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Desafíos en el manejo de materiales de alto relleno y abrasivos

Dosificación de materiales conductores de electricidad

Steffen Garbe, Business Development; steffen.garbe@viscotec.de05/03/2019
Cuando se trata de materiales conductores de electricidad, nos enfrentamos a conceptos dispersos. Generalmente se les conoce como adhesivos, siliconas o tintas conductoras de electricidad.

Los materiales se dividen en diferentes áreas: resinas epoxi, poliuretanos, siliconas y acrilatos. Las resinas epoxídicas destacan especialmente por sus propiedades de procesamiento y de material. Son ampliamente utilizados en la industria. Los sólidos que contienen corresponden a la fase de dispersión. Son eléctricamente conductores. Los materiales de partículas comunes son la plata, el cobre, el carbono, el níquel o el oro.

Otro material conductor es el grafeno, una modificación del carbono con una estructura bidimensional. Además de su alta conductividad térmica y eléctrica, este sólido se caracteriza por su baja densidad y alta resistencia a la tracción. En la actualidad, se están llevando a cabo las primeras pruebas de dosificación para determinar cuándo estará disponible el material para aplicaciones industriales, pero esto todavía no es previsible. Según los primeros resultados, debería ser adecuado para aplicaciones en las industrias de materiales de desgaste y electrónica.

Los adhesivos conductores de electricidad se utilizan en una amplia variedad de industrias. Las industrias automotriz, aeroespacial y  electrónica están impulsando la demanda de materiales conductores de electricidad. Además de América y Europa, se prevé que la región de Asia y el Pacífico sea el mercado principal en el futuro. Esto está relacionado con el crecimiento esperado de la industria electrónica en China e India.

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ViscoTec ofrece una tecnología pensada para adhesivos estructurales utilizados en el sector industrial donde se requiere un control en su dispensación.

Aplicaciones típicas de los adhesivos conductores de electricidad

Las aplicaciones típicas de los adhesivos conductores de electricidad incluyen la protección de componentes electrónicos contra descargas electrostáticas (ESD). Pero también el montaje directo de chips semiconductores no alojados en placas de circuitos impresos (Direct Chip Attach), en las que el chip se pega directamente al sustrato. Estos son materiales isotrópicos que permiten que la electricidad fluya en todas las direcciones. También se utilizan en el montaje de dispositivos de montaje en superficie (SMD). Por otro lado, también se dispone de materiales anisotrópicos. Permiten que la electricidad fluya en una sola dirección. Se utilizan en la fabricación de conexiones LCD y antenas RFID.

También existe un gran potencial en la sustitución de los procesos de soldadura por sustratos sensibles a la temperatura. Las temperaturas de curado de los adhesivos son significativamente inferiores a las de los procesos de soldadura. También son más flexibles que los metales de soldadura y pueden soportar mejor las vibraciones. También hay adhesivos sin disolventes que son más respetuosos con el medio ambiente que los metales de soldadura.

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La tecnología Preeflow ofrece una dosificación precisa para dosis pequeñas gracias a su sistema volumétrico de tornillo sin fin, para aplicaciones de dosificación de 1 o 2 componentes.

Sólidos en materiales conductores de electricidad

Las partículas de los materiales conductores de electricidad tienen a menudo un diámetro de 25 µm o más. Por regla general, se trata de sistemas de dispersión gruesa en los que la dureza Shore de las partículas es superior a D90. El contenido de sólidos varía dependiendo del fabricante del material y de la aplicación. Normalmente está entre el 75 y el 90%, por lo que puede considerarse como un material muy relleno y abrasivo.

La diferencia de densidad entre la fase de dispersión y el material de dispersión puede conducir a la sedimentación.

Las aplicaciones industriales, sin embargo, requieren un producto homogéneo, ya que se requiere un contenido uniforme de sólidos para un proceso válido. Por esta razón, se seleccionan agentes de dispersión adecuados que evitan o reducen la sedimentación durante el almacenamiento y el procesamiento del producto. Esto resulta en altas viscosidades para los materiales conductores de electricidad. Al dispensar estos materiales, los usuarios se enfrentan al reto de dispensar material abrasivo con un alto grado de precisión, independientemente de la viscosidad. Esto garantiza la fiabilidad del proceso y reduce los costes de material.

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El preflujo garantiza una precisión de dosificación del 99% (dependiendo del medio) hasta una cantidad de 1 µl. Gracias a la transferencia sin compresión, también se pueden aplicar materiales abrasivos y sensibles al cizallamiento de alta viscosidad.

Dispositivos dosificadores para materiales eléctricamente conductores

ViscoTec, empresa especializada en la transferencia, procesamiento y dispensación de líquidos altamente viscosos, sensibles a la estructura y cargados de sólidos, ofrece soluciones de dispensación precisas con su marca Preeflow. Debido a las propiedades de los rellenos abrasivos, los tipos de bomba como las bombas peristálticas o las bombas de lóbulos rotativos sólo son aptos condicionalmente para dispensar materiales altamente rellenos. Como bomba de cavidad progresiva, se encuentran entre las bombas rotativas de desplazamiento positivo. El rotor de acero inoxidable se mueve excéntricamente en un estator de elastómero. La interacción entre el rotor y el estator crea cámaras. El tamaño de las cámaras de apertura alternante también es constante durante la rotación, de modo que no hay compresión del producto transferido. Debido a esta geometría de dispensación, siempre se transfiere un volumen constante por revolución en proporción al ángulo de rotación. Independiente de la viscosidad del material de dispensación y con un flujo de producto libre de pulsaciones.

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Las aplicaciones típicas de los adhesivos conductores de electricidad incluyen la protección de componentes electrónicos contra descargas electrostáticas (ESD).

Microdispensadores de preflujo

El preflujo garantiza una precisión de dosificación del 99% (dependiendo del medio) hasta una cantidad de 1 µl. Gracias a la transferencia sin compresión, también se pueden aplicar materiales abrasivos y sensibles al cizallamiento de alta viscosidad.

La tecnología de bombeo del principio de pistón sin fin tiene ventajas adicionales sobre otros mecanismos de dispensación. Las válvulas de llenado y dosificación se pueden prescindir en más del 95% de todas las aplicaciones. Una retracción (inversión del sentido de giro del dosificador) provoca una rotura controlada del hilo y evita el goteo. De este modo, es posible dispensar con mayor precisión los geles, resinas o adhesivos que tiran de los hilos.

Para la dosificación exacta de materiales abrasivos, ViscoTec ha desarrollado un nuevo estator para el microdispensador de preflujo eco-PEN330. El principal cambio es un nuevo material del estator, que resiste aún mejor las elevadas cargas mecánicas de los materiales altamente rellenados. El usuario se beneficia de una seguridad de proceso aún mayor y de ciclos de mantenimiento más largos.

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