Keo dán dẫn điện ICA, ACA, keo dẫn nhiệt TCA và các ứng dụng

Phân biệt keo dán dẫn điện đẳng hướng ICA, bất đẳng hướng (Anisotropic conductive  adhesives  ACA), và keo dẫn nhiệt TCA và những ứng dụng điển hình. 

Trong công nghiệp điện tử, bán dẫn, việc sử dụng keo dán là rất phổ biến và trở thành một yếu tố then chốt quyết định chất lượng sản phẩm. 

Lựa chọn và kiểm soát khả năng dẫn nhiệt, dẫn điện của keo dán rất quan trọng, quyết định đặc tính sản phẩm, chi phí và năng suất sản xuất. 

Để hiểu rõ hơn về các dòng sản phẩm keo dán của DELO, HUST Việt Nam sẽ phân tích chi tiết các đặc trưng của các dòng keo này. 

1. Keo dán dẫn điện đẳng hướng (Isotropic conductive adhesives – ICA):

Nguyên lý hoạt động: keo ICA được phân tán lên bề mặt các tiếp điểm (gọi là các bumps). Keo chứa các hạt dẫn điện nano bạc (Ag) có kích thước khác nhau. 

Khi ép với 1 lực vừa phải và sấy đóng rắn bởi nhiệt, các hạt bạc sẽ tiếp xúc chặt chẽ với nhau và nối liên các tiếp điểm, đảm bảo hiệu suất dẫn điện tới >99%. 

Thông thường, giữa các chân tiếp xúc này, vùng cần cách điện sẽ được điền đầy bởi keo dán không dẫn điện trước (non-conductive adhesive  - NCA) để đảm bảo cơ tính liên kết.

Khả năng dẫn điện được đảm bảo bởi hàm lượng các hạt kim loại cao có trong keo.

Quy trình phân tán keo:

Phân tán keo:

1. Trước tiên cần điền đầy keo dán không dẫn điện (Non-conductive Adhesive-NCA) hoặc dùng sơn cách điện để che đi những vùng cần cách điện trước. 
2. Sau đó, phân tán keo dẫn điện ICA lên những vùng cần dẫn điện.
3. Tiếp theo, đặt phần linh kiện thứ 2 lên, ép nhẹ, và cuối cùng đưa vào lò sấy ở nhiệt độ phù hợp. 

Các ứng dụng điển hình:

Có nhiều ứng dụng cần sử dụng đến keo dính dẫn điện.

Với hầu hết các ứng dụng có kích thước vô cùng nhỏ, chỉ vài milimet, khi đó không thể sử dụng 1 liên kết cơ học như hàn thiếc hay dùng ốc vít, buộc phải sử dụng keo dán.

VD như: trong module camera của điện thoại thông minh, trong các linh kiện trong bảng mạch PCB, hay trong việc kết dính chip Led của đèn LED.

Đặc biệt với các ứng dụng có giá trị cao, đòi hỏi tính thẩm mỹ và độ tin cậy của keo dán đối với sản phẩm đó hay các đặc tính an toàn cấp độ y tế.

So sánh giữa các mác keo dẫn điện đẳng hướng ICA của DELO:

Keo dán dẫn điện dị hướng (ACA – Anisotropic Conductive Adhesives): là keo dán mà sau khi kết dính đóng rắn chỉ cho dòng điện đi qua theo 1 chiều nhất định.

Nguyên lý làm việc:

 Dòng điện đi qua lớp keo chỉ theo 1 chiều nhất định, do kích thước các hạt dẫn điện tương đồng nhau.

Số lượng các hạt dẫn điện ước tính trên 1 tiếp điểm 0.5 x 0.5mm vào khoảng 20~30 hạt, thưa hơn so với keo ICA. Do vậy, với phương pháp hàn nhiệt và ép gia lực cục bộ, các hạt kim loại Nikel sẽ tiếp xúc với 2 bề mặt tiếp điểm nhô lên, các vùng không được ép gia lực thì khối keo trong quá trình polymer hóa bởi nhiệt độ cao sẽ bao bọc lấy các hạt kim loại, ngăn không cho chúng dẫn điện. Do đó, dòng điện chỉ đi theo 1 chiều mong muốn.

Hiệu suất dẫn điện đặc trưng thường >95%.

Mô phỏng quá trình kết dính:

Sử dụng đầu hàn nhiệt cao tần:

^{Kết dính trong vòng vài giây! ~ 1 – 3 N (cho chip 0.5 x 0.5 mm²), +150 đến +230 °C.}

^{Ứng dụng điển hình trong sản xuất chip LED, chip lật RFID.}

Kết dính trong chip thẻ từ RFID :

So sánh các loại keo dẫn điện dị hướng ACAs của DELO:

So sánh giữa keo ICA và keo ACA:

ICA:

• Không có tác nhân gây mài mòn.
• Dễ dàng đóng rắn keo.
• Có thể cố định keo bằng tia UV trước.

Bất lợi:

• - Chỉ có thể tra keo lên vị trí cần tiếp xúc. Các khu vực cần cách điện thì cần phải tránh để rây keo hoặc có thể phủ lớp keo cách điện lên trước.
• - Có thể cần thêm keo tự điền đầy phần bên dưới (underfill) để tăng cơ tính do lực bám dính bị giới hạn bởi diện tích tiếp xúc nhỏ.

ACA:

• Không có tác nhân gây mài mòn.
• Dễ dàng phân tán keo ở những đỉnh hẹp, nhỏ.
• Đóng rắn nhanh.
• Khối keo kết dính bền hơn ICA.

Bất lợi: Bắt buộc phải dùng phương pháp đầu hàn nhiệt.

Keo dán dẫn nhiệt (TCA – Thermally Conductive Adhesives)  

Cho các thiết bị điện tử siêu nhỏ.

Với các ứng dụng vừa cần dẫn điện lại vừa cần dẫn nhiệt thì keo dính IC343 là một lựa chọn lý tưởng.

Với điện trở đặc trưng chỉ trong khoảng 0.1 mOhm.cm, tương đương của hợp kim Crom. Trong khi đó, độ dẫn nhiệt là khoảng 1,8 W/(m.K), tương đương than chì, mang lại hiệu quả dẫn nhiệt cực tốt.

Với ứng dụng chỉ cần dẫn nhiệt và / hoặc buộc phải cách điện thì keo TC2xxx là một sự lựa chọn lý tưởng. Với hạt độn là Nhôm Nitritle (AlN), keo cho độ dẫn nhiệt là 1.7 W/(m.K). Cao gần gấp 3 lần hệ số dẫn nhiệt của nước (0.6 W/(m.K)).  Ngoài ra, keo còn có thể đóng rắn ở nhiệt độ thấp, +60 oC, đặc biệt phù hợp cho các vật liệu nhạy cảm với nhiệt độ.

Ứng dụng keo dán dẫn nhiệt TCA  trong kết dính cấu trúc:

Một số loại keo TAC điển hình của DELO:

Như vậy, tùy theo ứng dụng, khách hàng có thể cân nhắc lựa chọn dùng keo dẫn điện ICA, ACA, TCA hay keo không dãn điện NCA, cho phù hợp với yêu cầu của sản phẩm.

HUST Việt Nam luôn sẵn sàng tư vấn miễn phí và hỗ trợ khách hàng tìm loại keo phù hợp nhất có thể. 

HUST Việt Nam!