Autor: Marc Reuter | Panacol | marc.reuter@panacol.de
Im Bereich der Elektronik werden Eigenschaften wie Biegbarkeit, Flexibilität, Faltbarkeit und Tragbarkeit immer wichtiger. Um funktionierende Geräte mit diesen Eigenschaften herzustellen, ist es notwendig, dass alle Geräteteile flexibel oder biegsam sind. Normalerweise werden die elektronischen Teile, insbesondere die auf Leiterplatten oder flexiblen Leiterplatten montierten, durch Löten verbunden. Lötmaterialien sind jedoch sehr starr und unflexibel. Darüber hinaus stellen Löttemperaturen von 600° bis 700°F (316° - 371°C) eine zunehmende Herausforderung für die wärmeempfindlichen modernen elektronischen Geräte dar. Daher ist das Löten, um leitende Verbindungen zwischen den einzelnen elektronischen Teilen herzustellen, für moderne flexible elektronische Geräte keine Option.
Abb.: Kleben und Herstellen einer elektrischen Verbindung in einem Schritt: Kleine Chips werden auf flexiblen Leiterbahnen mit einer leitenden Verbindung befestigt.
Zu diesem Zweck wurden herkömmliche leitfähige Klebstoffe erfunden, die es bereits ermöglichen, zwei elektronische Bauteile ohne große Temperaturbelastung auf Leiterplatten zu kleben. Diese konventionellen Klebstoffe müssen jedoch auf eine harte Oberfläche aufgetragen werden, um eine hohe Leitfähigkeit zu erzeugen. Für weichere, flexiblere Oberflächen, wie Dünnschichtsolarzellen, In-Mold-Elektronik oder elektronische Wearables und flexible Elektronik im Allgemeinen, müssen andere Kontaktierungsmöglichkeiten geschaffen werden. Für diese Anwendungen ist oft eine hohe Flexibilität des gesamten Geräts erforderlich. Flexible leitfähige Klebstoffe auf Epoxidbasis sind eine intelligente Alternative, um Komponenten auf flexiblen Schaltungen in einem einzigen Schritt zu verkleben und elektrisch zu verbinden. Diese neuen flexiblen, leitfähigen Klebstoffe sind so flexibel wie die Materialien, auf die sie aufgetragen werden, und härten bei niedrigen Temperaturen aus. Diese leitfähigen Epoxidklebstoffe sind die perfekte Lösung, um moderne elektronische Anwendungen flexibel zu verbinden.
Die neueste Generation elektrisch leitfähiger Klebstoffsysteme ist speziell auf die hohen Anforderungen im Bereich flexibler elektronischer Geräte zugeschnitten. Diese Klebstoffe eignen sich besonders für die Verklebung mit temperaturempfindlichen Folien oder flexiblen Leiterplattenmaterialien. Sie verfügen über eine hohe Schälfestigkeit und extreme Vibrationsbeständigkeit. Flexible leitfähige Klebstoffe ermöglichen die Befestigung von Bauteilen bei minimaler Temperaturbelastung.
Diese Eigenschaften resultieren aus der hohen Flexibilität der Klebstoffsysteme selbst. Selbst bei einem Silbergehalt von 80 % und mehr weisen diese Klebstoffe im Vergleich zu spröden konventionellen Klebstoffen eine deutlich höhere Dehnung auf. Wie in Abb. 2 dargestellt, zeigen typische Zugversuchsergebnisse, dass flexible leitfähige Klebstoffe (hier in orange) bei Belastung nur minimal beansprucht werden. Im Vergleich dazu werden die spröden konventionellen leitfähigen Klebstoffe (blaues Diagramm) stark beansprucht, wenn mehr Dehnung hinzugefügt wird. Die neuen Klebstoffe können Vibrationen und Biegebelastungen standhalten, ohne zu brechen.
Abb. 2: Spannungs-Dehnungs-Diagramm von spröden und flexiblen Klebstoffsystemen
Das Verhalten eines herkömmlichen leitfähigen Klebstoffs und eines flexiblen leitfähigen Klebstofffilms auf einem biegsamen Substrat ist in Abb. 3 dargestellt. Die beiden unterschiedlichen Klebstoffe wurden auf eine dünne biegbare Kupferfolie aufgetragen und anschließend so gebogen, wie es in einem echten flexiblen elektronischen Gerät erforderlich sein könnte. Beim Biegen der Folien zeigt der herkömmliche, sprödere Klebstoff deutliche Anzeichen von Brüchen. Im Vergleich dazu passt sich der flexible Klebstoff der Bewegung und Form der Kupferfolie an und bleibt völlig unbeeinträchtigt.
Abb. 3: Vergleich von gebogenen Folien mit flexiblem und sprödem elektrisch leitfähigem Klebstoff
Im Vergleich zu anderen herkömmlichen leitfähigen Klebstoffen und Lötmitteln bietet diese neue Generation flexibler leitfähiger Klebstoffe zusätzliche wichtige Vorteile. Flexible leitfähige Klebstoffe haften hervorragend auf Kunststoffen, einschließlich Polyimid, PC, PVC, ABS und FR4-Platten. Sie können in sehr dünnen Schichten aufgetragen werden und sind leicht. Diese flexiblen Klebstoffe können präzise dosiert und schnell in großen Mengen für die automatisierte Fertigung aufgetragen werden, wodurch sie sich perfekt für Die-Attach-Anwendungen und die Montage von Komponenten auf flexiblen Folien und Leiterplatten eignen. Ein weiterer Vorteil ist die sehr einfache Handhabung und Lagerung dieser Materialien. Diese Einkomponentenklebstoffe können dosiert werden und härten innerhalb von Minuten bei Temperaturen von bis zu 100°C aus. Dadurch ist es möglich, Halbleiter zu verkleben und gleichzeitig elektrische Verbindungen herzustellen. Außerdem müssen diese flexiblen, leitfähigen Klebstoffe während des Transports nur gekühlt und nicht gefroren werden und sind nicht als Gefahrgut für den Transport eingestuft.
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