新型可移除双面压敏胶带在电子产品组装中的应用

刘 波，李 俊

（3M中国有限公司，上海 200233）

新型可移除双面压敏胶带在电子产品组装中的应用

刘 波，李 俊

（3M中国有限公司，上海 200233）

针对当前电子产品组装行业用户对双面压敏胶带提出的可靠强度与可清洁移除的双重要求，介绍了行业用户的应用背景及性能期望，描述了2款新型双面压敏胶带的结构设计和使用方法，展示了其在粘接强度和可移除性能方面的特点，使用户关键零部件报废率大幅降低。

压敏胶带；可移除；返工；电子组装行业

1　前言

压敏胶带相比于传统胶粘剂产品，极大地简化了使用方法，得到迅速的发展［1］。特别是进入21世纪后，电子产品制造业已成为高性能压敏胶带最大的应用市场，并呈不断发展的趋势。据不完全统计，仅在中国市场的年销售额就超过1亿美元［2］。

根据压敏胶制品的结构、性能以及用途等，可以将其从不同角度进行分类。双面压敏胶由于其正反两面都具有粘接特性，可以将不同物件直接粘合在一起，起到固定，贴附等功能，极大地简化了电子产品的组装作业流程并大幅提高了生产效率。电子产品组装行业内大量使用的双面压敏胶带种类繁多，包括了无基材纯胶膜，PET基材双面胶带，无纺布基材双面胶带，双面泡棉胶带及其他特殊基材双面胶带等，它们具有各自的特点，用于不同零部件的组装固定。

当电子产品的各个零部件通过双面压敏胶带组装完毕后，坚固耐用是基本要求。但如果发现组件装配位置偏差需要重新调整，或是因为某个组件故障需要返工更换时，组装厂商往往又希望能够方便干净地移除压敏胶带而不损坏被粘接的零部件，这是双面压敏胶带应用时面临的一个矛盾。随着压敏胶行业技术的进步，一些特殊配方和结构设计的压敏胶带应运而生，实现可靠粘接与清洁移除的平衡兼顾。由于移除原理不同，用户还需要根据实际情况来选择合适的压敏胶产品。

2　新型可移除双面压敏胶带的应用

当前市售的各种双面胶带往往存在一些不足［3］。3M公司近年来研发了2款兼具可靠粘接强度同时又实现易移除无残胶的新型双面压敏胶带，已成功在众多电子品牌产品中推广应用。

第1款系列产品为黑色丙烯酸酯闭孔泡棉结构的压敏胶带1#，泡棉密度960 kg/m3， 厚度从0.15～0.30 mm有不同规格，基本涵盖了电子产品组装中常用的厚度范围。其在常用温度范围内具有可靠的粘接强度，以及优异的抗跌落性能和密封防水性能（可达到IPX7等级［4］）。当用户需要返工作业时，只要对胶带粘接部位进行局部加热至80 ℃以上并保持数分钟，便可通过正拉力或劈裂力将被粘部件脱粘分离。

以0.25 mm厚度产品为例，来说明该款压敏胶带并不是以牺牲粘接强度来实现可清洁移除功能的，尤其是其亚克力闭孔泡棉结构具有吸收能量分散应力的作用［5］，在便携类电子产品非常重要的抗跌落性能方面表现特别出色。

参照ASTM D3330（90°剥离角度）测试标准［6］，以不锈钢为测试基板，胶带在标准室温下静置15 min后的剥离强度达到8.7N/cm，静置72 h后可继续上升至11.5 N/cm。由于电子产品的机壳或框架多为工程塑料或金属如ABS、PC、ABS/PC合金或不锈钢等等，而视窗模块组件又多为玻璃或PMMA材质，图1列举了该款压敏胶带在部分常见电子行业用材料表面的粘接剥离强度。

参照ASTM D3654标准［7］，在不锈钢板表面对该胶带进行静态剪切力测试。在有效面积0.5英寸2，23 ℃，1 000 g载荷和70 ℃，500 g载荷条件下的测试结果均达到10 000 min以上。另外，室温环境（23 ℃）下进行滚筒测试［8］模拟手机自由跌落后的视窗粘接表现，落差高度1 m，翻转速度13圈/min（模拟手机配重155 g，玻璃屏幕15 g，4.5"，胶带模切线宽1.0 mm），可以达到500次以上的抗跌落表现，而其他参与平行测试的市场同等厚度视窗粘接应用产品最好的也不超过300次。

图1　1#胶带在不同材质表面的剥离强度Fig.1　Ultimate peel adhesion of 1# tape on different substrates

