Нанопроводящие клеи для высокопроизводительной электроники

Ультразвуковые диспергаторы используются в качестве надежной смесительной и фрезерной техники при производстве высокоэффективных клеев для высокопроизводительной электроники и наноэлектроники. В производстве высокопроизводительной электроники большим спросом пользуются такие клеи, как нанопроводящие клеи. Такие высокоэффективные клеи используются, например, в качестве альтернативных соединений и могут заменять оловянно-свинцовый припой.

Высокоэффективные клеи для высокопроизводительной электроники

Для производства высокопроизводительной электроники требуются клеи с высокой адгезивностью металла и теплопроводностью для разъединения тепла и изоляции. Наночастицы, такие как серебро, никель, графен, оксид графена и углеродные нанотрубки (УНТ), часто включаются в эпоксидные смолы и полимеры для получения желаемых функциональных свойств, таких как электропроводность или изоляция, теплопроводность, прочность на растяжение, модуль Юнга и гибкость. Высокоэффективные клеи, разработанные для высокоэффективной электроники, используют металлические наполнители (такие как наночастицы серебра, золота, никеля или меди) для обеспечения электропроводности. Чтобы разблокировать экстраординарные свойства этих материалов, их размер должен быть уменьшен до наномасштаба. Поскольку уменьшение размера и диспергирование наночастиц является сложной задачей, мощная технология фрезерования и диспергирования является ключом к успешному созданию адгезивных составов.

Ультразвуковое диспергирование предлагает различные преимущества по сравнению с традиционными методами смешивания и измельчения. Благодаря своей надежности и эффективности, обработка ультразвуком была установлена в обработке наноматериалов и может быть найдена в любой отрасли, где наночастицы синтезируются и / или включаются в жидкости. Поэтому ультразвук является идеальным методом для производства нанопроводящих клеев, которые содержат нанополнители, такие как наночастицы, нанопроволоки или углеродные нанотрубки и монослои графена (нанолисты).
ЭКА: Ярким примером является рецептура электропроводящих клеев (ЭКА), которые представляют собой композиты, изготовленные из полимерной матрицы и электропроводящих наполнителей. Чтобы сформулировать высокоэффективный клей для электронных применений, полимерная смола (например, эпоксидная смола, силикон, полиимид) должна обеспечивать физические и механические функции, такие как адгезия, механическая прочность, ударная вязкость, в то время как металлический наполнитель (например, нано-серебро, нано-золото, нано-никель или нано-медь) создает превосходную электропроводность. Для клеев с изоляционными свойствами в адгезивный композит включаются наполнители на минеральной основе.

До и после обработки ультразвуком: Зеленая кривая показывает размер частиц до обработки ультразвуком, красная кривая представляет собой распределение частиц по размерам ультразвуковым кремнезема.

Ультразвуковая дисперсия наноматериалов в вязкие клеи

Ультразвуковые гомогенизаторы очень эффективны, когда агломераты частиц, агрегаты и даже первичные частицы должны быть надежно уменьшены в размерах. Преимущество ультразвуковых смесителей заключается в их способности дробить частицы до меньших и более однородных размеров частиц, независимо от того, нацелены ли микронные или наночастицы в результате процесса. В то время как другие технологии, такие как лопастные или роторно-статорные смесители, гомогенизаторы высокого давления, шариковые мельницы и т. Д., Показывают недостатки, такие как неспособность производить равномерно малые наночастицы, загрязнение фрезерными средами, забитые сопла и высокое потребление энергии, ультразвуковые диспергаторы используют принцип работы акустической кавитации. Ультразвуковая кавитация была продемонстрирована как высокоэффективная, энергоэффективная и способная рассеивать даже высоковязкие материалы, такие как пасты, нагруженные наночастицами.

Как работает ультразвуковое диспергирование?

Кавитационные силы сдвига и потоки жидкости ускоряют частицы так, что они сталкиваются друг с другом. Это известно как столкновение межчастиц. Сами частицы действуют как фрезерная среда, что позволяет избежать загрязнения при измельчении шариков и последующем процессе разделения, что необходимо при использовании обычных шариковых мельниц. Поскольку частица разрушается в результате столкновения межчастиц на очень высоких скоростях до 280 м/ с, к частицам прилагаются чрезвычайно высокие силы, которые поэтому распадаются на мельчайшие фракции. Трение и эрозия придают этим фрагментам частиц полированную поверхность и однородную форму. Сочетание сил сдвига и столкновения межчастиц дает ультразвуковой гомогенизации и дисперсии преимущество, обеспечивая высокооднородные коллоидные суспензии и дисперсии!
Еще одним преимуществом сил высокого сдвига, создаваемых ультразвуком, является эффект сдвига-истончения. Например, эпоксидные смолы, приготовленные ультразвуком, заполненные окисленными УНТ, демонстрируют поведение при разрежении сдвига. Поскольку сдвиговое истончение временно снижает вязкость жидкости, облегчается обработка вязких композитов.

Высокоскоростная последовательность (от a до f) кадров, иллюстрирующих соно-механическое отшелушивание графитовой чешуйки в воде с помощью ультразвукового аппарата UP200S мощностью 200 Вт с 3-мм сонотродом. Стрелки показывают место расщепления (отшелушивания) с кавитационными пузырьками, проникающими в раскол.
(Этюд и фотографии: © Тюрнина и др. 2020)

Сравнение различных нанонаполнителей, диспергированных в отвердителе (ультразвук — США): (a) 0,5 мас.% углеродного нановолокна (CNF); b) 0,5 мас.% CNToxi; c) 0,5 мас.% углеродной нанотрубки (УНТ); d) 0,5 мас.% УНТ полудисперсный.
(Исследование и картина: © Zanghellini et al., 2021)

Мощные ультразвуковые аппараты для создания высокоэффективных клеев

Hielscher Ultrasonics специализируется на высокопроизводительном ультразвуковом оборудовании для обработки жидкостей и шлама. Ультразвуковые диспергаторы позволяют обрабатывать высоковязкие материалы, такие как высоконаполненные смолы, и обеспечивают равномерное распределение наноматериалов внутри композитов.
Точный контроль параметров ультразвукового процесса, таких как амплитуда, потребляемая энергия, температура, давление и время, позволяет шить клеи в нанометровом диапазоне.
Если ваша формула требует диспергирования органических или неорганических нанонаполнителей, таких как нанотрубки, нанокристаллы целлюлозы (CNC), нановолокна или нанометаллы, Hielscher Ultrasonics имеет идеальную ультразвуковую установку для вашей адгезивной формулы.
Hielscher Ультразвук’ Промышленные ультразвуковые процессоры могут обеспечивать очень высокие амплитуды и способны деагломерировать и диспергировать наноматериалы даже при очень высоких вязкостях. Амплитуды до 200 мкм могут быть легко непрерывно запущены в режиме 24/7.
Ультразвуковые аппараты Hielscher признаны за их качество, надежность и прочность. Hielscher Ultrasonics является компанией, сертифицированной ISO, и уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, оснащенным самыми современными технологиями и удобством для пользователя. Конечно, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют требованиям CE и соответствуют требованиям UL, CSA и RoHs.
В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов: