چسب رسانا الکتریکی و کاربردهای آن

چسب رسانای الکتریکی چیست

چسب رسانا الکتریکی عمدتاً برای الکترونیک استفاده می شود. بسیاری از ما با ایده لحیم کردن اجزای الکتریکی به یکدیگر آشنا هستیم تا نه تنها یک پیوند فیزیکی بین آن ها ایجاد شود، بلکه یک اتصال رسانا نیز به وجود بیاید. موضوعی که کمتر شناخته شده است، استفاده از چسب های رسانای الکتریکی در مواردی است که تکنیک لحیم کاری انجام نمی شود.

همانطور که از نام آن پیداست، چسب رسانای الکتریکی چسبی است که از ذرات رسانا معلق در یک ترکیب چسبنده ساخته شده است. حدود 80٪ جرم این چسب ها از از ذرات رسانا ساخته شده است و آن ها به اندازه کافی از یکدیگر فاصله دارند تا جریان قابل توجهی عبور کند.

ترکیب چسب های رسانا می تواند از محصولی به محصول دیگر بسیار متفاوت باشد. چسب پایه معمولاً یک اپوکسی 2 جزئی است، اگرچه آکریلات و پلی استر نیز بسیار رایج هستند. جزء رسانا می تواند نقره، نیکل، مس یا گرافیت باشد. سایر مواد رسانا نیز ممکن است استفاده شود اما زیاد رایج نیست. جزء چسب می تواند لاک، رزین مصنوعی یا سیلیکون باشد. تغییرات در نوع و غلظت جزء رسانا، مقاومت چسب را تغییر می دهد. جزء رسانا نقش بزرگی در تعیین هزینه چسب رسانا ایفا می کند: چسب های ارزان قیمت از آهن استفاده می کنند که رسانایی ضعیفی دارد، در حالی که گران ترین ها از نقره یا مس استفاده می کنند.

علاوه بر تاثیر آشکار بر قیمت، ترکیب پایه چسب و مواد رسانا بر خواص فیزیکی و شیمیایی یک چسب رسانا مانند ویسکوزیته، استحکام مکانیکی، انبساط حرارتی، واکنش به رطوبت و فرآیند پخت آن نیز تاثیر می‌گذارد. همه این موارد باید هنگام انتخاب یک چسب رسانا بر اساس کاربرد شما در نظر گرفته شود.

کاربردهای چسب رسانای الکتریکی

همانطور که گفتیم چسب رسانا الکتریکی برای الکترونیک استفاده می شود از کاربردهای این چسب ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. یک هادی معیوب روی برد مدار چاپی با استفاده از چسب رسانای الکتریکی تعمیر قابل تعمیر است. همچنین می توان گرمکن معیوب شیشه جلوی خودرو را با استفاده از چسب رسانای الکتریکی تعمیر کرد.
2.اگر فقط به جریان کمی نیاز باشد، یک عنصر الکترونیکی حساس به دما را می توان با استفاده از یک چسب رسانای الکتریکی به جای لحیم کاری به مدار متصل کرد.
3.برای رنگ آمیزی سطح داخلی جعبه های پلاستیکی حاوی وسایل الکترونیکی می توان از چسب های رسانای الکتریکی استفاده کرد. این باعث می شود یک قفس فارادی اجزای داخلی را از تابش الکترومغناطیسی نجات دهد.
4.چسب های رسانای الکتریکی در SEM برای ثابت کردن و زمین کردن نمونه استفاده می شود تا از شارژ الکترواستاتیک سطح جلوگیری شود.

انواع چسب های رسانای الکتریکی

دو دسته بندی گسترده از چسب های رسانا بر اساس نحوه هدایت الکتریسیته وجود دارد:

همسانگرد
ناهمسانگرد

یک چسب همسانگرد الکتریسیته را در همه جهات به طور مساوی هدایت می کند، در حالی که یک چسب ناهمسانگرد جریان را فقط در یک جهت محدود می کند.

چسب های رسانای ایزوتروپیک (ICA) رسانای الکتریکی در تمام جهات هستند. آن ها در کاربردهایی مانند تماس با تراشه و اتصال SMD های رسانای الکتریکی استفاده می شوند. چسب های رسانای ناهمسانگرد (ACA) حاوی ذرات رسانای خاصی در محدوده میکرومتر هستند که الکتریسیته را فقط در یک جهت هدایت می کنند. این چسب ها به عنوان مثال در بسیاری از سازه های حساس روی بردهای مدار مانند اتصالات LCD یا تماس با PCB های انعطاف پذیر یا برای اتصال ساختارهای آنتن بر روی RFID استفاده می شوند.

