Нанопроводими лепила за високопроизводителна електроника

Ултразвуковите разпръсквачи се използват като надеждна техника за смесване и фрезоване при производството на високоефективни лепила за високопроизводителна електроника и наноелектроника. При производството на високопроизводителна електроника лепила като нанопроводими лепила са в голямо търсене. Такива високоефективни лепила се използват например като алтернативни връзки и могат да заменят калай / олово спойка.

Високопроизводителни лепила за високопроизводителна електроника

За производството на високопроизводителна електроника са необходими лепила с висока метална адхезивност и топлопроводимост за отделяне на топлина и изолация. Наночастиците като сребро, никел, графен, графен оксид и въглеродни нанотръби (CNTs) често се включват в епоксидни смоли и полимери, за да получат желаните функционални свойства като електрическа проводимост или изолация, топлопроводимост, якост на опън, модул и гъвкавост на Йънг. Високопроизводителни лепила, разработени за високопроизводителни метални пълнители за електронна употреба (като сребро, злато, никел или медни наночастици), за да осигурят електрическа проводимост. За да се отключат извънредните свойства на тези материали, техният размер трябва да бъде намален до наномащаб. Тъй като намаляването на размера и дисперсията на наночастиците е предизвикателна задача, мощната технология за фрезоване и диспергиране е от ключово значение за успешните адхезивни формулировки.

Ултразвуковото диспергиране предлага различни предимства в сравнение с традиционните техники за смесване и фрезоване. Поради своята надеждност и ефективност, ултразвук е установена в обработката на наноматериали и може да се намери във всяка индустрия, където наночастици се синтезират и/или включват в течности. Ултразвук е следователно идеалната техника за производство на нано-проводими лепила които съдържат нано-пълнители като наночастици, нанопроводници или въглеродни нанотръби и графен монослоеве (нанолистове).
ЕСП: Важен пример е формулирането на електрически проводими лепила (ECAs), които са композити, изработени от полимерна матрица и електрически проводими пълнители. За да се формулира високопроизводително лепило за електронни приложения, полимерната смола (напр. епоксидна, силиконова, полиимид) трябва да осигури физически и механични функционалности като адхезия, механична якост, якост на удара, докато металният пълнител (напр. наносребро, нано-злато, нано-никел или наномед) създава превъзходна електрическа проводимост. За лепила с изолационни свойства, минералните пълнители са включени в адхезивния композит.

Преди и след обработка с ултразвук: Зеленият кривата показва размер на частиците преди ултразвук, червената крива е разпределението на размера на частиците на ултразвуково диспергиран силициев диоксид.

Ултразвукова дисперсия на наноматериали във вискозни лепила

Ултразвуковите хомогенизатори са много ефективни, когато агломератите на частиците, агрегатите и дори първичните частици трябва да бъдат надеждно намалени по размер. Предимството на ултразвуковите миксери е способността им да мелят частици до по-малки и по-еднакви размери на частиците, независимо дали микрон- или наночастиците са насочени в резултат на процеса. Докато други технологии като остриета или ротор-статорни миксери, хомогенизатори с високо налягане, мелници за топчета и т.н. показват недостатъци като невъзможност за производство на равномерно малки наночастици, замърсяване чрез фрезоване на носители, запушени дюзи и висока консумация на енергия, ултразвуковите диспергатори използват принципа на работа на акустичната кавитация. Ултразвуково генерираната кавитация е демонстрирана като високоефективна, енергийно ефективна и способна да разпръсква дори високовискозни материали като пасти с наночастици.

Как работи ултразвуковото диспергиране?

Кавитационните сили на срязване и течните потоци ускоряват частиците, така че да се сблъскат помежду си. Това е известно като сблъсък между частиците. Самите частици действат като фрезоваща среда, която избягва замърсяването чрез смилане на мъниста и последващия процес на отделяне, което е необходимо, когато се използват конвенционални мелници за топчета. Тъй като частиците се разбиват от сблъсък между частиците при много високи скорости до 280 м / сек, изключително високи сили се прилагат към частиците, които следователно се разпадат на минутни фракции. Триенето и ерозията придават на тези фрагменти от частици полирана повърхност и равномерно оформена форма. Комбинацията от сили на срязване и сблъсък между частиците дават ултразвукова хомогенизация и дисперсия на изгодния ръб, доставящ силно хомогенни колоидни суспензии и дисперсии!
Друго предимство на силите с високо срязване, генерирани от ултразвука, е ефектът от изтъняването на срязването. Например, ултразвуково приготвените епоксидни смоли, пълни с окислени CNTs, показват поведение на изтъняване на срязването. Тъй като изтъняването на срязването намалява вискозитета на течността временно, обработката на вискозни композити се улеснява.

Високоскоростна последователност (от a до f) от рамки, илюстриращи соно-механично ексфолиране на графитна люспа във вода с помощта на UP200S, 200W ultrasonicator с 3-мм сонотрод. Стрелките показват мястото на разделяне (ексфолиране) с кавитационни мехурчета, проникващи в разделянето.
(Проучване и снимки: © Tyurnina et al. 2020)

Сравнение на различни нанофилъри, диспергирани в втвърдител (ултразвук - САЩ): а) 0,5 wt% въглеродни нановлакна (CNF); б) 0,5 wt% CNToxi; в) 0,5 wt% въглеродна нанотръба (CNT); г) 0,5 wt% CNT полудиспергиран.
(Проучване и снимка: © Zanghellini et al., 2021)

Високомощни ултразвукови апарати за формулиране на високопроизводителни лепила

Hielscher Ultrasonics е специалист, когато става въпрос за високопроизводително ултразвуково оборудване за обработка на течност и суспензия. Ултразвуковите диспергатори позволяват да се обработват високовискозни материали като високо напълнени смоли и осигуряват равномерно разпределение на наноматериалите в композитите.
Прецизен контрол върху ултразвукови параметри на процеса като амплитуда, вход на енергия, температура, налягане и време позволяват шивашки лепила в диапазона на нанометъра.
Независимо дали вашата формулировка изисква дисперсия на органични или неорганични нано-пълнители като нанотръби, целулозни нанокристали (CNC), нановлакна или нанометали, Hielscher Ultrasonics има идеалната ултразвукова настройка за вашата адхезивна формула.
Hielscher Ultrasonics’ промишлени ултразвукови процесори могат да доставят много високи амплитуди и са в състояние да деагломерират и диспергират наноматериали дори при много високи вискозитети. Амплитуди до 200μm могат лесно да се изпълняват непрекъснато в 24/7 операция.
Hielscher ултразвукови са признати за тяхното качество, надеждност и здравина. Hielscher Ultrasonics е сертифицирана по ISO компания и поставя специален акцент върху високопроизводителните ултразвукови апарати, включващи най-съвременни технологии и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите апарати Hielscher са CE съвместими и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.
Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators: