热熔胶粘剂应用广泛。他们密封硬纸板箱;贴面胶合板;将appliqué附着在织物上;以及汽车内部的安全地毯。

然而,直到最近,消费类电子产品还是与热熔胶相关的最后应用领域之一。现在,新一代热熔胶正被用于智能手机、平板电脑、可穿戴电子产品、无线扬声器和其他移动电子设备的组装。

诺信公司(Nordson Corp.)全球大客户经理特里•邓巴(Terry Dunbar)表示:“热熔胶在电子组装领域的应用相当多。”

热熔胶是无溶剂的粘合剂,在低于80摄氏度的温度下是固体,高于该温度,它们是低粘度液体,冷却后迅速凝结。一些液体粘合剂需要8到24小时才能凝固,而热熔胶的固化时间一般在1到5分钟之间。这降低了装配时间和在制品库存。

热熔胶对组装消费类电子产品有许多优点:

  • 快速的键合形成允许高的线速。
  • 多种配药方法给工程师提供零件设计的灵活性。
  • 它们结合多孔和非多孔表面。
  • 良好的隙填充能力允许部分设计的更大的公差。
  • 它们有很好的防潮性能。
  • 它们的保质期很长,不需要冷藏或其他环境控制。

有几种热熔化学物质可供选择。硅氧烷反应性热熔,聚氨酯反应性(PUR)热熔剂,以及聚烯烃热熔器越来越多地取代胶带和其他粘合剂,用于组装显示器,案例,盖板和电池。

硅树脂热熔

道康宁公司推出了EA-45XX和EA-4600电子组装用硅酮热熔胶。这些反应性的湿固化胶粘剂作为一种热液体应用,在室温下冷却,可迅速与塑料和金属基材形成坚固而灵活的粘弹性键,这种键通常用于智能设备。

推荐的应用温度为120至140℃。可以使用标准的热熔剂分配器(包括喷射阀)分配粘合剂。材料可以在珠子中分配,如0.5毫米。

当配药时,它们可以实现即时的绿色强度,允许在完全固化之前进行处理和组装操作。当暴露在高温下时,材料会软化以允许零件的返工,但它们在冷却后会恢复其典型的性能。

固化后,胶粘剂提供持久的保护
化学品,水分,灰尘和其他环境污染物。此外,由于硅树脂的天然柔韧性,这些胶粘剂可以吸收冲击能量,以增强设备的冲击和抗冲击能力。

这种粘合剂气味低,每升挥发性有机化合物的含量低于15克。它们不含皮肤敏化单体二异氰酸酯。

PUR热熔

汉高公司提供一系列用于电子组装的PUR热熔胶。例如,Loctite 3542是一种增韧、低卤素含量的单组份PUR热熔胶,用于手持电子设备的结构粘接。它非常适合金属,油墨涂层玻璃和塑料的粘合,在冲击和耐冲击要求。该产品被加热和冷却,以提供初始粘性。随着时间的推移,它与水分发生反应,交联成具有良好韧性和耐久性的热固性聚合物。完全固化的产品不重新熔化。

粘合剂在90-110℃的温度下施加用于机器人分配的配方,该材料具有相对长的开放时间:在25℃下,1毫米珠子将有4分钟的开放时间。

PUR热熔胶广泛应用于电子组装,如将显示器粘接到手机壳中。在过去,使用双面胶带。然而,新的无限边缘设计提供了更少的房地产,磁带可以连接。

“我们说的是0.4到0.5毫米的宽度。对于双面胶带来说,空间并不大,”邓巴指出。“即使你能在里面放一根薄胶带,它也没有必要的粘合强度。该组件将不通过跌落测试和热循环测试。

此外,电子产品制造商正试图让他们的移动设备更防水。非常薄的胶带没有很多的依从性或防止水进入。一个较厚的热熔材料珠将提供一些填补空隙的能力,并有助于防水组装。”

