Nositeľná náplasť zdravotného senzora sa zostavuje prilepením pevného mikročipu na mäkký, flexibilný polymérový film pomocou strieborného-vodivého lepidla. Toto lepidlo musí byť vytvrdené starostlivo kontrolovaným množstvom tepla-dostatočným na dosiahnutie mechanickej pevnosti a elektrickej vodivosti, ale dostatočne nízkym, aby sa zabránilo tepelnej deformácii jemného substrátu. Vyhrievaná doska použitá na tento proces funguje ako presne regulované tepelné rozhranie medzi pevnými polovodičovými komponentmi a flexibilnými polymérnymi systémami.
Thevyhrievaná doska s vodivým lepidlom flexibilná elektronikaproces definuje kritický výrobný krok, v ktorom je elektrická funkčnosť trvalo zabezpečená bez ohrozenia mechanickej poddajnosti.
Úloha vyhrievaných dosiek v zostave flexibilnej hybridnej elektroniky
Flexibilná hybridná elektronika kombinuje pevné elektronické komponenty s roztiahnuteľnými alebo ohýbateľnými substrátmi. Vzájomné prepojenie medzi týmito odlišnými materiálmi je dosiahnuté použitím izotropných vodivých lepidiel (ICA), typicky vyplnených striebornými vločkami.
Tieto lepidlá vyžadujú riadené tepelné vytvrdzovanie, aby:
Vytvárajte siete vodivých častíc
Rozvíjajte mechanickú pevnosť spoja
Zabezpečte dlhodobú{0}}elektrickú stabilitu
Zabráňte delaminácii pri ohýbaní
Vyhrievaná doska poskytuje rovnomerné prostredie s nízkou teplotou-, ktoré je potrebné na túto transformáciu.
Doska je teplá, dokonale plochá kovadlina, ktorá spája tvrdý čip s mäkkým substrátom pomocou vrstvy teplom-aktívneho strieborného lepidla.
Proces vytvrdzovania pri riadenej nízkej teplote-
Typické podmienky vytvrdzovania pre vodivé lepidlá sa pohybujú medzi 80 stupňami a 150 stupňami v závislosti od zloženia a citlivosti substrátu.
Počas spracovania:
Zostavená elektronická náplasť je umiestnená na plochej vyhrievanej doske
Komponenty sú držané pomocou vákua alebo mechanického upínania
Teplo sa aplikuje rovnomerne po celej zostave
Pre úplné vytvrdnutie je zachovaná definovaná doba zotrvania
Rovnomernosť teploty je nevyhnutná, pretože zmeny môžu viesť k:
Nekonzistentná vodivosť v lepiacej vrstve
Mechanické napätie medzi lepenými materiálmi
Lokalizované za podmienok -vyliečenia alebo nadmerného{1} vyliečenia
Dokonca aj malé tepelné gradienty môžu ovplyvniť kontinuitu elektrických dráh vytvorených sieťami častíc striebra.
Povrchové a mechanické požiadavky vyhrievaných dosiek
Pretože flexibilné elektronické substráty sú citlivé na kontamináciu a mechanické namáhanie, dizajn dosky musí spĺňať prísne požiadavky.
Medzi typické konštrukčné prvky patria:
PTFE-potiahnuté alebo-nelepivé povrchové vrstvy
Vysoké tolerancie rovinnosti v oblasti dosky
Stavebné materiály-kompatibilné s čistými priestormi
Mechanická stabilita-bez vibrácií
Doska musí poskytovať stabilnú podporu bez vyvolania mechanickej deformácie v polymérnom substráte alebo elektronických komponentoch.
Význam tepelnej rovnomernosti
Stupeň vytvrdnutia vo vodivých lepidlách silne závisí od histórie vystavenia teplotám. V dôsledku toho:
Nedostatočne vytvrdené oblasti vykazujú vysoký elektrický odpor
Nad{0}}vytvrdené oblasti môžu skrehnúť alebo speniť
Nerovnomerné vytvrdzovanie vedie k gradientu mechanického namáhania
Rovnomerné zahrievanie zaisťuje konzistentné vytváranie vodivých ciest a stabilný{0}}dlhodobý elektrický výkon.
Poznámka k procesu: Profil riadenej tepelnej rampy
V pokročilej flexibilnej výrobe elektroniky sa vytvrdzovanie často vykonáva pomocou viackrokového tepelného profilu.
Typický proces zahŕňa:
Postupné zvyšovanie-fázy umožňujúce odparovanie rozpúšťadla
Stredná fáza na stabilizáciu toku lepidla
Konečná fáza vytvrdzovania pri cieľovej teplote (rozsah 80–150 stupňov)
Riadené chladenie, aby sa zabránilo tepelným šokom
Tento postupný prístup zabraňuje rýchlemu vývoju plynu, ktorý môže spôsobiť tvorbu dutín alebo penenie lepidla. Minimalizuje tiež tepelné napätie medzi rôznymi materiálmi.
Čisté priestory a požiadavky na stabilitu procesov
Vyhrievané platne používané vo flexibilnej hybridnej elektronike sa zvyčajne prevádzkujú v kontrolovanom prostredí kvôli citlivosti komponentov.
Medzi kritické požiadavky patria:
Nízka úroveň kontaminácie časticami
Kontrola elektrostatického výboja
Stabilné tepelné regulačné slučky (často viac{0}}zónové PID systémy)
Žiadne mechanické vibrácie počas cyklu vytvrdzovania
Akákoľvek kontaminácia alebo nestabilita môže ovplyvniť elektrickú kontinuitu v konečnej zostave.
Správanie materiálu počas vytvrdzovania
Izotropné vodivé lepidlá prechádzajú počas zahrievania niekoľkými fyzikálnymi transformáciami:
Zníženie viskozity a úprava prietoku
Odparovanie rozpúšťadla a odplyňovanie
Zarovnanie častíc striebra a tvorba perkolačnej siete
Zosieťovanie polymérnej matrice
Konečná elektrická vodivosť sa dosiahne, keď sa vo vytvrdnutej matrici úplne vytvorí stabilná perkolačná sieť vodivých častíc.
Poruchové režimy súvisiace s nesprávnym ohrevom
Nesprávna prevádzka valca môže mať za následok:
Neúplné elektrické vodivé cesty
Delaminácia pri ohybovom namáhaní
Deformovanie alebo zmršťovanie podkladu
Tvorba dutín v lepidle v dôsledku zachytených rozpúšťadiel
Tieto problémy sú zvyčajne spojené s-nerovnomerným rozložením teploty alebo nesprávnymi profilmi vytvrdzovania.
Záver
Vyhrievaná doska slúži ako presná, nízkoteplotná{0}}tepelná platforma, ktorá umožňuje spoľahlivé vytvrdzovanie vodivých lepidiel vo flexibilnej hybridnej elektronike. V rámcivyhrievaná doska s vodivým lepidlom flexibilná elektronikariadený ohrev v rozsahu 80 až 150 stupňov zaisťuje, že striebrom{2}}naplnené lepidlá vytvárajú stabilné elektrické a mechanické väzby bez poškodenia substrátov citlivých na teplo-.
Tento kontrolovaný tepelný krok poskytuje základ pre trvalé elektrické prepojenia v zariadeniach, ktoré musia zostať flexibilné, ľahké a mechanicky odolné.
Pokračujúci vývoj nositeľnej a flexibilnej elektroniky zostáva závislý na dokonale kontrolovanom, teplom a rovnomerne plochom tepelnom povrchu schopnom transformovať dočasný adhezívny kontakt na trvalú elektrickú funkčnosť.
