认证ISO9001 ISO14001 IATF16949
ROHS UL REACH FDA

邮箱Marketing@beginor.com

021-64603105 联系电话
ENGLISH
Enter Keyword
首页 走进拜高 解决方案 产品中心 新闻动态 联系我们
胶水百科 热搜新闻 拜高新闻知识问答

知识问答

answer all the questions

UV固化的用途有哪些?UV固化设备怎么选择?

2022.06.23 09:37:25   Clicks

随着我国改革开放的不断推进,印证中国从制造大国迈向制造强国的,便是制造业整体实力的不断提升,从大型高端制造装备走出国门,到半导体封装行业的高精度高集成设备的突破,几十年的制造大国的辛勤沉淀造就了中国成为世界上具有最完整产业链的国家。


期间,快速的经济发展和以互联网和无线通信技术为底层支撑的通讯技术的进步及商业化,使得消费电子在过去20年成为引领和支撑电子行业发展的核心驱动。消费电子行业最大的特点就是周期短、迭代快、需求数量大,同时竞争也是最激烈。相应的电子制造业也必须是高效、高产能。其实,市场对效率的期待和追求也如同对品质的追求一样,没有停止过。故而,在生产过程中高效、环保、节能的UV固化技术在过去30年得到了迅猛的发展。这主要是由于三方面的原因:


UV固化设备怎么选择?

 

1、 高效节能

工业粘合剂,即工业胶水为例,UV胶水的固化,基本上是在秒级别的时间完成的。室温固化的双组份粘合剂完全固化一般需要24小时或更久;而加热固化的胶水,往往也需要30分钟到1小时左右。所以从效率上讲,其他固化方式的胶黏剂是与UV胶无法比拟的。尤其是本世纪初兴起并逐渐成熟的LED UV技术的采用,大大的降低了UV固化设备的单位时间的能耗,再加上UV技术的高效,与加热固化的胶黏剂对比,其高效和节能效果不言而喻。

 

2、 绿色环保

绿色环保是当今时代的主题,尤其是随着国家节能减排政策的实施,出台了一系列法规限制和叫停传统的高污染、高排放的产品生产。比如溶剂胶。此类溶剂型产品生存的空间越来越少,也促进了人们对UV技术这一绿色环保的新技术的不断研究,进而开发出了UV类型的替代品,包括UV漆、UV油墨、UV工业粘合剂,广泛应用于美容美甲、家具、一般工业、印刷、造币、增材3D打印,电子制造业等各个行业。

 

3 、性能优越

UV技术尤其是UV胶水在电子行业得到广泛应用的最大的原因之一,就是它所表现出的卓越的性能。UV胶的各种性能,比如硬度、断裂延伸率、粘度、对不同材质的粘接强度等都可以比较容易的进行调整,以适应各种应用场景和不同材质的粘接应用。这极大地促进了UV技术,尤其是UV胶水在消费电子行业的广泛应用。

UV技术必然需要UV固化设备,即UV灯。而UV固化设备从发光原理角度讲,可以分为电极激发的气体放电技术、微波激发的气体放电技术和近些年来兴起的LED芯片(固态)发光技术。目前,市面上各种技术的UV固化设备并存,加上LED固化设备近10年的飞速发展,国内及国际品牌同台竞技,使人目不暇接。那么,如何选择UV设备是摆在大家面前的一个实际问题,以我们熟悉的胶粘剂行业作为应用基础,因为UV胶水本身千变万化,品牌众多,所以为UV胶水选择UV固化设备颇具代表性。笔者就此梳理了一下,通常我们应从如下几个方面进行考虑:


 先选定胶水还是先选定UV固化设备?

