Introdução
Resinas fenólicas de grau eletrônicosão usados em aplicações selecionadas de laminados e isolamentos elétricos e eletrônicos. A integração bem-sucedida com metais, cerâmicas ou polímeros depende do estado de cura da resina, da condição do substrato, da rota de união e dos requisitos de aplicação.
“Ligação” não descreve um único mecanismo universal.Sistemas de resina fenólicapode ser integrado com outros materiais através de diferentes rotas, particularmente laminação durante a cura ou ligação adesiva secundária após a cura completa. A aderência é, portanto, específica da aplicação e deve ser avaliada para o sistema de resina, substrato, processo de união e condições de serviço específicos.
O que significa "Classe Eletrônica"
"Classe eletrônica" é uma designação comercial orientada para a aplicação, em vez de uma única especificação universal de resina fenólica. Dependendo da aplicação, um grau de resina pode ser especificado para requisitos específicos de eletricidade, pureza, processamento ou consistência. Os requisitos exatos variam de acordo com o tipo de resina, aplicação e especificação do cliente.
As resinas fenólicas de grau eletrônico são sistemas termoendurecíveis fenólicos comumente baseados na química do fenol-formaldeído e formulados para aplicações eletrônicas selecionadas (Knop & Pilato, 1985). Dependendo da aplicação, as especificações podem abordar fatores como pureza, contaminação iônica, características elétricas, comportamento de processamento e consistência do lote.
Colagem vs Laminação: Duas Rotas de Junção Diferentes
A rota de união depende fortemente do estado de cura da resina fenólica. Dois casos importantes devem ser distinguidos: laminação envolvendo sistemas resinosos não curados ou parcialmente curados, e ligação secundária envolvendo substratos fenólicos totalmente curados.
Laminação e Co-cura
Nos processos de laminação, os sistemas de resina fenólica não curada ou de estágio B podem molhar a superfície do substrato e formar uma interface de ligação durante a cura. A resina fenólica de estágio B é um estado termofixo intermediário, parcialmente reagido, que retém capacidade de fluxo limitada antes da reticulação final (Knop & Pilato, 1985; Odian, 2004).
Calor e pressão podem ser usados de acordo com o processo de laminado específico. A distinção importante é que o fluxo da resina ocorre antes da cura completa. Uma vez que um termofixo fenólico tenha sido totalmente reticulado, ele não funde e reflui como um termoplástico (Knop & Pilato, 1985; Odian, 2004).
União adesiva secundária
As peças fenólicas totalmente curadas também podem ser unidas a outro substrato utilizando um adesivo secundário compatível ou outro método de união adequado. Ao contrário da laminação antes da cura completa, esta abordagem depende de uma interface de união separada.
A seleção do adesivo depende do substrato fenólico, do segundo substrato, da condição da superfície, do ambiente de serviço e dos requisitos de aplicação. Um sistema de ligação que funciona adequadamente com uma combinação de materiais não deve ser automaticamente considerado adequado para outra.
Ligação a Metais
Para substratos metálicos, o desempenho da adesão depende da rota de união, da condição da superfície, da resina ou do sistema adesivo e do ambiente de serviço pretendido. Em geralcomportamento de adesãoé fortemente influenciado pelo umedecimento e pela condição da interface (Wicks et al., 2007).
Contexto laminado revestido de cobre
Materiais isolantes à base de resina fenólica são usados em aplicações selecionadas de laminados elétricos, incluindo certos sistemas laminados revestidos de cobre (Knop & Pilato, 1985). Nestes sistemas, o laminado isolante pode ser unido com uma folha de cobre, que pode posteriormente fazer parte do circuito eléctrico.
A condução elétrica é fornecida pelo circuito de cobre, não pela ligação resina-cobre. A adesão entre a folha de cobre e o laminado contribui para a integridade mecânica e a resistência à separação interfacial. A condutividade elétrica e a adesão interfacial são, portanto, considerações de desempenho separadas.
Condição da superfície metálica
A limpeza e a condição da superfície podem influenciar o desempenho de umedecimento e adesão. Considerações relevantes podem incluir a química da superfície, a topografia, a contaminação e a condição das camadas de óxido ou de conversão, quando aplicável (Wicks et al., 2007).
Não existe um requisito universal de que todas as superfícies metálicas estejam completamente livres de óxidos antes da colagem. A condição apropriada da superfície depende do substrato, do design da interface e do método de união.
Colagem com Cerâmica
Sistemas fenólicos de grau eletrônico também podem ser unidos a substratos cerâmicos selecionados ou outros substratos inorgânicos. A união bem sucedida depende da composição cerâmica, condição da superfície, topografia da superfície, resina ou sistema adesivo e método de união.
As superfícies cerâmicas não devem ser tratadas como uma categoria única com uma característica de energia superficial universal. Seu comportamento interfacial varia com a composição do material e as condições da superfície. Tal como acontece com outras interfaces coladas, condições de superfície compatíveis e de umedecimento adequado são considerações importantes.
Ligação a outros polímeros
A união de sistemas fenólicos a outros polímeros requer avaliação da química da superfície, compatibilidade térmica, comportamento de umedecimento e rota de união selecionada. A adesão polímero a polímero não pode ser prevista apenas pela polaridade. Umedecimento, condição da superfície, interações interfaciais, compatibilidade de processos e ambiente de serviço podem influenciar o desempenho (Wicks et al., 2007).
