Aplicação 1: Espectrômetro de infravermelho em testes de materiais para montagem de produtos eletrônicos
Os materiais de montagem de produtos eletrônicos referem-se às matérias-primas ou materiais auxiliares utilizados durante o processo de fabricação, como fitas adesivas ou cola para colagem, espuma para isolamento, filmes protetores para proteção ou filmes antiaderentes para laminação. O desempenho desses materiais impacta direta ou indiretamente a qualidade dos produtos eletrônicos. A espectroscopia de infravermelho (IV) pode ser utilizada para realizar análises qualitativas desses materiais.
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Figura 1 Adesivo acrílico |
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Figura 2 Adesivo de silicone |
Aplicação 2: Caracterização da uniformidade do revestimento para adesivos eletrônicos
Como a maioria dos adesivos se apresenta incolor e transparente após a aplicação, é difícil inspecionar visualmente o efeito do revestimento. Portanto, na prática, adiciona-se uma certa quantidade de agente fluorescente ao adesivo. A presença e a uniformidade do revestimento adesivo são então verificadas examinando-se o fenômeno de fluorescência do produto revestido.
Utilizando um espectrofotômetro de fluorescência molecular, o espectro de emissão de fluorescência do produto revestido com adesivo (adesivo de revestimento, revestimento conformal) é analisado. Através da análise do espectro para identificar picos de fluorescência característicos e comparar as intensidades de fluorescência desses picos, é possível determinar se a amostra foi revestida com adesivo ou se o revestimento é uniforme. Este método é simples de operar e produz resultados significativos.
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| Figura 3 Sobreposição de três espectros de teste repetidos |
Aplicação 3: Análise qualitativa ou semiquantitativa de plastificantes ftalatos em PVC e outros plásticos
A Diretiva da UE (Restrição de Substâncias Perigosas) exige que, a partir de 22 de julho de 2019, todos os produtos elétricos e eletrônicos (exceto equipamentos médicos e de monitoramento) exportados para a Europa cumpram os limites restritos para plastificantes ftalatos. Entre eles, os ésteres de ftalato são amplamente utilizados como plastificantes em produtos eletrônicos e elétricos.
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| Figura 4: PVC contendo uma quantidade relativamente pequena de ftalato. |
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Figura 5: PVC contendo uma quantidade relativamente grande de ésteres de ftalato. |
Aplicação 4: Identificação qualitativa de materiais de isolamento elétrico
A borracha de silicone, com suas propriedades excepcionais, incluindo resistência a altas e baixas temperaturas, resistência às intempéries, resistência ao ozônio, resistência ao efeito corona e excelente desempenho de isolamento elétrico, destaca-se como um material singularmente versátil entre as borrachas. É particularmente adequada para uso como material isolante orgânico nas indústrias elétrica e de energia. Nos últimos anos, a borracha de silicone tem sido cada vez mais utilizada em sistemas de isolamento elétrico.
Atualmente, a maioria dos fabricantes de isoladores compostos utiliza borracha de silicone metilvinílica com alto teor de hidróxido de alumínio como material isolante para uso externo. Além disso, ela é usada como isolamento externo para para-raios compostos, disjuntores, transformadores, chaves de alta tensão e outros componentes elétricos.
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Figura 6 Borrachas de silicone - espectro da borracha bruta |
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Figura 7 Borrachas de silicone - espectro de produtos acabados |
Aplicação 5: Análise Quantitativa do Grau de Cura da Tinta
Com a ampla adoção de dispositivos eletrônicos, os displays de cristal líquido (LCDs) estão sendo cada vez mais utilizados, impulsionando o rápido crescimento da indústria de LCDs. Os adesivos curáveis por UV, um material essencial na produção de LCDs, oferecem alta velocidade de cura, são isentos de solventes e possuem alta eficiência produtiva. Eles são usados principalmente para selar e fixar pinos metálicos, o que os torna amplamente aplicáveis na indústria de placas de circuito impresso. Nos adesivos curáveis por UV, os fotoiniciadores se decompõem rapidamente em radicais livres ou cátions sob a intensidade adequada de luz ultravioleta (UV), desencadeando reações de polimerização de ligações insaturadas e resultando na solidificação do material.
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Figura 8 Resina Epóxi - Cura Térmica |
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Figura 9 Poliacrilato - Cura UV |
Aplicação 6: Caracterização das propriedades ópticas de materiais semicondutores (transmissão, reflexão)
Os materiais semicondutores estão entre os materiais fundamentais mais importantes na indústria eletrônica. Com o rápido avanço das tecnologias de laser e infravermelho, as propriedades ópticas excepcionais dos materiais semicondutores no espectro infravermelho têm atraído cada vez mais atenção. Atualmente, materiais que variam de semicondutores elementares como germânio (Ge) e silício (Si) a semicondutores compostos como arseneto de gálio (GaAs) e seleneto de zinco (ZnSe) estão sendo amplamente utilizados em aplicações ópticas infravermelhas. Esses materiais servem como componentes essenciais em sistemas de infravermelho de visão frontal (FLIR), janelas de laser, domos de mísseis e outros sistemas ópticos infravermelhos.
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Figura 10: Espectro de transmissão de uma pastilha de silício |
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Figura 11 Espectro de transmissão do seleneto de zinco (ZnSe) |
Aplicação 7: Identificação de Materiais para Componentes Eletrônicos e Elétricos
Os substratos ou invólucros de produtos eletrônicos são normalmente fabricados com plásticos de engenharia. Esses materiais são formulados com aditivos específicos, como agentes de reforço, retardantes de chama e compostos antienvelhecimento, para atender a diversos requisitos ambientais. A composição e a proporção desses componentes determinam criticamente o desempenho e a vida útil das peças eletrônicas finais. A espectroscopia de infravermelho serve como uma ferramenta eficaz para a análise qualitativa da composição desses materiais.
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Figura 12 Resina Epóxi |
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Figura 13 Sulfeto de polifenileno (PPS) |
Aplicação 8: Teste de Materiais de Embalagem de Produtos Eletrônicos
Produtos eletrônicos são bens de consumo com alta intensidade tecnológica. Com os avanços tecnológicos contínuos, os componentes eletrônicos evoluíram para circuitos integrados de ultra-grande escala, tornando-se cada vez mais sofisticados e complexos. Consequentemente, suas exigências em relação às condições ambientais externas tornaram-se mais rigorosas. Como meio de proteção e armazenamento durante a circulação e o armazenamento, a principal função da embalagem é salvaguardar os produtos eletrônicos. Somente garantindo um design estrutural racional e embalagens de alta qualidade é possível proteger os produtos eletrônicos da umidade e de choques mecânicos durante o transporte e o armazenamento, preservando assim sua aparência e funcionalidade. Os materiais de embalagem servem como base para os produtos embalados. A adequação de sua seleção impacta diretamente tanto a segurança dos produtos eletrônicos quanto os custos econômicos. Portanto, selecionar os materiais de embalagem corretos é de importância crítica.
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Figura 14: Espectro de teste ATR da amostra de PET |
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Figura 15: Espectro do teste ATR da amostra de PVC |
Aplicação 9: Análise de Defeitos em Produtos Eletrônicos (Análise de Matéria Estranha)
Durante o processo de fabricação de produtos eletrônicos, podem ocorrer defeitos. A identificação e classificação qualitativa desses defeitos podem auxiliar na melhoria dos processos de produção e no aumento da qualidade do produto. No entanto, esses defeitos são tipicamente de tamanho micrométrico e não podem ser detectados por métodos analíticos convencionais. Utilizando um espectrômetro infravermelho equipado com um acessório de microscópio infravermelho, esses minúsculos defeitos podem ser analisados com eficácia.
Um microscópio infravermelho é um sistema que combina um espectrômetro infravermelho com um microscópio óptico. Ele consiste principalmente em uma unidade principal de infravermelho, um sistema de microscópio infravermelho e um computador. Devido à sua precisão, o microscópio infravermelho opera predominantemente com base no princípio da interferência, com componentes-chave incluindo um interferômetro de Michelson, um sistema óptico de microscópio e um detector.
A amostra é colocada na platina do microscópio infravermelho. O espectrômetro gera um feixe que é direcionado e focalizado na amostra, permitindo o foco vertical do caminho óptico. Ajustando os eixos X e Y da platina e a abertura, a amostra específica e diferentes microáreas dentro da amostra podem ser precisamente selecionadas.
O detector do microscópio infravermelho mede a refletância espectral do feixe de partículas, permitindo a varredura em nível molecular de pontos, linhas e áreas na amostra. Isso possibilita a aquisição rápida e automatizada de inúmeros espectros infravermelhos, com as coordenadas de cada ponto de medição e seu respectivo espectro infravermelho armazenados simultaneamente no computador. Através da análise de imagem composicional, é possível obter espectros infravermelhos com resolução espacial e imagens composicionais de microáreas específicas. Isso facilita a análise das características estruturais e dos componentes da amostra em diversas microáreas escaneadas, caracterizando, assim, a estrutura da amostra, a distribuição espacial dos grupos funcionais e suas variações.
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Figura 16 Método ATR convencional |
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Figura 17 Método Micro-ATR |
Tomando como exemplo a presença de partículas estranhas na tela de LED de um laptop, os acessórios ATR convencionais de reflexão única apresentam limitações: baixa profundidade de penetração, forte absorção em altas frequências, fraca absorção em baixas frequências e incapacidade de detectar amostras muito pequenas. Em contrapartida, o uso do modo micro-ATR de um microscópio infravermelho permite a coleta localizada de sinais com maior profundidade de penetração e sinais saturados nas regiões espectrais correspondentes, possibilitando a detecção de amostras menores que 200 μm.