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Haben Sie sich auch schon gefragt, was ein elektrisch leitfähiger Klebstoff ist? In der Regel handelt es sich dabei um einen Kleber, der mit leitfähigen metallischen Füllstoffen versehen ist. Wie diese Leitkleber funktionieren und wann sie zum Einsatz kommen, das werden wir in diesem Artikel beantworten.
Ein elektrisch leitender Kleber besteht in der Regel aus einem Klebmittel, einem Härtungsmittel und einem elektrisch leitfähigen Metall, das als Füllstoff dient. Wegen der hohen Konzentration von Partikeln des leitenden Metalles in dem Klebmittel entstehen darin fortlaufende leitfähige Netzwerke, durch die der Klebstoff insgesamt elektrisch leitfähig wird.
Teilweise werden elektrisch leitfähige Klebstoffe auch als ECAs bezeichnet, was eine Abkürzung für den englischen Begriff «Electrically Conductive Adhesives» ist und auf Deutsch «elektrisch leitende Klebstoffe» heisst.
Die Arten von elektrisch leitenden Klebern unterscheiden sich nach dem verwendeten Klebmittel und dem damit vermischten Füllstoff.
Als Klebmittel für elektrisch leitfähige Klebstoffe wird häufig Epoxidharz genutzt. Es gibt aber zum Beispiel auch elektrisch leitende Silikonklebstoffe, bei denen das Klebmittel Silikon ist. Des Weiteren kommen Acryl und Bismaleimid als Klebmittel zum Einsatz.
Als elektrisch leitender Füllstoff sind folgende Metalle geeignet, die in Flocken-Form im Klebmittel verteilt werden:
Im Halbleiterbereich kommt insbesondere der sogenannte Silberleitkleber zum Einsatz, bei dem das Klebmittel zu einem Anteil von circa 80 Prozent mit Silber-Flocken (Silber-Flakes) versehen ist.
Der Vorteil an Silber ist zum einen, dass dieses Metall einen sehr geringen Widerstand hat, wodurch es besonders leitfähig ist. Silber ist unter den bekannten Metallen dasjenige mit der höchsten Leitfähigkeit. Im Vergleich zu Gold etwa ist Silber ausserdem preislich günstiger
Zum Einsatz kommen elektrisch leitende Kleber in der Regel in elektronischen Bauteilen, und zwar unter anderem dann, wenn das Weichlöten zu keinem zufriedenstellenden Ergebnis führen würde. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn beim Löten Risse zu befürchten sind oder etwa eine Diffusion, also die Vermischung des Grundwerkstoffes mit dem verwendeten Lot.
Im Gegensatz zu verbleiten Loten haben elektrisch leitende Klebstoffe, also ECAs, den Vorteil, bleifrei zu sein. Einen weiteren Vorteil haben diejenigen ECAs, die bei Raumtemperatur aushärten. Herkömmliche Lötverbindungen benötigen hohe Temperaturen bei der Herstellung.
Die bei Raumtemperatur aushärtenden ECAs werden daher im Vergleich zu den herkömmlichen Lötverbindungen auch als Kaltlot bezeichnet, obwohl ECAs selbst kein Lot sind, sondern ein Lötmittelersatz beziehungsweise eine Lotalternative.
Bei der Arbeit mit elektrisch leitenden Klebern muss man allerdings auf die typischen Probleme der Klebetechnik achtgeben. Es gilt zum Beispiel vor dem Kleben, Oberflächenverunreinigungen zu beseitigen, damit der Kleber gut am Grundwerkstoff haften bleibt. Auch die Korrosion des Grundwerkstoffes oder die Fehlanpassung des Wärmeausdehnungskoeffizienten der jeweils genutzten Materialien kann zur Enthaftung (Delamination) führen.
ECAs werden teilweise auch zur Abschirmung eingesetzt, indem elektrische Ladungen um ein bestimmtes Objekt verteilt werden. Damit soll verhindert werden, dass diese Ladungen durch das Objekt hindurch gehen. Ausserdem eignen sich bestimmte ECAs auch als Wärmeleiter. Diese ECAs können daher auch zur Wärmeableitung in elektronischen Bauteilen eingesetzt werden.
Bei den elektrisch leitenden Klebern unterscheidet man isotrope und anisotrope leitende Klebstoffe, kurz ICAs (Isotropic Conductive Adhesives) und ACAs (Anisotropic Conductive Adhesives).
ICAs zeichnen sich dadurch aus, dass sie in alle Richtungen leiten, während ACAs nur in eine Richtung leiten. Letztere sind insbesondere für den Einsatz bei Flip-Chips geeignet, aber auch bei Nutzung in RFID-Baugruppen.
Die Firma Henkel bietet verschiedene elektrisch leitfähige Klebstoffe unter ihrer Marke LOCTITE an. Bereits seit mehr als 15 Jahren ist die abovo AG in der Schweiz autorisierter Distributor für Henkel Electronic Materials (Henkel Electronics) und hat viel Erfahrung mit der Handhabung elektrisch leitender Kleber von Henkel. Zu beachten ist zum Beispiel, dass ein Grossteil der Silberleitkleber bei minus 40°C gelagert werden muss, da dieser Kleber anderenfalls austrocknet.
Beim Transport von Silberleitkleber kommt Trockeneis zum Einsatz. Eine Ausnahme ist der Kleber LOCTITE ABLESTIK 57C (PTA & PTB) für die Herstellung simpler elektronischer Verbindungen, bei denen Löten unpraktisch ist und eine Aushärtung bei Raumtemperatur erforderlich ist. Dieses Material ist bei Raumtemperatur haltbar und bei der abovo jederzeit ab Lager und ohne vorgegebene Mindestbestellmenge lieferbar.
Unter anderem sollte vor dem Kauf eines ECAs folgende Eigenschaften des elektrisch leitfähigen Klebers und folgende Fragen an die Anforderungen zu klären sein:
Die Experten von abovo beraten Sie gerne, welcher elektrisch leitfähige Klebstoff der richtige für Ihre Anwendung ist und teilen Ihnen die Eigenschaften des jeweiligen elektrisch leitenden Klebers mit.