یک وصله حسگر سلامت پوشیدنی با اتصال یک ریزتراشه سفت و سخت بر روی یک لایه پلیمری نرم و انعطافپذیر با استفاده از یک چسب رسانا پر شده از نقره جمع میشود. این چسب باید با مقدار گرمای به دقت کنترل شده{2}}که برای ایجاد استحکام مکانیکی و هدایت الکتریکی کافی باشد، اما به اندازه کافی کم باشد تا از اعوجاج حرارتی زیرلایه ظریف جلوگیری شود. صفحه گرم شده مورد استفاده برای این فرآیند به عنوان یک رابط حرارتی دقیق تنظیم شده بین اجزای نیمه هادی صلب و سیستم های پلیمری انعطاف پذیر عمل می کند.
راقطعات الکترونیکی انعطاف پذیر چسب رسانای صفحه گرمفرآیند یک مرحله تولید حیاتی را تعریف می کند که در آن عملکرد الکتریکی به طور دائم بدون به خطر انداختن انطباق مکانیکی برقرار می شود.
نقش صفحات گرم شده در مونتاژ الکترونیک هیبریدی انعطاف پذیر
الکترونیک هیبریدی انعطاف پذیر اجزای الکترونیکی سفت و سخت را با بسترهای قابل کشش یا خم شدن ترکیب می کند. اتصال بین این مواد متفاوت با استفاده از چسب های رسانای ایزوتروپیک (ICA) که معمولاً با تکه های نقره پر شده اند به دست می آید.
این چسب ها نیاز به پخت حرارتی کنترل شده دارند تا:
تشکیل شبکه های ذرات رسانا
ایجاد استحکام پیوند مکانیکی
از پایداری الکتریکی طولانی مدت- اطمینان حاصل کنید
جلوگیری از لایه برداری تحت خم شدن
صفحه گرم شده محیط یکنواخت و دمای پایین مورد نیاز برای این تبدیل را فراهم می کند.
صفحه یک سندان گرم و کاملاً مسطح است که تراشه سخت را با لایهای از چسب نقره فعال شده با حرارت- با بستر نرم پیوند میدهد.
کنترلشده-فرایند پخت در دمای پایین
شرایط پخت معمول برای چسب های رسانا بسته به فرمولاسیون و حساسیت زیرلایه بین 80 تا 150 درجه متغیر است.
در طول پردازش:
پچ الکترونیکی مونتاژ شده روی یک صفحه مسطح گرم شده قرار می گیرد
قطعات با استفاده از خلاء یا گیره مکانیکی نگه داشته می شوند
گرما به طور یکنواخت در کل مجموعه اعمال می شود
یک زمان ماندگاری تعریف شده برای توسعه کامل درمان حفظ می شود
یکنواختی دما ضروری است، زیرا تغییرات می تواند منجر به موارد زیر شود:
هدایت ناسازگار در لایه چسب
تنش مکانیکی بین مواد چسبیده
تحت شرایط-درمان یا بیش از{1}}درمان موضعی شده است
حتی گرادیان های حرارتی کوچک ممکن است بر تداوم مسیرهای الکتریکی تشکیل شده توسط شبکه های ذرات نقره تأثیر بگذارد.
الزامات سطحی و مکانیکی صفحات گرم شده
از آنجایی که بسترهای الکترونیکی انعطاف پذیر نسبت به آلودگی و تنش مکانیکی حساس هستند، طراحی صفحه باید الزامات سختگیرانه را برآورده کند.
ویژگی های طراحی معمولی عبارتند از:
لایههای سطحی-روکش شده یا نچسب-PTFE
تحمل صافی بالا در سراسر ناحیه صفحه
مصالح ساختمانی سازگار{0}}Cleanroom
پایداری مکانیکی بدون لرزش-
صفحه باید پشتیبانی پایدار را بدون ایجاد تغییر شکل مکانیکی در بستر پلیمری یا اجزای الکترونیکی ایجاد کند.
اهمیت یکنواختی حرارتی
درجه پخت در چسب های رسانا به شدت به سابقه قرار گرفتن در معرض دما بستگی دارد. در نتیجه:
مناطق تحت درمان -مقاومت الکتریکی بالایی از خود نشان میدهند
بیش از-مناطق خشک شده ممکن است شکننده یا کف شوند
پخت ناهموار منجر به شیب تنش مکانیکی می شود
گرمایش یکنواخت شکلگیری ثابت مسیرهای رسانا و عملکرد الکتریکی طولانیمدت پایدار را تضمین میکند.
نکته فرآیند: نمایه رمپ حرارتی کنترل شده
در تولید الکترونیک انعطاف پذیر پیشرفته، عمل آوری اغلب با استفاده از یک نمایه حرارتی چند مرحله ای انجام می شود.
یک فرآیند معمولی شامل:
مرحله رمپ تدریجی-به بالا برای اجازه تبخیر حلال
مرحله نگهدارنده میانی برای تثبیت جریان چسب
مرحله پخت نهایی در دمای هدف (محدوده 80-150 درجه)
خنک کننده کنترل شده برای جلوگیری از شوک حرارتی
این رویکرد مرحلهای از تکامل سریع گاز جلوگیری میکند، که میتواند باعث ایجاد فضای خالی یا کف کردن چسب شود. همچنین تنش حرارتی بین مواد غیر مشابه را به حداقل می رساند.
الزامات اتاق تمیز و ثبات فرآیند
صفحات گرم مورد استفاده در الکترونیک هیبریدی انعطاف پذیر به دلیل حساسیت قطعات معمولاً در محیط های کنترل شده کار می کنند.
الزامات حیاتی عبارتند از:
سطح آلودگی ذرات کم
کنترل تخلیه الکترواستاتیک
حلقههای کنترل حرارتی پایدار (اغلب سیستمهای PID چند منطقهای)
بدون لرزش مکانیکی در طول چرخه پخت
هر گونه آلودگی یا ناپایداری ممکن است بر تداوم الکتریکی در مونتاژ نهایی تأثیر بگذارد.
رفتار مواد در طول پخت
چسب های رسانای ایزوتروپیک در حین گرم شدن تحت چندین تغییر فیزیکی قرار می گیرند:
کاهش ویسکوزیته و تنظیم جریان
تبخیر حلال و خروج گاز
هم ترازی ذرات نقره و تشکیل شبکه نفوذ
اتصال عرضی ماتریس پلیمری
رسانایی الکتریکی نهایی زمانی حاصل می شود که یک شبکه نفوذ پایدار از ذرات رسانا به طور کامل در ماتریس پخته شده تشکیل شود.
حالت های خرابی مربوط به گرمایش نامناسب
عملکرد نادرست صفحه ممکن است منجر به موارد زیر شود:
مسیرهای هدایت الکتریکی ناقص
لایه لایه شدن تحت تنش خمشی
تاب برداشتن یا جمع شدن بستر
ایجاد فضای خالی چسب به دلیل حلال های به دام افتاده
این مشکلات معمولاً به توزیع غیر یکنواخت دما یا نمایههای درمان نادرست مربوط میشوند.
نتیجه گیری
صفحه گرمشده بهعنوان یک پلتفرم حرارتی دقیق-در دمای پایین عمل میکند که امکان پخت قابلاعتماد چسبهای رسانا در الکترونیک هیبریدی انعطافپذیر را فراهم میکند. در داخلقطعات الکترونیکی انعطاف پذیر چسب رسانای صفحه گرمفرآیند، حرارت کنترل شده بین 80 تا 150 درجه تضمین میکند که چسبهای پرشده از نقره، پیوندهای الکتریکی و مکانیکی پایداری را بدون آسیب رساندن به لایههای حساس به حرارت- تشکیل میدهند.
این مرحله حرارتی کنترلشده پایهای را برای اتصالات الکتریکی بادوام در دستگاههایی که باید انعطافپذیر، سبک و از نظر مکانیکی انعطافپذیر باقی بمانند، فراهم میکند.
تکامل مداوم وسایل الکترونیکی پوشیدنی و انعطاف پذیر وابسته به یک سطح حرارتی کاملاً کنترل شده، گرم و یکنواخت است که قادر به تبدیل تماس موقت چسب به عملکرد الکتریکی دائمی است.
