Úvod
Fenolové živice elektronickej kvalitysa používajú vo vybraných elektrických a elektronických laminátových a izolačných aplikáciách. Úspešná integrácia s kovmi, keramikou alebo polymérmi závisí od stavu vytvrdnutia živice, stavu substrátu, spôsobu spájania a požiadaviek na aplikáciu.
"Bonding" neopisuje jediný univerzálny mechanizmus.Systémy fenolových živícmôžu byť integrované s inými materiálmi rôznymi spôsobmi, najmä lamináciou počas vytvrdzovania alebo sekundárnym lepením po úplnom vytvrdnutí. Priľnavosť je preto špecifická pre aplikáciu a mala by byť vyhodnotená pre konkrétny živicový systém, substrát, proces spájania a prevádzkové podmienky.
Čo znamená „elektronická trieda“.
"Elektronická trieda" je skôr aplikačne orientované komerčné označenie než jednotná univerzálna špecifikácia fenolovej živice. V závislosti od aplikácie môže byť špecifikovaná trieda živice pre konkrétne elektrické požiadavky, požiadavky na čistotu, spracovanie alebo konzistenciu. Presné požiadavky sa líšia v závislosti od triedy živice, aplikácie a špecifikácie zákazníka.
Fenolové živice elektronickej kvality sú fenolické termosetové systémy bežne založené na fenolformaldehydovej chémii a formulované pre vybrané elektronické aplikácie (Knop & Pilato, 1985). V závislosti od aplikácie sa špecifikácie môžu týkať faktorov, ako je čistota, iónová kontaminácia, elektrické charakteristiky, správanie pri spracovaní a konzistencia šarže.
Lepenie vs laminovanie: Dve rôzne spojovacie cesty
Spôsob spájania silne závisí od stavu vytvrdnutia fenolovej živice. Mali by sa rozlišovať dva dôležité prípady: laminácia zahŕňajúca nevytvrdené alebo čiastočne vytvrdené živicové systémy a sekundárne lepenie zahŕňajúce úplne vytvrdené fenolové substráty.
Laminovanie a spoluvytvrdzovanie
V procesoch laminácie môžu nevytvrdené alebo B-stupňové systémy fenolových živíc zvlhčiť povrch substrátu a vytvoriť spojovacie rozhranie počas vytvrdzovania. B-stupňová fenolová živica je prechodný, čiastočne zreagovaný termoset, ktorý si zachováva obmedzenú schopnosť toku pred konečným zosieťovaním (Knop & Pilato, 1985; Odian, 2004).
Teplo a tlak môžu byť použité podľa konkrétneho laminátového procesu. Dôležitým rozdielom je, že živica tečie pred úplným vytvrdnutím. Po úplnom zosieťovaní fenolického termosetu sa nepretaví a nepretaví ako termoplast (Knop & Pilato, 1985; Odian, 2004).
Sekundárne lepenie
Úplne vytvrdené fenolové časti môžu byť tiež spojené s iným substrátom pomocou kompatibilného sekundárneho lepidla alebo iného vhodného spôsobu spájania. Na rozdiel od laminácie pred úplným vytvrdnutím sa tento prístup spolieha na samostatné spojovacie rozhranie.
Výber lepidla závisí od fenolového substrátu, druhého substrátu, stavu povrchu, prevádzkového prostredia a požiadaviek na aplikáciu. Lepiaci systém, ktorý funguje primerane s jednou kombináciou materiálov, by sa nemal automaticky považovať za vhodný pre inú.
Lepenie na kovy
Pri kovových podkladoch závisí výkon spoja od spôsobu spájania, stavu povrchu, živicového alebo lepiaceho systému a zamýšľaného prevádzkového prostredia. generáladhézne správanieje silne ovplyvnená zmáčaním a stavom rozhrania (Wicks et al., 2007).
Kontext laminátu potiahnutého meďou
Izolačné materiály na báze fenolovej živice sa používajú vo vybraných elektrických laminátových aplikáciách, vrátane určitých laminátových systémov pokrytých meďou (Knop & Pilato, 1985). V týchto systémoch môže byť izolačný laminát spojený medenou fóliou, ktorá môže následne tvoriť súčasť elektrického obvodu.
