2.11. Электропроводящие клеи

Электропроводящие клеи используют в случаях, когда токопроводящие детали не поддаются соединению пайкой и сваркой или не выдерживают температур, развиваемых при этих процессах.

Обычные клеи после их высыхания или полимеризации не проводят электрический ток, так как являются диэлектриками. Чтобы клей стал электропроводным, в него вводят наполнитель в виде посеребрённого никелевого порошка с размером частиц от 40 до 70 микрометров.

В

Рис.2.15 Соединение деталей (1) электропроводным клеем (3) с частицами посеребрённого никеля (2):

а — вне магнитного поля,

б — в однородном магнитном поле, в — в неоднородном магнитном поле, образованном ферромагнитными вставками (4)

жидком состоянии электропроводящий клей имеет весьма высокое удельное электрическое сопротивление, хотя и содержит значительное количество металлического наполнителя. В процессе полимеризации и усадки клея металлические частицы прижимаются друг к другу с усилиями, достаточными для разрушения как связующего между ними, так и плёнок окислов на их поверхности (рис. 2.15,а). После затвердевания удельное сопротивление клея снижается до 10^–4…10^–5 Ом·м. Чем больше усадка клея, тем выше электропроводность клеевого слоя. Она не изменяется при длительном нагреве до +150 ^ОС, при резких перепадах температуры и под действием влаги.

Никелевый наполнитель, обладающий ферромагнитными свойствами, придаёт клею особые свойства.

При склеивании деталей в магнитном поле частицы никеля образуют в клеевой плёнке между соединяемыми поверхностями непрерывные токопроводящие цепочки (рис. 2.15,б). В этом случае удельное электрическое сопротивление значительно уменьшается, так как все посеребрённые частицы никеля участвуют в образовании цепей для протекания тока. Применение магнитного поля при склеивании позволяет в 3…4 раза сократить содержание серебра и никеля в клее и увеличить прочность склеивания.

При пониженном содержании наполнителя в клее возникает цепочечная структура, при которой соседние цепочки изолированы друг от друга слоем связующего. Такой клеевой плёнке свойственна анизотропия относительно её электрического сопротивления: вдоль образовавшихся цепочек удельное сопротивление клеевой плёнки составляет около 10^–4 Ом·м, а поперёк их — превышает 10⁸ Ом·м .

Анизотропные клеи на основе эпоксидной смолы с посеребрённым никелевым наполнителем позволяют создать более 10 контактов на каждом квадратном миллиметре склеенных поверхностей. Сопротивление каждого контакта не превышает 100 Ом , в то время как сопротивление между соседними контактами весьма велико — 10¹⁰…10¹¹ Ом.

Если в соединяемых деталях разместить ферромагнитные вставки из никеля, железа или магнитного сплава «ковар», то при использовании анизотропного клея возле вставок создаются локальные зоны с повышенной напряжённостью магнитного поля, в которые и втягивается никелевый наполнитель, образуя в клеевой плёнке каналы с высокой электрической проводимостью (рис. 2.15, в). Такие каналы могут быть созданы именно там, где по замыслу конструктора необходимы электрические контакты. Крепление деталей таким методом наиболее перспективно в радиотехнической и электронной промышленностях с их неуклонной тенденцией миниатюризации изделий.