BOND2026深圳点胶技术展览会

BOND2026深圳点胶技术展览会

举办时间:2026-06-10至2026-06-10
举办地址:深圳市深圳国际会展中心
所属行业:
主办方:深圳励悦展览有限公司
协办方:深圳励悦展览有限公司
联系人:陆先生
联系电话:18701717965
概况


范围

全自动点胶机在国内各行业发展应用已经有差不多20年了,很多电子产品以及各类需要点漆上色的产品加工已经从传统的人工手动点胶转变成全自动点胶机设备点胶了,这是产业智能生产发展的必然趋势,因为全自动点胶机相比于之前的人工点胶设备来说,不仅提高了点胶速度效率翻倍、节省生产成本,有效提高合格率,而且在处理不同粘稠度的胶水稳定性也更高,能够实现每一次点胶的量都一样。

点胶机是精密制造流体技术明珠,在消费电子、汽车、新能源等广泛应用

点胶机用于精密制造中将胶水等流体精确点、注、涂到工件预定位置,可以分为接触式点胶技术和非接触式(喷射式)点胶技术。喷射式点胶包括气动驱动式和压电喷射式等,控制更加精确,一致性更好、损耗更小因而更具可重复性;接触式点胶包括压力型、螺杆泵式、柱塞式等,优势在于点胶体积更小、流体兼容性更好且控制更简单。零部件方面,点胶阀的性能指标决定了胶量精度,而运动控制机构同样十分重要,包括直线电机定子动子、驱动器、传动机构、运动控制卡等。点胶机应用于电子元器件、精密零部件的固定、封装、组装及大剂量灌封、涂覆等,在电子电器(如手机的镜头模组、扬声器、IC芯片等部件粘接)、汽车(如电子、动力系统、内外饰的粘合与涂覆等)、光伏(如光伏组件、硅片制造等)、半导体(底部填充等)、医疗等中高端产业及新兴领域普遍应用。

点胶工艺

点胶工艺作为电子制造业中至关重要的一环,从消费电子产品的外壳粘连,到复杂芯片的封装都有广泛运用。点胶是指把电子胶水、油或者其他工业液体涂抹、灌封、点滴到产品上,使产品具有黏贴、气密、绝缘、固定等效果的工艺。在经历产业升级后,速度慢、不够精准的人工点胶的生产方式已被自动点胶机取代,它将胶水等工业液体点、注、涂到每个产品的精确位置,可以实现打点、直线、弧线等多种形状的均匀涂抹,与人工相比,具有极高的一致性和准确性。

以在线点胶设备为例,这是一款针对大胶量高粘度点涂胶的应用,由机台、载具回流系统、视觉定位系统、运动控制系统、点胶阀和供胶系统组成。

视觉定位系统,硬件部分由工业摄像机和光源组成,该系统运行流程为:首先进行图像采集(即摄像),再进行图像处理。

视觉定位图像的影响

根据加工的产品来选择镜头以满足其工作距离和视野范围,光源也会影响采集到的图像质量,需要考虑设备工作时的环境光、产品本身的光漫反射性质等因素,才能得到亮度均匀、对比度合适的图像。

视觉定位系统把处理后的图像发送到运动控制系统,该系统可以简单地拆分为运动控制器和运动轴。

运动控制器在收到视觉定位图像后,进行点胶位置的路线规划,将指令发送给运动轴。

运动控制器与轴驱动方式的影响

在这一部分里,运动控制器的扫描周期越短,就会越频繁地去计算运动轴的实时位置,精度也就越高,同时与运动轴的通信线的连接方式也需要精心设计,以减少在传输过程中的损耗。对于运动轴来说,越复杂的传动结构就会带来越多的机械间隙,导致误差。所以通常采用直线电机,传动过程简单,响应速度也更快。(下图为直线电机结构)

当运动路线规划好,接下来轮到点胶阀工作。由于点胶工艺要求的差异性,市面有多种胶水可供选择,而不同胶水的各项性能差异较大,为确保优秀的生产效率和一致性,需要为胶水选择一个匹配当前工艺的点胶阀。

点胶阀胶水残留的影响

点胶阀工作一段时间后,会有多余的胶水累积在喷嘴表面,进而导致涂胶方向偏离。为此设计了针头自动擦拭系统,可以周期性地从360°方向上擦拭掉多余胶水。

要确保点胶机高效、可靠地运行,还需要最后但极为重要的一步。

装配的影响

最后影响点胶一致性和准确性的因素是机械结构。结构框架设计需要考虑稳定性和环境温度的影响,同时申科谱团队还有制定了一套细致入微的装配守则,比如:传动链两端出入线必须固定,内部使用高柔线;必须记录各轴重复定位精度检测数据等等。

在线点胶设备可切换不同点胶阀,适用不同点胶工艺,是PD电源生产自动化解决方案中的一环,该方案可提供PCBA元器件、散热片及外壳粘接固定工艺完整的生产流程,可集成点胶、焊接、组装、输送线等自动化设备,并且整线具备载具自动回流功能。

明辨概念:用于进行流体涂覆,可分为接触式和非接触式

点胶机又称涂胶机、滴胶机、打胶机、灌胶机等,专门对流体进行控制。点胶机是将流体点滴、涂覆于产品表面或产品内部的自动化机器。点胶机主要用于产品工艺中的胶水、油漆以及其他液体精确点、注、涂、点滴到每个产品精确位置,可以用来实现打点、画线、圆形或弧形。

点胶机技术可以分为接触式点胶技术和非接触式点胶技术。接触式点胶技术是通过针头在Z向运动中使粘附在针头端部的液滴与基板接触,进而在产品上形成胶水点,常见的接触式点胶类型有时间压力型点胶工艺、螺杆泵式点胶工艺、柱塞式点胶工艺等;对于非接触式点胶技术,是胶水受到一定的高压,进而获得足够的动能后以一定速度从点胶阀的喷嘴喷出到产品上,在目标位置形成胶滴,点胶阀和胶粘剂在胶滴形成前不会与基底接触,按驱动方式不同可分为气动驱动式喷射工艺和压电喷射式驱动工艺。

典型的喷射(即非接触)点胶循环如下图所示,通过精确控制阀门的打开和关闭,令流体与物体表面接触。喷射点胶通常依靠准容积法来分配装配液体,流体的分配量往往取决于进入喷嘴腔的流体量以及流体切断的方法,以使每次分配量完全相同。由于排除了气压和回吸等外部影响,因此喷射点胶可以相对更加精确且具有可重复性(因为高一致性)。

接触式点胶通常依靠时间压力法来分配装配液体,需要移动Z轴使胶阀接近工件表面以进行点胶。这一方法分配的液体量在很大程度上取决于阀门打开的时间和施加到液体储存器的气压大小,所以如果车间内的气压发生变化,每次点胶时分配的液体量可能也会发生变化。接触式点胶也可以依靠容积法来分配装配液体,从而使得每次分配的液体体积保持不变,但当上一次点胶的残余流体被吸回喷嘴并在下一次点胶一起喷涂时,可能会出现一致性降低的问题。

接触式点胶适用的喷点体积、流体范围更加广泛,胶点呈卫星状和出现飞溅的风险较低,此外配置和人员培训相对容易;但无法实现严格的胶点公差控制,且容易因接触而损坏点胶头和工件表面。而非接触式点胶相对可以实现满足更高精确度和工艺严苛度要求,且损耗更少;但是相比之下喷涂物更大,通常最小约0.3mm直径,且不适用于部分特殊液体(比如含有颗粒和磨料),也更容易出现飞溅。

点胶工艺设备的性能由点胶核心部件和点胶设备机台综合决定,核心部件点胶阀的性能指标决定了胶量精度,包括最小点胶直径、粘度范围、持续运行频率以及一致性误差;点胶设备机台的性能指标决定了位置精度及运动速度,包括XY轴定位精度、XY轴重复精度、点胶速度、最大加速度等常规参数。其中阀门机构是流体控制设备核心部件,主要应用于点胶机和涂覆机中,点胶阀和涂覆阀会影响点胶机的技术参数。

