Komponenty |
Nowe metody szybkiego montażu komponentów
W dzisiejszych czasach szybkość procesu jest bardzo pożądaną cechą. Dotyczy to również przemysłu elektronicznego, a projektanci i inżynierowie muszą sprostać skróconym cyklom produkcyjnym i potrzebie stosowania ekonomicznych rozwiązań.
Z wymienionych wyżej względów, coraz większym popytem cieszą się kleje, błyskawicznie wysychające po ich aplikacji i połączeniu elementów. Takie produkty jak światłoutwardzalne akrylany i epoksydy czy nowe, utwardzane temperaturowo epoksydy, generują dla firm znaczną wartość dodaną. Przykładowo, mogą one być stosowane do montażu głośników w telefonach komórkowych, scalania wyświetlaczy OLED czy montażu miniaturowych komponentów do płytek PCB.
Dobrze znane na rynku produkty, takie jak światłoutwardzalne akrylany czy epoksydy, charakteryzują się krótkim czasem schnięcia i są stosowane w optymalizacji procesów, w których element musi by przytwierdzony szybko. Pomimo faktu, iż zawojowały one już wiele różnych aplikacji produktowych, zmieniające się potrzeby klientów czy nowe technologie wymuszają ich ciągłe doskonalenie. Ich głównymi zaletami są łatwość zastosowań w procesie produkcyjnym (co ma znaczenie zwłaszcza w procesach wysoce zautomatyzowanych) oraz zdolność do błyskawicznego wysychania bez konieczności stosowania zwiększonej temperatury, co w efekcie wpływa korzystnie na prędkość procesu.
Urządzenia głośnomówiące
Możliwości ich aplikacji w elektronice są bardzo liczne. Obecnie niemal wszystkie elementy głośnomówiące (przykładowo w telefonach komórkowych) są montowane właśnie za pomocą światłoutwardzalnych akrylanów. Stosowane są różne typy klejów, odpowiednich do montażu różnych materiałów (metalu, plastików).
Dodatkowym wymaganiem, stawianym w tego typu aplikacjach jest elastyczność kleju, tak by wytrzymał wibracje generowane przez element. Tylko w ten sposób mogą być zachowane odpowiednie właściwości akustyczne elementu głośnomówiącego. Jednocześnie, klej musi utrzymywać element również w ekstremalnych warunkach (między innymi powinien wytrzymać upadek z wysokości 1.5 m oraz przejść testy zmian klimatycznych).
W procesie produkcyjnym czas przytwierdzania elementu za pomocą światłoutwardzalnych klejów to 2 do 3 sekund. Zastosowanie utwardzania światłem umożliwia całkowitą integrację w procesie montażu automatycznego i uzyskanie szybkiego procesu produkcji.
Rysunek 1:Przytwierdzenie komponentu głośnomówiącego w telefonie komórkowym.
Kleje utwardzane promieniami UV dla technologii OLED
Nowe technologie wyświetlaczy, takie jak OLED (Organic Light Emitting Diode) otwierają zupełnie nowe perspektywy konstrukcyjne przez takimi urządzeniami jak wyświetlacze telefonów o intensywnych kolorach czy, w dłuższej perspektywie czasu, odbiorniki TV. Wyświetlacze tego typu składają się z zestawu luminescencyjnych warstw, podobnie jak klasyczne LED. Jednakże w tym wypadku, poszczególne warstwy są wytworzone na bazie organicznych związków chemicznych.
Bardzo wrażliwa struktura OLED musi być chroniona przed wilgocią, co uzyskuje się poprzez zamknięcie jej wewnątrz dwóch tafli szkła, co jednocześnie zapobiega jej rozkładowi. Struktura OLED jest wytwarzana na substracie szkła, na którym , przy pomocy kleju rozprowadzanego na jej brzegach, przymocowuje się tafle szkła zamykającego całość wyświetlacza. Klej jest następnie poddany promieniowaniu UV i utwardzany pod ciśnieniem. Standardowo, po upływie 30 do 60 sekund klej jest już na tyle twardy, iż mogą się rozpocząć dalsze etapy procesu.
Do wewnątrz struktury nie mogą się dostać większe ilości tlenu czy wilgoci, które mogłyby przeniknąć bądź przez sam substrat szklany, bądź przez warstwę kleju. Mając powyższe na uwadze, warunkiem niezbędnym do wyprodukowania wyświetlacza OLED o odpowiednim cyklu życia jest opracowanie kleju, charakteryzującego się skrajnie małym współczynnikiem przenikliwości tlenu i wilgoci. Poprzednie generacje produktów utwardzanych falami UV nie spełniały wymagań dotyczących dopuszczalnego stopnia przenikania wilgotności.
W celu sprostania nowym wymaganiom, opracowano nową generację epoksydów, utwardzanych falami UV. W przeciwieństwie do wielu wcześniejszych produktów, w ich przypadku nie jest wymagane wygrzewanie po etapie zamknięcia struktury, osiągają one bowiem całkowitą efektywność jedynie po utwardzeniu promieniami UV. Umożliwia to skrócenie procesów produkcyjnych w produkcji masowej, co w konsekwencji prowadzi do obniżki kosztów.
Rysunek 2:W pierwszym etapie procesu zamknięcia struktury OLED nakładany jest odpowiedni klej. Następnie, nakładana jest tafla szkła zamykającego strukturę. W ostatnim kroku całość poddawana jest oddziaływaniu światła UV. Produkty starszej generacji wymagałyby dodatkowego etapu wygrzewania.
Wysoko efektywne lampy utwardzające światłem UV
Procesy produkcyjne mogą również być optymalizowane poprzez zastosowanie wysoko efektywnych lamp utwardzających. Ich zastosowanie umożliwia polimeryzację fotoinicjowalnych klejów czy lakierów, które do tej pory niemal w każdym przypadku były utwardzane przy zastosowaniu klasycznych lamp rtęciowych. W porównaniu do poprzedniej generacji, obecne urządzenia oparte na LED mogą być włączane i wyłączane kiedy tylko zachodzi taka potrzeba.
Jako iż włączanie czy wyłączanie nowego typu lamp pozostaje bez wpływu na ich żywotność, wyczerpując jedynie ich całkowity zasób godzin pracy, zastosowanie lamp LED wielokrotnie zwiększa całkowity okres użytkowania tego typu sprzętu. Kolejną zaletą jest możliwość kontroli intensywności światła emitowanego przez LED w zakresie od 0 do 100% poprzez zmiany parametrów energii zasilającej urządzenie. Co więcej, lampy tego typu jest bardzo łatwo zintegrować w procesie produkcyjnym, jako że ich oprawa jest jedynie nieznacznie większa od średnicy samej lampy, co powoduje, iż wymagają one bardzo niewielkiej ilości miejsca.
Rysunek 3: Lampa utwardzająca opata na LED typu DELOLUX 80
Skrócenie cyklu produkcyjnego przy zastosowaniu szybkoutwardzalnych epoksydów
Epoksydy utwardzane temperaturowo, które już od lat znajdują zastosowanie w sektorach motoryzacyjnym i elektronicznym, zwykle wysychają w czasie dłuższym niż te utwardzane za pomocą promieni UV czy światła. Jednocześnie, muszą one spełniać wysokie wymagania dotyczące siły łączenia czy odporności chemicznej w warunkach podwyższonej temperatury. Czas schnięcia może zostać wydatnie skrócony poprzez zastosowanie jednoskładnikowych żywic klejących.
Jako że dozowanie dwuskładnikowych klejów w ilościach równych dziesiątym częściom miligrama jest niezwykle trudne, zastosowanie jednoskładnikowych utwardzanych temperaturowo klejów jest idealnym zastosowanie tam, gdzie wymagane jest zachowanie szybkiego cyklu produkcji i czasu schnięcia około 6 sekund. Kleje tego typu są poszukiwane przykładowo tam, gdzie zachodzi potrzeba montażu miniaturowego komponentu na płytce PCB (cewki, sensora, obudowy itp.). Rozwiązania tego typu znajdują zastosowanie również w mikro elektronice, gdzie przykładowo zachodzi potrzeba przytwierdzenia komponentu flip-chip.
Rysunek 4: Przytwierdzenie miniaturowego komponentu do PCB.
Autor: Dipl.-Ing. Rainer Dörfler, Product Manager, DELO Industrial Adhesives
Rysunek 1:Przytwierdzenie komponentu głośnomówiącego w telefonie komórkowym.
Kleje utwardzane promieniami UV dla technologii OLED
Nowe technologie wyświetlaczy, takie jak OLED (Organic Light Emitting Diode) otwierają zupełnie nowe perspektywy konstrukcyjne przez takimi urządzeniami jak wyświetlacze telefonów o intensywnych kolorach czy, w dłuższej perspektywie czasu, odbiorniki TV. Wyświetlacze tego typu składają się z zestawu luminescencyjnych warstw, podobnie jak klasyczne LED. Jednakże w tym wypadku, poszczególne warstwy są wytworzone na bazie organicznych związków chemicznych.