  这个问题往往在遇到一个全新的项目时,就显得十分重要了。尤其作为项目的负责人,必须要考虑找到合适的胶水,也要找到合适的UV灯。那么,先定哪一个?就是谁主谁次的问题。经验告诉我们,一般都要先定胶水,再选择UV灯。貌似结论已经很清楚了:既然是要考虑UV灯,那么,胶水就是UV胶了。那还有什么先后顺序可以考虑的?其实不然:



UV固化的用途有哪些


  • 胶水是为最终产品服务的,固化设备是为工艺服务的,从这一点来讲,胶水的优先级更高

  • 胶水的选择更加复杂、要考虑的因素更加多,比如对产品的粘接性能,可靠性、工艺可行性,成本等因素

  • 往往胶水选定后,其TDS上已经会有固化设备的相关推荐,比如波段、光强、固化时间等。可以根据这些内容比较容易地找到合适的固化设备

 

波普匹配原则

  在定好了UV胶水后,再去选择UV灯,那么波普的匹配就显得十分重要了。它甚至是选灯的第一原则。一般的胶水的技术参数表上都会列出固化的最佳波段,尤其是针对LED的UV固化设备,比如365 nm, 405 nm等,个别的也有460 nm的波段。如果是传统的放电式汞灯,那么波段往往不是太大的问题,但也要看波普的主峰是否与胶水的吸收波普的主峰重叠或接近。重叠度越高,则效率也越高。


  但如果仅仅认为这样就解决了波普的匹配问题,那就错了。其实,还有很重要的一个因素,那就是基材。UV胶往往是用来粘接不同基材的,常规的理解是:至少其中一个基材应该是透明的,只有这样光才能穿过基材,照射到胶水内部。但这种理解还不够科学。因为我们理解的透明,其实是可见光的穿透,但这里面还有两个因素要考虑:首先是到底能够透过哪个波段的光?其次是在这个波段,透光率到底是多少?所以,最好有一个透过率的曲线。这样就能从以上两方面定量地描述透光情况了。比如一般的透明PC材料,看起来很透明,但透光主要从400 nm开始,而UVA波段(<380 nm)以下的光都被阻隔了。所以,如果用UV胶粘接PC,选365 nm固化的胶水和365 nm的灯,其实也是不合适的,因为PC把365纳米的光都阻隔掉了,最终胶水还是无法吸收到365 nm的光线。

  所以,波普匹配,要考虑的因素是素材的透光性能,胶水内光引发剂的吸收谱和UV灯的发光谱三者的匹配。只有三者之间有重叠,才算匹配,而且重叠度越大,匹配度越高。固化效果就越好。

 

重要参数:光强——并非越高越好!

  在LED UV固化设备越来越流行的当今,很多LED UV固化设备供应商在销售宣传时,都把高的光强作为一个卖点大肆渲染。但从应用的角度来讲,并非光强越高就越好,要具体问题,具体分析。解释如下:

  1. 对部分胶水,光强过强,反而粘接效果不好,或者固化效果不好。有些胶水在光强过强的情况下,反应速度会大幅度提升,导致胶水内部以及界面的应力过大。反而使得最终整体的粘接强度下降;有些胶水,当适度提高光强时,表干效果会改善,但随着光强的进一步提高,表干效果反而会更差。

  2. 胶水中的光引发剂的含量是一定的,每种光引发剂与光子的反应速度也是固定的。当光剂量超过了光引发剂的吸收能力,则再高就没有太大意义了。

  3. 相对于更高的光强,波普匹配更加重要。如果波普不匹配,再高的光强,也无法让胶水固化。

 

 UV固化设备的类型

   如前所述,UV固化设备也有不同的类型,从发光原理角度来讲,可分为:有极汞灯,无极灯以及LED灯三类。有极汞灯,又分为低压汞灯、中压汞灯和高压汞灯。其特点是宽波普,一般光强不高,发热量较大,寿命一般在1500 小时左右;无极灯,最早是美国一家公司的专利产品,靠微波激发发光,但专利保护期已过。国内目前也出现了类似产品。此类灯光强高、光衰少、开关无需等待,发热量大,能耗高,灯泡寿命比汞灯明显长,大概在6000到8000小时左右;LED灯,是近些年出现的新技术,主要是靠LED芯片发出特定的波段的光谱,一般365 nm,385 nm,395 nm及405nm等波段比较常见,偶尔也有见460 nm的。是目前发展最快的新型UV固化设备,按照冷却方式,又分为风冷和液态冷却,一般寿命在20000 小时左右。


