Νανοαγώγιμες κόλλες για ηλεκτρονικά υψηλής απόδοσης

Οι υπερηχητικοί διασκορπιστές χρησιμοποιούνται ως αξιόπιστη τεχνική ανάμιξης και άλεσης στην παραγωγή συγκολλητικών ουσιών υψηλής απόδοσης για ηλεκτρονικά και νανοηλεκτρονικά υψηλής απόδοσης. Στην παραγωγή ηλεκτρονικών υψηλής απόδοσης, κόλλες όπως νανοαγώγιμες κόλλες έχουν μεγάλη ζήτηση. Τέτοιες κόλλες υψηλής απόδοσης χρησιμοποιούνται π.χ. ως εναλλακτικές διασυνδέσεις και μπορούν να αντικαταστήσουν τη συγκόλληση κασσιτέρου/μολύβδου.

Κόλλες υψηλής απόδοσης για ηλεκτρονικά υψηλής απόδοσης

Για την παραγωγή ηλεκτρονικών υψηλής απόδοσης, απαιτούνται κόλλες με υψηλή συγκολλητικότητα μετάλλων και θερμική αγωγιμότητα για αποσύνδεση θερμότητας και μόνωση. Νανοσωματίδια όπως άργυρος, νικέλιο, γραφένιο, οξείδιο του γραφενίου και νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs) ενσωματώνονται συχνά σε εποξειδικές ρητίνες και πολυμερή για να αποκτήσουν τις επιθυμητές λειτουργικές ιδιότητες όπως ηλεκτρική αγωγιμότητα ή μόνωση, θερμική αγωγιμότητα, αντοχή σε εφελκυσμό, συντελεστή και ευελιξία του Young. Κόλλες υψηλής απόδοσης που αναπτύχθηκαν για μεταλλικά πληρωτικά ηλεκτρονικής χρήσης υψηλής απόδοσης (όπως νανοσωματίδια αργύρου, χρυσού, νικελίου ή χαλκού) για την παροχή ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Προκειμένου να ξεκλειδώσετε εξαιρετικές ιδιότητες αυτών των υλικών, το μέγεθός τους πρέπει να μειωθεί σε νανο-κλίμακα. Καθώς η μείωση του μεγέθους και η διασπορά των νανοσωματιδίων είναι ένα δύσκολο έργο, μια ισχυρή τεχνολογία άλεσης και διασποράς είναι το κλειδί για επιτυχημένες συγκολλητικές συνθέσεις.

Υπερήχων διασπορά προσφέρει διάφορα πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τις παραδοσιακές τεχνικές ανάμειξης και άλεσης. Λόγω της αξιοπιστίας και της αποτελεσματικότητάς της, κατεργασία με υπερήχους έχει καθιερωθεί στην επεξεργασία νανοϋλικών και μπορεί να βρεθεί σε οποιαδήποτε βιομηχανία όπου τα νανοσωματίδια συντίθενται ή / και ενσωματώνονται σε υγρά. Υπερήχους είναι επομένως η ιδανική τεχνική για την παραγωγή νανο-αγώγιμων συγκολλητικών ουσιών που περιέχουν νανο-πληρωτικά όπως νανοσωματίδια, νανοσύρματα, ή νανοσωλήνες άνθρακα και μονοστιβάδες γραφενίου (νανοφύλλα).
ΟΕΠ: Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η σύνθεση ηλεκτρικά αγώγιμων συγκολλητικών ουσιών (ECAs), οι οποίες είναι σύνθετα υλικά κατασκευασμένα από πολυμερή μήτρα και ηλεκτρικά αγώγιμα πληρωτικά. Προκειμένου να διαμορφωθεί μια κόλλα υψηλής απόδοσης για ηλεκτρονικές εφαρμογές, μια πολυμερής ρητίνη (π.χ. εποξειδική, σιλικόνη, πολυϊμίδιο) πρέπει να παρέχει φυσικές και μηχανικές λειτουργίες όπως πρόσφυση, μηχανική αντοχή, αντοχή σε κρούση, ενώ το μεταλλικό πληρωτικό (π.χ. νανο-άργυρος, νανο-χρυσός, νανο-νικέλιο ή νανο-χαλκός) δημιουργεί ανώτερη ηλεκτρική αγωγιμότητα. Για κόλλες με μονωτικές ιδιότητες, τα πληρωτικά με βάση τα ορυκτά ενσωματώνονται στο συγκολλητικό σύνθετο.

