CN113894022A - 变频微波在干燥固化电子产品的胶合材料涂层中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了变频微波在干燥固化电子产品的胶合材料涂层中的应用。本发明通过变频微波干燥固化电子产品的胶合材料涂层能够有效的提高固化效率，大幅度缩短固化时间，能够将原先几十分钟的胶合固化时间缩短到1分钟以内，以便实现产品生产中胶合环节自动化，突破原先的产能瓶颈。
Description
技术领域
本发明涉及电子产品的生产制备技术领域，尤其涉及电子产品中的胶合材料的干燥固化技术领域。
背景技术
目前，手机、平板电脑等产品设计中，其结构组件越来越多的应用了高分子材料和玻璃材料等非金属材料(如：树脂、玻璃、陶瓷)，其生产装配过程中，胶合环节大量出现(如图1所示)。胶合环节需要经过涂胶粘接、干燥固化、冷却等一系列过程。自然条件下这一过程时间漫长，胶合材料固化时间甚至长达几十分钟。为了缩短胶合时间实现量产目的，目前的生产厂家采取了高温条件下完成胶合的工艺流程，即使这样，高温固化时间通常也长达几分钟。由此可见，胶合时间过长依然是制约生产厂家产能的重大瓶颈。
只要对高温胶合工艺流程略加分析便可以看出，目前的工艺流程中主要是通过热量传递的方式通过结构组件本体将热量传递到胶合材料，使其升温，最终实现干燥固化的目的。这种方法加热效率低，而且一旦加热过于剧烈，很容易导致产品结构组件本身遭受破坏，因此，其加速固化效果必定存在无法突破的上限。而且，上述传统热处理方法不适合产品大批量自动化流水线生产方式。
例如手机、平板电脑等消费类产品的批量生产，任何节拍过长的环节都会制约其产量产能。因此，现有技术中电子产品的结构组件装配胶合环节的生产节拍存在瓶颈。
目前，微波热处理技术已经在多个工业或民用领域得到应用。但是，现有技术大多基于固定频率微波信号。固定频率微波系统技术成熟，系统实现难度较低，但是，固定频率微波信号对胶合材料热处理存在弊端，如：材料受热不均匀引起材料内部局部过热，形成焦点、气泡，加热过程难以受控，加热效果不理想，等等。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明提供变频微波在干燥固化电子产品的胶合材料涂层中的应用。
进一步地，所述变频微波是指微波信号频率在某一波段范围内随时间不停变化，且多个频率同时存在的具有一定带宽的频谱。
进一步地，所述变频微波为C波段微波、L波段微波、S波段微波、X波段微波、Ku波段微波、K波段微波或Ka波段微波等。其中，L波段微波的频率范围为1～2GHz，S波段微波的频率范围为2～4GHz，C波段微波的频率范围为4～8GHz，X波段微波的频率范围为8～12GHz，Ku波段微波的频率范围为12～18GHz，K波段微波的频率范围为18～27GHz，Ka波段微波的频率范围为27～40GHz。本申请并不限定特定的微波频率和功率范围，本申请要求保护的是将变频微波应用于胶合材料的干燥固化。优势是可以大幅度加速固化过程，突破传统固化工艺面临的瓶颈。对于微波频谱特征的要求，根据胶合材料特性，如：涂层厚度、材料分子尺度等，选择合适的微波频段，如：所述变频微波的微波信号频率在C波段微波范围内随时间不停变化从而形成变频微波信号，功率为100W～350W，主要是出于该频率范围和功率范围的系统实现和产品化的难易程度的考量。工作过程中，微波信号频率在波段范围内随时间不停变化，形成变频微波信号(Varible Frequency Microwave,VFM)，照射在材料上，在胶合材料涂层内部产生微波加热效应，在极短的时间内完成胶合材料涂层加热，实现快速固化。
进一步地，所述胶合材料的涂层厚度为0.1mm-1.5mm。本领域技术人员可以理解的是，本申请的胶形包括但不限于常规的0.1mm-1.5mm，还可以根据实际需求进行适应性地调整。
进一步地，所述胶合材料为单组份或双组份的环氧胶或聚氨酯胶。根据目前研究结果，此技术对于环氧胶的固化效果最佳。微波加热具有对材料的选择性，微波对材料的选择性是指，电磁场对不同材料的热效应不同，有些材料在电磁场作用下材料内部会迅速发热升温，而有些材料升温非常微弱，称为微波透明。所以，通常选择微波透明材料作为基材，如，玻璃、PP材料，而选择微波热效应显著的材料作为胶水，如：环氧胶、聚氨酯胶。本领域技术人员可以理解的是，本申请的胶水类型包括但不限于环氧胶和聚氨酯胶，还可以使用其他类型的胶水。
进一步地，所述变频微波采用频率合成技术获得，所述频率合成技术是指将一个或多个基准频率(源频率)变换成一个或多个合乎要求的所需频率的技术。本领域技术人员可以理解的是，本申请的获得变频微波的方法包括但不限于频率合成技术，还可以采用其他的技术手段。
值得注意的是，本申请中使用的变频微波(variable frequence microwave,VFM)，是指多个频率同时存在构成具有一定带宽的频谱，是描述微波信号的特征。因此，本申请的变频微波中的变频并不是指单一频率在频谱上迁移形成另一个单一频率的变频(即frequency convert，频率变换的意思，可以理解为一个动作)。
值得注意的是，本申请中变频微波可以通过现有技术中的任意已知变频微波产生装置(例如变频微波加热炉)获得，并不限定变频微波装置的结构和类型。
