Elektrisch leitfähige Klebstoffe

Der exponentielle Anstieg und die mittlerweile nahezu universelle Integration elektronischer Geräte in unser tägliches Leben hat die Entwicklung fortschrittlicher Klebstoffe und Beschichtungen erforderlich gemacht. Elektrisch leitfähige Klebstoffe (ECAs) haben Eingang in eine Reihe von Bereichen gefunden, die direkt und indirekt mit der Elektronikfertigung in Zusammenhang stehen. ECAs bestehen typischerweise aus einem Epoxidharz, können aber auch aus UV-härtenden und Silikonklebstoffen hergestellt werden. Um den hohen spezifischen Widerstand dieser Verbindungen zu überwinden, wird der Klebstoff mit mehr als 80 Prozent leitfähigen Materialien beladen. Diese Klebstoffe können auf viele übliche Arten aufgetragen werden, von der Spritze bis zum Siebdruck.

Es gibt enorme Unterschiede bei den ECAs, und die Auswahl des für Ihre Anwendung geeigneten Klebstoffs hängt von einer Reihe von Faktoren ab. ECAs variieren abhängig davon, welche leitfähigen Partikel verwendet werden und in welchem ​​Klebstoff sie suspendiert sind.

Klebstoffe
Die meisten Klebstoffe können zu Leitern verarbeitet werden, indem ausreichend leitfähiger Füllstoff hinzugefügt wird. Daher sollten die üblichen Überlegungen darüber, welcher Klebstoff am besten funktioniert, berücksichtigt werden. Faktoren wie die Art der Anwendung und die Aushärtungszeit sowie Umwelteinflüsse und direkte Belastungen, denen die Klebefuge ausgesetzt ist, müssen berücksichtigt werden. Ein- und zweikomponentige Epoxidharze sind die am häufigsten verwendeten Klebstoffe, aber auch Silikone und andere UV-härtende Klebstoffe sind Optionen.

Leitfähige Partikel
Eine Anzahl von Metallen oder Verbindungen kann verwendet werden, um die elektrische Leitfähigkeit in einem ECA bereitzustellen. Silber ist am weitesten verbreitet, da es einen sehr geringen Widerstand aufweist und im Vergleich zu anderen Optionen wie Gold kostengünstig sein kann. Kupfer, Gold, Nickel, Aluminium und Graphit sind weitere beliebte Optionen für ECAs. Bestimmte Kombinationen können andere Vorteile bieten - wie z. B. versilbertes Kupfer oder Nickel, die häufig kostengünstiger sind, aber dennoch einen geringen spezifischen Widerstand aufweisen. Die genaue Zusammensetzung des Füllstoffs und die Art der Verteilung in den Klebstoffen können auf die erforderlichen Spezifikationen zugeschnitten werden.

Silber und Gold sind Metalle, die üblicherweise zur Bereitstellung elektrischer Leitfähigkeit in einem ECA verwendet werden.

Hauptanwendungen elektrisch leitfähiger Klebstoffe
Die Verwendung von ECAs kann grob in zwei Kategorien unterteilt werden - leitende Verwendungen und Abschirmungsverwendungen. ECAs, die als leitende Verbindung verwendet werden, verwenden häufig Silber als Füllmaterial, während ECAs, die zur Abschirmung verwendet werden, meistens aus weniger leitenden Materialien wie Graphit hergestellt werden.

leitend
Es gibt zwei Haupttypen von ECA, die als Leiterbahn verwendet werden: isotrope leitfähige Klebstoffe (ICAs) und anisotrope leitfähige Klebstoffe (ACAs). Während ICAs in alle Richtungen leitend sind, sind ACAs nur in einer Richtung leitend (normalerweise entlang der z-Achse). ICAs werden in vielen Anwendungen eingesetzt, bei denen ein Lötmittel angebracht wäre und ein Erdungspfad erforderlich ist. ACAs eignen sich dann für den Einsatz in bestimmten Leiterplattenanwendungen wie Flip-Chips und RFID-Montage.