柔性锂离子电池是PUR热熔胶的另一个应用。邓巴说:“过去,这些电池的边缘会折叠起来,用单面的卡普顿胶带密封。”“现在,电池制造商正在使用PUR珠。”

PUR热熔胶也取代了将电池固定在移动设备内的双面胶带。邓巴解释说:“通过诺德森的缝隙涂层技术,我们可以配制出8毫米宽、约100微米厚的热熔条。”“它的物理几何形状与胶带相同,但它使用了X-Y工作台和配药阀,这将大大节省人力和材料。”

PUR热熔胶的其他应用包括紧凑的相机模块、无线扬声器、耳机和可穿戴电子产品。

热熔掩蔽剂

并不是所有热熔胶都是粘合剂。汉高最近推出了一种热熔掩蔽材料,Technomelt AS 8998,用于在保形涂层或化学沉积过程之前保护电子元件。

德国汉高公司电路板保护全球产品经理Art Ackerman解释说:“Technomelt AS 8998与普通的自动涂胶系统兼容,允许在非常小的区域快速、精确的沉积,确保只在需要的地方精确覆盖,而不需要材料迁移。”“这是一个巨大的进步,相对于手工包装方法,手工包装是劳动密集型的,精度有限,特别是对小型部件。”

Technomelt AS 8998是一种无硅、无卤素、符合rohs标准的材料,配药后立即具有优异的绿色强度,冷却后凝固。与许多基材兼容,这种抗跌落热熔提供了良好的附着力在各种涂层过程。涂层后,材料剥落迅速而干净,留下明确的边缘和无残留。

Technomelt AS 8998可兼容高达100℃的热工艺,
这与大多数涂料应用一致。耐高温的后续配方正在研制中。

配药用

热熔胶粘剂通常以30毫升注射器的形式供应,不过也有300毫升注射器。注射器可以用耐热塑料或铝制成。前者的优点是可以一次性使用,而后者则需要更多的热量。

Nordson EFD最近推出了Unity HiTemp塑料注射器桶。这些一次性30毫升桶有两种型号。标准的HiTemp注射器筒能在高达87 psi的125℃条件下工作8小时。Extreme HiTemp注射器筒可承受180℃高温8小时,压力高达100 psi。标准HiTemp桶可用于所有热熔粘合剂,包括PURs和硅基改性聚合物。极端HiTemp桶可用于聚酰胺和其他热熔胶。它们还能阻挡波长在200到500纳米之间的紫外线。

分发热熔胶需要三个部件:熔炼器、阀门,以及一个笛卡儿机器人(因为电子组装对精度和体积的要求)。

熔化器将粘合剂加热到110到190摄氏度,这取决于化学成分。PURs位于温度范围的低端;聚烯烃的含量较高。热熔硅树脂介于两者之间。

邓巴建议说:“保持体温非常重要。”“你要把温度控制在±1到2度。诺信的设备可以做到这一点,因为它有足够的热质量包裹着粘合剂。你不会想要不断地提高和降低温度,因为那样会降低材料的寿命。你也不想
使这些材料过热,会导致烧焦。”

热熔胶可以采用传统的接触点胶工艺或使用喷射阀。无论哪种方式,设备都应专门设计用于分配热熔胶。“你不会想要简单地在标准配药系统中添加一个加热器,”邓巴敦促道。

分配喷嘴应由黄铜或铜制成,以传导热量。邓巴补充说:“有些应用可能需要喷嘴预热器。”“如果喷嘴很长,它可以起到散热器的作用,所以我们将编程机器人把喷嘴停在预热器中——把它想象成一个加热的车库——在点胶之前加热喷嘴。一旦材料开始流过喷嘴,它就会很热,但如果它只是停在那里,喷嘴就会变冷。”

热熔胶的另一个问题是:它们会串起来。为了解决这个问题,诺信公司在其机器人编程软件中集成了特殊的运动程序。在一根珠子的末端,机器人可以设定在分配路径上自动跟踪喷嘴的前进或后退,这样当绳子折断时,它就会回到现有的珠子上。