另一款可移除新品为特种聚氨酯（PU）基材的双面丙烯酸酯压敏胶带2#，当前的厚度规格有0.1/0.12/0.15 mm，整体为透明色，未来还将提供黑色版本。相比于其他移除原理的压敏胶带，可拉伸移除胶带的优势是可以在不借助外部环境和设备的前提下仅通过手工牵引设计预留的胶带末端拉手使其发生形变，就能实现与2面被粘物体的同时清洁移除。与市面上传统可拉伸移除胶带包括3M早期推出的PE基材可移除双面胶带产品不同，该系列产品的移除拉伸力更小，形变更大（≥950%），残胶率更低。尤其重要的是实现了90°～180°自由角度范围的可拉伸移除而不发生断裂失效，如图2所示。这个特性极大地方便了用户的实际操作，也为电子产品提供了更大的设计空间，目前已成功推广应用于电子产品内部的电池模组及显示模组固定。由于胶层采用耐老化性能优良的丙烯酸酯压敏胶配方，胶带的抗UV和化学性能稳定，可以满足长期应用的要求。又由于特殊PU基材的高拉伸变形率及先进的压敏胶涂布工艺，使产品具有简易拉伸移除且清洁无残胶的出色性能，大为方便了用户对电子产品的返工组装或售后的维修作业。

图2　2# 胶带拉伸移除方法示意图Fig.2　2# tape stretching removal method illustration

以系列中的0.15 mm厚度产品为例简单介绍其相关性能。参照ASTMD3330标准（180°剥离角度）［6］，在电子行业常用的一些不同材质表面初始和最终剥离强度见图3。参照ASTM D3654标准［7］在不锈钢板表面测试静态剪切强度，在有效面积1英寸2，23 ℃条件下，500 g载荷可达10 000 min以上，70℃，500 g载荷条件下可达1 000 min以上。应用测试方面，模拟手机电池粘接应用进行室温下（23 ℃）的自由落体测试［8］，参考前述1#产品的跌落测试条件（电池50 g，手机整体配重155 g，粘接总面积20 cm2），结果表明可以抵抗500次以上跌落冲击而未发生粘接失效，而参与平行对比测试的市场同等厚度类似产品最好表现为160次。此外，该产品经测试可以通过IPX7的防水性能测试［4］。

图3　2# 胶带在不同材质表面的剥离强度Fig.3　Ultimate peel adhesion of 2# tape on different substrates

根据用户实际应用经验，该款系列产品适用于表面平整的部件粘接，通常当胶带被拉伸至500%～600%的形变率就可完整从粘接界面的间隙中抽拔出来，从而实现被粘部件的完整分离。但如果被粘物表面过于粗糙，在胶带拉伸移除时可能会造成残胶遗留或导致基材断裂影响移除效果。此外，由于客户应用前一般都要对胶带进行模切成型，如果因为模切工艺不良造成胶带边缘轮廓有毛刺或缺口，在拉伸移除作业时容易在胶带上产生应力集中导致中途断裂。为方便用户使用和提高效率，图4示例了胶带模切形状的建议。

图4　2#拉伸移除胶带推荐模切外形Fig.4　Recommended die-cut profile for 2# tape

注意事项：在进行拉伸移除作业时，应尽量避免对粘接平面垂直方向上额外的施压以阻碍胶带的拉伸形变；稳定和适中的拉伸速度对于清洁移除效果也影响显著，过快的牵引速度会使胶带来不及发生形变而表现为刚性受力模式，导致基材的拉伸断裂和胶层在被粘物表面的残留，建议拉伸速度控制在300 mm/min以内。

3　结语

虽然可移除双面压敏胶带的实现方式有多种途径，但或多或少都存在一些不足，应用环境受到局限。相信随着新材料和新工艺的技术发展，不断会有性能更出色、使用更便捷的可清洁移除双面压敏胶带推向市场。

［1］杨玉昆，吕凤亭.压敏胶制品技术手册［M］.北京：化学工业出版社，2004：3.

［2］刘波， 罗开清. 耐高温丙烯酸酯压敏胶带在柔性电路板中的应用［J］. 电子工艺技术，2012，33（3）：169.

［3］刘波. 双面压敏胶带实现可移除性能的几种途径［J］. 化学与黏合， 2012，34（2）：67.

［4］IEC60529 （2001）， Degrees of protection provided by enclosures （IP Code） ［S］

［5］邱瑾. VHBTM胶带在家电玻璃面板/门板固定中的应用［J］. 家电科技， 2013，13（4）：55.

［6］ASTM D3330/D3330M-04（2010） Standard Test Method for Peel Adhesion of Pressure Sensitive Tape ［S］.

［7］ASTM D3654/D3654M-06（2011） Standard Test Method for Shear Adhesion of Pressure Sensitive Tape ［S］.

［8］GB/T 2423.8（1995） 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法自由跌落［S］.

Application of new removable double-sided pressure sensitive adhesive tapes in electronic assembly industry

LIU Bo，LI Jun
（3M China Limited，Shanghai 200233，China）

Aiming at the requirements of reliable bonding strength and clean removability for double-sided pressure sensitive adhesive（PSA） tapes in the electronic assembly industry， the application background and performance anticipation of the potential users were introduced， then the structure design and application method of two new developed removable doublesided PSA tapes were described. The unique balanced performance of bonding strength and clean removable function provides great benefits to the users for significantly reducing the assembling scrape rate.

PSA tape； removable； reworkability； electronic assembly industry

TQ436+.3

A

1001-5922（2015）05-0069-03

2014-08-08

刘波（1981-），男，材料学硕士。现从事工业胶带、胶粘剂产品技术服务工作。E-mail：pliu7@mmm.com。