Isto é particularmente importante quando um substrato fenólico totalmente curado é unido a um polímero diferente porque os dois materiais podem responder de forma diferente à temperatura,umidadeou outras condições de serviço.
Fatores-chave que afetam a qualidade do título
Estado de cura
A rota de união disponível depende fortemente do estado de cura da resina. Os sistemas não curados ou de estágio B podem participar diretamente na laminação, enquanto as peças fenólicas totalmente curadas normalmente requerem uma abordagem de união secundária.
A distinção é fundamental porque um termofixo totalmente curado não pode ser reaquecido para restaurar o comportamento de fluxo disponível antes da reticulação.
Condição da superfície
A limpeza da superfície, a química, a topografia e as condições da camada de conversão, quando aplicável, podem influenciar a umectação e a formação de ligações (Wicks et al., 2007). A preparação da superfície deve, portanto, ser adaptada ao substrato específico e ao sistema de união, em vez de basear-se numa regra de tratamento universal.
Umedecimento e Topografia
A topografia da superfície pode afetar tanto a umidade quanto a interação mecânica na interface. A condição preferida é específica do substrato e do processo; aumentar a rugosidade não produz automaticamente uma ligação mais forte. Umedecimento deficiente ou condições de superfície mal controladas podem contribuir para defeitos interfaciais (Wicks et al., 2007).
Temperatura e Pressão
A temperatura influencia o fluxo da resina antes da cura e o desenvolvimento da rede termofixa (Knop & Pilato, 1985; Odian, 2004). A história térmica também pode influenciar a condição do material acabado e da interface.
Nos processos de laminação, a pressão é comumente usada para promover contato íntimo e ajudar a limitar a formação de vazios. Os requisitos de pressão para ligação adesiva secundária dependem do adesivo selecionado e do processo de união e não devem ser generalizados para todas as aplicações.
História de cura
O desempenho da adesão e do material pode depender do histórico de cura, incluindo tempo e temperatura conforme apropriado ao sistema de resina específico. A cura inadequada pode impedir que o sistema resinoso desenvolva as propriedades pretendidas, enquanto a exposição térmica excessiva pode causar degradação ou fragilização em algumas formulações fenólicas (Knop & Pilato, 1985).
Exposição Ambiental
O desempenho da ligação deve ser avaliado sob as condições de serviço relevantes para a aplicação pretendida. Isso pode incluir variação de temperatura, umidade, exposição a produtos químicos e outras condições ambientais ou do sistema elétrico que afetam a montagem completa.
Propriedades de materiais a granel versus desempenho da interface
As propriedades da resina fenólica a granel e o desempenho da ligação interfacial devem ser tratados separadamente.
O isolamento elétrico, o comportamento térmico e a resistência química dependem da formulação da resina, do estado de cura, da geometria do material e das condições de serviço (Knop & Pilato, 1985). O desempenho interfacial, por outro lado, depende de fatores como método de união, condição do substrato, molhabilidade e qualidade da interface de ligação.
Dependendo da aplicação, o desempenho interfacial pode ser avaliado usando medições relacionadas à adesão, descascamento, cisalhamento ou delaminação. O desempenho do isolamento elétrico não deve ser inferido apenas pela resistência da ligação; depende das propriedades elétricas e da configuração dos materiais dentro do sistema isolante completo.
O que compradores e engenheiros devem verificar
Ao avaliar uma resina fenólica de grau eletrônico para união com outro material, compradores e engenheiros devem considerar:
- Grau e especificação da resina
- Forma de resina ou estado fornecido
- Estado de cura: não curado, estágio B ou totalmente curado
- Material do substrato e condição da superfície
- Rota de adesão pretendida
- Requisitos de condição de superfície
- Requisitos elétricos
- Requisitos de serviço térmico e ambiental
- Métodos de teste de adesão ou laminado relevantes para a aplicação
- Ficha Técnica (TDS)
- Ficha de Dados de Segurança (FDS)
- Dados de adesão ou descolamento, quando relevante
- Dados de qualificação específicos da aplicação, quando relevante
Esses fatores permitem que os requisitos de materiais e interfaces sejam avaliados para a aplicação real, em vez de inferidos a partir de uma designação genérica de “grau eletrônico”.
Conclusão
Os sistemas de resina fenólica de grau eletrônico podem ser integrados com metais, cerâmicas e polímeros selecionados, mas a rota de união apropriada depende do estado de cura da resina, da condição do substrato, dos requisitos de interface e das condições de aplicação.
A laminação ou a co-cura podem ser usadas com sistemas não curados ou de estágio B, enquanto substratos fenólicos totalmente curados normalmente requerem ligação adesiva secundária ou outro método de união compatível. Os termofixos fenólicos totalmente curados não fundem e refluem como os termoplásticos.
O desempenho da ligação deve, portanto, ser verificado para a combinação específica de materiais, rota de união e condições de serviço, em vez de inferido a partir de descrições amplas de materiais. Em aplicações eletrônicas, as propriedades elétricas gerais e a adesão interfacial também devem ser avaliadas como aspectos separados, mas relacionados, do desempenho do sistema completo.
Referências
- Knop, A. e Pilato, LA (1985). Resinas Fenólicas: Química, Aplicações e Desempenho. Springer-Verlag.
- Odian, G. (2004). Princípios de Polimerização (4ª ed.). John Wiley e Filhos.
- Wicks, ZW, Jones, FN, Pappas, SP e Wicks, DA (2007). Revestimentos Orgânicos: Ciência e Tecnologia (3ª ed.). John Wiley e Filhos.