Προσωπικές Ηλεκτρονικές Συσκευές Κόλλα
Η χρήση κόλλων και στεγανωτικών στη βιομηχανία ηλεκτρονικών είναι πλέον ευρέως διαδεδομένη και συμβάλλουν άμεσα όχι μόνο στην κατασκευή ηλεκτρονικών προϊόντων αλλά και στη μακροχρόνια λειτουργία και μακροζωία τους. Οι κύριες χρήσεις των συγκολλητικών στην ηλεκτρονική βιομηχανία περιλαμβάνουν τη συγκόλληση εξαρτημάτων επιφανειακής τοποθέτησης (SMCs), τη συγκόλληση σύρματος και τα εξαρτήματα σε γλάστρα ή ενθυλάκωση. Το βασικό δομικό στοιχείο της βιομηχανίας ηλεκτρονικών είναι η τυπωμένη πλακέτα καλωδίωσης ή, όπως συνηθέστερα αποκαλείται, η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB). Το PCB χρησιμοποιεί συγκολλητικά υλικά για τη συγκόλληση εξαρτημάτων επιφανειακής τοποθέτησης, τη συγκόλληση σύρματος, τις ομοιόμορφες επιστρώσεις και την ενθυλάκωση (δοχείων) εξαρτημάτων.
Τρεις διαφορετικές φάσεις επεξεργασίας πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την επιλογή μιας κόλλας για ηλεκτρονικές (ή οποιεσδήποτε άλλες) εφαρμογές: η φάση μη ωρίμανσης ή υγρής ρητίνης, η φάση σκλήρυνσης (μεταβατική) και η φάση ωρίμανσης ή στερεού υλικού.
Η απόδοση της σκληρυμένης κόλλας είναι τελικά η πιο σημαντική γιατί επηρεάζει την αξιοπιστία.
Η μέθοδος εφαρμογής της κόλλας είναι επίσης μεγάλης σημασίας, ιδιαίτερα λόγω της ανάγκης να διασφαλιστεί ότι η σωστή ποσότητα εφαρμόζεται στη σωστή θέση.
Οι κύριες μέθοδοι εφαρμογής συγκολλητικών σε εφαρμογές ηλεκτρονικών είναι η μεταξοτυπία (συμπίεση της κόλλας μέσα από σχέδια σε μια οθόνη), η μεταφορά καρφίτσας (χρησιμοποιώντας πλέγματα πολλαπλών ακίδων που μεταφέρουν μοτίβα σταγόνων κόλλας στην πλακέτα) και η εφαρμογή σύριγγας (στην οποία υπάρχουν σφηνάκια κόλλας χορηγείται με σύριγγα ρυθμιζόμενης πίεσης). Η εφαρμογή σύριγγας είναι ίσως η πιο δημοφιλής μέθοδος, συνήθως μέσω ηλεκτροπνευματικά ελεγχόμενων σύριγγων για μέτρια παραγωγή πολλών διαφορετικών τύπων PCB.
Θα εξεταστούν τώρα οι διάφοροι τύποι κόλλας.
Από τη φύση τους, οι περισσότερες κόλλες, οργανικές και ανόργανες, δεν είναι ηλεκτρικά αγώγιμες. Αυτό ισχύει για τους κύριους τύπους που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικές εφαρμογές όπως εποξειδικά, ακρυλικά, κυανοακρυλικά, σιλικόνες, ακρυλικές ουρεθάνης και κυανοακρυλικές ενώσεις. Ωστόσο, σε πολλές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και των συσκευών επιφανειακής τοποθέτησης, απαιτούνται ηλεκτρικά αγώγιμα συγκολλητικά.
Ο συνήθης τρόπος μετατροπής των μη αγώγιμων κόλλων σε ηλεκτρικά αγώγιμα υλικά είναι η προσθήκη κατάλληλου πληρωτικού υλικού στο βασικό υλικό. συνήθως το τελευταίο είναι εποξειδική ρητίνη.
Τα τυπικά πληρωτικά που χρησιμοποιούνται για την παροχή ηλεκτρικής αγωγιμότητας είναι ο άργυρος, το νικέλιο και ο άνθρακας. Το ασήμι είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο. Οι ίδιες οι αγώγιμες κόλλες είναι είτε σε υγρή είτε σε προ-μορφή (ενισχυμένες αυτοκόλλητες μεμβράνες κόβονται με μήτρα πριν από τη συγκόλληση στο επιθυμητό σχήμα).
Υπάρχουν δύο τύποι ηλεκτρικά αγώγιμων κόλλων - ισότροπες και ανισότροπες. Οι ανισότροπες κόλλες αγώγουν προς όλες τις κατευθύνσεις, αλλά μια ισότροπη κόλλα φέρεται μόνο στην κατακόρυφη διεύθυνση (άξονας z) και επομένως είναι μονής κατεύθυνσης.
Οι ισοτροπικές κόλλες προσφέρονται για λεπτή διασύνδεση. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι, όσο χρήσιμα κι αν είναι οι αγώγιμες κόλλες, δεν μπορούν απλώς να «πεταχτούν» ως εναλλακτικές λύσεις συγκόλλησης. Δεν είναι καλά με κασσίτερο (ή κράματα που περιέχουν κασσίτερο) ή με αλουμίνιο, ούτε όπου υπάρχουν μεγάλα κενά ή όπου είναι πιθανό να εκτεθούν σε υγρές (υγρές, υγρές) συνθήκες λειτουργίας.
Ηλεκτρικά αγώγιμα κόλλες
Από τη φύση τους, οι περισσότερες κόλλες, οργανικές και ανόργανες, δεν είναι ηλεκτρικά αγώγιμες. Αυτό ισχύει για τους κύριους τύπους που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικές εφαρμογές όπως εποξειδικά, ακρυλικά, κυανοακρυλικά, σιλικόνες, ακρυλικές ουρεθάνης και κυανοακρυλικές ενώσεις. Ωστόσο, σε πολλές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και των συσκευών επιφανειακής τοποθέτησης, απαιτούνται ηλεκτρικά αγώγιμα συγκολλητικά.
Ο συνήθης τρόπος μετατροπής των μη αγώγιμων κόλλων σε ηλεκτρικά αγώγιμα υλικά είναι η προσθήκη κατάλληλου πληρωτικού υλικού στο βασικό υλικό. συνήθως το τελευταίο είναι εποξειδική ρητίνη.
Τα τυπικά πληρωτικά που χρησιμοποιούνται για την παροχή ηλεκτρικής αγωγιμότητας είναι ο άργυρος, το νικέλιο και ο άνθρακας. Το ασήμι είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο.
Οι ίδιες οι αγώγιμες κόλλες είναι είτε σε υγρή είτε σε προ-μορφή (ενισχυμένες αυτοκόλλητες μεμβράνες κόβονται με μήτρα πριν από τη συγκόλληση στο επιθυμητό σχήμα).
Υπάρχουν δύο τύποι ηλεκτρικά αγώγιμων κόλλων - ισότροπες και ανισότροπες. Οι ανισότροπες κόλλες αγώγουν προς όλες τις κατευθύνσεις, αλλά μια ισότροπη κόλλα φέρεται μόνο στην κατακόρυφη διεύθυνση (άξονας z) και επομένως είναι μονής κατεύθυνσης.
Οι ισοτροπικές κόλλες προσφέρονται για λεπτή διασύνδεση. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι, όσο χρήσιμα κι αν είναι οι αγώγιμες κόλλες, δεν μπορούν απλώς να «πεταχτούν» ως εναλλακτικές λύσεις συγκόλλησης. Δεν είναι καλά με κασσίτερο (ή κράματα που περιέχουν κασσίτερο) ή με αλουμίνιο, ούτε όπου υπάρχουν μεγάλα κενά ή όπου είναι πιθανό να εκτεθούν σε υγρές (υγρές, υγρές) συνθήκες λειτουργίας.
Θερμικά αγώγιμα συγκολλητικά
Η σμίκρυνση των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα συσσώρευσης θερμότητας, η οποία μπορεί να προκαλέσει πρόωρη αστοχία των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων εάν ξεπεραστεί η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας τους. Η θερμικά αγώγιμη κόλλα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή μιας διαδρομής αγωγιμότητας θερμότητας, τη στερέωση τρανζίστορ, διόδων ή άλλων συσκευών ισχύος σε κατάλληλες ψύκτρες για να διασφαλιστεί ότι δεν θα συμβεί τέτοια συσσώρευση θερμότητας.
Μεταλλικές (ηλεκτρικά αγώγιμες) ή μη μεταλλικές (μονωτικές) σκόνες αναμειγνύονται στη σύνθεση κόλλας για να παραχθούν κόλλες υψηλού ιξώδους (πάστα), οι οποίες είναι εξαιρετικά θερμικά αγώγιμες (σε σύγκριση με μη γεμισμένες κόλλες). Τα πιο κοινά θερμικά αγώγιμα συστήματα είναι κατασκευασμένα με εποξειδική, σιλικόνη και ακρυλικά.
Κόλλες ωρίμανσης στην υπεριώδη ακτινοβολία
Οι φωτοπολυμεριζόμενες κόλλες, επικαλύψεις και ενθυλάκωση χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία παραγωγής ηλεκτρονικών ειδών με αυξανόμενη συχνότητα επειδή πληρούν τις απαιτήσεις για υλικά και επεξεργασία σε αυτήν τη βιομηχανία. Αυτοί οι παράγοντες περιλαμβάνουν περιβαλλοντικές απαιτήσεις (δεν απαιτούνται επιβλαβείς για το περιβάλλον διαλύτες και πρόσθετα), η βελτίωση της παραγωγής και το κόστος του προϊόντος. Οι κόλλες φωτοπολυμερισμού είναι απλές στη χρήση και ωριμάζουν γρήγορα χωρίς να απαιτείται σκλήρυνση σε υψηλή θερμοκρασία.
Οι κόλλες είναι συνήθως σκευάσματα με βάση το ακρυλικό και περιέχουν φωτο-εκκινητές οι οποίοι, όταν ενεργοποιούνται από την υπεριώδη ακτινοβολία, σχηματίζουν ελεύθερες ρίζες για την έναρξη της διαδικασίας σχηματισμού πολυμερούς (ωρίμανσης). Το υπεριώδες φως πρέπει να μπορεί να διεισδύσει στη μη ωριμασμένη ρητίνη – ένα μειονέκτημα των συγκολλητικών φωτοπολυμερισμού. Οι εναποθέσεις ρητίνης που είναι σκουρόχρωμες, απρόσιτες ή πολύ παχιές είναι δύσκολο να θεραπευτούν.