运动控制机构同样十分重要,包括多种零部件,具体包括直线电机定子动子、驱动器、传动机构、运动控制卡等。

应用领域:点胶服务于精密制造,下游为电子产品、半导体、汽车等

点胶设备是运用点胶技术,通过机械结构设计、运动算法、影像视觉等技术,实现对胶粘剂高精度、高效稳定控制性输出的设备。从智能点胶设备产业链来看,该产业链上游是电子元器件、机械零部件、系统集成;产业链中游是流体控制设备生产制造,主要包括点胶机、涂覆机等;产业链下游广泛应用于消费电子、新能源汽车、光伏、半导体等领域。

由于所使用的点胶介质具有独特的流体属性,点胶机可以构造形成点、线、面(涂覆)及各种图形,可应用于电子元器件、精密零部件的固定、封装、组装及大剂量灌封、涂覆等各类异型粘接场景。通过以粘代焊、以粘代铆、以粘代键的方式,不仅能实现快速精准的点胶定位,提升生产效率,还能有效减轻产品重量、提升密封性,在电子电器、汽车与交通运输、光伏、机械制造、医疗卫生、航空航天等中高端产业及新兴领域普遍应用。

消费电子

在如今手机、平板和可穿戴设备市场中,消费者的需求正变得更复杂化:更薄,更轻,更耐用,功能更多样化,价格更低廉等等。制造商必须要在改进生产工艺和设备的同时还要兼顾成本的有效控制,而通过胶阀,控制器,储液罐,点胶针头以及自动点胶系统能够提供高可靠性的重复一致点胶,并因此减少材料的浪费,降低废品率和返工量。此外,在手机平板和可穿戴设备的制造过程中,点胶系统能够实现超高精密度的各种流体涂敷应用,包括粘合剂、密封剂、焊锡膏、环氧树脂、溶剂,以及许多其他组装工艺通用流体。

在手机等消费电子领域,常见用例包括镜头模组、扬声器模块、各类IC芯片等。

镜头模组的点胶工艺较为复杂,包括镜头、传感器、电机等各个部件,任何一步出现差错都会导致产品成为废品。比如其中的镜头模块涉及将镜头粘接到镜筒上,镜筒又可容纳多个镜头,必须满足某些关键要求才能实现对工艺的控制。而音圈电机模块提供自动对焦和图像稳定功能,可超过12个点胶点,必须将特定量的流体点涂在特定位置,太少的材料不能充分粘合组件,太多的材料会阻碍移动,都会导致组装失败。

又如屏幕模组组装,ACP粘接密封或电极密封应用往往涉及到显示模块和驱动I/C之间的点胶。当两者之间的间隙越变越窄,玻璃的厚度越来越薄,此时往往采用非接触式点胶方案。

汽车

汽车本身零部件可达到几万个,其中大量装配和工艺环节可能涉及点胶技术。其中常见的应用场景包括:1)点粘合剂:软管、减震器、传感器磁铁、天窗、反光镜等组件;2)点紫外光固化UV胶:灌注和密封电子部件、传感器和电池组件;3)点环氧树脂:粘结后视镜和侧视镜、传感器外壳以及面板;4)点密封剂:液压泵、电机壳、燃料泵、变速箱壳、和驱动轴端盖,内外饰粘接;5)点油脂:变速箱、安全开关、速度计齿轮、天窗滑轨、O型圈、锁、钻孔,门把手、座椅调角器、控制旋钮、离合器总成和刹车总成;6)焊锡膏、钎料膏和助焊剂:电子器件、空调、点火系统、燃料系统和固定支架等等。

电池及光伏

新能源方面,电池制造、光伏组件制造均大量应用点胶类设备。

在电池制造方面,目前新能源汽车高速发展,对动力电池的需求越来越大,动力电池作为新能源汽车的核心部件,对其抗穿刺、抗震、防水防潮、冷热屏蔽、散热等要求极高,而点胶设备用于电池制造以及电池管理系统等电子件的生产等。为了使电池按预期运行,必须保持阴极、阳极和隔膜之间的精确对齐,流体点胶技术至关重要,可以精确、可重复地涂抹胶水,以促进电池层在电池内的精确排列。此外还包括精确的电解液填充,使用受控和自动化的热界面材料(TIM)分配方法进行模块和电池组的组装,模块和电池组的组装等等。

而在光伏领域,如光伏(PV)组件、聚光太阳能(CSP)系统、集热器或光伏建筑一体化(BIPV)系统的装配均涉及点胶机的许多应用,可通过熔胶机、卸胶机、控制装置和涂胶机等组件创建各种解决方案,固体或发泡喷涂可在整个生产过程中喷涂珠状、带状薄膜或喷涂图案,用于装配、粘接或密封。

此外,电池管理系统作为动力电池的“管家”,通过检测动力电池组中各单体电池的状态来确定整个电池系统的状态,保证电池在安全的电压、电流、温度范围内运行,通过监测、评估、保护以及均衡等措施,防止电芯在使用过程中受损,而点胶机的粘接可靠性将影响BMS的稳定性、散热、密封等各方面因素。

医疗

在医疗领域,点胶机同样大量使用。比如医疗器械的部件粘接,针筒、内窥镜、血袋等产品的非接触式精密点胶,医用无菌灌注和喷雾等等。

半导体

底部填充在半导体和显示领域十分重要,可分为毛细管底部填充、非流动底部填充和模制底部填充等。随着倒装芯片、2D、2.5D、3D和单个基质、晶圆和面板级别中的其他封装架构的发展,涉及的精密点胶技术也日益复杂。

1)晶圆级和面板级。晶圆上芯片(CoW)架构通过不断缩小和增加晶圆上的芯片数量来降低生产成本,将芯片之间的间隙缩小到几百微米。与此同时,对于小尺寸的芯片,芯片下方的凸起高度降低到几十微米。对于这些紧密的几何形状,需要点胶技术来将底部填充物干净地输送到芯片间隙,并在芯片下方流动,以封装焊料凸块连接。晶圆级封装(WLP)通常包含需要底部填充的不同集成方法,例如扇入/扇出、chip-first/chip-last以及一系列其他封装类型,且WLP是异构集成的基石,如晶圆级系统级封装(SiP)架构、2D、2.5D和3D集成电路(IC)堆栈,以及小芯片架构应用等。

2)电路板级。在电路板层面,底部填充被应用于成品封装和PCB之间。较小的外形尺寸和增加的组件数量继续缩小CSP/BGA和其他电路板组件之间的禁区(KOZ)尺寸。因此,点胶精度变得更加重要,需要最小化KOZ,并将底部填充流体输送到尽可能靠近封装的位置,而不会落在顶部或芯吸到邻近的组件。

点胶工艺的生产效率对比:

金属吊坠或徽章点胶

简单的金属吊坠或者徽章等产品,按10秒完成一个,使用自动点胶机一天可完成8000余个,而人工点胶的话稍微复杂一点的,一天600个都是很难完成的。这样大概一对比,不难得出自动点胶机效果至少是人工点胶得14倍,也就是说一台机器抵过一个14人团队的工作效率。

PCB制造过程中的点胶

PCB点胶对自动点胶机来说是相当简单的工作,因为点胶机的视觉系统可以自动分辨定位点胶位置,并且快速点胶,具体时间由点胶位置大小和点较量多少决定,对于这种难度更高的点胶需求,自动点胶机不会应为难了,就降低速度,但是人工点胶首先要分辨点较位置,然后为了降低次品率,点胶的时候必须要更小心,这样一来点胶速度明显会受到很大的影响,只能说对于PCB一类产品进行点胶,人工的效率还比不上徽章这类产品的点胶。所以一台机器完成的点胶工作量,靠人工点胶必须要大于14个人才有可能效率同等。

芯片制造工艺中的点胶

芯片点胶、电路板线路点胶这些相对更为精密的点胶需求,这些点胶需求目前基本已经全部被自动点胶机取代了,因为人工需要完成这么精密的点胶,成品率必然是很低的,所以在自动点胶机出现之后,很多企业由于需求要不就自己买设备,要不就把需求提给专业的代加工企业,让他们来完成。在这方面人工点胶和自动点胶机点胶已经没有可比性了。