چسب های رسانا

اهمیت و مزایای استفاده از چسب های رسانای الکتریکی به جای لحیم کاری

چسب های رسانای الکتریکی مزایای زیادی نسبت به فرآیندهای لحیم کاری معمولی دارند. چسب های رسانا الکتریکی راه حل مناسبی برای ایجاد تماس های الکتریکی بر روی لایه های حساس به دما هستند، زیرا دمای پخت آن ها به وضوح کمتر از دمای لحیم کاری است. علاوه بر این چسب ها نسبت به لحیم کاری انعطاف پذیرتر هستند و بنابراین بهتر می توانند در مقابل لرزش مقاومت کنند. مزیت دیگر نسبت به لحیم کاری این است که چسب های رسانا بدون سرب و حلال هستند.

پر کاربردترین چسب های رسانای الکتریکی و مزایای آن ها

چسب های رسانای الکتریکی سیلیکونی، چسب رسانای اتوکلاو، گریس گرمایی و چسب های رسانای الکتریکی اپوکسی از پر کاربردترین چسب های رسانای الکتریکی هستند.

چسب های رسانای الکتریکی سیلیکونی

دو مورد از رایج ترین کاربردهای چسب های رسانای سیلیکونی برای محافظت EMI/RFI و برای سیستم های آنتی استاتیک است. همچنین برای نصب اجزای کوچک بر روی انواع زیرلایه های متصل توصیه می شود.

چسب های رسانای سیلیکونی اغلب در صنعت خودروسازی به عنوان یک اتصال دهنده برای دوربین ها و رادارهای ADAS و همچنین LiDAR ها استفاده می شود. آن ها همچنین می توانند در مونتاژ الکترونیکی در طیف گسترده ای از صنایع مانند پزشکی، مخابرات و هوافضا استفاده شوند.

چسب های رسانای سیلیکونی مقاومت شیمیایی بالا و انعطاف پذیری خوبی دارند و گران تر هستند.

چسب رسانای اتوکلاو

این چسب هنگامی که در معرض حرارت بخار به هنگام اتوکلاو یا همان استرلیزاسیون قرار می گیرد، رنگش تغییر می کند. چسب رسانای اتوکلاو معمولا توانایی تحمل درجه حرارت 134 درجه سانتی گراد را دارد. با تغییر رنگ دادن این چسب متوجه می شویم که عمل استرلیزاسیون انجام شده است. از این چسب ها می توان در آزمایشگاه ها، تولید دارو و همچنین غذا استفاده کرد.

چسب های رسانای اتوکلاو چسبنده می باشند و به انواع سطح های مختلف می چسبند. این چسب ها به فشار حساس می باشند و دارای نشانگر کلاس یک هستند. چسب اتوکلاو بدون سرب می باشد و به راحتی کنده می شوند. در هنگام تمام شدن عملیات استرلیزاسیون، جوهر نشانگر موجود بر روی چسب به صورت خط های سیاه و مورب شکل در می آیند.

گریس گرمایی یا خمیر حرارتی

خمیر حرارتی که نام های دیگر آن گوپ حرارتی، ژل حرارتی، ترکیب هیت سینک، ترکیب حرارتی، ماده رابط حرارتی، گریس CPU نیز نامیده می‌شوند، یک خمیر رسانای گرما است که معمولاً بین دو چیز مانند پردازنده ها و سیم های داغ قرار می گیرد. در بیشتر موارد، گریس گرمایی بین هیت سینک و واحد پردازش مرکزی (CPU) یا واحد پردازش گرافیکی (GPU) قرار می گیرد. خمیر حرارتی برای انتقال حرارت بهتر از CPU یا GPU از طریق ضربه سینک استفاده می شود. این چسب برای هدایت ضربه بهتر است زیرا اگر از آن استفاده نشود، هوا بین ضربه گیر و CPU یا GPU وجود دارد و هوا برای هدایت بهتر ضربه خوب نیست.

اما خمیر حرارتی چقدر بیشتر از هوا گرما را هدایت می کند؟ مواد خمیر حرارتی به گونه ای ساخته می شوند که می توانند گرما را 100 برابر بهتر از هوا هدایت کنند. بنابراین، همانطور که می بینید، خمیر حرارتی بهترین گزینه برای قرار دادن آن بین هیت سینک و دستگاهی مانند CPU یا GPU است. برای هدایت بهتر ضربه از این خمیر یا گریس استفاده می شود.

