“今天的科学就是明天的技术。” Edward Teller对Mina产品的形容很贴切。Mina是最近开发出的先进表面处理方法，能够实现RFID市场铝的小批量焊接，它不仅在RFID市场获得了成功，而且很快就应用于了其他市场，如LED市场，而且即降低了LED的成本，又提高了LED性能。我最近有幸采访了Averatek的Divyakant Kadiwala，讨论了Mina的开发及这种表面处理方法的潜在应用。
铝焊接方法背后的科学可以总结为如何解决铝氧化物问题。去除氧化物并不难，但在室温条件下保持铝不再被氧化非常困难。开发的焦点是如何找到能够在适当温度下——该温度为焊料回流时所达到的温度，去除氧化物的表面处理方法。这在确保熔融焊料冷却后，纯铝与焊料之间形成牢固的连接。这种先进的表面处理技术不仅能够只应用于RFID市场，还可应用于其他市场。
RFID标签市场
这种表面处理方法最初是为高产量RFID标签市场而设计的。由于成本原因，铝（Al-PET）聚酯材料是首选材料，但这种材料确实存在一些挑战。在低温下，铝是很难焊接的，而PET又不能承受高温。铝之所以难焊接是因为当Al-PET 暴露于空气中，表面会产生一层铝氧化物。可通过广泛的湿化学法去除氧化物，但增加了成本，使得这种材料由于成本高而无法用于高产量生产中。各向异性导电膏（ACP）是解决这种难题的常见解决方案，广泛用于元器件与铝基RFID的连接。将各向异性导电膏涂在芯片上，再通过热和压力实现与天线的连接。但是ACP也有它的问题。通常是用注射器点涂ACP，要求较长的固化时间，有适用期寿命问题，且电气性能不如传统焊料。此外，为了控制环氧树脂的聚合，ACP必须在低温下储存，如储存在特殊的冷冻机中。
Mina的开发已经找到了高产量RFID标签市场所面临难题的解决方法。这种表面处理方法可以直接在铝焊盘上印刷，再组装元器件。铝表面不需要任何特殊的表面清洗或准备，用传统的印刷方法就可以涂敷Mina，印刷完后，热固化，使焊盘表面活化，准备好接受焊料。固化后的Mina是不导电的。可以采用传统的方法电镀焊料或将焊料印刷在芯片上，然后使焊料在活化的焊盘上回流。Mina去除了铝氧化层，能够在焊料与铝焊盘之间形成金属-金属键。与ACP相比，金属键强度与机械属性都得到了改善。
LED市场
Mina进入市场后，人们对它的了解越来越多，其他行业开始讨论它的应用，并开始探索它的其他潜在应用。受益于Mina的另一个主要的市场是快速增长的LED市场。据Zion Market Research的一项研究报告，LED市场预计从2107到2022的年复合增长率为13%，2022的市场估计为540亿美元。
Mina进入LED市场后，即可以降低成本，又可以改善性能。LED市场中达到更好性能的根本目标是保持LED处于更低温度。在LED市场的一个细分领域要采用更薄的铝和成本更低的材料，与RFID市场类似。目前，基本材料就是铜-PET层压板和铝-PET层压板。采用Al-PET材料的应用通常采用之前提到的导电树脂方法实现与铝的连接。在这类应用中使用Mina形成真正的金属-金属键，可改善电气性能和导热性。因此，就可以实现LED处于低温下。
在LED市场的这一领域，当导电环氧树脂组装方法不能提供所需的性能时，也常常使用铜-PET材料。 Mina可以采用Al-PET材料，这样可以将基本材料的成本降低80％。应用Mina后，可在铜-PAT电路中采用传统的焊接工艺。
在LED市场的大功率领域，最常用的是具有聚合物电介质的厚铜。该电介质确实具有一些热性能。 但Mina的推出为LED的考虑因素和性能改进提供了另一种选择。 LED系统通常由封装、电路板和散热器组成。该封装包括带有两根引线的LED，以及一个用于大功率LED系统的独立散热垫。 Mina和Averatek的ALD加成法电路工艺相结合，可以消除传统的电路板。氧化铝——铝阳极氧化处理层，是导热的、电气绝缘介电层。从另外的角度来看，Averatek的ALD油墨加成法电路工艺可直接在氧化铝或电介层上产生铜布线。 Mina可用于将需要接地的导线和散热盘直接焊接到铝上。具体的工艺是：可以通过在生成铜布线之前对铝进行阳极氧化来掩蔽接合区域，然后将Mina涂敷到先前掩蔽的区域，再完成与铝的焊接。这样可更好地实现热管理，明显改善了性能。
可采用标准丝网印刷、烘烤和组装设备应用Mina。 这样就允许简单采用而不会产生大量的固定设备成本。现在就已经使两个市场受益的新产品，我要想哪个行业将会是Mina的受益者。硬盘驱动器？连接器？ 屏蔽线缆？ Mina是创新和技术开发的绝佳范例，它使快速变化的电子行业的多个领域同时受益。
Tara Dunn是Omni PCB的总裁，Omni PCB是印制电路板行业制造商代理公司。阅读往期专栏或联系Dunn，可单击此处。