  一般来讲,在电子制造领域进行UV胶水的固化,选LED UV固化设备是一个趋势,主要还是由它在发热量、节能环保、寿命、光强的均匀性、开关反应时间、设计灵活性、体积等方面,具有传统放电式汞灯无法比拟的优势。但这并不是一个定律。有时候由于使用胶水的特殊性,或许选传统汞灯更有利于达到预期的产品性能。比如有些环氧类型的UV胶,在固化的时候,UV设备发出的“热量”可以帮助它实现更好的固化,而LED是“冷光源”,用此类设备固化这些环氧类型的UV胶,就不是最合适的。另外,有些亚克力类型的UV胶,表干效果不好,为了改善表干效果,使用无极汞灯就是不错的选择。关于这方面,可以咨询胶水供应商和设备供应商,听取他们专门的意见和建议。


 成本因素,如何考量?

    成本是所有企业都要考虑的一个因素,尤其是一次性的设备投入,当采购数量多,金额比较大时,更值得关注。但往往在考虑成本的时候,企业更容易关注一次性的直接采购成本,而忽略了其他方面的隐形成本。比如能耗造成的间接成本,这种成本是长期的,所以也必须考虑。另外,正常维护保养的成本,也值得关注,比如传统的放电式的UV设备,有UV灯泡的更换成本,有些带液态冷却系统的,也有额外的维护成本等。而由于质量问题导致的额外停工停产的成本,不在本文考虑之列。但确实也是值得关注的,所以,选择品质好的大品牌是减少这方面成本的关键,有时候不能一味追求直接采购成本低。价格过低的产品往往会偷工减料,质量把控不严,给后续的生产带来隐患,这种成本其实反而比较高!

 

 结构设计和尺寸

  还有一个在选择UV设备时不得不考虑的因素就是产品的结构外形设计和尺寸。这包含如下几个方面:

  1. 发光区的形状

  按照发光区域的形状,可以把UV灯分为点光源、线光源、环形光源、面光源等等。一定要结合自己产品的大小,具体的应用和产线的设计(比如流水线式的还是工位式的)来定。

  1. 有效发光面积

  有效发光面积是指光源的发光面积占光源所在平面的比值,类似于手机的屏占比。有效发光面积越高,越有利于光源(灯头)在产线的集成安装和多台UV设备的无缝拼接。

  1. 总的体积大小

  这对于产线布置,有效提升生产场地的使用率等十分重要,尤其是大规模生产的时候,是一定要考虑的因素。


 安全因素

 安全是生产型企业永恒的话题。对于购置UV灯这样的工业专用设备,同样也要考虑安全因素。首先要关注对操作人员的安全防护。因为UV设备会发出紫外光,较低波段的紫外光对人体,尤其是眼睛会有伤害。所以,负责任的供应商一般都会在提供设备时也配套相应的防护措施,至少要告知使用单位并监督指导做好防护工作;其次是生产质量安全问题,这里面也包括很多方面,比如灯头是否有过热保护及报警功能,是否有灯珠/模块失效报警功能,是否有光强超限报警功能等。甚至提供报警联动信号及防呆系统,也就是说,不只是报警,而且设备输出信号,使产线立刻停止,实现联动,防止次品产生。


服务

  很多时候,大家采购设备往往比价格,看质量,查硬件,却容易忽视供应商的软实力,那就是服务!这包括供货周期和供货能力,免费服务/质保期限,配件订购周期,设备供应商的反应时间,是否可以扩展配套设备和提供整体解决方案的能力等。好的服务无疑为后续的安全、顺利高效生产保驾护航。

 

总结

  以上从实用的角度对电子制造领域选择UV固化设备要考虑到的方方面面进行了梳理。主要是希望广大企业和相关负责人在选择UV固化设备时,少犯错误,少走弯路。减少因为关注点不全面而造成的人为损失。其实,在选择UV固化设备时,只要考虑到如上列举的因素,基本上就能找到最合适的UV固化设备了。最合适的就是最好的,而非最便宜的或者最贵的。


拜高声明:网站部分文章系转载网络信息,拜高登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其描述。如有版权问题,请联系拜高删除。

本文链接:https://www.beginor.com/article/216.html