2023-10-20 15:22:17 作者：邵建義
邵建義畢業(yè)于大連理工大學(xué)，獲博士學(xué)位。現(xiàn)任德國好樂紫外技術(shù)貿(mào)易（上海）有限公司董事，總經(jīng)理。
邵建義曾于德國帕德博恩大學(xué)機械系任博士后研究員，從事工業(yè)粘合劑的計算機模擬、仿真與實驗研究。其后，他一直活躍于膠黏劑行業(yè)。在這近20年的工作中，邵建義積累了大量而寶貴的工業(yè)粘合劑應(yīng)用經(jīng)驗。他深入耕耘不同的行業(yè)，包括微型揚聲器、CCM/VCM、觸摸屏、智能卡、RFID、汽車電子、醫(yī)療、光伏等。尤其對把UV膠水推廣到微型揚聲器行業(yè)，作出了不可磨滅的貢獻。在此期間，邵建義在不同行業(yè)成功開發(fā)完成了一系列重大項目，和40余家世界500強及國內(nèi)外知名企業(yè)做過關(guān)于膠粘劑應(yīng)用方面的培訓(xùn)。
新能源汽車中要用到大量的傳感器、作動器、攝像頭等元器件
粘合劑，也被稱為黏合劑、粘接劑、膠粘劑等，俗稱膠水。史上第一種粘合劑是在石器時代發(fā)明的。在中世紀，凸版印刷的出現(xiàn)和書籍的首次批量生產(chǎn)引發(fā)了膠粘劑行業(yè)的興起。直到20世紀，膠粘劑才用于工業(yè)裝配。
在現(xiàn)代工業(yè)中，粘合越來越多地替代傳統(tǒng)連接，成為小型化與輕量化元器件制造及裝配理想的連接工藝，并且非常經(jīng)濟、高效。小型化更節(jié)約材料，也更節(jié)能，在輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計中，粘接技術(shù)能夠可靠地連接大量不同的材料，這是其它連接技術(shù)無法企及的。如果沒有高科技粘合劑，當今工業(yè)電子設(shè)備以及汽車，醫(yī)療和消費電子行業(yè)的集成化和小型化將是不可想象的。
電子產(chǎn)品對新設(shè)計、新材料、新工藝的不斷追求，為工業(yè)粘合劑行業(yè)的迅猛發(fā)展提供了前所未有的機遇。工業(yè)粘合劑的應(yīng)用范圍涵蓋領(lǐng)域從汽車制造、消費電子、航空航天到光電子學(xué)以及一般工業(yè)等。甚至有人認為，未來是粘接時代。
助力新能源汽車行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展
新能源電動汽車是未來汽車產(chǎn)業(yè)的主要方向，有助于解決能源、環(huán)境和城市交通問題。工業(yè)膠水在新能源汽車制造中扮演關(guān)鍵角色，提高整車密封性、降低噪音，同時支持輕量化和節(jié)能。
全球電動汽車粘合劑市場規(guī)模預(yù)計將大幅增長，從2019年的2.23億美元增至2024年的21.58億美元，年復(fù)合增長率高達57%。這表明工業(yè)粘合劑在電動汽車制造中的重要性不斷增加。
那么工業(yè)粘合劑對新能源汽車的安全性、可靠性和舒適性到底起到什么作用？它又是如何助力新能源汽車行業(yè)的高速、高質(zhì)量發(fā)展？
工業(yè)粘合劑作為3D密封墊圈在汽車中的應(yīng)用
工業(yè)粘合劑在激光雷達制造中不可或缺，如擺鏡和支架裝調(diào)、反射板軸加固等，確保汽車行業(yè)的可靠性。國際知名工業(yè)粘合劑供應(yīng)商——德國Panacol公司專門針對擺鏡粘接的應(yīng)用，開發(fā)了一款紫外光固化的高效工業(yè)粘合劑，即使通過1000小時的高溫存儲和低溫存儲，其強度衰減只有5%，保證激光雷達連接可靠性。
激光雷達的Rx探測器模塊對膠水粘接和玻璃要求高，同時在汽車的整個生命周期內(nèi)，不能出現(xiàn)任何粘結(jié)失效問題，還要滿足IP67的防水等級，以及后面的氦氣氣密性測試。此外，后續(xù)的玻璃粘貼的平整度也都有嚴苛的要求，以此確保信號接收可靠。