胶接工艺行业发展

胶接工艺具备结构简单、易组装、重量轻、抗缓冲等特点,同时通过不同胶粘剂成分的组合搭配,可以实现密封绝缘、导电导热、环保节能等复合功能,满足了现代工业产品小型化、集成化、功能复合等需求,因而胶接技术逐步发展成为与焊接、机械连接并列的当代三大连接技术之一,在几乎所有工业门类中均可应用,应用前景十分广阔。

精密流体控制设备产品主要用于下游客户的胶接工艺,即通过控制胶粘剂的界面作用(化学力或物理力)将同种或两种以上同质或异质材料连接在一起,胶接工艺具备结构简单、易组装、重量轻、抗缓冲等特点,同时通过不同胶粘剂成分的组合搭配,可以实现密封绝缘、导热导电、环保节能等复合功能。现代工业产品具有小型化、集成化、多材料复合等需求,胶接技术成为其实现的重要途径,因而发展成为与焊接、机械连接并列的当代三大连接技术之一,在几乎所有工业门类中均可应用,具备广阔市场前景。未来随着胶接工艺在生产过程中不断拓宽应用领域和范围,精密流体控制设备行业迎来重大发展机遇。

精密流体控制设备可用于新能源(包括光伏、动力电池等)、汽车电子等产品的生产制造,实现流体的精密输送、精确计量和精准涂覆,具体包括光伏组件边框涂胶机、接线盒点胶机、灌胶机以及动力电池电芯、模组、电池包的涂胶设备等,是下游客户打造智能工厂的关键核心设备之一,能有效助力国家实现“碳达峰、碳中和”战略。

流体主要包括气体流体和液态流体两大类,在液态流体中的粘性流体(主要为胶粘剂)控制设备,由于胶粘剂具有粘性高、压力大、成分复杂、流态不易控制、基础理论不完善等特点,因而需通过复杂计算和大量实验,构建流体运动模型,方可开发出高精度的流体控制产品,具有较高的技术壁垒。

流体控制行业的特点及具体应用情况如下:

胶接工艺,即通过控制胶粘剂的界面作用(化学力或物理力)将同种或两种以上同质或异质材料连接在一起。胶接工艺具备结构简单、易组装、重量轻、抗缓冲等特点,同时通过不同胶粘剂成分的组合搭配,可以实现密封绝缘、导热导电、环保节能等复合功能,满足了现代工业产品小型化、集成化、功能复合等需求。因此,胶接技术逐步发展成为与焊接、机械连接并列的当代三大连接技术之一,在几乎所有工业门类中均可应用,市场前景十分广阔,主要连接工艺对比如下:

中高压粘性流体控制设备,可将粘度最高达到100万cps的胶粘剂(形态已接近于橡皮泥),通过加压至最大40MPa(家用压力锅压强的400倍)来进行持续高速输送,从而实现最小0.1ml(相当于2滴水)的精准涂覆。

基础材料是流体设备开发的重要基石:

胶粘剂的粘性、密度、温度等特征数据是其控制设备开发的起点。霍尼韦尔、3M、陶氏化学等国际胶粘剂巨头胶粘剂研发的合作伙伴们,在胶粘剂材料上实现与国际一流化工巨头的同步开发,掌握国际第一手的材料特征资料,建立胶粘剂特征数据库,指导产品开发,抢占市场先机;同时针对核心零部件易磨损的行业痛点,利用陶瓷复合材料的高耐磨性、自润滑性特点,开发了陶瓷复合材料工艺,大幅提升产品性能和使用寿命。

模型算法是实现高精度出胶的主要途径:

流体的流动速度、状态受流体粘性、压力、温度、密度、弹性等多种因素影响,行业借鉴纳维-斯托克斯方程、伯努利方程等经典流体力学理论原理,以大量实验数据为基础,根据不同胶粘剂类型及使用工况构建流体模型,从而实现流体流动阻力的精确计算以及流体流动压力损失的精准控制,并通过力学分析、结构设计和材料选择减少流体流动阻力和压力损失,从而实现高精度的大流量出胶;同时行业在双组份、复杂胶粘剂的涂覆方面,亦积累了大量算法模型,辅以运动机构的动态控制和精准定位,大幅提升胶粘剂的涂覆精度等,有效满足客户需求。

系统集成是提升整机品质的核心推力:

胶粘剂一般为多种化学材料的混合体,混合体中不同密度材料在高压管道内呈现不同流速,即使是同种材料在管道中部和管道壁处也会因摩擦力不同而流速不同,同时胶粘剂在流经转弯、接头、门阀时也会因压力损耗而引起流速、流态的变化,因而要实现胶粘剂从输入口至输出口近乎原比例的精准输送,对系统集成能力要求极高。

行业通过整合软硬件技术,根据客户不同需求,配置不同的供胶系统、计量系统、出胶系统,在管道转弯、接头、管壁材料等细节方面精心设计,为客户提供最优方案,提升客户加工精度、保障作业安全,降低设备故障率,提高产线产能、产品良率。

胶粘作业系统产品简介:

一套完整的流体控制设备主要包括三大核心功能模块:供胶系统、计量系统和出胶系统,以双组份产品为例,其简要示意图如下:

供胶系统为实现胶粘剂输送的装置,核心部件为流量泵及与其配合使用的多功能压力桶等。行业需根据胶粘剂种类、包装、工艺及精度要求的不同,配备不同的流量泵(柱塞泵、齿轮泵、螺杆泵等),实现胶粘剂的加减压输送。同时,配备不同的压力桶,实现抽真空、液位检测、料仓加热、搅拌、加压、排湿等功能。

计量系统为实时计量流量数据的系统,核心部件为计量机,是整套系统中确保出胶精度的核心部件,通过监测流体流量控制单次出胶量,确保每次的出胶量保持一致,从而提高涂胶精度。常见的计量方式包括配备专门的计量机、压力传感器、流量计等,常见的计量方式包括活塞式(柱塞式)计量、齿轮式计量和螺杆式计量,部分供胶系统的流量泵(如齿轮泵、螺杆泵等)由于其自身构造特点,具备一定的计量功能。

出胶系统为胶粘剂的涂覆部件,核心部件为胶阀,其功能包括启闭、调节、节流等,主要包括单液胶阀、双液胶阀,单液胶阀即单一胶粘剂的胶阀,双液胶阀即出两种胶粘剂的胶阀;根据出胶原理不同,又可分为回吸阀、顶针阀、喷射阀、定量阀、螺杆阀等等,公司需根据不同的胶粘剂、涂覆需求配备不同的胶阀。

注:双组份指由主剂和固化剂共同组成的胶粘剂种类,以加速胶粘剂的固化速度。在传输过程主剂和固化剂分别输送、计量,在使用前混合。

供胶系统

供胶系统为将胶粘剂的输送装置,核心部件为流量泵及与其配合使用的多功能压力桶等。由于发行人产品主要应用于光伏、动力电池和汽车电子等一般工业领域,所用胶粘剂黏度高、出胶量多,故主要配备出胶压力较大的柱塞泵。目前,市场上柱塞泵的核心部件下泵体主要采用合金钢材料和硬化涂层提升耐磨性,在胶粘剂成分愈发复杂的情况下,产品使用寿命短、故障率高,成为行业最大痛点。发行人将陶瓷复合材料工艺应用于下泵体的生产制造,利用陶瓷复合材料的耐磨性和自润滑性,大幅提高产品使用寿命,得到宁德时代等头部客户广泛认可,极大地提升公司产品的核心竞争力。

流体控制设备在运行过程中,存在胶粘剂对与胶体直接接触的结构件的磨损快、温度高、压力大等行业痛点,行业中主要的处理方法为不锈钢氮化、钨钢结构件以及陶瓷材料复合技术三大类,其中陶瓷材料复合技术又主要包括陶瓷涂层和陶瓷结构件两种。上述方法主要是为了提高与胶体直接接触的核心部件的硬度和强度,从而提升核心部件的耐磨性,上述处理方法的基本情况如下:

计量系统

计量系统为实时计量流量数据的系统,通过监测流体流量控制单次出胶的数量,确保每次的出胶量保持一致从而提高涂胶精度,系整套灌胶系统中确保出胶精度的核心部件。由于目前双组份胶粘剂在固化条件、固化速度、固化性能等方面较单组份胶粘剂更具优势,故在一般工业尤其是动力电池领域渗透率逐步提升,对应的双组份计量系统研发生产对于企业的技术要求也越高。

双组份混合比例:指双组份胶粘剂中主剂和固化剂(或固化剂和主剂)的配比,比例范围越广意味设备适用的双组份胶粘剂品类更多,兼容性更强。

固定比例:按应用要求提前把设备计量部件设定好,并安装到计量设备上,计量设备由单动力推送系统只能按此固定比例方式同时推送进行计量输送工作。如果要改变比例需要重新更换计量部件。

电子变比:按应用要求提前把两个合适的计量部件设定好,并安装到计量设备上,计量设备由双动力系统各自按要求推送,在推送前可以提前设定比例,而且改变比例可以人为随时重新设定,拥有更好的灵活性。

单次出胶量:表示单次计量的出胶量范围,下限越低表示单次可计量的出胶量越低,计量精度越高;

控制系统:各种控制输出和采集模块的集成系统,行业采用的开放式系统拓展性更强;

精度:为总量与比例的计量精度,总量精度高可以节约胶粘剂材料,比例精度高可以保证胶粘剂固化品质。

出胶系统

出胶系统为胶粘剂的涂覆部件,核心部件为胶阀,负责胶粘剂输出的开关,主要包括单液胶阀、双液胶阀,单液胶阀即单一胶粘剂的胶阀,双液胶阀即出两种混合胶粘剂的胶阀。

最大工作压力:能承受的最高工作时流体压力,数值越高可以提供更高的流体输出压力;

最大工作气压:使胶阀输出最大工作压力时外部控制气压,控制气体压力越小意味着越容易保持稳定(越小越方便使用,一般工厂难以提供0.6兆帕以上稳定气压);

最大黏度:可适用流体的粘度范围,数值越大可以适应胶粘剂的种类越多。

点胶针头

点胶针头即点胶针筒顶端可以任意装卸的金属针头,点胶针头的规格一般来说都比较小,在14G-35G之间。且色系种类繁多,在选择的时候也需要考虑最适合的品种。

种类主要有卡口针头,不锈钢针头,毛刷针头,铁氟龙针头,螺旋塑座针头,多管针头,超长不锈钢针头,不锈钢针管,弯嘴针头,TT斜式针头,PP扰性针头等。均为精工所制,所有不锈钢管皆采用独特工艺,精密抛光无毛边,可实现出胶精确,杜绝拉丝,双螺旋锁紧及大面积旋转设计,不仅使配合更安全而且拆卸更容易。(各种长度尺寸可订制)

铁氟龙点胶针头

铁氟龙点胶针头又叫快干胶点胶针头,是一种点快干胶的专用点胶针头。

不锈钢点胶针头

不锈钢点胶针头的应用范围广,由于其质量高,所以使用寿命也相对最长。故而深受用户喜爱。

PP挠性点胶针头

PP挠性点胶针头可以有效的防治针头刮伤面板,以及出胶不顺畅等,是一款实用性很强的点胶针头。

TT斜式点胶针头

TT斜式点胶针头是全塑点胶针头,对于流量要求不高的,可以选择。其最大特点是不容易堵塞而且可以反复使用。

螺口点胶针头

与卡口点胶针头相似,螺口点胶针头的底座上有一圈螺纹,与针筒的结合更加紧密牢固,所以螺口点胶针头的使用者也不少。

卡口点胶针头

卡口点胶针头是最常用的点胶针头,其价格比较便宜,因为底座上有两个小耳朵能卡住针筒,所以得名。

高精密点胶针头

随着各种点胶工艺的发展,对点胶针头的要求也越来越高,点胶的精度不但由点胶阀决定,点胶针头的精度也对点胶效果产生很大影响,特别是在LED、光通讯等微量点胶行业,因此高精密点胶针头就发挥出了自己的优势。

点针头的优劣将直接影响点胶质量。在选择点胶针头的过程中一定要先明确你的实际点胶要求。如果点胶作业要求的是小点,那么为了达到这种高精度,你就应当选取规格较小的针头。如果是要在短时间里迅速点胶,并且是大点的话,你就可以选择大号一点的针头。有的时候,流体比较粘稠,这无疑给我们的点胶作业带来了一定的难度,这个时候,你应该选取斜式针头进行长时间点胶。因为斜式针头的设计很独特,使得流体在针头内的流动十分的顺畅、因而斜式针头适用绝大部份流体,一般比较粘稠的流体都要靠斜式针头的“帮忙”。

点胶针头的选择方法:

1.四条准则:小点——小号针头,低压力,短时间大点——大号针头,较大压力,较长时间浓胶——斜式针头,较大压力,依需要设定时间水性液体——小号针头,较小压力,依需要设定时间。

2.需要特殊设定的流体:

(1)瞬间胶:对水性瞬间胶使用安全式活塞及Teflon内衬金属针头,对浓稠性瞬间胶,则使用锥形斜式针头,若需挠性则使用PP针头。

(2)UV胶:使用琥珀色针筒,白色活塞及斜式针头(可遮紫外线)。

(3)光固化胶:使用黑色不透明针筒,白色活塞,可遮紫外线之针头。

(4)厌氧胶:使用10CC针筒及白色PE通用活塞。

(5)密封胶及膏状流体:若使用白色活塞反弹严重时,请改用安全式活式,使用斜式针头。

行业应用

①光伏领域流体控制设备

光伏发电是利用太阳能电池半导体界面光生的伏特效应,将太阳光辐射直接转变为电能的一种发电形式,具有清洁、安全、广泛等诸多优势,已成为全球发展最快的可再生能源。公司产品主要应用于光伏组件以及光伏硅片的生产。光伏组件是光伏发电的核心部件,实现光伏组件的大规模生产是实现光伏发电大规模普及的基础,其主要结构包括:太阳能电池片、光伏玻璃、EVA胶膜、背板、边框以及接线盒;主要流程包括电池测试、正面焊接、背面串接、层压敷设、组件层压、修边、装框、装接线盒、高压测试和组件测试等环节,具体见下图。

在光伏组件领域的流体控制设备主要应用于层压件与边框的粘接和密封、接线盒的粘接和灌封,其中边框保护组件、组件与方阵的连接固定,采用胶粘剂对边缘进行粘接、密封,需要用到边框涂胶机;接线盒将电池产生的电力与外部线路连接,传导光伏组件所产生的电流,其与组件的粘接和密封需要用到接线盒点胶机及灌胶机。边框涂胶机通过不断更新迭代,已从24秒完成一套边框涂胶提升至16秒,大幅提升组件加工效率。

除光伏组件生产外,产品还可应用于单晶硅片生产工艺中的晶棒粘结环节。目前,在晶棒粘结时涂胶方式主要为人工涂胶,而人工涂胶方式会出现涂胶用量不够导致黏性不足或者涂胶过量导致硅棒受损等情形,从而影响产品质量。胶粘作业系统产品可大幅提升出胶精度,提高涂胶效率,同时减少下游客户的人工成本,助力客户实现降本增效。

②动力电池领域流体控制设备

随着目前世界主要国家碳达峰、碳中和政策的实施,各大车企陆续推出停止销售燃油车计划,新能源汽车无疑成为未来汽车行业的发展方向。作为电动汽车生产过程中成本占比最高的核心部件,动力电池的产品质量和产量直接影响电动车的普及速度。

动力电池由多个单体电芯组成电池模组,多个模组组成电池包,由输出接口进行电能总输出。动力电池胶接工艺贯穿了从电芯到电池模组再到电池包的整个生产流程,功能包含紧固、粘接、降噪、防振、散热、防水等,胶粘剂种类也覆盖热熔胶、导热硅胶、发泡硅胶、密封橡胶、合成橡胶等,以保证电池的稳定性、安全性和耐用性,一旦粘接出现问题,可能引发电池短路、断电甚至爆炸起火,电池厂、整车厂将面临重大损失,故胶粘剂的合理使用是实现动力电池系统稳定、高效、持久、安全工作的核心因素之一。流体控制设备的使用在动力电池制造过程中具有应用环节多、胶粘剂种类广、功能要求复杂等特点,不同电池厂往往采用不同的技术路线。以电芯封装结构为例,目前即包括方形、软包、圆柱三种,其对应所需的涂胶工艺、胶粘剂种类和出胶方式均对流体控制设备提出了不同的工艺和性能要求。

