Introduktion
Fenolhartser av elektronisk kvalitetanvänds i utvalda elektriska och elektroniska laminat- och isoleringsapplikationer. Framgångsrik integration med metaller, keramer eller polymerer beror på hartsens härdningstillstånd, substratets tillstånd, sammanfogningsväg och appliceringskrav.
"Bindning" beskriver inte en enda universell mekanism.Fenolhartssystemkan integreras med andra material genom olika vägar, särskilt laminering under härdning eller sekundär limbindning efter fullständig härdning. Vidhäftningsförmågan är därför applikationsspecifik och bör utvärderas för det speciella hartssystemet, substratet, fogprocessen och serviceförhållandena.
Vad "elektronisk klass" betyder
"Elektronisk kvalitet" är en applikationsorienterad kommersiell beteckning snarare än en enda universell fenolhartsspecifikation. Beroende på applikationen kan en hartskvalitet specificeras för särskilda krav på el, renhet, bearbetning eller konsistens. Exakta krav varierar beroende på hartskvalitet, applikation och kundspecifikation.
Fenolhartser av elektronisk kvalitet är fenolhärdande system som vanligtvis är baserade på fenol-formaldehyd-kemi och formulerade för utvalda elektroniska tillämpningar (Knop & Pilato, 1985). Beroende på applikationen kan specifikationerna behandla faktorer som renhet, jonkontamination, elektriska egenskaper, bearbetningsbeteende och satskonsistens.
Limning vs Laminering: Två olika sammanfogningsvägar
Förbindningsvägen beror starkt på härdningstillståndet hos fenolhartset. Två viktiga fall bör särskiljas: laminering som involverar ohärdade eller delvis härdade hartssystem, och sekundär bindning som involverar helt härdade fenolsubstrat.
Laminering och samhärdning
I lamineringsprocesser kan ohärdade eller B-stadium fenolhartssystem väta en substratyta och bilda en bindningsgränsyta under härdning. B-stadium fenolharts är ett mellanliggande, delvis reagerat härdplasttillstånd som bibehåller begränsad flödesförmåga före slutlig tvärbindning (Knop & Pilato, 1985; Odian, 2004).
Värme och tryck kan användas enligt den speciella laminatprocessen. Den viktiga skillnaden är att hartsflödet sker innan full härdning. När en härdplast med fenol har helt tvärbundet smälter den inte om och flyter om som en termoplast (Knop & Pilato, 1985; Odian, 2004).
Sekundär limning
Fullständigt härdade fenoliska delar kan också sammanfogas med ett annat substrat med hjälp av ett kompatibelt sekundärt lim eller annan lämplig sammanfogningsmetod. Till skillnad från laminering före fullständig härdning, bygger detta tillvägagångssätt på ett separat sammanfogningsgränssnitt.
Valet av lim beror på det fenoliska substratet, det andra substratet, yttillstånd, servicemiljö och applikationskrav. Ett bindningssystem som fungerar tillfredsställande med en materialkombination bör inte automatiskt antas vara lämpligt för en annan.
Bindning till metaller
För metallsubstrat beror bindningsprestandan på fogningsvägen, yttillståndet, harts- eller limsystem och avsedd servicemiljö. Allmänvidhäftningsbeteendepåverkas starkt av vätning och gränssnittets tillstånd (Wicks et al., 2007).
Kopparklädd laminatkontext
Fenolhartsbaserade isoleringsmaterial används i utvalda elektriska laminatapplikationer, inklusive vissa kopparbeklädda laminatsystem (Knop & Pilato, 1985). I dessa system kan det isolerande laminatet sammanfogas med kopparfolie, som sedan kan utgöra en del av den elektriska kretsen.
Elektrisk ledning tillhandahålls av kopparkretsen, inte av harts-till-kopparbindningen. Vidhäftning mellan kopparfolien och laminatet bidrar istället till mekanisk integritet och motståndskraft mot gränssnittsseparation. Elektrisk konduktivitet och gränssnittsvidhäftning är därför separata prestandaöverväganden.
Metall Yta skick
Ytans renhet och skick kan påverka vätnings- och bindningsprestanda. Relevanta överväganden kan inkludera ytkemi, topografi, kontaminering och tillståndet för oxid eller omvandlingsskikt där så är tillämpligt (Wicks et al., 2007).
Det finns inga universella krav på att varje metallyta ska vara helt oxidfri före limning. Det lämpliga yttillståndet beror på substratet, gränssnittets design och sammanfogningsmetod.
Limning till keramik
Fenolsystem av elektronisk kvalitet kan också förenas med utvalda keramiska eller andra oorganiska substrat. Framgångsrik sammanfogning beror på den keramiska sammansättningen, yttillståndet, yttopografin, harts- eller limsystem och sammanfogningsmetod.
Keramiska ytor bör inte behandlas som en enda kategori med en universell ytenergikaraktär. Deras gränssnittsbeteende varierar med materialsammansättning och yttillstånd. Som med andra bundna gränssnitt är tillräcklig vätning och kompatibla ytförhållanden viktiga överväganden.
Bindning till andra polymerer
Att sammanfoga fenoliska system med andra polymerer kräver utvärdering av ytkemi, termisk kompatibilitet, vätningsbeteende och den valda sammanfogningsvägen. Polymer-till-polymer-vidhäftning kan inte förutsägas enbart utifrån polaritet. Vätning, yttillstånd, interaktioner mellan ytor, processkompatibilitet och servicemiljö kan alla påverka prestanda (Wicks et al., 2007).
Detta är särskilt viktigt när ett helt härdat fenolsubstrat är sammanfogat med en olik polymer eftersom de två materialen kan reagera olika på temperatur,fukt, eller andra servicevillkor.
