Interconexões Eletrônicas utilizando Adesivos Condutivos

Os adesivos condutivos podem substituir as ligas de solda na interconexão eletrônica e hoje vêm ganhando cada vez mais espaço na fabricação de dispositivos eletrônicos.
Os adesivos condutivos podem ser utilizados como substitutos das ligas de solda para promover a interconexão eletrônica. Hoje, estes materiais ocupam importante lugar na fabricação de dispositivos eletrônicos, tendendo a ganhar cada vez mais espaço. Esta publicação trata dos diferentes tipos de adesivo condutivo, bem como suas principais aplicações.
A primeira classificação dos adesivos condutivos está relacionada à forma como conduzem eletricidade. No primeiro grupo estão os adesivos condutivos intrínsecos e no segundo os adesivos extrínsecos.
Os adesivos intrínsecos são compostos por polímeros que conduzem eletricidade. Apesar destes materiais já existirem a vários anos, este grupo de adesivos ainda não encontra grande uso no mercado, devido à sua baixa condutividade e as suas pobres propriedades mecânicas.
Já os adesivos extrínsecos são materiais compósitos, compostos por uma matriz polimérica dielétrica e um material de preenchimento, normalmente um metal. Por sua vez, os adesivos extrínsecos podem ser classificados em três categorias:

• Adesivos condutivos isotrópicos;
• Adesivos condutivos anisotrópicos;
• Adesivos não condutivos.

Adesivos condutivos isotrópicos
São materiais que possuem em sua composição uma grande quantidade de material condutivo, em torno de 60% de seu volume. As partículas condutivas, tradicionalmente prata, são compostas por flakes de aproximadamente 30 µm de tamanho e partículas esféricas com tamanho menor, de aproximadamente 5 µm. Quando ocorre o contato entre estes dois tipos de partículas condutivas, o material passa a conduzir eletricidade em todas as direções. A Figura 1 apresenta uma micrografia de um adesivo condutivo isotrópico. Este tipo de adesivo encontra grande utilização para a fixação dos chips na fabricação de componentes, interconexão de flip-chips e células fotovoltaicas.

Figura 1 – Micrografia de uma interconexão utilizando adesivo condutivo isotrópico.
Fonte: http://www.designworldonline.com/articles/2267/Are-you-sweating-over-solder.aspx

Adesivos condutivos anisotrópicos
Os adesivos condutivos anisotrópicos são uma classe mais nova de adesivos condutivos, sendo uma consequência da constante miniaturização dos dispositivos eletrônicos. Nestes materiais a quantidade de partículas condutivas é bem menor, de forma que elas não se tocam. A posterior aplicação de pressão leva a condução de eletricidade em apenas uma direção. Desta forma, não existe necessidade de grande precisão na aplicação do adesivo. A Figura 2 apresenta o funcionamento dos adesivos anisotrópicos.

Figura 2 – Esquema de uma interconexão utilizando adesivos condutivos. As partículas esféricas são responsáveis pela interconexão eletrônica entre as ilhas de solda de ambos os substratos.

Este tipo de adesivo pode ser adquirido de duas formas, na forma de pasta ou na forma de filme. Quando na forma de filme ele é denominado filme anisotrópico condutivo, ou ACF (Anisotropic Conductive Film). Os ACFs são muito difundidos devido à sua versatilidade e facilidade de aplicação. A partícula de preenchimento normalmente possui núcleo polimérico e revestimento metálico, de forma que o núcleo sofre deformação plástica, mantendo uma pressão constante entre a partícula condutiva e os substratos. Suas principais aplicações são encontradas na indústria de displays, tanto para conexão de flex-on-glass (substrato flexível no vidro), quanto chip-on-glass (chip no vidro).

Adesivos não condutivos

Apesar de sua nomenclatura é possível realizar a interconexão eletrônica utilizando-se adesivos não condutivos, este tipo de adesivo é utilizado apenas em aplicações de ultra-fine pitch, ou seja quando a distância entre as interconexões é muito pequena. Neste caso o chip precisa ser preparado anteriormente com terminais especiais. O contato elétrico ocorre diretamente entre o terminal do chip e o substrato, e o adesivo, neste caso, é responsável pela manutenção da pressão previamente aplicada entre o chip e o substrato. A Figura 3 apresenta uma interconexão utilizando adesivo não condutivo.

 Figura 3 – Esquema de uma interconexão utilizando adesivos condutivos. A interconexão é realizada pelos bumps do chip diretamente no substrato, enquanto o adesivo possui função estrutural.

Entre os fatores que impulsionam o uso dos adesivos condutivos estão a possibilidade de interconexões utilizando baixas temperaturas de processamento, a ausência de substâncias perigosas como o chumbo, alta resistência química, mecânica e térmica e a possibilidade de interconexões flexíveis. Apesar de não substituir completamente as tradicionais soldas à base de ligas de estanho, o uso deste tipo de material está cada vez mais em ascensão.

Para mais informações sobre interconexões eletrônicas utilizando adesivos condutivos, entre em contato com o Engº José Carlos Boareto ( jcb@certi.org.br ou 48-3954-3045).

Fonte: LabElectron