La croissance exponentielle et l’intégration presque universelle des appareils électroniques dans notre vie quotidienne ont rendu nécessaire la création d’adhésifs et de revêtements avancés. Adhésifs électriquement conducteurs (ACE) ont pénétré dans un certain nombre de domaines liés directement et indirectement à la fabrication de produits électroniques. Les ECA sont généralement composés d'une résine époxy, mais peuvent également être composés d'adhésifs durcissant aux UV et de silicone. Pour surmonter la haute résistivité de ces composés, l'adhésif est chargé avec un pourcentage supérieur de 80 de matériaux conducteurs. Ces adhésifs peuvent être appliqués de différentes manières, de la seringue à la sérigraphie.
Les ACE varient énormément et le choix de l’adhésif qui convient à votre application dépend de nombreux facteurs. Les ECA varient en fonction des particules conductrices utilisées et de l'adhésif dans lequel elles sont suspendues.
Adhésifs
pont adhésifs peuvent être transformés en conducteurs en ajoutant suffisamment de charge conductrice, de sorte que les considérations habituelles sur le type d’adhésif qui fonctionne le mieux doivent être prises en compte. Des facteurs tels que la méthode d’application et le temps de durcissement, ainsi que les contraintes environnementales et directes du joint adhésif doivent être pris en compte. Les époxydes en une ou deux parties sont les adhésifs les plus couramment utilisés, mais les silicones et autres adhésifs à durcissement UV sont toutes des options.
Particules conductrices
Un certain nombre de métaux ou de composés peuvent être utilisés pour fournir la conductivité électrique dans une ECA. L'argent est le plus répandu, car il a une très faible résistance et peut être rentable comparé à d'autres options, telles que l'or. Le cuivre, l'or, le nickel, l'aluminium et le graphite sont d'autres options populaires pour les ACE. Certaines combinaisons peuvent offrir d’autres avantages, tels que le cuivre ou le nickel plaqués argent, qui sont souvent moins chers mais offrent néanmoins une faible résistivité. La composition exacte de la charge et la méthode de distribution dans les adhésifs peuvent être adaptées pour répondre aux spécifications requises.
L'argent et l'or sont des métaux couramment utilisés pour fournir la conductivité électrique dans une ACE.
Principales utilisations
L'utilisation des ACE peut être divisée en deux catégories: les utilisations conductrices et les utilisations de protection. Les ACE utilisés comme connexion conductrice utilisent souvent de l'argent comme matériau de remplissage, tandis que les ACE utilisés dans le blindage sont le plus souvent fabriqués avec des matériaux moins conducteurs, comme le graphite.
Conductive
Il existe deux principaux types d'ECA utilisés comme voie conductrice: les adhésifs conducteurs isotropes (ICA) et les adhésifs conducteurs anisotropes (ACA). Alors que les ICA sont conducteurs dans toutes les directions, les ACA ne sont conducteurs que dans une seule direction (généralement le long de l'axe z). Les ICA sont utilisés dans de nombreuses applications où une soudure serait appropriée et un chemin de terre est nécessaire. Les ACA sont alors adaptés pour une utilisation dans certaines applications de circuits imprimés spécifiques telles que les puces à bascule et l'assemblage RFID.
Le verre et les plastiques de haute technologie jouant également un rôle de plus en plus important dans l'électronique grand public, des adhésifs adaptés à ces applications sont nécessaires. Presque tous les téléphones portables ou dispositifs d'affichage modernes contiennent un film conducteur transparent (TCF). Les oxydes d'indium et d'étain (ITO) et autres TCF utilisés dans les écrans LED et OLED peuvent être connectés à l'aide d'un adhésif électriquement conducteur pour préserver la transparence optique là où les fils ou la soudure ne seraient pas appropriés. Les ECA peuvent également être fabriqués sous la forme d'un film adhésif transparent qui peuvent être sous-jacents à ces TCF, en les connectant à l’électronique interne.
Ces composants délicats et ces thermoplastiques modernes peuvent également être sensibles à une chaleur élevée. Les ECA sont parfois appelés «brasage à froid» car leur conductivité offre une alternative aux connexions de brasage traditionnelles dans les applications où la chaleur impliquée par le brasage est trop élevée. En tant qu'alternative à la soudure, les ECA ont l'avantage d'être sans plomb lorsque les préoccupations environnementales ou réglementaires sont primordiales. Les ECA offrent également des options pour réparer les cartes de circuits imprimés (PCB) où la soudure est une option peu pratique ou impossible.
Enfin, les ACE sont également des conducteurs de chaleur efficaces. C'est pourquoi certaines ACE ou pâtes peuvent être utilisés dans des applications de dissipation de chaleur. L'assemblage RFID et d'autres connexions à puce retournée peuvent être réalisés avec des ECA remplaçant les bosses de soudure traditionnelles.
Blindage
Les ECA sont également utilisés pour leur capacité à fournir une surface conductrice dans les applications nécessitant une protection contre les interférences électromagnétiques (EMI) ou les décharges électrostatiques (ESD). À présent, les dispositifs émetteurs de perturbations électromagnétiques à haute fréquence sont presque omniprésents (tout comme ceux qui peuvent être perturbés), les normes de conformité internationales et les normes de la FCC relatives à la protection de l'EMI doivent être soigneusement prises en compte dans la conception de tout produit. Lorsqu'une ECA est appliquée en tant que revêtement ou pour faire adhérer des éléments de protection électronique, elle agit en tant que cage de Faraday, répartissant la charge autour de l'objet revêtu, plutôt qu'à travers celui-ci. Ce type de blindage peut offrir une protection même à haute fréquence.
Les décharges électrostatiques peuvent également être dangereuses dans les environnements contenant des composants électroniques sensibles ou des produits chimiques volatils. Les revêtements de sol revêtus ou enduits d'ECA peuvent fournir un moyen de décharger en toute sécurité et d'éviter l'accumulation d'électricité statique.
Autres considérations
Les types d'ECA sont aussi divers que leurs utilisations potentielles. Les ECA ont été développés pour presque toutes les applications et trouver la bonne dépend de la situation spécifique. Bien que les ECA puissent servir de remplacement de la soudure en utilisation générale, ils peuvent également être formulés pour d'autres situations spécialisées. Dans les endroits où la corrosion est un problème, un matériau de remplissage non corrosif comme le graphite peut être utilisé. Pour les applications où les interférences magnétiques sont un problème, les ECA peuvent être mélangés avec des matériaux non magnétiques. D'autres formulations spécifiques peuvent être adaptées lorsque les ECA sont appliqués sous forme de revêtement de décharge électrostatique ou de blindage EMI. Déterminer exactement quels sont vos besoins en termes de connexion physique et de connexion électrique vous permettra de trouver un ECA sur mesure pour répondre précisément à vos besoins.
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Le contenu de l'article de ce mois-ci a été fourni par Gluespec® – un partenaire de Ellsworth Adhesives.
Gluespec aide les ingénieurs à découvrir des adhésifs et d'autres matériaux pour leurs applications industrielles.