Токопроводящие полиуретановые клеи: Области применения и технические параметры 

Поскольку электроника становится все более компактной и мощной, материалы, на которые мы опираемся, должны отвечать этим требованиям. Одним из таких решений являются токопроводящие клеи, которые обеспечивают не только электрическое подключение, но и терморегуляцию и защиту от электромагнитных помех (EMI). Правильный выбор клея – от повседневного ремонта печатных плат (PCB) до сложных автомобильных систем – является ключом к поддержанию производительности и надежности. В этой статье мы рассмотрим важнейшие факторы, лежащие в основе токопроводящих клеев, — объемное удельное сопротивление, наполнители и защиту от электромагнитных помех — и покажем, как эти свойства приводят к успеху в реальных условиях.

Что такое объемное удельное сопротивление

Объемное удельное сопротивление является основополагающим свойством, определяющим, насколько хорошо материал сопротивляется протеканию электрического тока. Для токопроводящих клеев значения обычно варьируются от 103 до 10 ⋅ Ом·см, и правильный выбор в значительной степени зависит от области применения.

1.Выбор правильного удельного сопротивления

Более низкое удельное сопротивление означает более высокую электропроводность. По моему опыту, клеи с низким удельным сопротивлением (около 103–10⁴ Ом·см) идеально подходят для радиочастотных применений или для склеивания компонентов в высокоскоростных системах передачи данных. С другой стороны, если вы имеете дело с рассеиванием статического электричества или вам нужна частичная проводимость в датчиках, более подходящими могут быть несколько более высокие значения. Соответствие удельного сопротивления требованиям приложения предотвращает такие проблемы, как потеря сигнала или непреднамеренное протекание тока.

2.Измерение объемного удельного сопротивления

Для получения стабильных результатов объемное удельное сопротивление следует измерять стандартными методами — обычно методом четырехточечного зондирования в соответствии с ASTM D257. В лабораториях, с которыми я работал, строгий контроль качества при проведении этого измерения помогал избежать сбоев в работе, когда проводимость была либо слишком высокой, либо неожиданно низкой.

Варианты токопроводящих наполнителей: Серебро, УНТ и графен

Свойства проводящего клея в значительной степени зависят от типа и концентрации его наполнителя. Именно наполнители придают материалу проводимость, причем каждый из них обладает своей прочностью в зависимости от условий применения.

1. Серебряные наполнители

Серебро ценится за его исключительную электропроводность и надежность. Клеи, наполненные серебром, обычно используются для восстановления поврежденных контактных площадок на печатных платах и для изготовления полупроводниковых упаковок методом штамповки. Это универсальное решение, когда стоимость оправдана необходимостью обеспечения высокой производительности. Однако в суровых условиях эксплуатации следует помнить о возможной электромиграции.

2.Углеродные нанотрубки (УНТ)

Наряду с хорошей электропроводностью, УНТ обеспечивают гибкость и прочность. Я видел, что клеи на основе УНТ успешно используются в гибких носимых устройствах и рулонных дисплеях, где происходит многократный изгиб. Их механическая стойкость делает их особенно актуальными в конструкциях, где жесткие компоненты не выдерживают нагрузки.

3. Графеновые наполнители

Графен – относительно новый материал, но он быстро набирает популярность. Он обладает высокой подвижностью электронов и впечатляющей теплопроводностью при низких нагрузках, что делает клеи одновременно легкими и эффективными. Судя по тестам, которые я видел, клеи с графеновым наполнителем обеспечивают отличный баланс между производительностью и весом в беспилотных летательных аппаратах и бытовой электронике нового поколения.

Защита от электромагнитных помех с помощью токопроводящих клеев

В мире беспроводных технологий электромагнитные помехи могут негативно сказаться на производительности устройств. Токопроводящие клеи предлагают практичный способ создания электромагнитных экранов вокруг чувствительных цепей или корпусов.

1.Тестирование эффективности защиты от электромагнитных помех

Эффективность этих клеев обычно проверяется с помощью методов, подобных ASTM D4935, которые используются для оценки защитных тканей и пленок. Этот метод позволяет производителям быть уверенными в том, насколько они снижают электромагнитные помехи. Грамотно подобранный клеевой слой толщиной даже всего 0,1 мм может снизить помехи на 50-60 дБ в определенных частотных диапазонах.

2.Оптимизация характеристик экранирования

Эффективность зависит от типа наполнителя, плотности и того, насколько равномерно нанесен клей. В некоторых аэрокосмических проектах, с которыми я работал, даже изменение толщины покрытия на микроны имело ощутимое значение. Равномерное нанесение и хорошая дисперсия наполнителя имеют решающее значение, особенно для высокочастотных источников электромагнитного излучения.

Высокоточное нанесение для ремонта печатных плат

Когда речь заходит о ремонте современных печатных плат с плотной компоновкой, токопроводящие клеи могут стать спасительным средством, обеспечивая чистую и обратимую фиксацию без рисков, связанных с термоемкой пайкой.

1.Тонкая доработка

Поскольку токопроводящие клеи можно наносить в небольших количествах, они особенно полезны для обработки деталей с тонким шагом, таких как QFNs или BGA. В стесненных условиях или при ремонте небольших объемов производства они помогают быстро восстановить функциональность, не повреждая другие компоненты, находящиеся поблизости.

2.Минимизация тепловых нагрузок

В отличие от пайки, которая может привести к деформации печатной платы или повреждению близлежащих компонентов, клеи отверждаются при более низких температурах, а в некоторых случаях даже при комнатной температуре. Если вы когда-либо пробовали ремонтировать чувствительные к нагреву OLED-платы, вы знаете, что это может быть разницей между успешным ремонтом и необратимыми повреждениями.

Практический пример автомобильной электроники: Расширенные возможности подключения

Современные автомобили напичканы электроникой — от информационно-развлекательных систем до важных функций безопасности, таких как датчики столкновений. Токопроводящие клеи обеспечивают надежное электрическое взаимодействие в условиях, где вибрация, влажность и перепады температур являются ежедневными проблемами.

1.Интеграция датчиков

Клеи часто используются для склеивания и подсоединения датчиков в системах автономного вождения. Например, в модулях лидаров или камер часто используются эти клеи для поддержания надежных электрических цепей, а также для приклеивания к нетрадиционным поверхностям.

2. Улучшенная защита от электромагнитных помех в суровых условиях

По моему опыту работы с проектами по соблюдению требований к электромагнитной совместимости в автомобилестроении, токопроводящие клеи стали компактной альтернативой громоздким металлическим экранам, особенно для герметичных панелей приборов и блоков управления. Их способность сохранять эффективность экранирования в диапазоне температур от -40°C до +125°C обеспечивает очевидные преимущества для скрытой электроники.

Токопроводящие клеи — это больше, чем просто альтернатива припою, это технология, позволяющая использовать их в современной электронике. Понимая такие параметры, как объемное удельное сопротивление, выбирая правильные токопроводящие наполнители и проводя надлежащие испытания на электромагнитные помехи, инженеры могут расширить свои возможности в области проектирования. Независимо от того, ремонтируете ли вы печатные платы высокой плотности или обеспечиваете надежность систем ADAS в автомобилях, токопроводящие клеи обеспечивают мощное сочетание гибкости, производительности и точности.