采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
首先，本申请首次提出将变频微波应用于干燥固化电子产品的胶合材料涂层。
其次，本申请提供的电子产品中的胶合材料涂层的干燥固化方法采用变频微波，能使电子产品的胶合材料涂层的干燥固化过程更受控，更高效。但是，应用变频微波技术于电子产品中的胶合材料涂层的干燥固化并非易事，产生变频微波信号相比固定频率微波信号而言，其实现的技术难度大大加剧，固定频率微波发生器通过振荡器产生所需的频率信号即可。变频微波发生器，采用了频率合成技术，首先由振荡器产生参考源频率，再经谐波发生器生成一系列谐波，然后进行混频、分频、选频滤波等一系列复杂的信号处理过程，得到多个离散频率。并且需要兼顾频率合成时间、频率稳定度、频率分辨率等多个技术指标。现有的变频微波技术大多应用于微波通讯、微波探测、电子对抗等高端微波系统中。本发明采用频率合成技术实现变频微波系统，其系统实现难度远高于固定频率微波系统，基于以上描述的变频微波发生技术难度，系统实现上的复杂程度大大增加，除了谐波发生器外，还要实现锁相环节，引入负反馈环路控制，主要包括：鉴相、滤波、压控振荡、分频等诸多环节，而每个环节实现上都需配备相应的硬件和软件。而固定频率微波系统，除振荡器外，其他信号处理环节几乎没有。本发明所涉及的微波信号并非是固定频率微波信号，而是在整个热处理过程中信号频率不断变化的变频微波信号(Varible Frequency Microwave)。与固定频率微波信号相比，变频微波(VFM)热处理过程中，材料加热更均匀，能有效避免材料内部由于受热不均匀而产生局部过热点和焦点，其加热效果更理想，同时，由于变频微波(VFM)热处理材料受热均匀，热处理过程更加受控，因此可以通过加大微波功率的方法，进一步加速固化过程。本发明提供的电子产品(例如手机、平板电脑等产品)的胶合环节变频微波(VFM)固化方法能够有效的提高固化效率，大幅度缩短固化时间，能够将原先几十分钟的胶合固化时间缩短到45秒以内，并且实现产品生产中胶合环节自动化，突破原先的产能瓶颈。
附图说明
图1为手机结构组件粘接点分布；
图2为C波段微波的变频微波波形图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
以下，结合手机生产过程中，玻璃材质背壳和金属边框结构性粘接环节，阐述变频微波固化技术实施方案。
步骤1：将涂胶(示例为环氧胶)并经过胶路监测的背壳安装于金属边框之上，边沿胶合区域重合搭接；
步骤2：利用夹具将胶合的背壳和边框固定，并在胶合线上施加压力。保压状态下的结构装配组件和夹具整体放置于传送带上，输送至变频微波加热炉内，变频微波加热炉能够产生变频微波，本实施例本C波段微波(如图2所示)；
步骤3：针对不同牌号的胶，选择相应的升温程序，启动微波加热炉，在炉内产生高速变化的电磁场，作用于胶合材料涂层。该过程时长约1分钟；
步骤4：通过温度传感器获取材料内部或表面温度分布信息，并反馈给控制器，经过运算，实时变换微波频率和功率，实现均匀加热；
步骤5：当胶合材料温度到达预设顶值时，微波加热炉停止工作，组件和夹具通过传送带被送出微波加热炉，送至后续工位。
经过以上步骤对手机结构胶加速固化，与传统的常温环境或借助周边环境加热将热量传递至材料内部实现升温的方式相比较，具有以下显著效果：
效果1：微波加热具有对材料的选择性，在微波照射下，胶合材料本身发热，能够实现材料加热过程迅速启动或停止的效果；
效果2：将胶合组件置于变频微波加热炉腔体内部电磁场环境中，电磁场起到催化剂的作用，使得胶合材料内部分子间运动加剧，充分激活材料粘性，能够在短时间内固定组件，显著缩短夹具夹持加压时间(传统工艺在常温环境或通过热传导的高温环境下保压固化时间约2小时)；
效果3：变频微波信号，能够在同一时刻利用不同波长微波信号对材料不同深度位置进行加热处理，能够实现均匀加热效果；
效果4：全过程开始、结束、加热补偿等各环节均能通过程序控制，能够实现自动化生产的效果。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.变频微波在干燥固化电子产品的胶合材料涂层中的应用。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述变频微波是指微波信号频率在某一波段范围内随时间不停变化，且多个频率同时存在的具有一定带宽的频谱。
3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述变频微波为C波段微波、L波段微波、S波段微波、X波段微波、Ku波段微波、K波段微波或Ka波段微波。
4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述胶合材料的涂层厚度为0.1mm-1.5mm。
5.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述胶合材料为单组份或双组份的环氧胶或聚氨酯胶。
6.如权利要求1-5中任一项所述的应用，其特征在于，所述变频微波采用频率合成技术获得，所述频率合成技术是指将一个或多个基准频率变换成一个或多个合乎要求的所需频率的技术。
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