此外，電動汽車掃描系統(tǒng)里旋轉(zhuǎn)電機的殼體需要使用膠水進行灌封，以應(yīng)對不同材質(zhì)和高溫，確保電機長期有效工作。
工業(yè)粘合劑粘接永磁電機中的磁鐵
激光雷達是一個復(fù)雜的系統(tǒng)單元，林林總總的需要用到膠水粘接或者密封的地方還很多。為了保證激光雷達的正常工作，提供超高性能的工業(yè)粘合劑是非常重要的任務(wù)。
另外，電動汽車的BDU（電池包斷路單元）需要高水平的防水密封，這一問題通?？梢允褂矛F(xiàn)場成型墊圈膠水來解決，從而提高了電池系統(tǒng)的可靠性。
在永磁電機上，磁鐵需要使用超強耐高溫膠水進行粘接，以應(yīng)對振動和高溫工作條件。Panacol公司的高性能環(huán)氧膠St5858是一種可滿足這些要求的材料，對鋼和鋁的粘接強度超過34MPa，甚至在100度的高溫下，還有非常強的粘接牢度，確保了電機的可靠性和性能。
電動汽車的電池管理系統(tǒng)（BMS）是一個至關(guān)重要的模塊，它負責監(jiān)控電池的各項狀態(tài)，如溫度和電壓。為了將這些關(guān)鍵信息傳輸?shù)紹MS，需要連接電池與BMS之間的各個組件。盡管這些組件之間的距離微小，但它們必須承受很高的電壓。如果不加以保護，可能會導(dǎo)致電池發(fā)生短路，從而引發(fā)嚴重問題。工業(yè)膠水在這一過程中發(fā)揮了至關(guān)重要的保護作用，但對其性能要求極高。首先，膠水必須能夠有效地防止電壓擊穿，因此需要具備高介電強度。其次，涂覆在組件上的膠水不能太厚，通常不得超過0.2毫米，并且必須確保膠水不會溢出。此外，膠水還需要滿足其他一系列要求，如與軟板材料具有高黏附強度、耐腐蝕和機械沖擊、不吸水、固化速度快等等。
通過這些應(yīng)用，工業(yè)粘合劑為新能源汽車的制造和性能提升提供了關(guān)鍵支持。然而，這只是汽車上需要使用膠水的眾多部件之一。實際上，汽車中有許多不同的零部件都需要借助膠水來實現(xiàn)連接，其數(shù)量之多令人矚目。據(jù)估算，傳統(tǒng)燃油汽車大約使用二十公斤的膠水，而新能源汽車往往需要使用傳統(tǒng)汽車的兩到三倍膠量。因此，可以毫不夸張地說，工業(yè)粘合劑是新能源汽車的隱形英雄，它在默默地確保新能源汽車的安全性、舒適性和智能性方面發(fā)揮著不可或缺的作用。這種重要性在電動汽車行業(yè)的崛起中愈發(fā)凸顯出來。
工業(yè)粘合劑在表面貼裝中的各種應(yīng)用
助力電子制造業(yè)騰飛
隨著電子制造業(yè)的迅速增長，工業(yè)粘合劑在這個領(lǐng)域變得越來越重要。技術(shù)進步給工業(yè)粘合劑帶來了更高的要求，也創(chuàng)造了機遇。
近年來，高科技技術(shù)如人工智能、5G、高性能計算、智能汽車和數(shù)據(jù)中心得到迅猛發(fā)展，為半導(dǎo)體行業(yè)帶來前所未有的機遇。電子產(chǎn)品變得更小、更輕、更強大，電路設(shè)計更復(fù)雜，能源管理更具挑戰(zhàn)性，這對半導(dǎo)體封裝提出了新的要求。
先進的半導(dǎo)體封裝已經(jīng)成為提高半導(dǎo)體產(chǎn)品性能和降低功耗的關(guān)鍵。工業(yè)粘合劑在封裝工藝、效率、品質(zhì)和可靠性方面發(fā)揮著重要作用。
新技術(shù)導(dǎo)致芯片尺寸增大、厚度減小、功率增加，這可能導(dǎo)致芯片在PCB板上出現(xiàn)彎曲或散熱問題。工業(yè)粘合劑供應(yīng)商通過提升膠水的導(dǎo)熱性能，研發(fā)出導(dǎo)熱系數(shù)超過1 W/(m·K)的導(dǎo)熱貼片膠，解決了這些問題，提高了芯片的散熱能力，減少了彎曲問題。
