IoT 장치 PCB 제조에서 에폭시의 다양한 역할

제조업체는 특수 에폭시를 선택하거나 특정 성능 또는 제조 요구 사항을 충족하기 위해 특정 에폭시 특성을 변경할 수 있습니다. 예를 들어, 첨가제는 에폭시를 더 단단하거나 더 두껍게 만들어 컨포멀 코팅으로 최대한 적합하게 만들 수 있습니다. 다음은 특정 에폭시 특성을 조정하는 몇 가지 다른 방법입니다.

전기 및 열 전도율

1액형 또는 2액형 에폭시의 충전제로 은을 사용하면 납땜을 대체할 전기 전도성 접착제를 만들 수 있습니다. 전기 전도성 접착제는 등방성 또는 이방성입니다. 첫 번째 범주에 속하는 것들은 모든 방향에서 전기 전도성을 띠고 있습니다. 그러나 이방성 접착제는 한 방향으로만 전기를 전도합니다. 때때로 RFID(무선 주파수 식별) 제품의 안테나 구조를 결합하는 데 사용됩니다.

에폭시는 또한 열전도율을 돕습니다. 한 가지 옵션은 이러한 접착제를 사용하여 두 표면을 결합하고 더 차가운 표면으로 열을 전달하는 것입니다. 그러나 대부분의 에폭시는 적절한 고유 열 관리 기능이 부족하기 때문에 충전제가 부족한 부분을 보충합니다. 구리, 질화붕소 및 알루미늄과 같은 분말은 열 전달 특성을 크게 증가시킵니다.

극한 온도 내성

첨가제와 경화제는 경화 중과 경화 전에 에폭시에 혼합되어 접착제가 극저온에 견디도록 합니다. 반대로 극도의 내열성이 없는 유형이 견딜 수 있는 약 화씨 300도보다 높은 온도를 견디는 에폭시가 존재합니다.

낮은 가스 방출

항공 우주 산업에서 사용되는 에폭시는 가스 방출이 적은 유형이어야 합니다. 기체 방출은 우주의 진공으로 인해 우주선 주변에 휘발성 화합물을 방출합니다.

NASA는 두 가지 테스트 매개변수를 사용하여 에폭시가 가스 방출 요구 사항을 충족하는지 확인합니다. TML(총 질량 손실) 및 CVCM(수집된 휘발성 응축성 재료). 보다 구체적으로, NASA의 표준에 따르면 에폭시 접착제 또는 포팅 화합물의 TML은 1% 미만이고 CVCM은 0.1% 미만입니다.

가스 방출이 적고 순도가 높은 에폭시를 제공하는 회사는 먼저 특수 챔버에서 엄격한 조건에서 해당 제품을 테스트합니다. 그런 다음 가스 방출이 적은 접착제를 필요로 하는 고객에게 결과를 공개합니다.

열팽창 계수(CTE)

대부분의 재료는 온도 변화로 인한 분자 상호 작용의 에너지 증가로 인해 열팽창을 경험합니다. CTE는 온도가 1도 상승할 때마다 얼마나 많은 변화가 발생하는지 나타냅니다.

CTE 불일치는 두 기질 사이 또는 접착제와 기질 사이에서 발생할 수 있습니다. 따라서 일반적인 접근 방식은 가능한 한 낮은 CTE를 가진 접착제를 선택하는 것입니다. 또 다른 옵션은 충전되지 않은 접착제에 특수 음성 CTE 필러 또는 세라믹을 삽입하는 것입니다. 그러나 그렇게 하면 인장 계수가 크게 증가하여 에폭시가 더 단단해집니다.

유리 전이(Tg) 온도

에폭시의 유리 전이(Tg) 온도는 단단하고 유리 같은 일관성에서 더 부드럽고 고무 같은 일관성으로 변하는 범위입니다. 그것은 약 섭씨 50-250도에 걸쳐있을 수 있습니다. 그러나 에폭시의 선택, 사용된 충전제 및 경화 시간은 모두 Tg에 영향을 줄 수 있습니다.

Tg가 섭씨 150도 이상인 에폭시는 일반적으로 고온 내성이 우수합니다. 그러나 Tg가 섭씨 120-130도 범위에 있는 유형은 우수한 내화학성을 제공합니다.