Elektrickú vodivosť zabezpečuje medený obvod, nie väzba živica-meď. Priľnavosť medzi medenou fóliou a laminátom namiesto toho prispieva k mechanickej integrite a odolnosti voči oddeleniu na rozhraní. Elektrická vodivosť a medzifázová adhézia sú preto oddelené aspekty výkonu.
Stav kovového povrchu
Čistota a stav povrchu môže ovplyvniť zmáčavosť a lepenie. Relevantné úvahy môžu zahŕňať povrchovú chémiu, topografiu, kontamináciu a stav oxidových alebo konverzných vrstiev tam, kde je to vhodné (Wicks et al., 2007).
Neexistuje žiadna univerzálna požiadavka, aby bol každý kovový povrch pred lepením úplne bez oxidov. Vhodný stav povrchu závisí od podkladu, dizajnu rozhrania a spôsobu spájania.
Lepenie na keramiku
Fenolové systémy elektronickej kvality môžu byť tiež spojené s vybranými keramickými alebo inými anorganickými substrátmi. Úspešné spájanie závisí od keramického zloženia, stavu povrchu, topografie povrchu, systému živice alebo lepidla a spôsobu spájania.
Keramické povrchy by sa nemali považovať za jednu kategóriu s jednou univerzálnou povrchovo-energetickou charakteristikou. Ich medzifázové správanie sa mení v závislosti od zloženia materiálu a stavu povrchu. Rovnako ako pri iných lepených rozhraniach sú dôležitými faktormi primerané zmáčanie a kompatibilné povrchové podmienky.
Lepenie na iné polyméry
Spájanie fenolových systémov s inými polymérmi vyžaduje vyhodnotenie povrchovej chémie, tepelnej kompatibility, zmáčavosti a zvolenej cesty spájania. Adhéziu polyméru k polyméru nemožno predpovedať len na základe polarity. Zmáčanie, stav povrchu, medzifázové interakcie, kompatibilita procesov a servisné prostredie môžu ovplyvniť výkon (Wicks a kol., 2007).
Toto je obzvlášť dôležité, keď je úplne vytvrdený fenolový substrát spojený s odlišným polymérom, pretože tieto dva materiály môžu reagovať odlišne na teplotu,vlhkosťalebo iné podmienky služby.
Kľúčové faktory ovplyvňujúce kvalitu väzby
Vyliečiť štát
Dostupný spôsob spájania silne závisí od stavu vytvrdnutia živice. Nevytvrdené systémy alebo systémy s fázou B sa môžu priamo podieľať na laminácii, zatiaľ čo úplne vytvrdené fenolové časti si zvyčajne vyžadujú sekundárny spojovací prístup.
Rozdiel je zásadný, pretože úplne vytvrdený termoset nemôže byť znovu zahriaty, aby sa obnovilo tokové správanie dostupné pred zosieťovaním.
Stav povrchu
Čistota povrchu, chémia, topografia a stav konverznej vrstvy tam, kde je to vhodné, môžu ovplyvniť zmáčanie a tvorbu väzby (Wicks et al., 2007). Príprava povrchu by preto mala byť prispôsobená konkrétnemu podkladu a spojovaciemu systému, a nie podľa univerzálneho pravidla ošetrovania.
Vlhčenie a topografia
Topografia povrchu môže ovplyvniť zmáčanie aj mechanickú interakciu na rozhraní. Výhodné podmienky sú špecifické pre substrát a proces; zvýšenie drsnosti automaticky nevytvorí silnejšiu väzbu. Zlé zmáčanie alebo nedostatočne kontrolovaný stav povrchu môže prispieť k defektom na rozhraní (Wicks et al., 2007).
Teplota a tlak
Teplota ovplyvňuje tok živice pred vytvrdnutím a vývoj termosetovej siete (Knop & Pilato, 1985; Odian, 2004). Tepelná história môže tiež ovplyvniť stav hotového materiálu a rozhrania.
V procesoch laminácie sa tlak bežne používa na podporu intímneho kontaktu a pomáha obmedziť tvorbu dutín. Požiadavky na tlak pri lepení sekundárnym lepidlom závisia od zvoleného lepidla a procesu spájania a nemali by sa zovšeobecňovať na všetky aplikácie.