好樂產(chǎn)品
高密度的先進封裝推動了2.5D、三維封裝、多芯片封裝和系統(tǒng)級封裝的發(fā)展。一級底填膠要求非常高，需要低粘度、低熱膨脹系數(shù)的膠水，以填充芯片之間的微小縫隙。
電子產(chǎn)品的高度集成化縮短了產(chǎn)業(yè)鏈，提高了生產(chǎn)效率，降低了成本。
針對晶圓級封裝，Panacol公司開發(fā)了一種專利技術(shù)——B&L技術(shù)簡化了復(fù)雜的鍵合過程，提高了生產(chǎn)效率。這是工業(yè)粘合劑對WLO（晶圓級光學(xué)元件）革命性地工藝升級的典型案例。
工業(yè)粘合劑在電子制造中扮演著關(guān)鍵角色，適應(yīng)了不斷變化的技術(shù)和市場需求，為電子產(chǎn)品的發(fā)展提供了支持。
實際上，在WLO（晶圓級光學(xué)元件）技術(shù)中使用工業(yè)粘合劑的應(yīng)用遠不止前面提到的那些。WLO的核心材料是光學(xué)級的工業(yè)粘合劑，晶圓級光學(xué)技術(shù)在不同領(lǐng)域迅速發(fā)展，包括MLA（微透鏡陣列）、NIL（納米壓印光刻）等。這些技術(shù)已經(jīng)或?qū)⒈粡V泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域。 在汽車行業(yè)，這些技術(shù)應(yīng)用于迎賓燈、HUD（抬頭顯示）技術(shù)、激光雷達、頭燈等；在消費電子領(lǐng)域，用于手機上的Face ID（面部識別）以及AR/VR設(shè)備上的光學(xué)部件；在醫(yī)療行業(yè)，用于內(nèi)窺鏡、CT（電子計算機斷層掃描）、MRI（磁共振成像）等光學(xué)器件。所有這些應(yīng)用都依賴于工業(yè)粘合劑，以創(chuàng)建光學(xué)微結(jié)構(gòu)或透鏡來實現(xiàn)功能。
時代賦予內(nèi)涵和外延
從上述分析可以看出，工業(yè)粘合劑作為一種連接方式，具有明顯的優(yōu)勢，它不同于繁冗的機械連接，比如鉚接、螺紋連接、焊接等，它幾乎不占額外的空間，可以實現(xiàn)微型化、輕量化；粘接的速度快，有時UV膠僅需要一秒的時間，并且實現(xiàn)高強度連接；它可以把各種不同的材質(zhì)，不同形狀和構(gòu)造的零件連接起來，而且內(nèi)應(yīng)力小。其實，在現(xiàn)代電子制造業(yè)中，膠水的作用已經(jīng)不限于簡單的物理連接，還包括加固、定位、保護、灌封、防水、絕緣、防腐蝕等等。不僅如此，有時候膠水本身也可以作為功能材料使用，比如除了粘接以外，還可以導(dǎo)電、導(dǎo)熱、阻尼、靜電屏蔽，或者作為光學(xué)材料使用，包括透光、導(dǎo)光、遮光、消光、散光等。正是由于這些優(yōu)勢，工業(yè)粘合劑在現(xiàn)代制造業(yè)中必將更廣泛地替代其他連接工藝而發(fā)揮越來越大的作用。
好樂公司廠區(qū)圖
Panacol公司用于先進封裝中的underfill膠
當今技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算以及人工智能與制造業(yè)的不斷深度融合，以及政策層面的利好和人們對美好生活的不斷向往，使得新能源汽車行業(yè)和電子制造業(yè)必然會得到迅猛的發(fā)展。而現(xiàn)代科技的發(fā)展也賦予了工業(yè)粘合劑這一古老而傳統(tǒng)的連接方式全新的內(nèi)涵和外延，使其完全突破了作為傳統(tǒng)連接方式的作用，正發(fā)揮著越來越多元化的不可替代的作用，助力我國工業(yè)和制造業(yè)的騰飛。
編輯：海洋