本文簡要介紹了UV LED紫外光固化技術以及該項技術在電子行業(yè)粘合和涂裝應用領域的諸多優(yōu)勢。產(chǎn)品制造商、設備制造商和化學制劑配制商閱讀本文后可以了解UV LED紫外光固化技術的優(yōu)勢并知道如何在制造工藝過程中應用UV LED紫外光固化技術。本文以下章節(jié)展示的具體示例包括制造商如何使用UV LED紫外光固化技術制造觸摸屏、移動電話、微型揚聲器和磁盤驅(qū)動器等產(chǎn)品。

紫外線（UV）光固化技術是通過利用紫外線能量將液體變?yōu)楣腆w的一種光致聚合作用過程。吸收了紫外線能量之后，光引發(fā)劑（PI）將產(chǎn)生自由基，該自由基通過聚合反應過程引發(fā)與粘合劑（單體和低聚物）的交聯(lián)反應，從而固化或凝固油墨、涂料或粘合劑，而上述整個過程通常只需在短短數(shù)秒鐘內(nèi)就可以完成。

自1960年最初推出之后，今天眾多制造商已經(jīng)在各應用領域廣泛使用紫外線光固化技術，包括平面藝術印刷到汽車前照燈涂層等等。事實上，紫外線光固化技術市場仍將不斷增長，且由于其具備更高的生產(chǎn)效率、更優(yōu)異的質(zhì)量和性能，以及更好的環(huán)境效益價值，因此取代了水基和溶劑基熱干燥工藝技術。

傳統(tǒng)上而言，大多數(shù)的紫外線光固化技術通過在離子化氣體（通常為汞）室內(nèi)產(chǎn)生電弧以激發(fā)原子，然后原子發(fā)生衰變，從而產(chǎn)生能夠生成紫外線能量的弧光燈，向外發(fā)射光子。發(fā)射的光子涵蓋范圍廣泛的光譜，包括一些紅外線和可見光。但是，通常只有約20%的光譜對于紫外線光固化工藝過程來說是有用的。

一、UV LED紫外光固化技術

UV LED是一種針對紫外線固化技術應用的發(fā)光二極管，這種二極管能以一種完全不同的方式產(chǎn)生紫外線能量。當電流或電子移動通過稱為二極管的半導體器件時，它將以光子的形式向外發(fā)射能量。二極管中使用的具體材料決定了這些光子的波長。如果使用紫外線發(fā)光二極管，其輸出波長范圍通常很窄+/-10nm。值得注意的是，紫外線LED燈和汞燈在輸出強度和波長之間的差異對于理解紫外線光固化工藝過程是十分關鍵的。

UV LED紫外光固化技術的商業(yè)化應用已有超過十多年的歷史。然而，其獨特的輸出特性要求配方設計師制備出新型的紫外線化學制劑，從而便于充分利用UV LED紫外光固化技術的諸多優(yōu)勢。為了使油墨、涂料或粘合劑的紫外線光固化過程更有效果和效率，配方設計師在尋求通過PI的光譜吸收來交疊紫外燈的波長輸出。針對典型的汞燈固化工藝過程而開發(fā)的許多現(xiàn)有的紫外線配方制劑使用的是廣譜性PI。通常在UV LED固化工藝輸出范圍內(nèi)能夠吸收一些光譜，但是大部分PI吸收波長范圍被白白浪費。因此，為了獲得更有效的固化效果，可以專門針對UV LED固化工藝技術研制一種新型配方制劑，使PI能夠吸收的長波紫外線波長范圍得以擴大。

1、優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的汞燈相比，UV LED紫外光固化技術使用紫外線LED燈具備的眾多極其顯著的應用優(yōu)勢，其中包括更環(huán)保（無臭氧或汞排放），降低基材熱量，以及更高的能源效率。除了這些優(yōu)勢之外，UV LED紫外光固化技術非常適合用于電子產(chǎn)品制造領域，因為該項技術具備更高的一致性和可靠的過程控制性能，且能夠降低產(chǎn)品的停機時間，這是滿足最終用戶嚴格需求的必要條件。UV LED紫外光固化技術還能提供更精確的粘合效果，這是因為該項技術可以確保更精確地定位和對齊元器件，然后在短短數(shù)秒鐘內(nèi)使粘合劑固化。通常，在使用UV LED紫外光固化技術之后，電子產(chǎn)品制造商可以看到制造效率提高了5-20%。

在大多數(shù)情況下，相對于傳統(tǒng)的水基或溶劑基化學制劑而言，紫外線化學過程可以提供改進的固化性能和功能。例如，紫外線涂料具有優(yōu)異的抗劃傷性，在電子顯示屏粘合和涂裝應用領域應用廣泛，它還具備杰出的光學性能，如能夠減少反射并改進易讀性，即使是在太陽光照射的條件下。

鑒于UV LED紫外光固化燈優(yōu)異的外形、體積小和重量輕等優(yōu)點，它非常容易設計用于制造設備，并且通過使用行業(yè)標準的PLC接口還可以實現(xiàn)簡易控制。在大多數(shù)情況下，由于它固化速度較快，制造商可以實現(xiàn)自動化批量處理，從而顯著提高生產(chǎn)效率。另外，由于許多電子元件體積都非常小，所以UV LED紫外光固化燈的聚光燈和光導管非常適合于直徑達10毫米的固化區(qū)域。

2、化學制劑

針對電子應用領域的紫外線化學制劑通常包含丙烯酸酯、硅酮或環(huán)氧制劑，其中丙烯酸酯由于具備更快的固化速度，因此為制造商之首選。許多配方制劑都是單組分形式，因此其處理和涂覆非常方便。大部分的紫外線制劑都是100%固體形式，不會產(chǎn)生溶劑的排放問題，并且可以根據(jù)具體的應用需求提供各種不同等級的粘度。這些配方制劑的保質(zhì)期從6個月到數(shù)年不等。對于某些紫外線配方制劑而言，特別是那些用于粘合或封裝的配方制劑，其中紫外線能量由于存在陰影區(qū)域而無法到達任意位置，因而需要使用雙重固化原理來獲得較好的固化效果，例如紫外線加熱或潮濕固化。紫外線膠粘劑可以通過使用注射器精密點涂來粘附不同的材料，例如金屬、玻璃和塑料。

3、在膠粘劑和涂料中的應用

眾多不同的電子產(chǎn)品在其制造過程中都使用了UV LED紫外光固化技術。在這里，本文僅對以下已有顯著增長的四個應用領域進行介紹，增長原因主要是深受廣大消費者喜愛的移動電子產(chǎn)品得以開發(fā)，元器件的微型化，以及制造商對于更高生產(chǎn)率的需求。

二、觸摸屏

由于在智能電話、平板電腦、電子書閱讀器、移動游戲控制器和車載導航系統(tǒng)的廣泛使用，觸摸屏市場將保持持續(xù)性的增長。亞太地區(qū)已經(jīng)發(fā)展成為觸控屏制造領域規(guī)模最大、增長最快的區(qū)域市場。相對于弧光燈而言，UV LED紫外光固化燈在觸摸屏制造領域提供了具有更高一致性和可靠性的工藝流程，不會造成熱敏感元件損壞或變色的情況。

一塊觸摸屏是多個不同層的組合，例如液晶顯示器（LCD）或有機發(fā)光二極管（OLED）、玻璃、導電層和非導電層，以及柔性保護層。每一層都需要涂覆液體光學透明粘合劑（LOCA）以提供強大的粘合力，需要能隔絕水分滲入的保護性密封層，理想的光學性能以及能夠承受陽光照射。

UV LED固化粘合劑配方通常采用丙烯酸或環(huán)氧樹脂，在365nm的紫外線波長照射下固化而成，具備優(yōu)異的光學性能，如具有透光性、能減少反射、防霧、耐沖擊及耐擦傷。對UV LED固化粘合劑很容易去除，且具備較高的彈性而不會在層與層之間產(chǎn)生收縮或拉伸，因此不會導致圖像失真。

組裝成一塊觸摸屏之前，LCD和OLED顯示器的制造商也可以使用UV LED紫外光固化技術。UV LED固化燈具備較低的熱量輸出，能按需提供固化工藝作業(yè)，因此特別有利于防止敏感性元件損壞，能提供一致性的高速工藝過程。其中，一個特別的應用領域為OLED的邊緣封裝，該工藝采用環(huán)氧樹脂和局部固化UV LED系統(tǒng)以提供精確、
高效的固化工藝技術，從而有效隔絕水分滲入。

三、微型揚聲器

隨著智能電話、平板電腦和其他移動電子設備的普及，微型揚聲器的市場也在不斷增長。該項應用的挑戰(zhàn)是需要將不同材料（金屬、紙張、塑料）進行粘合，減小溫度對敏感元件的影響以及高速高精度的要求。UV LED紫外光固化技術使用丙烯酸粘合劑和通常為365nm的紫外光，可以實現(xiàn)可靠、高效的生產(chǎn)工藝過程。例如，在音圈與振膜的粘接中，振膜通常由聚酯薄膜、紙張或金屬制造而成，整個過程僅需2-3秒，且UV LED紫外光固化燈的“冷固化”性能不會損壞嬌柔易損的振膜材料。
 
