隨著合成膠粘劑技術的不斷進步,新型膠粘劑層出不窮,粘接可靠與拆膠方便往往難以同時滿足,粘接方便可靠、拆膠下盤容易、易于清洗以及殘膠少等,仍是光電元件上盤用膠的最基本要求。
所以,固化快、粘接力強和應用領域廣泛的合成膠粘劑是光電工業用膠的最大需求,常用的加工用膠及應用實例:
無機膠粘劑
無機膠粘劑是光電元件上盤加工中最早采用的一種工藝用膠,石膏、水泥是這類膠粘劑的最典型代表。石膏模上盤時,先將光電元件待加工面置于涂油的貼置模上,貼置模周圍設有橡皮圈;將已調勻的石膏水泥混合漿倒入橡皮圈內,淹沒待加工元件,混合漿未完全凝固前放在托置平模上;待混合漿完全凝固時,解去橡皮圈,沿水平方向從貼置模上除去石膏模,即可加工光電元件;加工完畢后輕輕敲打石膏模,即可取出光電元件。
熱熔膠
熱熔膠通常是指室溫呈固態, 加熱熔融呈液態,涂布、潤濕被粘物后,經壓合、冷卻即可瞬時完成膠接的一類膠粘劑。熱熔膠是以熱塑性樹脂或橡膠為基體,并配以其他輔料等制備而成的,也是一種多成分混合物、100%固含量的膠粘劑。熱熔膠具有成本低、粘接對象廣泛、粘接工藝簡單、粘接速率快以及便于自動化操作等優點,但其存在耐熱性差、耐溶劑性欠佳、粘接強度不高且不能用于熱敏性材料粘接等缺陷。對光電元件加工而言,熱熔膠耐熱性差、粘接強度不高,故其更有利于拆膠下盤。
熱熔膠是光學行業應用最廣泛的膠粘劑,常用的火漆、柏油和松油蜂蠟等就是最典型的熱熔膠。因加工光電元件曲率半徑及所用熱熔膠柔性等不同,熱熔膠上盤又分為彈性上盤及剛性上盤兩類。彈性上盤主要用于曲面光學元件的上盤加工,常用膠粘劑為火漆(火漆由柏油、松香和填料等組成,其柔軟性較好,熔化后黏度較大)。其使用操作步驟:火漆加熱變軟后粘貼在光學零件的非加工面上, 然后按工藝設計排列要求緊貼在貼置模上;將溫度為100~120 ℃的粘接模對正, 放在貼有零件的貼模上,加壓使火漆熔化并黏附在粘接模上,再放入30 ℃左右的溫水中冷卻至火漆硬化; 取出膠球盤,零件已膠接在膠球模上形成鏡盤即可進行加工;完工后將鏡盤放入-30~40 ℃低溫箱中冷卻30 min,輕敲后即可取出光電元件。
EP 膠粘劑
環氧樹脂(EP)膠粘劑是指含環氧基化合物與多元胺、咪唑等開環反應所合成的膠粘劑。EP 膠粘劑具有固化收縮率小、粘接力強、耐高低溫性能優異以及粘接對象廣泛等特點,有萬能膠之美譽[18]。一般認為EP 膠粘劑性能過于優異(粘接力過強)而難于膠拆下盤, 故其不能作為光電元件的上盤用膠。通過調整EP 膠粘劑的配方,降低其耐熱性后,有望作為粘接要求較高的上盤用膠。
藍寶石晶體滾圓時具有切削量大、沖擊力強以及對粘接強度要求較高等特點,故普通膠粘劑無法滿足此要求。選用粘接力強、耐熱性不佳的日本東亞232D 牌號的EP 膠粘劑,將對好光軸的藍寶石晶體粘接在基模上,基模再固定于加工設備上,進行大切削量滾圓。加工完畢后,加熱使膠層軟化, 用單面刀片從膠層中間將膠層切開,刮除表面殘膠,即完成加工。
壓敏膠保護膜
壓敏膠保護膜是一種對其他材料表面具有保護功能的膜狀材料, 主要以聚烯烴薄膜為基材,以橡膠或丙烯酸酯聚合物為壓敏膠基體樹脂,經涂布干燥等方法加工而成的[19]。
硅紅外透鏡采用單件高效拋光時,完工面極易被腐蝕, 需采用3M 公司壓敏膠保護膜對完工面進行保護,加工完畢后,輕松除去壓敏膠保護膜即可。
瞬間膠
α-氰基丙烯酸酯中兩個強烈的吸電子基團(氰基和酯基)連接在同一個α-C 上。這些基團降低了β-C 的電子云密度, 使其易受水之類的親核試劑的攻擊而發生交聯反應,并產生粘接作用。α-氰基丙烯酸酯膠粘劑具有單組分、可100%反應、室溫快速固化( 對玻璃、塑料等可瞬間粘接)、粘接材料廣泛(對大多數金屬、塑料和橡膠材料等均可粘接)、黏度低以及膠層薄等特點,在機械、電子和工藝品等行業中得到廣泛應用。α-氰基丙烯酸酯也存在固化物耐溶劑性差(如丙酮等)、耐熱性欠佳、黏度過小且對多孔材料粘接不牢等缺點。對光電元件上盤而言,其黏度小、對玻璃瞬間固化等特點有利于高精度、小尺寸平面玻璃元件的快速上盤,而其固化產物可溶于丙酮溶劑等特點,更有利于下盤拆膠。
硅橡膠
單組分室溫固化硅橡膠具有熱穩定性優良、固化收縮率低、變形小、彈性好以及對材料粘接性能優良等特點,可廣泛用于儀器儀表、電氣設備、電子元件及建筑等領域。粘接強度不高(剪切強度約2 MPa)是單組分室溫固化硅橡膠的一大缺點, 故其很少用于粘接,更多用于密封;然而,對光電元件上盤而言,低粘接強度的單組分室溫固化硅橡膠更有利于下盤拆膠。
UV 固化膠
UV(紫外光)固化膠是利用光敏劑吸收紫外線產生活性基團,從而引發反應實施粘接。該UV 固化膠具有100%固含量、數秒內固化、應用領域廣泛和節能降耗等優點,尤其在某些傳統膠粘劑不能使用的場所(如熱敏性基材粘接等)更具優越性,目前已廣泛用于化工、機械、電子、輕工和通訊等領域。