다양한 기질에 대한 적절한 접착

에폭시 접착제는 금속 및 대부분의 플라스틱에서 목재 및 콘크리트에 이르기까지 다양한 기질에 접착되고 밀봉됩니다. 그러나 폴리올레핀, 실리콘 및 탄화불소를 포함한 표면 에너지가 낮은 플라스틱과 같은 몇 가지 부적합한 재료가 있습니다. 이러한 재료에 에폭시를 사용하기로 결정하려면 기질 표면을 변경하기 위해 전처리해야 합니다.

치료 시간 및 저장 요구 사항

에폭시 접착제는 1액형 및 더 일반적으로 2액형 제형으로 제공됩니다. 1액형 옵션은 일반적으로 페이스트로 제공되며 사람들이 흙손으로 이를 적용하여 틈을 메워야 합니다. 이러한 에폭시는 경화를 위해 열이 필요하고 유통 기한을 유지하기 위해 냉장 보관이 필요합니다.

2성분 유형은 몇 분에서 몇 시간에 이르는 특정 시간 내에 제품을 혼합하고 사용해야 합니다. 이러한 에폭시는 실온(화씨 약 75-85도)보다 약간 더 높은 온도에서 경화되지만 더 많은 열이 프로세스를 가속화합니다.

2액형 에폭시는 1액형 유형에 비해 보관 요구 사항이 덜 엄격합니다. 제조업체는 생산 요구 사항에 맞는 에폭시를 선택할 때 이러한 세부 사항을 염두에 둘 수 있습니다.

점도

Centipose(CPS)는 에폭시에 적용되는 점도 값으로, 흐르는 속도를 나타냅니다. CPS가 낮은 에폭시는 빠르게 흐르지만 CPS가 상승하면 유속이 느려집니다. 에폭시의 점도는 잠재적인 사용 사례와 제품 적용 방법을 결정합니다.

감소된 점도는 또한 공극을 줄이는 데 도움이 됩니다. 많은 제조업체는 100-1,500,000 CPS와 같은 광범위한 점도의 에폭시를 판매합니다. 그러나 열은 점도에 영향을 미치며 열에 노출되면 에폭시의 일관성이 흐려집니다.

저점도 에폭시는 경화하는 데 12-24시간이 소요될 수 있으며 이는 고점도 에폭시보다 더 오래 걸립니다. 고점도 에폭시는 표면 코팅 응용 분야에 적합합니다. 그러나 이를 가공하려면 제조업체가 지정한 최대 두께(종종 1-2센티미터)를 초과하지 않아야 합니다.

PCB 전체에서 재료로 사용됨

엔지니어는 PCB를 개발하는 동안 종종 에폭시로 작업합니다. 특정 에폭시는 다양한 방식으로 작동하며 엔지니어링 전문가는 일반적으로 제조업체에서 제공하는 모든 것을 사용해야 합니다.

그러나 특정 에폭시의 기능을 알고 있으면 설계 프로젝트를 원활하게 진행하는 데 도움이 됩니다. 일부는 접착 특성이 있지만 다른 일부는 열 전도성을 제공합니다. 점착 컴파운드의 특성과 제품의 재질이 일치하지 않으면 제품이 출시된 후 제조 또는 사용성에 영향을 미치는 문제가 발생할 수 있습니다.

예를 들어, 회로 기판의 프리프레그는 종종 반경화 유리-에폭시 재료로 만들어집니다. 프리프레그는 결합 및 절연 특성을 가진 유전체 재료입니다. PCB의 내부 코어는 일반적으로 양면에 구리가 적층된 완전히 경화된 유리-에폭시 소재를 특징으로 합니다.

더욱이, 기업들은 유전체 재료와 관련된 비용을 줄이기 위한 지속적인 노력의 일환으로 PCB 제조 과정에서 에폭시를 다른 물질과 결합하기 시작했습니다. 한 가지 일반적인 방법은 열가소성 수지인 폴리페닐렌 옥사이드(PPO) 또는 폴리페닐 에테르(PPE)와 함께 사용하는 것입니다.

에폭시 없이 PPO를 사용하면 일반적으로 전체 제조 비용이 증가합니다. 그러나 성능 요구 사항을 충족하면서 비용을 절감할 수 있습니다.

새로 개발된 이식된 혈액 산소 센서의 예를 통해 IoT 장치의 PCB 구성 요소에 에폭시를 여러 용도로 사용하는 아이디어를 얻을 수 있습니다. 압전결정을 전도성 은에폭시로 접합한 후 PCB에 부착하는 첨단 제품입니다. 또한 개발자는 자외선 경화형 에폭시를 사용하여 PCB 내의 와이어 본딩 영역을 둘러싸고 있습니다.

열 전달 개선을 위해 선택됨