi dan galium di sisi lain. Batang disusun dalam garis-garis pada substrat atas dan bawah, seperti gigi pada ritsleting. Ketika gigi saling bertautan, sentuhan iridium dan galium menjadi cair. Kemudian, inti dari nanorod logam mengubah cairan itu menjadi padatan, menciptakan ikatan yang kuat. Seluruh proses memakan waktu kurang dari satu menit.
"Itu terjadi pada suhu kamar, cukup banyak hanya dengan tekanan ujung jari Anda, " kata Huang.
Tidak seperti lem polimer standar, lem logam tetap kuat pada suhu tinggi dan di bawah tekanan tinggi. Ini juga merupakan konduktor panas dan listrik yang sangat baik, dan tahan terhadap kebocoran udara dan gas.
Bagaimana MesoGlue bekerja (Northeastern University) MesoGlue dapat digunakan untuk memasang komponen ke papan sirkuit tanpa menyolder. Ini menghilangkan risiko proses penyolderan yang merusak elemen-elemen lain pada papan sirkuit, masalah lama dalam pembuatan papan sirkuit. MesoGlue juga bisa berguna dalam heat sink, komponen yang menjaga elektronik agar tidak terlalu panas. Heat sink biasanya menggunakan apa yang dikenal sebagai "pelumas termal" atau "pasta termal, " perekat konduktif yang digunakan untuk mengisi celah antara heat sink dan sumber panas. Ini penting karena menjaga udara yang jika tidak bertindak sebagai insulator dan mengurangi kinerja heat sink. MesoGlue dapat menggantikan pelumas termal tradisional, karena memiliki konduktivitas termal yang lebih tinggi dan tidak mudah mengering. Pada akhirnya, peningkatan efisiensi pembuangan panas dapat memperpanjang umur produk elektronik. MesoGlue juga bisa berguna untuk memasang alat kelengkapan pipa di tempat-tempat di mana pengelasan tidak dimungkinkan — di bawah air, misalnya, atau di luar angkasa. Karena tidak ada panas, listrik atau gas yang terlibat dalam pembuatan ikatan, tidak ada risiko ledakan atau reaksi berbahaya lainnya.
Huang dan timnya telah bekerja pada teknologi nanorod selama belasan tahun. Huang memuji sebagian besar kesuksesannya atas dukungan berkelanjutan dari Kantor Energi Dasar Ilmu Energi (BES), yang memberi labnya pendanaan jangka panjang.
"Di negara ini, kami hanya memiliki sedikit lembaga yang mendukung sains dan penelitian dasar jangka panjang, " katanya. "[BES] adalah agen yang benar-benar melakukan investasi jangka panjang, dan itu benar-benar bisa berdampak."
Huang dan murid-muridnya telah menerima paten sementara untuk proses MesoGlue, dan telah meluncurkan perusahaan untuk menjual produk. Mereka saat ini sedang dalam pembicaraan dengan berbagai industri tentang kemungkinan penggunaan. Huang melihat MesoGlue digunakan dalam aplikasi sehari-hari dan luar biasa. Meskipun lem itu kemungkinan akan terlalu mahal untuk penggunaan rumah tangga biasa (maaf, tidak ada makaroni yang direkatkan dengan gallium-iridium untuk lemari es Anda, maaf), lem itu bisa dengan mudah menggantikan penyolderan dalam elektronik rumah tangga biasa — telepon, komputer, televisi — katanya. Ini juga dapat digunakan dalam teknologi militer dan luar angkasa, di mana elektronik perlu bertahan di bawah kekuatan ekstrem.
"Teknologi ini siap, tetapi harus diintegrasikan dalam proses [berbagai aplikasi], " kata Huang. Dan itu, tambahnya, bisa memakan waktu satu bulan, mungkin satu tahun. "Aku benar-benar tidak tahu, " katanya.
