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工业粘合剂在电子制造业中的应用及发展趋势(上)

来源:互联网2019年09月26日

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当今科技迅速发展的时代,尤其是消费电子产品日新月异,对材料、工艺、产品外观设计、结构、功能等都提出了越来越高的要求。为此,工业粘合剂作为产品组装过程中不可或缺的工业物料之一,也迎来了全新的发展机遇与挑战。

作者介绍

工业粘合剂在电子制造业中的应用及发展趋势(上)

邵建义博士—德国好乐集团上海分公司总经理

邵建义,2001年毕业于大连理工大学,获博士学位。现任德国好乐集团上海分公司总经理。邵建义博士自2001年至2004年于德国帕德博恩大学机械系材料与连接技术研究所任博士后研究员,从事工业粘合剂的计算机模拟、仿真与实验研究。其后,他一直活跃于胶粘剂行业。在这十余年的工作中,邵博士积累了大量而宝贵的工业粘合剂应用经验。他深入耕耘不同的行业,包括微型扬声器、CCM/VCM、触摸屏、智能卡、RFID、汽车电子、医疗、光伏等。尤其对把UV胶水推广到微型扬声器行业,做出了不可磨灭的贡献!在此期间,邵博士在不同行业成功开发完成了一系列重大项目,并在专业杂志和网站上发表多篇文章,也曾给近35家国内外知名企业做过关于胶黏剂应用方面的培训。

现代制造业需要什么?

2013年4月,德国在汉诺威工业博览会上首先提出工业4.0的概念,其后的2015年5月8日中国政府提出了《中国制造2025规划》。随着德国《工业4.0》和《中国制造2025规划》的提出与推进,以消费电子、汽车制造、精密机械、医疗器械等为首的制造业急需产业升级。此次产业升级是全面的升级,包括从产品设计到工艺革新,从品质优化到市场定位。

此次产业升级也是现代制造型企业具有核心竞争力的必由之路。以品质优化为例:FPC基材是电子制造业中十分重要的材料之一,其目前的线宽/线距公差一般认为在10微米,但未来几年这一要求将逐渐提高到5微米,甚至会达到3微米。仅仅这一微小的要求改变,对相应的原材料尺寸的稳定性、铜箔厚度波动控制以及后续的SMT工艺、自动化系统和测试系统都有全面的提升要求。

工业粘合剂在电子制造业中的应用及发展趋势(上)

企业应当如何应对?

为适应这一新时代的产业升级需求、节省能源、降低成本,企业必须不断:

1. 对产品设计进行优化,这包括:

a) 美学设计:比如产品要简约,色调要符合潮流;

b) 轻量化设计:比如消费电子产品的超薄化、窄边框;

c) 增加新的功能:比如手机的前置双摄像头、指纹识别、3Dtouch等功能;

2. 对新材料进行探索:比如纳米涂层材料,记忆材料,各种新型的工程塑料等;

3. 对新技术进行开发:比如消费电子中OLED显示屏技术,近年比较流行的无线充电、快速充电技术,指纹识别技术从光学技术发展到硅技术,再到超声波技术等;

4. 对新工艺进行采纳:比如焊点用电阻焊加胶水代替等。

工业粘合剂的新机遇在哪里?

这种对新设计、新材料、新工艺的不断追求,为工业粘合剂,即工业胶水行业的迅猛发展提供了前所未有的机遇。以我们耳熟能详的手机为例,我们做了一个粗略的统计,一个普通的智能手机上,大概就会有超过160个用胶点。如果全球每个手机多增加一个主摄像头,那么单单这一个改变,就会增加至少15吨的用胶量!

再以汽车产业为例,一辆常规的汽车在2000年前后整车的用胶量大概在15公斤左右,而这一数字在2016年增加到40-50公斤。这其中汽车的电控化、智能化贡献都比较大,汽车电子元器件的成本从上世纪70年代的2%增加到现在的20%以上,包括电加热座椅、座椅记忆功能,自动巡航等。目前,一个汽车里面用到的FPC面积大概为近0.8平方米左右,所有的FPC与PCB加起来有超过100个。

近年来,新能源汽车和无人驾驶技术是汽车产业最为活跃的两个亮点。新能源汽车中的电池组件的生产组装需要大量用到工业胶水,而其中的检测单元、保护系统以及驱动系统,也都离不开工业胶水的保护、灌封等;未来的无人驾驶汽车将会有无数多的传感器,包括16个以上的高清摄像头,这些单元的组装和正常工作都离不开工业胶水。所以,工业胶水在汽车行业的用量将会保持快速增加的态势。

工业粘合剂在电子制造业中的应用及发展趋势(上)

工业粘合剂实现连接有什么特点?

工业粘合剂即工业胶水作为一种连接方式,具有如下特点:

轻:它不同于繁冗的机械连接,比如铆接、螺纹连接、焊接,而是采用树脂类型的粘接,能有效地减轻产品的重量,让设计更加简洁而实用;

微:机械连接、物理连接不能达到的区域,工业胶水完全胜任这个挑战,粘接面积可以是几平方毫米,粘接缝隙可以是微米级别, 对狭小缝隙的填充、密封以及保护作用,都可以完美实现;

快:UV紫外粘接,几秒,甚至是1秒直接实现高效固化,适合大量的消费类电子产品,同时能耗相对较少;

强:粘接工艺的内应力小,多数情况下是面结合,同时工业胶水通过材料内聚力和表面粘接力,提供强有力的粘接效果;

杂:金属与金属,塑料与塑料,金属与塑料,都可以实现粘接紧固,还可以使用胶水达到填充、包封、保护、固定等作用;

正是由于工业粘接工艺的上述优势,它在现代制造业中必将更广泛地替代传统工艺而发挥越来越大的作用,如消费电子的小喇叭和摄像模组几乎全部是用工业粘合剂粘接起来的,再如目前讨论比较多的医疗行业的球囊内窥镜,工业粘合剂在其中发挥了不可或缺的作用。

工业粘合剂有什么特殊性?

工业胶水属于精细化工行业,但它使用面广很广,几乎无处不在,而且胶水种类多、品牌杂,甚至是一家供应商旗下就会有好几百款产品。另外,胶水选型需要有专业的知识和背景,它涉及到材料、化工、表面处理、电化学、结构设计、工艺等诸多方面,会影响到生产效率、良率、成本以及产品功能、品质等。而且,胶水的正确使用与生产工艺息息相关,是一个多学科交叉的任务;最后,胶水的运输和存储有严格的规定要求。

正是由于工业胶水的这些特殊性,很少有企业能真正把它用好;而且很多企业就是因为在使用工业胶水上出了问题,导致项目拖延,产品良率不高,生产效率低下,甚至影响企业的竞争力与生存空间。

工业粘合剂在电子制造业中的应用及发展趋势(上)

(来源:慕尼黑上海电子生产设备展/EMasia中国电子制造)

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