Bardzo wrażliwa struktura OLED musi być chroniona przed wilgocią, co uzyskuje się poprzez zamknięcie jej wewnątrz dwóch tafli szkła, co jednocześnie zapobiega jej rozkładowi. Struktura OLED jest wytwarzana na substracie szkła, na którym , przy pomocy kleju rozprowadzanego na jej brzegach, przymocowuje się tafle szkła zamykającego całość wyświetlacza. Klej jest następnie poddany promieniowaniu UV i utwardzany pod ciśnieniem. Standardowo, po upływie 30 do 60 sekund klej jest już na tyle twardy, iż mogą się rozpocząć dalsze etapy procesu.
Do wewnątrz struktury nie mogą się dostać większe ilości tlenu czy wilgoci, które mogłyby przeniknąć bądź przez sam substrat szklany, bądź przez warstwę kleju. Mając powyższe na uwadze, warunkiem niezbędnym do wyprodukowania wyświetlacza OLED o odpowiednim cyklu życia jest opracowanie kleju, charakteryzującego się skrajnie małym współczynnikiem przenikliwości tlenu i wilgoci. Poprzednie generacje produktów utwardzanych falami UV nie spełniały wymagań dotyczących dopuszczalnego stopnia przenikania wilgotności.
W celu sprostania nowym wymaganiom, opracowano nową generację epoksydów, utwardzanych falami UV. W przeciwieństwie do wielu wcześniejszych produktów, w ich przypadku nie jest wymagane wygrzewanie po etapie zamknięcia struktury, osiągają one bowiem całkowitą efektywność jedynie po utwardzeniu promieniami UV. Umożliwia to skrócenie procesów produkcyjnych w produkcji masowej, co w konsekwencji prowadzi do obniżki kosztów.
Rysunek 2:W pierwszym etapie procesu zamknięcia struktury OLED nakładany jest odpowiedni klej. Następnie, nakładana jest tafla szkła zamykającego strukturę. W ostatnim kroku całość poddawana jest oddziaływaniu światła UV. Produkty starszej generacji wymagałyby dodatkowego etapu wygrzewania.
Wysoko efektywne lampy utwardzające światłem UV
Procesy produkcyjne mogą również być optymalizowane poprzez zastosowanie wysoko efektywnych lamp utwardzających. Ich zastosowanie umożliwia polimeryzację fotoinicjowalnych klejów czy lakierów, które do tej pory niemal w każdym przypadku były utwardzane przy zastosowaniu klasycznych lamp rtęciowych. W porównaniu do poprzedniej generacji, obecne urządzenia oparte na LED mogą być włączane i wyłączane kiedy tylko zachodzi taka potrzeba.
Jako iż włączanie czy wyłączanie nowego typu lamp pozostaje bez wpływu na ich żywotność, wyczerpując jedynie ich całkowity zasób godzin pracy, zastosowanie lamp LED wielokrotnie zwiększa całkowity okres użytkowania tego typu sprzętu. Kolejną zaletą jest możliwość kontroli intensywności światła emitowanego przez LED w zakresie od 0 do 100% poprzez zmiany parametrów energii zasilającej urządzenie. Co więcej, lampy tego typu jest bardzo łatwo zintegrować w procesie produkcyjnym, jako że ich oprawa jest jedynie nieznacznie większa od średnicy samej lampy, co powoduje, iż wymagają one bardzo niewielkiej ilości miejsca.
Rysunek 3: Lampa utwardzająca opata na LED typu DELOLUX 80
Skrócenie cyklu produkcyjnego przy zastosowaniu szybkoutwardzalnych epoksydów
Epoksydy utwardzane temperaturowo, które już od lat znajdują zastosowanie w sektorach motoryzacyjnym i elektronicznym, zwykle wysychają w czasie dłuższym niż te utwardzane za pomocą promieni UV czy światła. Jednocześnie, muszą one spełniać wysokie wymagania dotyczące siły łączenia czy odporności chemicznej w warunkach podwyższonej temperatury. Czas schnięcia może zostać wydatnie skrócony poprzez zastosowanie jednoskładnikowych żywic klejących.
Jako że dozowanie dwuskładnikowych klejów w ilościach równych dziesiątym częściom miligrama jest niezwykle trudne, zastosowanie jednoskładnikowych utwardzanych temperaturowo klejów jest idealnym zastosowanie tam, gdzie wymagane jest zachowanie szybkiego cyklu produkcji i czasu schnięcia około 6 sekund. Kleje tego typu są poszukiwane przykładowo tam, gdzie zachodzi potrzeba montażu miniaturowego komponentu na płytce PCB (cewki, sensora, obudowy itp.). Rozwiązania tego typu znajdują zastosowanie również w mikro elektronice, gdzie przykładowo zachodzi potrzeba przytwierdzenia komponentu flip-chip.
Rysunek 4: Przytwierdzenie miniaturowego komponentu do PCB.
Autor: Dipl.-Ing. Rainer Dörfler, Product Manager, DELO Industrial Adhesives