针对动力电池行业中流体控制设备使用的场景广泛性和技术复杂性等特点,行业实行模块化集成的模式,即分别研制了多种不同型号和功能的三大核心部件,针对客户需求的不同,配备不同型号的核心部件,进而组成能够满足下游客户个性化需求的整套系统。针对动力电池领域的流体控制设备中,行业已拥有由不同规格、类型的核心部件所组成的数十种产品矩阵,基本满足目前动力电池领域下游客户由于技术工艺、生产要求和产品性能差异引起的多样化需求。

应用于动力电池领域的流体控制设备以计量系统为基础,同时配套符合下游客户需求的供胶系统和出胶系统,从而构成完整的整机设备。在核心零部件方面,行业引入自行开发的陶瓷复合材料工艺,大大提升了产品的耐磨性和使用寿命,大幅提升了客户产线的生产效率,降低产线运营和维护成本。

③设备零配件

除上述设备外,行业为客户提供配套设备的零部件,主要包括耗材和易损件。配套的零配件是设备实现密封性、耐磨性、提升涂胶精度、提高产品寿命的必不可少的重要组成部分,其质量的一致性、与设备的匹配性将直接影响整机的使用。耗材一般为标准化部件,使用过程中需定期更换。易损件一般为非标部件,定制化程度较强,根据实际损坏情况,不定期更换,客户一般倾向于采购原厂配件,以确保最佳使用效果。随着整机的市场保有量的增加以及应用于动力电池行业的定制化机型销售的大幅提升,未来设备零配件的销售将有望大幅增长。

生产工艺

精密流体控制设备是指通过运动算法与结构设计,实现对流体的高分辨率、高精度的控制性输出的智能装备。精密流体控制设备广泛应用于光伏、锂电池、风电、氢能源、建筑、汽车工业等工业领域,以及消费电子、半导体等电子领域的点胶、涂覆、灌胶等工艺环节,不同应用领域的精密流体控制设备,其功能、特性、成本亦有差别。发行人目前生产的精密流体控制设备主要应用于工业领域中的光伏和动力电池领域,其产业链如下图所示:

智能制造装备行业情况

(1)全球智能制造装备行业发展现状

智能制造(IntelligentManufacturing)装备是先进的制造技术、信息技术和智能技术在装备产品上的集成和融合,贯穿于国民经济的多个行业,是促进行业技术升级、加快行业转型的重要保证。智能制造装备的水平已成为当今衡量一个国家制造业水平的重要标志,大力培育和发展智能制造装备产业对于提高生产效率、产品质量,同时降低能源、资源消耗,实现制造过程的智能化、精密化和绿色化发展具有重要意义。

全球范围来看,国际环境日趋复杂,全球科技和产业竞争更趋激烈,大国战略博弈进一步聚焦制造业,美国“先进制造业领导力战略”、德国“国家工业战略2030”、日本“社会5.0”等以重振制造业为核心的发展战略,均以智能制造为主要抓手,力图抢占全球制造业新一轮竞争制高点。当今,工业发达国家始终致力于以技术创新引领产业升级,更加注重资源节约、环境友好、可持续发展,智能化、绿色化已成为制造业发展的必然趋势,智能制造装备的发展将成为世界各国竞争的焦点。同时,其余国家也在积极布局智能制造发展行业的部分领域,争取获得一席之地。

(2)我国智能制造装备行业发展现状

经过几十年的快速发展,我国制造业规模跃居世界第一位,建立起门类齐全、独立完整的制造体系,但与发达国家相比,大而不强的问题突出。随着我国经济发展进入新常态,加快发展智能制造,对于推进我国制造业供给侧结构性改革,培育经济增长新动能,构建新型制造体系,促进制造业向中高端迈进具有重要意义。

2021年12月28日,工业和信息化部、国家发改委等八部门联合印发《“十四五”智能制造发展规划》。作为制造强国建设的主攻方向,智能制造发展水平关乎我国未来制造业的全球地位。“十三五”以来,我国智能制造发展取得长足进步,智能制造装备国内市场满足率超过50%;目标到2025年,规模以上制造业企业大部分实现数字化、网络化,重点行业骨干企业初步应用智能化,智能制造装备市场满足率超过70%;到2035年,规模以上制造业企业全面普及数字化、网络化,重点行业骨干企业基本实现智能化。

在政策推动下,中国智能制造应用场景持续拓宽。中国是世界上的制造业大国,从智能制造需求侧看,企业对于智能制造装备需求日益增强,智能制造装备的生产商迎来了良好的发展机遇,国产替代正在有序进行,部分核心零部件实现自研自产,市场规模实现快速增长。根据中商产业研究院的数据,2020年我国智能制造装备市场规模达到2.09万亿元,预计2022年市场规模达到2.68万亿元。

智能制造装备行业未来发展趋势

①自动化、集成化

以德国的“工业4.0”高科技战略计划作为对标,我国制造基础仍需不断加强自动化、集成化,从智能工厂顶层设计入手,逐步实现自动化、集成化的智能装备替代传统生产方式。自动化主要体现在制造装备可以根据用户要求进行自动制造,并能良好地适应制造对象和制造环境,实现产品生产过程的优化;集成化是指智能制造装备的技术集成、系统集成的发展方向,将生产工艺技术、硬件、软件与应用技术相结合,形成设备与智能网络的高度互联。智能制造装备的自动化、集成化契合产品的多品种、小批量的高效生产方式,促进产品设计及制造过程的智能化,满足创新产品的个性化、定制化需求,是行业未来的必然发展方向。

②数字化、信息化

数字化制造技术可以帮助企业在实际投入生产之前即能在虚拟环境中模拟仿真和测试,在生产过程中也可同步优化整个生产流程,最终实现高效的柔性生产线集成,实现产品快速上市。生产全过程数字化是将“人、机、料、法、环”五个层面的数据连接、融合,并形成一个完整的闭环系统,通过对生产全过程数据的采集、传输、分析、决策,优化资源动态配置,提升产品质量管控。信息化趋势将加强信息技术与先进制造技术的融合,将实感技术、计算机技术、软件技术应用到生产设备中,实现装备性能的提升和自动化。

③高端化、定制化

我国智能制造装备行业目前整体仍处于起步成长阶段,但随着经验的积累和产业政策的支持,我国智能制造装备行业的发展在深度和广度上逐步提升,以自动化成套生产线、智能控制系统、工业机器人、新型传感器为代表的智能制造装备产业体系初步形成,一批具有自主知识产权的智能制造装备企业不断实现突破。目前,我国企业已经能生产大部分中低端自动化设备,基本能满足电子、汽车、工程机械、物流仓储等领域对中低端自动化设备的需求。同时,国内也涌现了少数具有较强竞争力的大型智能设备制造企业,这些企业拥有自主知识产权和高端设备制造能力,能够独立研发智能设备高端产品,部分产品的核心技术已经达到国际先进水平。

随着在重点领域的突破、智能制造装备在技术标准和稳定性等方面的提升,我国智能制造装备在下游制造业内得到越来越广泛的应用,产品定位逐步向高端化、定制化转型,国产化率不断提升,未来在进口替代方面前景广阔。

精密流体控制设备行业情况

流体主要包括气体流体和液态流体两大类,气体流体控制主要应用包括:大气气象监测,用于天气预报等;航空发动机及汽车风洞测试,用于指导发动机及车型设计;广泛应用于半导体的特殊气体的流体控制设备等。液体流量控制设备主要包括无粘流体控制设备和粘性流体控制设备,无粘流体控制设备主要指水的流体力学控制设备,其应用主要包括城市给排水管道等设计以及水上动力装置包括轮船、航母等的动力设计;粘性流体范围极其广泛,包括食品如焦糖、花生酱等,日化用品如洗发水、指甲油等,化工用品如润滑油、油漆、胶粘剂等,其中的胶粘剂控制设备,为发行人所在领域,其行业具体发展情况如下:

胶接工艺的广泛应用为行业发展提供广阔空间

精密流体控制设备是指通过运动算法与结构设计,实现对流体的高分辨率、高精度的控制性输出的智能装备。胶接工艺通过控制胶粘剂的界面作用(化学力或物理力)将同种或两种以上同质或异质材料连接在一起的工艺。胶接工艺具备结构简单、易组装、重量轻、抗缓冲等特点,同时通过不同胶粘剂成分的组合搭配,可以实现密封性、绝缘性、耐腐蚀、环保节能等复合功能,满足了现代工业产品小型化、集成化、多材料复合等需求,因而胶接技术逐步发展成为与焊接、机械连接并列的当代三大连接技术之一,在几乎所有工业门类中均可应用,应用场景极其广泛。精密流体控制设备广泛应用于光伏、动力电池、储能电池、风电、氢能源、建筑、汽车工业等一般工业领域,以及消费电子、半导体等电子领域的点胶、涂覆、灌胶等胶接工艺,发展空间十分广阔。

(2)智能化、国产化为我国提供良好契机

胶接工艺经历了从人工涂胶向机器涂胶的转型升级,随着胶接工艺的广泛渗透、胶粘剂种类的增加、出胶量和出胶精度的提高,传统人工涂胶已不能满足现代工业发展的需求,我国流体控制设备行业正是于此时开始兴起。受限于理论研究、结构设计、加工工艺、研发人才等因素的不足,起初国内厂商的商业模式主要以采购国外品牌的核心零部件并集成为主,并以消费电子为切入口,将下游应用领域逐步拓展至半导体、光伏、动力电池、汽车电子等领域。随着国内厂商在产品研发和实际生产中逐渐积累起相关技术、人才和经验储备,产品已逐步向上延伸至对于核心零部件、基础材料等高技术含量、高附加值产品的研发、生产,我国流体控制设备发展迎来重大契机。

(3)下游行业的高增长推动可持续发展

近年来,我国光伏、新能源汽车、电子信息制造业市场快速发展,推动精密流体控制设备行业市场规模不断扩大。根据头豹研究院的数据,2020年中国精密流体控制设备市场规模为272.30亿元,预计2025年中国精密流体控制设备市场规模将上涨为490.60亿元,5年间的年均复合增长率达到12.50%。按照应用领域细分市场来看,起步较早且竞争激烈的消费电子逐渐趋于稳定发展态势,2016-2020年年均复合增长率为20.05%,2020年中国精密流体控制设备在消费电子领域的市场规模为133.30亿元,未来5年的消费电子市场将由增量市场逐渐过渡至存量市场,预计年均复合增长率将放缓至7.56%。

相较之下,随着新能源汽车和电动车市场快速发展,精密流体控制设备在动力电池领域的体量和增速则呈现持续增长趋势:2020年精密流体控制设备在新能源光伏和电池领域的市场规模为33.60亿元,预计2025年精密流体控制设备市场规模将上涨为83.90亿元,5年间年均复合增长率可达到20.08%。

氢能、风能及钙钛矿等新能源行业

2020年,我国按照《巴黎协定》宣布了“双碳”目标来响应二氧化碳减排计划,即2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。在“双碳”的大背景下,除光伏能源以外,中国对氢能、风能及钙钛矿等新能源的需求亦呈现持续增长态势。

①氢能行业情况

氢能是一种零排放的二次能源,具有可存储、清洁、安全、应用场景丰富及来源广泛的优点。氢能的产业链较长,包含了制氢、储运氢和用氢等环节,涵盖电力、燃料电池和供热等方面。其中,燃料电池是氢能较为常见的终端应用,也是氢能高效利用的重要途径,可应用于军事、加氢站和氢燃料电池汽车等领域。根据中国氢能联盟的预计,2020年我国氢气需求量约3,342万吨,至2030年我国氢气的年需求量将提高到3,715万吨,在终端能源消费中占比约5%。至2060年为实现“碳中和”目标,我国氢气的年需求量将增至约1.3亿吨左右,在终端能源体系中占比约20%,其中,工业领域、交通运输领域、发电与电网平衡和建筑领域将是四个主要用氢领域,氢气需求量将分别达7,794万吨、4,051万吨、600万吨和585万吨。在实现碳达峰、碳中和的过程中,中国氢能源需求将逐步提高。

②风能行业情况

风能是非常清洁的可再生能源,具有储量大、分布广的特点,通过风电机组将风能转化为电能具有较高的经济性。我国自2003年以来,国家采取了如《可再生能源法》等多项措施推动风电的规模化发展。根据国家能源局数据,2021年,我国风电新增装机规模达到4,757万千瓦,累计装机规模约32,848万千瓦,同比增长16.6%。此前,《风能北京宣言》提出,在“十四五”规划中,须为风电设定与碳中和国家战略相适应的发展空间:保证年均新增装机5,000万千瓦以上。2025年后,中国风电年均新增装机容量应不低于6,000万千瓦,到2030年至少达到8亿千瓦,到2060年至少达到30亿千瓦。未来风电建设将继续加速,风电运营将由补贴驱动转向市场驱动。

③钙钛矿行业情况

2016年由国家能源局印发的《能源技术创新“十三五”规划》指出:要在2016-2023年之间完成研究新型的钙钛矿类光电材料体系,研制效率超过20%性能稳定的薄膜型单结太阳能电池器件,制备大面积柔性钙钛矿电池,钙钛矿叠层太阳能电池的效率超过25%的研究目标。钙钛矿技术是一种新兴光伏技术,钙钛矿是既有电子导电性又有离子导电性的离子晶体,具有优秀的光电性能和高能量转化效率。钙钛矿化合物太阳能电池是一种新型高效的有机-无机杂化太阳能电池,具有合成成本低、结构易于调控以及柔韧性好等优点,具有广阔的应用前景和发展空间。钙钛矿电池还可以实现柔性可穿戴和半透明贴附,应用在未来智能器件和智能建筑、汽车等领域,是目前最有前景的光电技术之一。

行业内主要企业

(1)Graco(固瑞克)

Graco(固瑞克)成立于1926年,为美国纽约证券交易所上市公司,股票代码:GGG),总部位于美国明尼苏达州。该公司主要提供流体和黏胶材料的输送、计量、控制和供料部件,设计并制造了灌胶机部件,如单液静态阀、双液静态阀、活塞计量泵等,适用于新能源锂电池、太阳能光伏、汽车电子等领域。

(2)NordsonCorp(诺信)

诺信成立于1954年,为美国纳斯达克上市公司,股票代码为NDSN.O,总部位于美国俄亥俄州。该公司为全球流体控制设备的领导者,拥有世界领先的自动精密点胶、喷射技术,以及表面涂覆的解决方案,设计并制造了全系列流体控制设备,适用于SMT组装、3D和晶圆级封装、半导体封装、相机模块组装和其他广泛的精密制造领域。

(3)IngersollRand(英格索兰)

英格索兰1871年成立于爱尔兰,为美国纽约证券交易所上市公司,股票代码:IR),是一家全球性的多元化工业公司,专注于工业技术和温控系统两大核心业务的发展。英格索兰的工业技术领域核心产品包括全套压缩空气系统、工具、泵以及物料和流体处理系统,目前是全球领先的压缩机生产企业和率先将螺杆空压机技术引进中国的外资企业。

(4)Scheugenpflug(肖根福罗格)

Scheugenpflug(肖根福罗格)成立于1990年,总部位于德国,是一家专注于生产和研发灌胶系统,并且提供围绕灌胶相关工艺的自动化解决方案的公司,研发了真空灌胶系统,适用于电子元器件、汽车电子、医疗技术和家用电器等领域。

(5)迪泰奇

苏州迪泰奇自动化科技有限公司,成立于2007年,总部位于江苏省苏州市工业园区,是一家专业的油漆涂装设备、胶粘剂设备、润滑设备服务商。主营产品有点胶机和配件、注油系统、喷涂系统、自动化系统等,适用于新能源锂电池等领域。