انواع گریس حرارتی

به طور کلی دو نوع گریس یا خمیر حرارتی وجود دارد: رسانا و غیر رسانا. گریس های حرارتی مبتنی بر سیلیکون یا روی، غیر رسانا نامیده می شوند و در دسته گریس های حرارتی رسانا، خمیر حرارتی مبتنی بر مس، نقره یا آلومینیوم قرار دارند. هنگام استفاده از خمیر یا گریس باید مراقب باشید زیرا می توانند باعث اتصال کوتاه الکتریکی شوند که می تواند به CPU یا دستگاهی که خمیر روی آن اعمال می شود آسیب برساند.

انواع چسب های رسانا

گریس های حرارتی بر پایه ی فلز

خمیر حرارتی مبتنی بر فلز در بین دو نوع دیگر خمیر حرارتی مبتنی بر مواد بهترین است. بسیاری از ذرات فلزی کوچک که در رسانایی گرما خوب هستند برای تولید خمیر حرارتی مبتنی بر فلز استفاده می‌شوند. اما مشکلی که وجود دارد این است که ذرات کوچک فلزی رسانای الکتریسیته خوبی هستند بنابراین، ممکن است مشکل ایجاد کند و یک نقطه ضعف محسوب می شود.

گریس های حرارتی بر پایه ی سرامیک

گریس حرارتی مبتنی بر سرامیک خوب است اما به اندازه پایه فلزی خوب نیست. برای تولید این نوع خمیر حرارتی از نوعی ماده رسانای حرارتی استفاده می شود. در این ماده، ذرات ریز سرامیکی زیادی وجود دارد. از آنجایی که آن ها رسانای الکتریسیته خوبی نیستند، از خمیر حرارتی مبتنی بر فلز ایمن تر است.

گریس های حرارتی بر پایه ی سیلیکون

سیلیکون ماده خیلی مناسبی برای ساخت خمیر حرارتی نمی باشد. به طور کلی به آن یک پد حرارتی می گویند که همراه با هیت سینک استوک ارائه می شود. نمی توان این نوع گریس حرارتی را با دو نوع خمیر حرارتی بالا مقایسه کرد.

چگونه خمیر حرارتی را استفاده کنیم

اگر خمیر حرارتی را روی CPU خود اعمال می کنید، باید به خاطر داشته باشید که این روش ممکن است بسته به CPU شما متفاوت باشد. CPU شما باید از AMD یا Intel باشد. پخش کننده حرارت CPU AMD در وسط CPU کمی بالاتر است. از طرف دیگر، پخش کننده حرارت CPU اینتل در لبه ها قرار دارد.

بنابراین، اگر پردازنده AMD دارید، خمیر حرارتی را در وسط قرار دهید. فشار خنک کننده CPU باعث پخش شدن خمیر در تمام سطح CPU می شود. اما از نظر سی پی یو اینتل باید خمیر را روی لبه های سطح سی پی یو گذاشت. فقط مطمئن شوید که هیچ شکاف هوایی بین سطح CPU و هیت سینک وجود ندارد.

چسب های رسانای الکتریکی اپوکسی

چسب های رسانای الکتریکی اپوکسی برای استفاده در فرآیندهایی که خطر ترک خوردگی مکانیکی و حرارتی بالا است، استفاده می شوند. اپوکسی‌ها معمولاً زمانی استفاده می‌شوند که قطعات در حال اتصال به گرما حساس هستند و بنابراین برای لحیم کاری نامناسب هستند.

چسب های رسانای الکتریکی اپوکسی (ECA ها) را می توان در برنامه هایی استفاده کرد که دارای قابلیت اطمینان بالا یا اجزای حساس به دما هستند. اپوکسی ها به صورت چسب های یک یا دو قسمتی عرضه می شوند. اپوکسی های یک قسمتی معمولاً با حرارت پخت می شوند. اپوکسی های دو قسمتی از یک رزین و یک سخت کننده تشکیل شده اند. هر دو اپوکسی یک و دو قسمتی جایگزین های موثری برای لحیم کاری هستند.

سازندگان اغلب چسب های رسانای الکتریکی اپوکسی را برای اتصال اجزای سیستم های رادار و دوربین خودرو انتخاب می کنند. به همین دلیل، چسب‌های رسانای الکتریکی کاربردهای متعددی در مونتاژ الکترونیکی دارند که بیشتر از سنسورهای ADAS (رادار، LiDAR، دوربین، ماژول‌های داده ADAS و ECU) نیست.

از مزایای این چسب ها می توان به استحکام، تطبیق پذیری، مقاومت شیمیایی و دمای بالا اشاره کرد.