Nyckelfaktorer som påverkar obligationskvaliteten
Bota tillstånd
Den tillgängliga sammanfogningsvägen beror starkt på hartsens härdningstillstånd. Ohärdade eller B-stegade system kan delta direkt i lamineringen, medan helt härdade fenoliska delar vanligtvis kräver en sekundär sammanfogningsmetod.
Skillnaden är grundläggande eftersom en helt härdad härdplast inte kan återuppvärmas för att återställa det tillgängliga flödesbeteendet före tvärbindning.
Ytskick
Ytans renhet, kemi, topografi och omvandlingsskiktets tillstånd där så är tillämpligt kan påverka vätning och bindningsbildning (Wicks et al., 2007). Ytförberedelse bör därför anpassas till det specifika underlaget och fogsystemet snarare än baserat på en universell behandlingsregel.
Vätning och topografi
Yttopografi kan påverka både vätning och mekanisk interaktion vid gränssnittet. Det föredragna tillståndet är substrat- och processspecifikt; ökande grovhet ger inte automatiskt en starkare bindning. Dålig vätning eller dåligt kontrollerat yttillstånd kan bidra till gränssnittsdefekter (Wicks et al., 2007).
Temperatur och tryck
Temperaturen påverkar hartsflödet före härdning och utvecklingen av det härdplastnätet (Knop & Pilato, 1985; Odian, 2004). Termisk historia kan också påverka tillståndet för det färdiga materialet och gränssnittet.
I lamineringsprocesser används tryck vanligtvis för att främja intim kontakt och hjälpa till att begränsa tomrumsbildning. Tryckkraven för sekundär limbindning beror på den valda lim- och fogprocessen och bör inte generaliseras över alla applikationer.
Botehistoria
Bindnings- och materialprestanda kan bero på härdningshistorik, inklusive tid och temperatur som är lämpligt för det specifika hartssystemet. Otillräcklig härdning kan förhindra att hartssystemet utvecklar sina avsedda egenskaper, medan överdriven termisk exponering kan orsaka nedbrytning eller sprödhet i vissa fenoliska formuleringar (Knop & Pilato, 1985).
Miljöexponering
Obligationsprestanda bör utvärderas under de servicevillkor som är relevanta för den avsedda tillämpningen. Dessa kan inkludera temperaturvariationer, fukt, kemisk exponering och andra miljö- eller elektriska systemförhållanden som påverkar hela monteringen.
Bulkmaterialegenskaper kontra gränssnittsprestanda
Bulk fenolhartsegenskaper och gränsytbindningsprestanda bör behandlas separat.
Elektrisk isolering, värmebeteende och kemisk beständighet beror på hartsformulering, härdningstillstånd, materialgeometri och serviceförhållanden (Knop & Pilato, 1985). Gränsytans prestanda beror däremot på faktorer som sammanfogningsmetoden, substratets tillstånd, vätning och bindningsgränssnittets kvalitet.
Beroende på applikationen kan gränsytans prestanda utvärderas med hjälp av vidhäftnings-, avdragnings-, skjuvnings- eller delamineringsrelaterade mätningar. Elektrisk isoleringsprestanda bör inte härledas från enbart bindningsstyrka; det beror på de elektriska egenskaperna och konfigurationen av materialen i det kompletta isoleringssystemet.
Vad köpare och ingenjörer bör verifiera
När man utvärderar ett fenolharts av elektronisk kvalitet för sammanfogning med annat material, bör köpare och ingenjörer överväga:
- Hartskvalitet och specifikation
- Hartsform eller levererat tillstånd
- Härdningstillstånd: ohärdad, B-stadium eller helt härdad
- Underlagsmaterial och yttillstånd
- Avsedd kopplingsväg
- Ytskickkrav
- Elkrav
- Termiska och miljömässiga servicekrav
- Applikationsrelevanta vidhäftnings- eller laminattestmetoder
- Tekniskt datablad (TDS)
- Säkerhetsdatablad (SDS)
- Vidhäftnings- eller avskalningsdata, där det är relevant
- Applikationsspecifika kvalifikationsdata, där det är relevant
Dessa faktorer tillåter material- och gränssnittskrav att utvärderas för den faktiska applikationen snarare än att härledas från en generisk "elektronisk kvalitet".
Slutsats
Fenolhartssystem av elektronisk kvalitet kan integreras med utvalda metaller, keramer och polymerer, men den lämpliga sammanfogningsvägen beror på hartsets härdningstillstånd, substratets tillstånd, krav på gränssnitt och appliceringsförhållanden.
Laminering eller samhärdning kan användas med ohärdade eller B-stegade system, medan helt härdade fenoliska substrat vanligtvis kräver sekundär limbindning eller annan kompatibel sammanfogningsmetod. Fullständigt härdade fenolhärdplaster smälter inte om och flyter om som termoplaster.
Obligationsprestandan bör därför verifieras för den specifika materialkombinationen, sammanfogningsvägen och servicevillkoren snarare än härledas från breda materialbeskrivningar. I elektroniska applikationer bör bulkelektriska egenskaper och gränssnittsvidhäftning också utvärderas som separata men relaterade aspekter av kompletta systemprestanda.
Referenser
- Knop, A., & Pilato, LA (1985). Fenolhartser: kemi, tillämpningar och prestanda. Springer-Verlag.
- Odian, G. (2004). Principles of Polymerization (4:e upplagan). John Wiley & Sons.
- Wicks, ZW, Jones, FN, Pappas, SP, & Wicks, DA (2007). Organic Coatings: Science and Technology (3:e upplagan). John Wiley & Sons.