Da Hightech-Glas und -Kunststoffe auch in der Unterhaltungselektronik eine immer größere Rolle spielen, werden Klebstoffe benötigt, die für diese Anwendungen geeignet sind. Nahezu jedes moderne Mobiltelefon oder Anzeigegerät enthält eine Art transparenten leitenden Film (TCF). Indiumzinnoxide (ITOs) und andere TCFs, die in LED- und OLED-Displays verwendet werden, können mithilfe eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs verbunden werden, um die optische Transparenz dort zu bewahren, wo Drähte oder Lötmittel nicht geeignet wären. ECAs können auch in Form einer transparenten Klebefolie hergestellt werden, die unter solchen TCFs liegen und sie mit der internen Elektronik verbinden kann.

Diese empfindlichen Komponenten und modernen Thermoplaste können auch empfindlich gegen hohe Hitze sein. ECAs werden manchmal als „Kaltlot“ bezeichnet, da ihre Leitfähigkeit eine Alternative zu herkömmlichen Lötverbindungen in Anwendungen bietet, in denen die mit dem Löten verbundene Wärme zu hoch ist. Als Lötalternative haben ECAs den Vorteil, bleifrei zu sein, wenn Umwelt- oder behördliche Bedenken im Vordergrund stehen. ECAs bieten auch Optionen für die Reparatur von Leiterplatten (PCBs), bei denen Löten eine unbequeme oder unmögliche Option ist.

Schließlich sind ECAs auch effiziente Wärmeleiter, weshalb einige ECAs oder Pasten in Wärmeableitungsanwendungen eingesetzt werden können. RFID-Montage und andere Flip-Chip-Verbindungen können erreicht werden, indem ECAs die herkömmlichen Löthöcker ersetzen.

Schutz-
ECAs werden auch für ihre Fähigkeit verwendet, eine leitfähige Oberfläche in Anwendungen bereitzustellen, die eine Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen (EMI) oder elektrostatische Entladungen (ESD) benötigen. Jetzt, da hochfrequente EMI-emittierende Geräte fast überall sind (und auch solche, die beeinträchtigt werden können), müssen internationale und FCC-EMI-Konformitätsstandards bei der Entwicklung eines Produkts sorgfältig berücksichtigt werden. Wenn ein ECA als Beschichtung oder zum Aufkleben von Abschirmungsteilen für die Elektronik verwendet wird, fungiert er als Faraday-Käfig, der die Ladung nicht durch ihn, sondern um das beschichtete Objekt herum verteilt. Diese Art der Abschirmung kann auch bei hohen Frequenzen Schutz bieten.

ESD kann auch in Umgebungen mit empfindlicher Elektronik oder flüchtigen Chemikalien gefährlich sein. ECA-beschichtete oder hinterlegte Fußböden bieten eine Möglichkeit, statische Elektrizität sicher abzuleiten und zu verhindern und erfüllen ANSI / ESD S20.20.

Weitere Überlegungen zu leitfähigen Klebstoffen
Die Arten von ECA sind so unterschiedlich wie ihre möglichen Verwendungszwecke. ECAs wurden für nahezu jede Anwendung entwickelt und das Finden der richtigen hängt von der jeweiligen Situation ab. Während ECAs im allgemeinen Gebrauch als Lötmittelersatz dienen können, können sie auch für andere Spezialsituationen formuliert werden. An Stellen, an denen Korrosion ein Problem darstellt, kann nicht korrosives Füllmaterial wie Graphit verwendet werden. Für Anwendungen, bei denen magnetische Interferenzen ein Problem darstellen, können ECAs mit nichtmagnetischen Materialien gemischt werden. Andere spezifische Formulierungen können geeignet sein, wenn ECAs als Beschichtung bei elektrostatischer Entladung oder EMI-Abschirmung aufgebracht werden. Wenn Sie genau bestimmen, was Ihre Anforderungen sowohl an die physische als auch an die elektrische Verbindung sind, können Sie eine ECA finden, die genau auf Ihre Bedürfnisse zugeschnitten ist.