História liečby
Priľnavosť a vlastnosti materiálu môžu závisieť od histórie vytvrdzovania, vrátane času a teploty, ako je to vhodné pre konkrétny živicový systém. Nedostatočné vytvrdzovanie môže zabrániť živicovému systému v rozvoji jeho zamýšľaných vlastností, zatiaľ čo nadmerné vystavenie teplu môže spôsobiť degradáciu alebo skrehnutie niektorých fenolových prípravkov (Knop & Pilato, 1985).
Environmentálna expozícia
Výkon spoja by sa mal hodnotiť podľa prevádzkových podmienok relevantných pre zamýšľanú aplikáciu. Môžu zahŕňať zmeny teploty, vlhkosť, vystavenie chemikáliám a iné podmienky prostredia alebo elektrického systému, ktoré ovplyvňujú kompletnú zostavu.
Vlastnosti sypkého materiálu verzus výkon rozhrania
Vlastnosti fenolovej živice a vlastnosti medzifázovej väzby by sa mali posudzovať oddelene.
Elektrická izolácia, tepelné správanie a chemická odolnosť závisia od zloženia živice, stavu vytvrdnutia, geometrie materiálu a prevádzkových podmienok (Knop & Pilato, 1985). Výkon rozhrania naopak závisí od faktorov, ako je spôsob spájania, stav substrátu, zmáčanie a kvalita spoja.
V závislosti od aplikácie sa môže medzifázový výkon vyhodnotiť pomocou meraní súvisiacich s adhéziou, odlupovaním, strihom alebo delamináciou. Elektrická izolácia by sa nemala odvodzovať len od pevnosti spoja; závisí od elektrických vlastností a konfigurácie materiálov v rámci kompletného izolačného systému.
Čo by si mali kupujúci a inžinieri overiť
Pri hodnotení fenolovej živice elektronickej kvality na spojenie s iným materiálom by kupujúci a inžinieri mali zvážiť:
- Trieda a špecifikácia živice
- Živicová forma alebo dodaný stav
- Stav vytvrdnutia: nevytvrdený, v štádiu B alebo úplne vytvrdený
- Materiál podkladu a stav povrchu
- Zamýšľaná spojovacia trasa
- Požiadavky na stav povrchu
- Elektrické požiadavky
- Požiadavky na tepelné a environmentálne služby
- Metódy testovania adhézie alebo laminátu relevantné pre aplikáciu
- Technický list (TDS)
- Karta bezpečnostných údajov (KBÚ)
- Údaje o priľnavosti alebo odlupovaní, ak je to relevantné
- Kvalifikačné údaje špecifické pre aplikáciu, ak sú relevantné
Tieto faktory umožňujú, aby sa požiadavky na materiál a rozhranie vyhodnotili pre skutočnú aplikáciu, a nie odvodzovanie zo všeobecného označenia „elektronickej kvality“.
Záver
Systémy fenolových živíc elektronickej kvality môžu byť integrované s vybranými kovmi, keramikou a polymérmi, ale vhodný spôsob spájania závisí od stavu vytvrdnutia živice, stavu substrátu, požiadaviek na rozhranie a podmienok aplikácie.
Laminovanie alebo spoločné vytvrdzovanie sa môže použiť s nevytvrdenými systémami alebo systémami s fázou B, zatiaľ čo úplne vytvrdené fenolové substráty zvyčajne vyžadujú sekundárne lepenie alebo inú kompatibilnú metódu spájania. Úplne vytvrdené fenolické termosety sa nepretavujú a nepretavujú ako termoplasty.
Vlastnosti spoja by sa preto mali overiť pre konkrétnu kombináciu materiálov, cestu spájania a prevádzkové podmienky, a nie odvodzovať zo širokého popisu materiálov. V elektronických aplikáciách by sa objemové elektrické vlastnosti a priľnavosť na rozhraní mali hodnotiť aj ako samostatné, ale súvisiace aspekty výkonnosti celého systému.
Referencie
- Knop, A. a Pilato, LA (1985). Fenolové živice: chémia, aplikácie a výkon. Springer-Verlag.
- Odian, G. (2004). Principles of Polymerization (4. vydanie). John Wiley & Sons.
- Wicks, ZW, Jones, FN, Pappas, SP a Wicks, DA (2007). Organic Coatings: Science and Technology (3. vydanie). John Wiley & Sons.