憑借UV LED紫外光固化技術，微型揚聲器的生產(chǎn)速度可高達6000件/每小時。為了確保提供準時交貨服務，在固化之后可立即通過OEM進行測試，從而省去了用于保持現(xiàn)有庫存量的要求。

除了上述提及的觸摸屏和微型揚聲器應用之外，UV LED紫外光固化技術非常適合用于裝配和涂裝移動電話的攝像頭模組、鏡頭、耳機聽筒、麥克風和外殼。UV LED紫外光固化燈可以在大批量生產(chǎn)作業(yè)時長期保持一致性的輸出，具備較低的熱量輸出，且能避免敏感性組件損壞，使UV LED紫外光固化技術成為移動電話組件組裝領域的有效解決方案。此外，UV LED紫外光固化燈具備小尺寸和高功率的特性，可以容易地融入高效的制造工藝過程。

當前，移動電話中的緊湊型相機模組的組裝都使用UV LED紫外光固化技術來粘合微型元器件。為了將透鏡托架與圖像傳感器連接在一起，UV LED紫外光固化技術采用了一種自動化系統(tǒng)，能將紫外粘結劑精確地涂敷在傳感器外殼上。接著，采用精確的定位系統(tǒng)準確地將透鏡托架定位在傳感器外殼上。最后，UV LED紫外光固化燈可以在數(shù)秒內(nèi)使粘合劑固化完畢。由于UV LED紫外光固化技術具備較高的效率，因此移動電話組件的生產(chǎn)率可高達900件/每小時。

四、磁盤驅(qū)動器

UV LED紫外光固化技術是磁盤驅(qū)動器（HDD）元器件的粘合劑固化的理想應用技術，例如懸架、讀/寫磁頭，和磁頭臂組件。UV LED紫外光固化技術針對這些應用領域具備更高的可靠性、生產(chǎn)率和產(chǎn)量。紫外線固化膠粘劑具備較低除氣性，在很短的固化時間內(nèi)可輕松完成滴涂。

懸架部件，即通常所說的磁頭萬向架組件（HGA），用于支撐旋轉磁盤表面上的讀/寫磁頭。懸架總成還攜帶著從讀/寫磁頭傳送到磁盤驅(qū)動器的電子信號。由于磁盤驅(qū)動器的體積已變得越來越小，懸架和讀/寫磁頭限制在更為嚴格的設計公差范圍內(nèi)。因此，更加難以精確、可靠地定位讀/寫磁頭，從而不能保證安裝懸架的同時還能保持其導電性。UV LED紫外光固化技術則提供一種快速固化黏性，可以將各個部件組合在一起，同時，涂覆的導電性粘接劑將暴露在高溫環(huán)境下加以固化。最近，磁頭萬向架組件（HGA）的生產(chǎn)通過利用基于環(huán)氧樹脂或丙烯酸酯化學組分的導電性UV LED紫外光固化技術固化的配方制劑來消除兩種不同粘合劑的使用需求。這種方法極大地提高了生產(chǎn)產(chǎn)量和生產(chǎn)率。

五、結論

UV LED紫外光固化技術由于具備一致性和穩(wěn)定性的工藝過程，同時能減小對熱敏感元件的損壞，能夠確保電子產(chǎn)品制造商獲得更高的收益率和生產(chǎn)率。由于UV LED紫外光固化燈僅需很小的空間，因此可以很容易地將UV LED紫外光固化燈集成到較小的空間內(nèi)。UV LED紫外光固化燈不會產(chǎn)生臭氧排放或危險性汞廢物，因此，該技術被認為是目前市場上可行的最環(huán)保、最安全的紫外線光固化技術方案。

電子膠粘劑和涂料供應商都可以使用與UV LED紫外光固化技術相配套的配方制劑，該配方制劑易于精確處理和涂覆，且工藝過程速度很快，因而在電子制造領域得到廣泛應用。眾多電子產(chǎn)品制造商都已在UV LED紫外光固化技術使用過程中受益匪淺，從而得以改進他們的生產(chǎn)工藝流程。觸摸屏、移動電話、微型揚聲器和磁盤驅(qū)動器僅僅是UV LED紫外光固化技術的幾個具體商業(yè)化應用實例。已在使用弧光燈紫外線固化技術，或需要提高生產(chǎn)率的電子產(chǎn)品制造商都應該著眼于UV LED紫外光固化技術。

參考文獻
1. Boost Productivity With UV-Curing Adhesives by Martin Kluke and Torsten Uske, August 9, 2013, http://www.assemblymag.com/articles/91449.
2. UV curable and electrically conductive adhesive for bonding magnetic disk drive components, US 6942824 B1, http://www.google.it/patents/US6942824.