GNOME ACA
Syfte och mål
Denna genomförbarhetsstudie syftade till belägga expanderbara polymerpartiklar med grafen och att använda dessa i anisotropt ledande adhesiv (ACA) i syfte att skapa metallfria ledande adhesiv och stabila kontakter mot grafenelektroder. Målet var att:
- framställa grafenbelagda expanderabara polymerpartiklar för ACA, med verifierad kontaktresistans
- öka kunskapen om grafen hos de deltagande företagen – om hur ytor på polymersfärer kan beläggas med grafen, för utveckling av kontakter mot och med grafen
För att realisera praktiskt tillverkningsbara dosimetervolymer, med hög antalsdensitet av strålningssensorer och minimal sekundärstrålning från metallelement, behövs metallfria adhesiv för flip-chip bonding komponenter. Det finns en stor potential och en konkret efterfrågan på lösningar för att skapa god kontakt mot grafenelektroder. Vid sidan av detta finns en stor potential för metallfria ledande häftämnen.
Planerat upplägg och genomförande
Projektets huvudutmaning var att belägga polymersfärer med grafen så att dessa får en ledningsförmåga och att denna ledningsförmåga bibehålls då sfärerna expanderar. En annan stor utmaning var att skapa god och stabil kontakt mellan grafitbelagda partiklar och elektrodmaterial. Modifiering av elektrodytor för att åstadkomma god och stabil kontakt kan behöva utföras i projektet.
Resultat
- Elektriskt ledande partiklar i form av grafenbelagda polymerpartiklar har utvecklats. Dessa kan blandas in i lim för att åstadkomma elektriskt ledande lim. Detta resultat kan leda till att montering av strålningssensorer med flip-chip teknik med ett metallfritt anisotropt ledande lim är möjligt. Detta kan i sin tur ha effekten att kretskort med en hög antalsdensitet av sensorer kan realiseras med tillverkningsmetoder som är skalbara och ekonomiskt realistiska. I projektet utvecklades en metod att med en skalbar våtkemisk metod belägga polymerpartiklar med grafen. Beläggningen gör att kompositer baserade på partiklarna blir elektriskt ledande. Det är möjligt att framställa anisotropt ledande material baserade på grafenbelagda polymerpartiklar framställda med metoden.
- Beläggningen har visat sig ha begränsad mekanisk hållfasthet och begränsad vidhäftning mot polymerpartiklarna. Detta skapar problem då partiklarna ingår i högviskösa adhesiv som utsätts för skjuvning. I elektriskt ledande lättviktskompositer, är mekaniska egenskaper, adhesiv och kohesiv styrka viktiga. Således är det nödvändigt att förbättra grafenbeläggningens mekaniska styrka och vidhäftning.
- Målet var ett anisotropiskt ledande lim. Isotropiskt ledande lim erhölls, anisotropin behöver vidare utvecklas genom bättre mekanisk sturka i beläggningen.
- Vissa kvalitativa aspekter av grafenbelagda partiklar och adhesiv baserade på dessa behöver vidare utveckling för full nytta. Vidare utveckling och karaktärisering bedöms nödvändiga för att skapa ett tillverkningsdugligt metallfritt ACA baserat på grafenbelagda polymerpartiklar.
- Begränsad mekanisk hållfasthet och vidhäftning mot polymerpartiklarna skapar problem då partiklarna ingår i högviskösa adhesiv som utsätts för skjuvning. I elektriskt ledande lättviktskompositer, är mekaniska egenskaper, adhesiv och kohesiv styrka viktiga. Därför är det nödvändigt att förbättra grafenbeläggningens mekaniska styrka och vidhäftning.
- En metod för att skapa en grafenbeläggning på polymerpartiklar har utvecklats. Partiklarna är elektriskt ledande och kan blandas med en häftämneskomposition för att skapa att anisotropt ledande materia
Den viktigaste insikten är att grafenbeläggningens mekaniska egenskaper bör förbättras. ACA behöver karakteriseras noggrannare. Kontaktytor mellan ACA partiklar och elektroder behöver karaktäriseras och eventuellt förbättras. Grafenbelagda partiklars ledningsförmåga måste förbättras.
Framtidsutsikter
- Med högre ledningsförmåga och utvidgad karaktärisering kan möjligheterna för grafenbelagda partiklar och kompositioner, samt kompositer baserade på dessa, finna många användningsområden och materialen bli mer värdefulla. Inom 24-36 månader är rimligt att anta ett möjligt införande i målapplikationen.
Behov av framtida partner/expertis
- Kompetens inom automatisk montering av mikroelektronik är nödvändig för att finna tillräckliga egenskaper och begränsningar.