(6)安达智能

广东安达智能装备股份有限公司(688125.SH)创始于2008年,总部位于广东省东莞市寮步镇,主要从事流体控制设备、等离子设备、固化及组装设备等智能制造装备的研发、生产和销售,主要产品包括点胶机、涂覆机、等离子清洗机、固化炉和智能组装机等多种装备,可运用于消费电子、汽车电子、新能源、智能家居和半导体等领域产品的生产制造。

(7)辛帕智能

上海辛帕智能科技股份有限公司成立于2007年,是一家依托智能技术研发平台的工业智能设备开发商,专注于具有自主知识产权的工业智能设备的研发、设计、制造、销售、服务。公司的产品主要应用于风电、半导体行业等。公司的主要产品包括智能混胶设备、智能灌注设备等。

随着胶粘技术的发展及应用领域越来越广,胶粘剂的点胶方式正在向机械化、自动化和高精度化方向发展。作为胶粘剂研发和应用人员,需要对常用点胶设备的组成、功能有全面的认识和了解,能够针对胶粘剂的特性帮用户选择合适的点胶设备,解决设备在使用时出现的各种问题,优化工艺参数,使设备达到最佳的使用效果。本文将对点胶设备的组成、功能、常见问题的解决方法及工艺参数优化等作简要介绍。

点胶工艺、设备与技术

1点胶设备的功能、分类、构成及选型原则

1.1点胶设备的功能

点胶设备是在胶粘剂应用中,为了减少胶粘剂的浪费,实现自动化点胶,提高施胶效率和精确度的有效控制机器。根据客户需求,采用不同的点胶方法,让胶粘剂在工业自动化下应用得更简单更科学,借助点胶设备可以实现不同应用功能下的点胶,如定量灌封、壳体密封、灌封保护、在线成型、表面涂覆和底部填充。

1.2点胶设备的分类

常见的点胶设备有手持式胶枪,半自动式气动点胶机,三轴桌面式机器平台,全自动立体点胶机器手臂等,如图1所示。

1.3点胶设备的构成

点胶设备由以下几个系统组成:(1)控制胶粘剂流速流量与出胶形状的点胶阀和点胶针头;(2)提供连续不断胶粘剂供给的供料系统;(3)控制胶粘剂出胶时间和位置的点胶控制器;(4)实现胶粘剂与产品形状和要求完美匹配的功能型点胶平台;(5)如果是双组分胶粘剂体系,点胶设备还需要加装一个双组分精确计量系统;(6)双组分胶粘剂混合系统。

1.3.1点胶阀类型和功能

点胶阀的种类很多,通常根据胶粘剂的黏度、单位时间内的出胶量、供胶压力和点胶类型选择相对应的点胶阀,常见的点胶阀及其功能见表1。

表1、点胶阀及其功能

1.3.2点胶针头的类型和功能

1.3.3供料系统

供料也是设备的一个关键组成部分,一个合适的供料系统,不仅可以为点胶机提供稳定的出胶环境,也可以让胶粘剂在使用时杜绝接触环境造成污染或是空气进入点胶管道,影响点胶效果。常见的供料系统见表3。

1.3.4控制器

控制器是用来联通机器平台与点胶阀的纽带,用来控制点胶阀开关,常见的控制器有喷雾阀控制器,气动活塞阀控制器,多阀控制器,蠕动点胶阀控制器等,见图2。

1.3.5点胶平台

为了让胶粘剂按预设的方式点胶,比如打点、划线、选择性注胶、涂覆,就需要借助点胶机的点胶平台。一般点胶的路径有平面式或立体式,点胶机分为半自动式或是全自动流水线2种方式,点胶机的点胶平台类型如表4所示。

1.3.6双组分胶粘剂混合系统

双组分胶粘剂混合系统包括双组分计量泵、压力桶/压盘泵、双组分胶阀、静态混料管、稳压器(见图3)。主要应用于灌封、地成型垫片、灌封填充、发泡成型、结构粘接、密封涂布。

双组分胶粘剂计量缸式柱塞泵和齿轮式体积计量泵的精准计量。计量缸式柱塞泵,按照计量缸的横截面比例,在2个缸体活塞相同的运动距离下,定量出胶,这种计量方式出胶比例误差小,计量准确,且胶黏剂中的填料对缸体的影响小,维修成本低(见图4)。

齿轮式体积计量泵,简称齿轮泵,通过齿轮的咬合,把等体积的胶粘剂液体吸入或排出,再通过齿轮的旋转速度不同,可以控制单位时间内的出胶量,进而控制A、B组分的出胶比例(见图5)。

1.4点胶设备的选型原则

设备选型时通常考虑以下5个方面的内容,如表5、表6所示。

2非接触式点胶方式研究和接触式点胶常见问题的解决方法

2.1非接触式点胶方式

非接触式点胶在电子行业如1inebar灯条上的应用非常广泛,其设备见图6,以非接触式点胶过程中胶水黏度,触变与设备参数的配合为例,研究影响非接触式点胶中的散点、胶型保持和喷射高度之间的互为影响关系。

Linebar行业的用胶点是PC透镜与PCB的粘接,是通过在PCB的指定位置,通过定量快速点胶,把PCB透镜的3个连接点安装上,再进行80〜90°C大约15min的回流炉固化,把PC透镜粘接到PCB灯条上。

该应用的点胶方式是快速定量点胶,点胶点的速度决定了生产效率。采用这种非接触式的喷射点胶,单个点点胶速度可以在5ms内完成。

目前点胶时常常遇到的问题是胶粘剂与设备的匹配问题,希望在点胶过程中胶点是一个馒头型,且在未装配透镜前,胶点的馒头型保持率好,胶点形状无变化,这就需要胶水在常温下的黏度高,触变性好,这样才能使胶点在形成后形状保持良好。在实际点胶过程中,喷射阀跟柱塞阀不同,在高速喷点的时候,如果黏度太高,胶粘剂就喷不出来,容易粘在出胶嘴,形成不了完整的点;黏度太低,胶点的形状保持性又不好,而且还容易产生散点,拖尾的现象,影响灯条点胶质量。所以,设备和胶粘剂的匹配度很关键。

2.2胶粘剂黏度与喷嘴口径的匹配

喷射阀在用于低黏度流体的点胶时,如底填胶,一般使用0.2mm的喷嘴,但当使用上万黏度且带有触变性的胶粘剂时,就无法有效划线或打点,所以高黏度胶粘剂使用时,除了喷嘴温度设置外,喷嘴的口径选择也很关键。例如在诺信S-800平台,使用DJ-8000喷射阀,出胶口加热温度40°C,气压0.17MPa,以点胶600个点为研究对象,结果见表7。

从本次实验可看出,对于不同黏度的胶粘剂,在使用喷射阀时,也要选择合适口径的喷嘴,才能得到符合要求的胶点形状和高效快速的出胶效率。

以回天6660环氧树脂胶为对象,研究胶粘剂在不同黏度和触变下点胶后胶点形状的保持和高速点胶时散点拖尾出现的概率,来找到这种工艺的胶粘剂与设备最佳匹配方案。

测试设备:诺信S-800点胶平台配合诺信DJ-8000喷射阀,胶嘴直径0.8mm,出胶口加热温度40°C,点胶高度15cm,出胶速度5ms/周期,测试胶粘剂:回天6660,测试结果见表8〜11。

结论:在使用喷射阀点胶时,胶粘剂黏度增大时,胶点的形状保持好,散点出现的概率也会减少。

结论:当初始黏度保持相同的条件下,随着触变指数的变大,胶水的散点比例也会降低,并且散点改善明显。

结论:30°C和60°C出现散点的概率较大,所以选择合适的点胶温度,对散点的改善也很关键。

结论:散点出现的概率和喷射的高度也有很大的关系,随着喷射高度的降低,散点出现的概率也大大降低。

综上可知,在喷胶过程中,散点的形成不仅与设备的参数有密切关系,而且与胶粘剂本身的黏度、触变性也有很大的关系。对于设备来说,除了参数的调整和优化外,更需要所使用的胶粘剂有合适黏度和触变指数,才能获得良好的点胶效果。如在Linebar行业应用时,首先要保证胶粘剂形状,所以需要胶粘剂有较高的黏度和触变。高黏度胶使用喷射阀极难出胶,所以在喷嘴处对胶粘剂进行加热,降低胶粘剂喷射瞬间的黏度,同时也提高胶粘剂触变指数,使胶粘剂在剪切运动时黏度较小,2部分作用,最大程度降低喷射时黏度,顺利完成出胶;同时,在到达基板表面,胶水温度降低,黏度升高,触变越明显,这种增粘效果越好,促进了胶粘剂凝聚减少散点产生。

2.3接触式点胶常见问题的解决方法

以密封胶在平面密封时打胶为例,总结点胶过程中遇到的问题。

1)胶条出现粗细不一致,胶线不饱满

原因分析:划线时,胶水是先到达点胶面,然后随着出胶量的增加,由下而上的填充成型,一般胶条剖面是呈半圆形;出现S型,主要是点胶嘴与基板高度过高,胶水没有到达底部,点胶头已经离开该位置,所以胶条被拉成粗细不一致,胶线不饱满。

解决方法:调整点胶高度,主要是降低点胶高度,直到胶线粗细一致为止。

2)做平面密封时,打回形或圆形胶条,在开头和收尾处出现衔接不好的问题。

原因分析:开始时,出胶较少或较多,造成出胶少或者多,达不到理想的量;收尾时,断胶困难,或关胶不及时,造成出胶量大,每次点胶,重现性差,不稳定。

解决办法:出胶时间和位置的控制,与胶阀的灵敏性有关,一般将普通的时间压力式出胶的出胶头加装气动控制阀,这样出胶时间和位置与胶粘剂中压力无关,只与控制阀有关,而控制阀的开关只与输入的信号有关,与胶粘剂压力无关,这样就可以实现流体的快速开关和一致重现性好的要求。

3)高黏度胶粘剂出胶困难,点胶速度慢

原因分析:高黏度流体点胶时,往往面临的是出胶困难,打胶速度慢的困境,例如黏度超百万的高导热硅脂,用一般的时间压力方式,就很难出胶。这主要是黏度高,阻力大,阻力来自2个方面,一是包装管内流体流动的阻力;二是输送管道和点胶针头的阻力,所以克服这些阻力,只能通过提高泵胶压力和减少出胶头的阻力来完成。

解决办法:一是供胶压力采用气缸推杆式,在相同的气压下可以提高供胶压力;二是改变出胶针头的形状,使出胶针头由针型点胶头改成锥形点胶头,由于锥形针头的内径是由粗变细的形状,出胶口处是最小的内径,而针型针头,内径大小不变,且内径与出胶口一致,所以锥形针头能有效降低出胶阻力。

喷射点胶机产业升级

喷射点胶机是主要用于解决电子精密点胶问题而研发的一种机器,是众多点胶机的一个分支。喷射点胶机将电子胶涂抹、灌封、滴到产品上,使产品粘合、绝缘、固定、平滑表面。点胶轨迹可根据生产需要独立编程,可用于任意非平面点胶。喷射点胶机具有超高点胶速度和精准点胶的特点,不仅可以提高点胶的一致性,减少材料浪费,还能提高工作效率和质量。喷射产生的点尺寸极小、体积小且一致性高。喷射点胶机可以有效降低人工成本,有助于产品价值的进一步提升,得到广泛应用。

科技的发展使得3C产品如智能手机、平板电脑等不断向更高智能化方向发展。这对产品的精细程度提出新的挑战,对基本由SMT贴片组装而成的电路主板的要求也变得越来越高。

同时我们也要看到:以高性能、高稳定性为主的电路板器件日趋薄型化、小型化、高性能化,板厚1.0mm以下的薄PCB或柔性高密度组装基板中,器件与基板间的焊接点在机械和热应力作用下易变得脆弱。

为确保PCBA高质量,需要在SMT制造中使用底部填充工艺(Underfill)。PCB贴片完成后,需要对PCB电路板中的芯片组件和多脚组件进行底部填充工艺,分别达到防止组件发热使得焊盘上的锡膏融化脱落和因为机械应力而产生的焊盘脱落的效果。而此底部填充工艺有需高精度的点胶机来完成作业。

POP组装需要的底部填充点胶工艺

对于手持产品,常规应用中的动态和静态载荷是导致器件出现故障的主要因素。而底部填充技术可以使封装具备更强的机械稳定性。因此,对于采用凸点进行硅——硅材料之间键合的POP,可以通过底部填充提高封装的可靠性。

精准的喷射点胶(气动喷射阀与压电喷射阀)技术是POP组装实现底部填充的前沿工艺,解决了传统的针式点胶技术由于点胶针与POP基板相距较远而难以在针头临时缩回时切断胶体,或因外径大于屏蔽罩的孔径,或因难以满足点胶容差等弊端,适应当下PCB的发展环境。

相对于标准的CSP/BGA工艺,POP工艺需要对多层封装同时进行点胶操作,要求底部填充工艺所使用的自动化设备在POP热管理、器件贴装精度补偿、点胶髙度定位以及操作软件执行工艺控制等方面具备很髙的性能。

热管理

热管理是喷射式点胶工艺的主要组成部分之一,从对胶体进行加热开始,需保持均匀喷射的胶滴和器件持续加热,以加快底部填充的毛细流速,并最终达到胶体正常固化所需的温度(底部填充胶大多属于热固化型)。这是由于均匀精确地加热整个器件是消除气泡、获得良好底部填充的必要条件。如图1所示

器件贴装精度补偿

在对POP自动进行底部填充时,需要定义一些参数并保持良好的精度,如确认点胶头在器件上方的位置,利用可靠的视觉系统将基准位置信息反馈到平台,以此调整参数。

每个器件为满足系统的整体直通率和高性能,要求POP的可靠性达到更髙的等级和具备合格的芯片、可测试性和稳定的机械性。这是由于传统的单层阵列底部填充已发展为三维填充操作——能够快速、无缺陷地对多个叠层进行底部填充。

POP进行底部填充时,需要填充的器件不止一个,通常情况下尺寸大多很相似。这就需要甄别以防止出现相同的器件影响到贴装精度。

底部填充胶在屏蔽罩的第一层的流速一般较快,该层温度通常会稍高于第二层(离加热板的距离更远),喷射技术将从更近距离的芯片边缘点胶。这是由于胶体到达间隙的速度更快,因此会在上层形成快速的毛细流动。如下图2所示

点胶阀接近POP边缘有助于减少胶的用量,但是会有少量胶从封装体边沿溢出,导致避让区的长度缩短。在某些情况下,底部填充时的各层之间的间隙并不相同,从而会影响毛细流速,使得间隙越大流速越快。

综上所述:

稳定的POP底部填充工艺既对双层互连焊料连接的封装进行层间填充,又对各种封装体在凸点高度/布局、用胶量、加热及流动时间上存在的差异进行补偿,从而达到点胶时间短、填充体积最小化、层间流动速度快、最大程度地节省材料等效果。

底部填充胶

在BGA器件与PCB基板之间形成高质量的填充和灌封,需要运用到的材料就是底部填充胶。它是一种高流动性,高纯度的单组份环氧树脂灌封材料,填充间隙小、速度快,具有优良的电气性能和机械性能,可兼容多数无铅和无锡焊膏,也可进行返修操作。

其原理是利用毛细作用使得胶水迅速流过BGA芯片底部,而毛细流动的最小空间是10um,符合焊接工艺中焊盘和焊锡球之间的最低电气特性要求,保障了焊接工艺的电气安全特性。

底部填充胶通过创新型毛细作用在CSP和BGA芯片的底部进行填充,经加热固化后形成牢固的填充层,从而降低芯片与基板之间因热膨胀系数差异所造成的应力冲击,提高元器件结构强度和稳定性,增强BGA封装模式的芯片和PCBA之间的抗跌落性能。

值得注意的是,使用胶枪时应采用倾斜的方式进行底部填充,可以解决溢胶宽度和散点问题,有效保证胶水在芯片底部填充的效率。


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