고성능 전자 장치를 위한 나노 전도성 접착제

초음파 분산기는 고성능 전자 장치 및 나노 전자 장치용 고성능 접착제 생산에서 신뢰할 수 있는 혼합 및 밀링 기술로 사용됩니다. 고성능 전자 제품 생산에서는 나노 전도성 접착제와 같은 접착제에 대한 수요가 높습니다. 이러한 고성능 접착제는 예를 들어 대체 인터커넥트로 사용되며 주석/납 솔더를 대체할 수 있습니다.

고성능 전자 장치를 위한 고성능 접착제

For the production of high-performance electronics, adhesives with high metal adhesiveness and heat conductivity for heat decoupling and insulation are required. Nano-particles such as silver, nickel, graphene, graphene oxide and carbon nanotubes (CNTs) are frequently incorporated into epoxy resins and polymers to obtain the desired functional properties such as electrical conductivity or insulation, heat conductivity, tensile strength, Young’s modulus and flexibility. High-performance adhesives developed for high-performance electronic use metal fillers (such as silver, gold, nickel, or copper nanoparticles) to provide electrical conductivity. In order to unlock extraordinary properties of these materials, their size must be reduced to nano-scale. As size reduction and dispersion of nanoparticles is a challenging task, a powerful milling and dispersing technology is key for successful adhesive formulations.

초음파 분산은 기존의 혼합 및 밀링 기술과 비교할 때 다양한 이점을 제공합니다. 신뢰성과 효과로 인해 초음파 처리는 나노 물질 가공에서 확립되었으며 나노 입자가 합성 및? 또는 액체에 통합되는 모든 산업에서 찾을 수 있습니다. 따라서 초음파는 나노 입자, 나노 와이어 또는 탄소 나노 튜브 및 그래 핀 단층 (나노 시트)과 같은 나노 필러를 포함하는 나노 전도성 접착제의 생산에 이상적인 기술입니다.
ECA는 다음과 같습니다. 대표적인 예는 전기 전도성 접착제(ECA)의 제형으로, 이는 고분자 매트릭스와 전기 전도성 필러로 만들어진 복합재입니다. 전자 응용 분야를 위한 고성능 접착제를 제형화하기 위해서는 고분자 수지(예: 에폭시, 실리콘, 폴리이미드)가 접착력, 기계적 강도, 충격 강도와 같은 물리적 및 기계적 기능을 제공해야 하며, 금속 충전재(예: 나노-은, 나노-금, 나노-니켈 또는 나노-구리)는 우수한 전기 전도성을 생성해야 합니다. 절연 특성이 있는 접착제의 경우 미네랄 기반 필러가 접착제 복합재에 통합됩니다.

초음파 처리 전후 : 녹색 곡선은 초음파 처리 전의 입자 크기를 나타내고, 빨간색 곡선은 초음파 분산 실리카의 입자 크기 분포입니다.

나노 물질을 점성 접착제로 초음파 분산

초음파 균질화기는 입자 응집체, 응집체 및 1차 입자의 크기를 안정적으로 줄여야 할 때 매우 효과적입니다. 초음파 믹서의 장점은 미크론 또는 나노 입자가 공정 결과로 대상이되든 입자를 더 작고 균일 한 입자 크기로 밀링 할 수 있다는 것입니다. 블레이드 또는 로터-스테이터 믹서, 고압 균질화기, 비드 밀 등과 같은 다른 기술은 균일하게 작은 나노 입자를 생산할 수 없음, 밀링 매체에 의한 오염, 노즐 막힘 및 높은 에너지 소비와 같은 단점을 보이지만 초음파 분산기는 음향 캐비테이션의 작동 원리를 사용합니다. 초음파 생성 캐비테이션은 매우 효과적이고 에너지 효율적이며 나노 입자가 함유된 페이스트와 같은 점성이 높은 물질도 분산시킬 수 있는 것으로 입증되었습니다.

초음파 분산은 어떻게 작동합니까?

캐비테이션 전단력과 액체 흐름은 입자를 가속하여 서로 충돌합니다. 이를 입자 간 충돌이라고 합니다. 입자 자체는 밀링 매체로 작용하여 비드 분쇄 및 후속 분리 공정에 의한 오염을 방지하며, 이는 기존 비드 밀을 사용할 때 필요합니다. 입자는 최대 280m/sec의 매우 빠른 속도에서 입자 간 충돌에 의해 산산조각이 나기 때문에 입자에 매우 높은 힘이 가해져 입자가 미세한 조각으로 부서집니다. 마찰과 침식은 이러한 입자 조각에 광택이 나는 표면과 균일한 형태의 형태를 제공합니다. 전단력과 입자 간 충돌의 조합은 초음파 균질화 및 분산에 유리한 가장자리를 제공하여 매우 균질한 콜로이드 현탁액 및 분산을 제공합니다!
초음파에 의해 생성되는 높은 전단력의 또 다른 이점은 전단 희석의 효과입니다. 예를 들어, 산화된 CNT로 채워진 초음파로 제조된 에폭시 수지는 전단 박막 거동을 보여줍니다. 전단 담화는 유체의 점도를 일시적으로 낮추기 때문에 점성 복합재의 가공이 용이합니다.

200mm sonotrode가있는 200W 초음파 발생기 인 UP3S를 사용하여 물에서 흑연 플레이크의 음파 기계적 박리를 보여주는 프레임의 고속 시퀀스 (a에서 f까지). 화살표는 캐비테이션 버블이 분할을 관통하는 분할(박리) 위치를 보여줍니다.
(연구 및 사진: © Tyurnina et al. 2020)

경화제에 분산 된 다양한 나노 필러의 비교 (초음파 처리 - 미국) : (a) 0.5 wt % 탄소 나노 섬유 (CNF); (b) 0.5 wt% CNToxi; (c) 0.5 중량% 탄소나노튜브(CNT); (d) 0.5wt% CNT 반분산.(연구 및 사진: © Zanghellini et al., 2021)

고성능 접착제를 제조하기 위한 고출력 초음파기

Hielscher 초음파는 액체 및 슬러리 처리를위한 고성능 초음파 장비에 관한 전문가입니다. 초음파 분산기를 사용하면 고충전 수지와 같은 고점도 물질을 처리할 수 있으며 복합 재료 내에서 나노 물질의 균일한 분포를 보장할 수 있습니다.
진폭, 에너지 입력, 온도, 압력 및 시간과 같은 초음파 공정 매개변수를 정밀하게 제어하여 나노미터 범위의 접착제를 맞춤 제작할 수 있습니다.
제형이 나노 튜브, 셀룰로오스 나노 결정 (CNC), 나노 섬유 또는 나노 금속과 같은 유기 또는 무기 나노 필러의 분산을 필요로하는 경우, Hielscher 초음파는 접착제 제형에 이상적인 초음파 설정을 갖추고 있습니다.
Hielscher Ultrasonics’ 산업용 초음파 프로세서는 매우 높은 진폭을 제공 할 수 있으며 매우 높은 점도에서도 나노 물질을 응집시키고 분산시킬 수 있습니다. 최대 200μm의 진폭을 24/7 작동에서 쉽게 연속적으로 실행할 수 있습니다.
Hielscher 초음파기는 품질, 신뢰성 및 견고성으로 인정 받고 있습니다. Hielscher 초음파는 ISO 인증 회사이며 최첨단 기술과 사용자 친화성을 갖춘 고성능 초음파에 특히 중점을 둡니다. 물론, Hielscher 초음파는 CE를 준수하며 UL, CSA 및 RoHs의 요구 사항을 충족합니다.
아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.