Πριν και μετά την υπερήχηση: Η πράσινη καμπύλη δείχνει το μέγεθος των σωματιδίων πριν από την υπερήχηση, η κόκκινη καμπύλη είναι η κατανομή μεγέθους σωματιδίων του υπερηχητικά διασκορπισμένου πυριτίου.

Υπερήχων διασπορά νανοϋλικών σε ιξώδεις κόλλες

Οι ομογενοποιητές υπερήχων είναι πολύ αποτελεσματικοί όταν τα συσσωματώματα σωματιδίων, τα συσσωματώματα και ακόμη και τα πρωτογενή σωματίδια πρέπει να μειωθούν αξιόπιστα σε μέγεθος. Το πλεονέκτημα των υπερηχητικών μίξερ είναι η ικανότητά τους να αλέθουν σωματίδια σε μικρότερα και πιο ομοιόμορφα μεγέθη σωματιδίων, είτε τα μικρά είτε τα νανο-σωματίδια στοχεύουν ως αποτέλεσμα της διαδικασίας. Ενώ άλλες τεχνολογίες όπως αναμικτήρες λεπίδων ή ρότορα-στατών, ομογενοποιητές υψηλής πίεσης, μύλοι σφαιριδίων κ.λπ. παρουσιάζουν μειονεκτήματα όπως η αδυναμία παραγωγής ομοιόμορφα μικρών νανοσωματιδίων, η μόλυνση από μέσα άλεσης, φραγμένα ακροφύσια και υψηλή κατανάλωση ενέργειας, οι υπερηχητικοί διασκορπιστές χρησιμοποιούν την αρχή λειτουργίας της ακουστικής σπηλαίωσης. Η σπηλαίωση που παράγεται από υπερήχους έχει αποδειχθεί ως εξαιρετικά αποτελεσματική, ενεργειακά αποδοτική και ικανή να διασκορπίσει ακόμη και εξαιρετικά ιξώδη υλικά όπως πάστες φορτωμένες με νανοσωματίδια.

Πώς υπερήχων διασπορά εργασίας?

Οι δυνάμεις διάτμησης σπηλαίωσης και τα υγρά ρεύματα επιταχύνουν τα σωματίδια έτσι ώστε να συγκρούονται μεταξύ τους. Αυτό είναι γνωστό ως σύγκρουση μεταξύ σωματιδίων. Τα ίδια τα σωματίδια λειτουργούν ως μέσο άλεσης, το οποίο αποφεύγει τη μόλυνση με την άλεση σφαιριδίων και την επακόλουθη διαδικασία διαχωρισμού, η οποία είναι απαραίτητη όταν χρησιμοποιούνται συμβατικοί μύλοι σφαιριδίων. Δεδομένου ότι το σωματίδιο θρυμματίζεται από σύγκρουση μεταξύ σωματιδίων σε πολύ υψηλές ταχύτητες έως και 280m/sec, εξαιρετικά υψηλές δυνάμεις ισχύουν για τα σωματίδια, τα οποία επομένως διασπώνται σε λεπτά κλάσματα. Η τριβή και η διάβρωση δίνουν σε αυτά τα θραύσματα σωματιδίων μια γυαλισμένη επιφάνεια και ομοιόμορφα διαμορφωμένη μορφή. Ο συνδυασμός των δυνάμεων διάτμησης και της σύγκρουσης μεταξύ σωματιδίων δίνει υπερηχητική ομογενοποίηση και διασπορά το πλεονεκτικό άκρο παρέχοντας εξαιρετικά ομοιογενή κολλοειδή εναιωρήματα και διασπορές!
Ένα άλλο πλεονέκτημα των δυνάμεων υψηλής διάτμησης που παράγονται από υπερήχους είναι η επίδραση της αραίωσης διάτμησης. Για παράδειγμα, υπερηχητικά παρασκευασμένες εποξειδικές ρητίνες γεμάτες με οξειδωμένες CNTs δείχνουν συμπεριφορά διάτμησης-αραίωσης. Καθώς η αραίωση διάτμησης μειώνει προσωρινά το ιξώδες του υγρού, διευκολύνεται η επεξεργασία ιξωδών σύνθετων υλικών.

