I materiali di fissaggio dei componenti possono essere suddivisi in due categorie, come mostrato nel grafico.
La saldatura, un tempo a base di piombo ma ora prevalentemente senza piombo, offre il duplice vantaggio di essere economica e consolidata. Inoltre, il processo di rifusione facilita l'allineamento dei componenti, riorientandoli per minimizzare l'energia superficiale della goccia di saldatura. Questo autoallineamento riduce significativamente i requisiti di risoluzione del processo pick-and-place, consentendo un posizionamento più rapido dei componenti.
Tuttavia, la saldatura presenta un inconveniente fondamentale. Il processo di rifusione richiede in genere temperature elevate, intorno ai 250 °C, per le leghe SAC (stagno/argento/rame) ampiamente utilizzate, e comporta anche tempi di riscaldamento che richiedono tempo. Pertanto, non è applicabile a substrati termicamente fragili come il PET, né è compatibile con la produzione roll-to-roll (R2R) ad alta velocità o con l'elettronica additiva 3D. Va notato che recentemente sono state sviluppate leghe per saldatura a bassissima temperatura per migliorare la compatibilità con i substrati polimerici, ma non hanno ancora ottenuto un'ampia diffusione.
Il lungo e complesso processo di rifusione ad alta temperatura lascia spazio agli adesivi elettricamente conduttivi (ECA), analizzati in dettaglio nel nuovo rapporto IDTechEx, "Electrically Conductive Adhesives 2022-2032: Technologies, Markets, and Forecasts". A differenza delle leghe metalliche utilizzate per la saldatura, gli ECA sono composti da una polvere metallica incorporata in una resina polimerica.
Sebbene più costosi e privi del vantaggio dell'autoallineamento, gli ECA consentono di incollare i componenti direttamente al substrato e non richiedono né elevate temperature di rifusione né lunghe rampe termiche. Pertanto, è improbabile che sostituiscano la saldatura sui circuiti stampati convenzionali, ma si prevede che la loro quota di mercato aumenterà con la transizione verso l'elettronica integrata e flessibile.
Inoltre, gli adesivi conduttivi anisotropi (ACA) offrono una conduttività inferiore rispetto ai più comuni adesivi conduttivi isotropi (ICA). Attualmente, gli ACA (forniti sotto forma di pellicole o paste) richiedono l'applicazione di temperature e pressioni elevate durante il posizionamento dei componenti, aumentando sia i costi di produzione che il rischio di danni. Tuttavia, la tecnologia emergente degli "adesivi conduttivi allineati al campo" elimina questa limitazione, poiché la conduttività anisotropa viene indotta prima dell'incollaggio.
Applicazioni emergenti degli ECA
Gli ECA sono particolarmente adatti ad applicazioni che richiedono il montaggio di componenti elettronici su substrati diversi dal convenzionale FR4, soprattutto quando il materiale del substrato è termicamente fragile.
Un'applicazione emergente molto promettente degli ECA è l'elettronica in-mold (IME), utilizzata per la produzione di superfici decorative con sensori tattili capacitivi e illuminazione integrati. Gli interni automobilistici rappresentano il principale caso d'uso e si prevede che il mercato IME totale raggiungerà circa 1,5 miliardi di dollari entro il 2032. I componenti IME vengono realizzati mediante serigrafia di inchiostro conduttivo su un substrato piano (tipicamente policarbonato), dopodiché vengono montati i componenti elettronici. Gli ECA vengono utilizzati perché il policarbonato non resisterebbe alle elevate temperature di rifusione della saldatura.
Un'altra promettente applicazione degli ECA è l'elettronica ibrida flessibile (FHE), un approccio in via di sviluppo che può essere visto come una combinazione del meglio dell'elettronica convenzionale e di quella stampata. Ciò richiede il montaggio dei componenti su substrati flessibili con tracce conduttive stampate, e gli ECA (o, in alternativa, la saldatura a bassissima temperatura) sono necessari per evitare di danneggiare i substrati in PET a basso costo.
Un caso d'uso molto specifico per gli ECA è quello dell'elettronica estensibile, necessaria per i tessuti elettronici e alcuni cerotti elettronici per la pelle. Ciò richiederà soluzioni per il fissaggio di componenti leggermente estensibili. Poiché le proprietà meccaniche degli ECA dipendono fortemente dalle proprietà della resina polimerica, è possibile introdurre una leggera elasticità utilizzando un materiale elastomerico
