Các loại keo kết dính dùng trong điện tử
- Khi bắt đầu lựa chọn keo kết dính cho các ứng dụng điện tử (hay bất kỳ ứng dụng nào khác), chúng ta cần phải hiểu và lưu tâm tới 3 giai đoạn lưu hóa của keo: giai đoạn chưa lưu hóa (thể lỏng), giai đoạn lưu hóa (chuyển tiếp) và giai đoạn lưu hóa (thể rắn).
- Hiệu suất của keo kết dính đã đóng rắn cuối cùng là quan trọng nhất vì nó ảnh hưởng đến độ tin cậy của keo. Ngoài ra, phương pháp bôi chất kết dính cũng có tầm quan trọng lớn, đặc biệt vì cần phải đảm bảo bôi đúng lượng, đúng chỗ.
- Các phương pháp chính để sử dụng keo kết dính trong các ứng dụng điện tử là in lụa (ép chất kết dính qua các mẫu trên màn hình), chuyển chốt (sử dụng lưới nhiều chân để truyền các mẫu giọt chất kết dính lên bảng) và ứng dụng ống tiêm (trong đó các mũi tiêm chất kết dính được thực hiện. được cung cấp bởi một ống tiêm điều chỉnh áp suất). Ứng dụng ống tiêm có lẽ là phương pháp phổ biến nhất, thường là bằng ống tiêm được điều khiển bằng điện bằng khí nén để sản xuất vừa phải nhiều loại PCB khác nhau.
Bây giờ chúng ta sẽ xem xét các loại chất kết dính khác nhau.
1. Keo kết dính dẫn điện – Electrically Conductive Adhesives
- Về bản chất, hầu hết các loại keo kết dính, cả hữu cơ và vô cơ, đều không dẫn điện. Điều này áp dụng cho các loại chính được sử dụng trong các ứng dụng điện tử như epoxies, acrylics, cyanoacrylate, silicones, urethane acrylate và cyanoacrylate. Tuy nhiên, phần lớn áp dụng trong nhiều ứng dụng như các mạch điện tử tích hợp và các thiết bị gắn trên bề mặt, cần có chất kết dính dẫn điện.
- Cách thông thường để chuyển chất kết dính không dẫn điện thành vật liệu dẫn điện là thêm chất độn phù hợp vào vật liệu cơ bản; thông thường cái sau là nhựa epoxy. Các chất độn điển hình được sử dụng để tạo ra tính dẫn điện là bạc, niken và cacbon. Bạc được sử dụng rộng rãi nhất. Bản thân chất kết dính dẫn điện ở dạng lỏng hoặc ở dạng sẵn (màng dính gia cố được cắt khuôn trước khi liên kết với hình dạng cần thiết).
- Có hai loại keo kết dính dẫn điện – đẳng hướng và dị hướng. Keo kết dính dị hướng dẫn điện theo mọi hướng nhưng chất kết dính đẳng hướng chỉ dẫn điện theo hướng thẳng đứng (trục z) và do đó là một hướng. Các loại keo kết dính đẳng hướng có khả năng kết nối đường mảnh. Cần lưu ý rằng, mặc dù keo kết dính dẫn điện rất hữu ích nhưng chúng không thể được ‘thả vào’ một cách đơn giản như các chất thay thế hàn. Chúng không tốt với thiếc (hoặc hợp kim chứa thiếc) hoặc với nhôm, cũng như ở những nơi có khe hở lớn hoặc nơi chúng có thể tiếp xúc với điều kiện ẩm ướt (ẩm, ẩm) khi sử dụng.
2. Keo kết dính dẫn nhiệt – Thermally conductive adhesives
- Ngày nay với việc phát triển nhiều sản phẩm nhỏ gọn tích hợp nhiều tính năng dẫn tới việc thu nhỏ các mạch điện tử ngày càng phổ biến. Việc giảm kích thước các mạch điện tử có thể dẫn đến các vấn đề về tích tụ nhiệt, có thể khiến các linh kiện điện tử sớm bị hỏng nếu nhiệt độ hoạt động tối đa của chúng vượt quá. Chất kết dính dẫn nhiệt có thể được sử dụng để cung cấp đường dẫn nhiệt, gắn chặt bóng bán dẫn, điốt hoặc các thiết bị điện khác vào bộ tản nhiệt phù hợp để đảm bảo sự tích tụ nhiệt như vậy không xảy ra.
- Bột kim loại (dẫn điện) hoặc phi kim loại (cách điện) được trộn vào công thức kết dính để tạo ra chất kết dính (dán) có độ nhớt cao, có khả năng dẫn nhiệt cao (so với chất kết dính không chứa đầy). Các hệ thống dẫn nhiệt phổ biến nhất được chế tạo bằng epoxy, silicone và acrylic.
3. Keo kết dính làm khô bằng tia cực tím – Ultraviolet-curing adhesives
- Keo kết dính, chất phủ và chất đóng gói xử lý bằng ánh sáng đang được sử dụng với tần suất ngày càng tăng trong ngành sản xuất điện tử vì chúng đáp ứng các yêu cầu về vật liệu và gia công trong ngành này. Những yếu tố này bao gồm nhu cầu về môi trường (không yêu cầu dung môi và chất phụ gia gây hại cho môi trường), cải thiện năng suất sản xuất và giá thành sản phẩm. Keo kết dính được làm khô bằng ánh sáng rất dễ sử dụng và được xử lý nhanh chóng mà không cần xử lý ở nhiệt độ cao.
- Keo kết dính thường có công thức dựa trên acrylic và chứa chất kích thích ảnh, khi được kích hoạt bằng bức xạ cực tím, sẽ tạo thành các gốc tự do để bắt đầu quá trình hình thành polyme (đóng rắn). Ánh sáng tia cực tím phải có khả năng xuyên qua nhựa chưa lưu hóa – một nhược điểm của chất kết dính quang trùng hợp. Các cặn nhựa có màu sẫm, không thể tiếp cận hoặc rất dày rất khó xử lý.
4. Các loại keo kết dính khác dùng trong lĩnh vực điện tử
Các loại keo kết dính được đề cập ở trên là loại chính được sử dụng trong quy trình sản xuất thiết bị điện tử thông thường. Tuy nhiên, có những thứ khác vẫn được sử dụng khá rộng rãi:
- Cyanoacrylates: Chúng đã được đề cập đến để sử dụng trong các ứng dụng buộc dây. Cyanoacrylate là chất kết dính một thành phần, khô rất nhanh khi tiếp xúc với độ ẩm trong không khí. Việc sử dụng các chất kết dính này với chất kích hoạt thậm chí còn đẩy nhanh quá trình đóng rắn hơn nữa.
- Nhựa Silicones: Chất bịt kín hay còn gọi chất kết dính cấu trúc (chịu tải), nhựa silicon được sử dụng làm chất bao bọc cũng như lớp phủ phù hợp. Nhựa silicon có khả năng chịu nhiệt cao và thấp rất tốt (thường từ -60°C đến +200°C) nhưng có thể gây ra vấn đề trong các hoạt động thứ cấp (sơn, liên kết, v.v.) do giải phóng các hợp chất silicon có trọng lượng phân tử thấp, làm nhiễm bẩn các bề mặt trên một bề mặt diện tích rất rộng.
- Polyimide: Đây là những loại nhựa có nhiệt độ rất cao (có thể chịu được tới 300°C hoặc hơn), được sử dụng trong các ứng dụng điện tử công nghệ cao (thường là hàng không vũ trụ) để phủ dây và mạch linh hoạt. Chúng thường được sử dụng ở dạng tiền chất axit polyamic và đòi hỏi chu trình xử lý khó khăn và kéo dài trước khi hình thành vật liệu polyamit dẻo, chịu nhiệt điển hình.