Μια ακολουθία υψηλής ταχύτητας (από a έως f) πλαισίων που απεικονίζουν sono-μηχανική απολέπιση νιφάδας γραφίτη σε νερό χρησιμοποιώντας το UP200S, έναν υπερηχητικό 200W με sonotrode 3 mm. Τα βέλη δείχνουν τον τόπο διάσπασης (απολέπιση) με φυσαλίδες σπηλαίωσης που διεισδύουν στη διάσπαση.
(Μελέτη και εικόνες: © Tyurnina et al. 2020)

Σύγκριση διαφορετικών νανοπληρωτικών διασκορπισμένων σε σκληρυντικό (υπερήχους-ΗΠΑ): (α) 0,5 κ.β. νανοΐνες άνθρακα (CNF). β) 0,5 κ.β. CNToxi· γ) νανοσωλήνας άνθρακα 0,5% κ.β. (CNT)· δ) 0,5% κ.β. CNT ημιδιασπαρμένο.
(Μελέτη και εικόνα: © Zanghellini et al., 2021)

Υπερήχων υψηλής ισχύος για τη διαμόρφωση συγκολλητικών ουσιών υψηλής απόδοσης

Hielscher Υπέρηχοι είναι ειδικός όταν πρόκειται για υψηλής απόδοσης υπερήχων εξοπλισμό για την επεξεργασία υγρών και πολτού. Οι διασκορπιστές υπερήχων επιτρέπουν την επεξεργασία εξαιρετικά ιξωδών υλικών όπως οι πολύ γεμισμένες ρητίνες και εξασφαλίζουν την ομοιόμορφη κατανομή των νανοϋλικών μέσα στα σύνθετα υλικά.
Ο ακριβής έλεγχος των παραμέτρων της διαδικασίας υπερήχων όπως το πλάτος, η εισροή ενέργειας, η θερμοκρασία, η πίεση και ο χρόνος επιτρέπουν την προσαρμογή των συγκολλητικών ουσιών στην περιοχή νανομέτρων.
Wether διατύπωση σας απαιτεί τη διασπορά των οργανικών ή ανόργανων νανο-πληρωτικών όπως νανοσωλήνες, νανο-κρυστάλλους κυτταρίνης (CNCs), νανοΐνες, ή νανο-μέταλλα, Hielscher Υπέρηχοι έχει την ιδανική υπερήχων ρύθμιση για συγκολλητική σύνθεση σας.
Hielscher Ultrasonics’ Οι βιομηχανικοί επεξεργαστές υπερήχων μπορούν να προσφέρουν πολύ υψηλά πλάτη και είναι ικανοί να αποσυσσωματώνουν και να διασκορπίζουν νανοϋλικά ακόμη και σε πολύ υψηλά ιξώδη. Πλάτη έως 200μm μπορούν εύκολα να λειτουργούν συνεχώς σε 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία.
Hielscher υπερήχων αναγνωρίζονται για την ποιότητα, αξιοπιστία και ευρωστία τους. Hielscher Υπέρηχοι είναι μια πιστοποιημένη εταιρεία ISO και δίνουν ιδιαίτερη έμφαση σε υψηλής απόδοσης υπερήχων που διαθέτουν state-of-the-art τεχνολογία και φιλικότητα προς το χρήστη. Φυσικά, Hielscher υπερήχων είναι CE συμβατό και πληρούν τις απαιτήσεις των UL, CSA και RoHs.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας: