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關(guān)鍵詞:工藝;自控儀表;電氣;安裝
分類號(hào):TU758.7
計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)信息化發(fā)展提升了各個(gè)領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)效益,而在集成化、智能化、數(shù)字化等方面自控儀表工藝取得前所未有的發(fā)展。自控儀表安裝施工程序如下:對(duì)施工圖與技術(shù)資料進(jìn)行了解、給予土建預(yù)留預(yù)埋作業(yè)配合、調(diào)校儀表單體、鋪設(shè)電纜管路、安裝電纜橋架、安裝控制箱盤、鋪設(shè)線纜、鋪設(shè)導(dǎo)壓管、安裝自控儀表等。
一 、自控儀表安裝工藝
1. 調(diào)校儀表單體
儀表到貨后,應(yīng)核對(duì)、檢查設(shè)備與裝箱清單上數(shù)量、規(guī)格、型號(hào)是否相符。安裝儀表前,根據(jù)說(shuō)明書(shū)要求,合格校驗(yàn)單體后進(jìn)行儀表安裝。以出廠使用說(shuō)明書(shū)為依據(jù)開(kāi)展校驗(yàn)試驗(yàn),選用標(biāo)準(zhǔn)儀器的量程、精確度,試驗(yàn)所用電源、氣標(biāo)準(zhǔn),連接線路、管路的原理等均需達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)工作人員應(yīng)對(duì)試驗(yàn)方法、試驗(yàn)項(xiàng)目等內(nèi)容明確。調(diào)校試驗(yàn)的情況應(yīng)真實(shí)反映在調(diào)校試驗(yàn)記錄中,調(diào)試儀表后,應(yīng)出具試驗(yàn)報(bào)告。按照設(shè)備本體與工藝系統(tǒng)圖,將調(diào)校合格的儀表清楚標(biāo)志、完好封裝,以備安裝。
2.鋪設(shè)電纜管路
電氣保護(hù)管的管口應(yīng)無(wú)銳邊、光滑,內(nèi)部應(yīng)無(wú)毛刺、清潔,外部應(yīng)無(wú)裂紋及變形。鋪設(shè)路徑應(yīng)按照控制點(diǎn)或測(cè)量點(diǎn)至控制盤間的電氣電纜、管道、設(shè)備的分布情況合理進(jìn)行選擇。應(yīng)按照電纜的安裝位置、型號(hào)、規(guī)格等來(lái)確定保護(hù)管的支架位置、鋪設(shè)位置、材質(zhì)以及管徑。保護(hù)管彎曲位置不應(yīng)有裂縫或凹坑,其彎曲半徑應(yīng)超過(guò)管外徑的六倍,彎曲角度應(yīng)小于90度。
3.安裝電纜橋架
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,按照各系統(tǒng)儀表設(shè)計(jì)更改圖或施工圖,應(yīng)預(yù)先規(guī)劃電纜橋架路徑,以防止管道、工藝設(shè)備等發(fā)生沖突。測(cè)量路徑,按施工設(shè)計(jì)安裝高度以及美觀整齊、橫平豎直、固定牢固等原則制作并安裝吊架、托臂、支架。電纜橋架的組對(duì)應(yīng)按分段的原則,平直連接,分段吊裝定位,橋架之間應(yīng)由跨接保護(hù)接地,同時(shí)連接接地網(wǎng)。
4.安裝導(dǎo)壓管
選擇管子及附件材料時(shí),應(yīng)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相符,為便于檢查及清理管線,附件及管子的連接應(yīng)方便拆裝。應(yīng)以1:10至1:15的比例確保儀表管路坡度。并確保傾斜處氣體凝結(jié)水的排出。安裝管子時(shí),還需對(duì)管道沉降物、冷凝水的排放進(jìn)行考慮。為避免測(cè)量精度受管內(nèi)液體溫度變化的影響,其它高溫管路應(yīng)與測(cè)量液位管路保持一定距離。測(cè)量液位管路。應(yīng)將排氣閥安設(shè)于液體管路中;將集水器或排水閥安裝于管路最低處,以便含濕氣體的排出。全面檢查安裝完成的導(dǎo)壓管系統(tǒng),如:可拆連接的嚴(yán)密性、管道及支架的可靠性與安全性、設(shè)置排放口的正確性等等。安裝完畢后,可開(kāi)展管道系統(tǒng)試壓,此時(shí)應(yīng)將靠近壓力變送器的閥門關(guān)閉。試壓完畢后,拆開(kāi)儀表管路2端閥門接頭,儀表管路內(nèi)部的吹掃采用壓縮空氣,同時(shí)對(duì)儀表管的連接進(jìn)行確認(rèn)與檢查。
5.安裝自控儀表
(1)安裝壓力表
以盤上安裝為例進(jìn)行介紹,在表孔內(nèi)緩慢裝入壓力表,找正后固定,在接頭中放入墊圈,擰緊接頭,注意壓力表與導(dǎo)壓管的連接。
(2)安裝變送器
用SC50鍍鋅鋼管制作差壓變送器與壓力變送器的支架,并將鋼管固定于就近位置,之后再鋼管上安裝差壓變送器與壓力變送器。為便于維護(hù)時(shí)將外殼揭開(kāi)、或調(diào)零,變送器頂部與調(diào)零側(cè)須留有一定距離。須將三閥組接于差壓變送器前面,而二次閥門須接在壓力變送器前面。變送器上絲扣螺紋須匹配于與變送器相連接的螺紋。在安裝差壓變送器時(shí),應(yīng)先對(duì)安裝位置進(jìn)行查找,之后將變送器的支架固定在該位置上,于支架上固定變送器。將毛細(xì)管放開(kāi),對(duì)好法蘭,先將2根螺栓穿上,再將另外的螺栓穿好、擰緊。為使變送器在具有粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境中得到保護(hù),還必須試壓、沖洗、吹掃取壓管,之后連接差壓變送器與壓力變送器。變送器的安。
(3)安裝流量?jī)x
在無(wú)交直流電場(chǎng)干擾或強(qiáng)烈振動(dòng)的地方,按照說(shuō)明書(shū)要求控制前后4段的長(zhǎng)度。施工工藝管道時(shí),應(yīng)將變送器發(fā)盤置于安裝處,找正、找平后將法蘭盤點(diǎn)焊住,待冷卻,將變送器安裝好。值得注意的是,安裝在立管上時(shí),為使被測(cè)介質(zhì)流進(jìn)變送器,應(yīng)遵循垂直的原則。水平安裝電磁流量變送器時(shí),應(yīng)墊穩(wěn)變送器,使2電極處于同一水平面。如果工藝管道與變送器電接觸不良,連接須采用金屬導(dǎo)線。安裝變送器時(shí),應(yīng)將無(wú)襯里的金屬管道接于有絕緣襯里的工藝管道之間。為確保法蘭與接地環(huán)良好接觸,被測(cè)介質(zhì)與環(huán)內(nèi)邊緣發(fā)生接觸,變送器內(nèi)徑應(yīng)較接地環(huán)內(nèi)徑略大。變送器流向應(yīng)一致于被測(cè)介質(zhì)流向。當(dāng)管道試壓吹掃結(jié)束后,可先行拆下變送器,清洗后再裝上。
(4)安裝轉(zhuǎn)子流量
按照垂直安裝原則安裝轉(zhuǎn)子流量計(jì),且用支架固定轉(zhuǎn)子流量計(jì)前后管段。如果玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)對(duì)介質(zhì)進(jìn)行測(cè)量時(shí)具有腐蝕性或溫度超過(guò)70攝氏度的情況下,應(yīng)考慮加裝防護(hù)罩。
(5)安裝分析儀表與盤上儀表
分析儀表的安裝必須滿足避免服飾氣體、劇烈的溫度變化、防止高溫、無(wú)強(qiáng)磁場(chǎng)干擾、無(wú)振動(dòng)、易于維護(hù)操作、干燥、可靠安全、光線充足等安裝條件。單獨(dú)安裝預(yù)處理裝置的同時(shí),應(yīng)盡量縮短取樣管線,并盡可能與傳送器貼近。安裝盤上儀表時(shí),應(yīng)注意其邊緣光滑度,抽出、推進(jìn)儀表時(shí)避免過(guò)于松或過(guò)于緊。儀表安裝在盤內(nèi)框架上應(yīng)方便維護(hù)和接線,并且接地良好。須清楚、正確盤上儀表的銘牌、標(biāo)志牌等。
二、處置施工中常見(jiàn)問(wèn)題
常見(jiàn)問(wèn)題與處置方法如下:①未正確顯示差壓、壓力,這是由于變送器選型與安裝位置出現(xiàn)差錯(cuò)。處置方法:當(dāng)變送器取壓點(diǎn)較變送器安裝位置低時(shí),進(jìn)行正遷移;變送器安裝位置低于變送器取壓點(diǎn)時(shí),進(jìn)行負(fù)遷移。②測(cè)壓、測(cè)溫不標(biāo)準(zhǔn),這是由于施工未嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求和規(guī)范進(jìn)行,插入的溫度計(jì)過(guò)淺、或者過(guò)于深所致。處置方法:在安裝測(cè)壓、測(cè)溫部件之前,測(cè)壓位置應(yīng)嚴(yán)格按照儀表規(guī)范來(lái)確定,以管道的50%為基準(zhǔn)判定溫度計(jì)插入深度,建議測(cè)壓位置遠(yuǎn)離三通、彎頭、以及閥門處。③測(cè)定流量缺乏穩(wěn)定性,在連接差壓變送器與取壓管時(shí),噴嘴或孔板方向上反,正負(fù)錯(cuò)位所致。處置方法:在連接差壓送變器與取壓管時(shí),應(yīng)對(duì)其正負(fù)進(jìn)行核對(duì)、確認(rèn)后在進(jìn)行操作。在安裝噴嘴或孔板時(shí),必須在對(duì)噴嘴或孔板安裝方向與關(guān)內(nèi)流向進(jìn)行確定后進(jìn)行操作。④二次儀表未顯示,連接端子與線頭時(shí),端子被絕緣層壓住,造成閉合回路不通。處置方法:在結(jié)束線纜施工后,絕緣測(cè)試線纜,并校對(duì)標(biāo)號(hào)線纜,端子中插入線纜頭時(shí)應(yīng)防止端子被絕緣層壓住,且插入深度適宜。⑤管內(nèi)堵塞,施工前未清理干凈取壓管內(nèi)部。處置方法:進(jìn)行施工前,應(yīng)預(yù)先用空壓機(jī)吹掃取壓管,待清理干凈后,再進(jìn)行安裝。⑥氣動(dòng)、電動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥閉、開(kāi)不到位,出現(xiàn)閉、開(kāi)超過(guò)極限,或者管內(nèi)滲漏,頂壞閥體、閥桿或者閥芯。處置方法:對(duì)行程開(kāi)關(guān)進(jìn)行合理的調(diào)整。
三、結(jié)束語(yǔ)
自控儀表工藝及施工中逐漸運(yùn)用了集成化、智能化、數(shù)字化技術(shù),本文對(duì)自控儀表的安裝工藝與施工種常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行總結(jié),并針對(duì)其問(wèn)題進(jìn)行處理。特別在安裝自控儀表一節(jié)中,詳細(xì)地介紹了壓力表、變送器、流量?jī)x、電子流量、分析儀表與盤上儀表等步驟,最后提出針對(duì)性措施。
參考文獻(xiàn)
[1]禹?yè)P(yáng),余國(guó)平,朱雀,文鵬. 石油化工裝置中自控儀表工程施工流程的質(zhì)量控制 [期刊論文].電源技術(shù)與應(yīng)用,2012(9).
關(guān)鍵詞: 柔性顯示;組裝;引線鍵合;覆晶;異向?qū)щ娔z
中圖分類號(hào):TN141 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
1 柔性顯示背景分析與發(fā)展前景
1.1 背景分析
近半個(gè)世紀(jì)來(lái),電子信息技術(shù)的發(fā)展對(duì)日常生活的影響有諸多案例,但其中顯示技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)的日常生活的變革是最顯而易見(jiàn)的。
從首臺(tái)基于動(dòng)態(tài)散射模式的液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)(約為上世紀(jì)70年代),到目前LCD電視的普及、3D電視的熱潮,顯示技術(shù)的發(fā)展顛覆了我們對(duì)傳統(tǒng)陰極射線管(cathode ray tube,CRT)顯示器的認(rèn)知。2012年1~5月,液晶電視銷售額為1,331.9萬(wàn)臺(tái),占彩電銷售總額(1,470萬(wàn)臺(tái))的90.6%(數(shù)據(jù)來(lái)源:視像協(xié)會(huì)與AVC),可以毫不夸張地說(shuō),目前已經(jīng)是液晶電視的天下。與傳統(tǒng)的CRT顯示技術(shù)相對(duì)比,液晶顯示技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)已廣為人知,不用贅述。
隨著電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,電子產(chǎn)品已經(jīng)逐步成為日常生活的必須品,而將更多顯示元素引入家庭和個(gè)人環(huán)境是未來(lái)顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),目前基于此類的研究正在逐步進(jìn)行(如飛利浦、索尼、通用已經(jīng)開(kāi)始相關(guān)技術(shù)的研發(fā))。但是剛性、矩形、基于玻璃基板的顯示器件已經(jīng)顯示出不能滿足設(shè)計(jì)者對(duì)外形的需求,設(shè)計(jì)人員更趨向于選擇一種可彎曲、可折疊,甚至可以卷曲的顯示器件。
與此同時(shí),對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的要求不斷提升,電子產(chǎn)品被要求能承受更多次的“隨機(jī)跌落試驗(yàn)”。而實(shí)驗(yàn)證明基于剛性玻璃基板的顯示器件在試驗(yàn)中極易損壞,所以在引入全新設(shè)計(jì)理念的過(guò)程中,具有輕薄、不易碎、非矩形等特性的“概念產(chǎn)品”被普遍認(rèn)為“具有不一般的對(duì)市場(chǎng)的高度適應(yīng)性”。
在產(chǎn)品外形方面,與傳統(tǒng)顯示器相比,柔性顯示器具有更結(jié)實(shí)、更輕薄、樣式新穎的特點(diǎn),而這些特點(diǎn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和最終用戶都極具吸引力。
在制造商方面,柔性顯示器生產(chǎn)時(shí),可以采用新型印刷或者卷繞式工藝進(jìn)行生產(chǎn),運(yùn)輸成本相對(duì)低廉,使得制造商具有進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本的潛力。
在潛在安全性方面,當(dāng)柔性顯示器破裂時(shí),不會(huì)產(chǎn)生可能導(dǎo)致人員受傷的鋒利邊緣,因此相對(duì)剛性顯示器而言,柔性顯示器無(wú)疑更加安全。
1.2 柔性顯示的發(fā)展前景
由于柔性顯示技術(shù)具有獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn),與現(xiàn)有顯示技術(shù)相比具有一定的先進(jìn)性,所以普遍認(rèn)為,在某些市場(chǎng)中,柔性顯示具有潛在的替代優(yōu)勢(shì),同時(shí),柔性顯示技術(shù)更具開(kāi)拓全新應(yīng)用領(lǐng)域的潛力(如軍方將柔性顯示應(yīng)用于新式迷彩服,而這個(gè)領(lǐng)域傳統(tǒng)剛性顯示器件是很難涉及的)。柔性顯示器是一種具備良好的市場(chǎng)前景的新技術(shù),目前用于生產(chǎn)柔性顯示器的顯示技術(shù)有十多種,包括傳統(tǒng)的液晶、有機(jī)發(fā)光顯示(organic light-emitting diode,OLED)、電致變色、電泳技術(shù)等等,據(jù)估計(jì)全球約有數(shù)百家公司正在或即將開(kāi)始柔性顯示的研發(fā)。
可以認(rèn)為,柔性顯示技術(shù)的發(fā)展將為顯示技術(shù)領(lǐng)域注入革命性的創(chuàng)新動(dòng)力。
2 現(xiàn)有組裝技術(shù)的分析
2.1 組裝技術(shù)概述
作為柔性顯示重要部件之一的驅(qū)動(dòng)芯片,如何與柔性顯示器件相連接是一個(gè)值得研究的課題。無(wú)論何種顯示技術(shù),最終的顯示畫(huà)面依賴于驅(qū)動(dòng)芯片給顯示介質(zhì)(例如液晶,發(fā)光二極管等)提供其所需的信號(hào)(電壓信號(hào)或電流信號(hào))。已有的芯片組裝和封裝方式有很多種成熟的方案,但在柔性顯示器芯片組裝時(shí),最主要考慮的因素有以下幾點(diǎn):
(1)組裝制程中的壓力和溫度;
(2)組裝方式的可靠度(包括物理連接可靠度和電性能的可靠度);
(3)組裝中能達(dá)到的最小管腳距離(Pin pitch)和最高管腳數(shù)量。
就目前主流的芯片與目標(biāo)介質(zhì)的組裝技術(shù)宏觀上可以分為如下4類(由于TFT-LCD的驅(qū)動(dòng)芯片與目標(biāo)介質(zhì)組裝技術(shù)比較特殊,所以單獨(dú)歸為一類):
第一類,微電子封裝技術(shù),是指將晶圓(Wafer)切割后的Chip做成一種標(biāo)準(zhǔn)的封裝形式的技術(shù)。
第二類,微電子表面組裝技術(shù)(Surface Mount Technology,簡(jiǎn)稱SMTc),是指將封裝后的芯片(IC)成品組裝到目標(biāo)介質(zhì)上的技術(shù)。
第三類,裸芯片組裝(Bare Chip Assembly),是指將晶圓切割后的Chip直接組裝到目標(biāo)介質(zhì)上的技術(shù)。
第四類,液晶顯示器(TFT-LCD)領(lǐng)域特有的芯片封裝和組裝技術(shù)(COF/TCP封裝和ACF bonding技術(shù))。
下面將逐一介紹各類組裝技術(shù)。
2.2 微電子封裝技術(shù)
對(duì)于電子設(shè)備體積、重量、性能的期盼長(zhǎng)久以來(lái)一直是促進(jìn)電子技術(shù)發(fā)展的源動(dòng)力,而在微電子領(lǐng)域,對(duì)芯片面積減小的期望從未停歇(從某種程度上講,芯片的面積決定芯片的成本價(jià)格),在莫爾斯定律的效應(yīng)下,芯片電路的集成度以10個(gè)月為單位成倍提高,因此也對(duì)高密度的封裝技術(shù)不斷提出新的挑戰(zhàn)。
從早期的DIP封裝,到最新的CSP(Chip scale package)封裝,封裝技術(shù)水平不斷提高。芯片與封裝的面積比可達(dá)1:1.14,已經(jīng)十分接近1:1的理想值。然而,不論封裝技術(shù)如何發(fā)展,歸根到底,都是采用某種連接方式把Chip上的接點(diǎn)(Pad)與封裝殼上的管腳(Pin)相連。而封裝的本質(zhì)就是規(guī)避外界負(fù)面因素對(duì)芯片電路的影響,當(dāng)然,也為了使芯片易于使用和運(yùn)輸。
以BGA封裝形式為例,通常的工藝流程如圖3所示。
通常的工藝流程是首先使用充銀環(huán)氧粘結(jié)劑將Chip粘附于封裝殼上,然后使用金屬線將Chip的接點(diǎn)與封裝殼上相應(yīng)的管腳連接,然后使用模塑包封或者液態(tài)膠灌封,以保護(hù)Chip、連接線(Wire bonding)和接點(diǎn)不受外部因素的影響。
另外隨著芯片尺寸的不斷縮小,I/O數(shù)量的不斷增加,有時(shí)也會(huì)使用覆晶方式(Flip Chip)將芯片與封裝殼連接。覆晶方式是采用回焊技術(shù),使芯片和封裝殼的電性連接和物理連接一次性完成,目前也有在裸芯片與目標(biāo)介質(zhì)的組裝中使用覆晶方式。
2.3 微電子表面組裝技術(shù)
微電子表面組裝技術(shù)(surface mount technolo gy,SMTc,又稱表面貼片技術(shù)),一般是指用自動(dòng)化方式將微型化的片式短引腳或無(wú)引腳表面組裝器件焊接到目標(biāo)介質(zhì)上的一種電子組裝技術(shù)。
表面組裝焊接一般采用浸焊或再流焊,插裝元器件多采用浸焊方式。
浸焊一般采用波峰焊技術(shù),它首先將焊錫高溫熔化成液態(tài),然后用外力使其形成類似水波的液態(tài)焊錫波,插裝了元器件的印刷電路板以特定角度和浸入深度穿過(guò)焊錫波峰,實(shí)現(xiàn)浸焊,不需要焊接的地方用鋼網(wǎng)保護(hù)。波峰焊最早起源于20世紀(jì)50年代,由英國(guó)Metal公司首創(chuàng),是20世紀(jì)電子產(chǎn)品組裝技術(shù)中工藝最成熟、影響最廣、效率最明顯的技術(shù)之一。
表面貼片元器件多使用再流焊技術(shù),它首先在PCB上采用“點(diǎn)涂”方式涂布焊錫膏,然后通過(guò)再流焊設(shè)備熔化焊錫膏進(jìn)行焊接。再流焊的方法主要以其加熱方式不同來(lái)區(qū)別,最早使用的是氣相再流焊,目前在表面組裝工藝中使用最為廣泛的是紅外再流焊,而激光再流焊在大規(guī)模生產(chǎn)中暫時(shí)無(wú)法應(yīng)用。再流焊中最關(guān)鍵的技術(shù)是設(shè)定再流曲線,再流曲線是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵,調(diào)整獲得一條高質(zhì)量的再流焊曲線是一件極其重要但是又是極其繁瑣的工作。
2.4 裸芯片組裝技術(shù)
裸芯片組裝是指在芯片與目標(biāo)介質(zhì)的連接過(guò)程中,芯片為原始的晶圓切片形式(Chip),芯片沒(méi)有經(jīng)過(guò)預(yù)先的封裝而直接與目標(biāo)介質(zhì)連接。常用的封裝形式為COB(Chip On Board)形式。
COB方式一般是將Chip先粘貼在目標(biāo)介質(zhì)表面,然后采用金屬線鍵接的方式將Chip的接點(diǎn)與目標(biāo)介質(zhì)上相應(yīng)的連接點(diǎn)相連接。完成后Chip、金屬連接線、目標(biāo)介質(zhì)上的連接點(diǎn)均用液態(tài)膠覆蓋,用以隔離外界污染和保護(hù)線路。
裸芯片組裝還有另一種方式,即覆晶方式。覆晶方式是指在Chip接點(diǎn)上預(yù)先做出一定高度的引腳,然后使用高溫熔接的方式,使引腳與目標(biāo)介質(zhì)相應(yīng)位置結(jié)合,形成電性的連接。與傳統(tǒng)方式相比,覆晶方式不需要使用金屬線進(jìn)行連接。TFT-LCD驅(qū)動(dòng)芯片常用的TCP/COF封裝使用的即是覆晶方式,但是由于TCP/COF封裝應(yīng)用領(lǐng)域的特殊性,所以沒(méi)有將其歸入裸芯片封裝技術(shù)中,而是單獨(dú)劃為一類。
2.5 液晶顯示器領(lǐng)域特有的芯片封裝和組裝形式
由于TFT-LCD顯示電路的特殊性,要求驅(qū)動(dòng)芯片提供更多的I/O端口,所以一般情況下TFT-LCD驅(qū)動(dòng)芯片封裝多采用TCP(Tape Carrier Package)方式,或者COF(Chip On Film)方式,芯片與TFT-LCD顯示面板連接多采用ACF(Anisotropic Conductive Film)壓合粘接的方式。
TCP/COF多使用高分子聚合材料(PI ,polyimide)為基材,在基材上采用粘接或者濺鍍(Spatter)方式使之附著或形成銅箔,然后使用蝕刻方式(Etching)在銅箔上制作出所需要的線路、與Chip連接的內(nèi)引腳(ILB Lead,ILB:Inner Lead Bonding)、與TFT-LCD顯示電路連接的外引腳C(OLB Lead-C,OLB:Outer Lead Bonding)、和外部目標(biāo)介質(zhì)(多為PCB板)連接的外引腳P(OLB Lead-P,OLB:Outer Lead Bonding),最后在所有引腳表面附著一層焊錫。
Chip的接點(diǎn)為具有一定高度的金突塊(Au Bump),在與Chip連接(Assembly)時(shí),Chip的接點(diǎn)與TCP/COF上的內(nèi)引腳通過(guò)高溫高壓形成金-錫-銅合金,從而達(dá)到電性導(dǎo)通的目的,然后使用液態(tài)膠灌封。而在與外部目標(biāo)介質(zhì)——TFT-LCD顯示電路連接時(shí),則采用另一種組裝方式——ACF壓合粘接方式(AFC bonding)。
ACF膠結(jié)構(gòu)類似于雙面膠,膠體內(nèi)富含一定密度的導(dǎo)電粒子(Conductive Particle),導(dǎo)電粒子為球狀,外部為絕緣材料,內(nèi)部為導(dǎo)電材料。當(dāng)導(dǎo)電粒子受到外部壓力破裂時(shí),內(nèi)部導(dǎo)電材料露出,多個(gè)破裂的導(dǎo)電粒子連接,可形成電性通路。由于導(dǎo)電粒子破裂時(shí)僅受到垂直方向的壓力,加之芯片相鄰接點(diǎn)距離遠(yuǎn)大于導(dǎo)電粒子直徑,因此,破裂的導(dǎo)電粒子產(chǎn)生的電性鏈路具有垂直方向?qū)щ姡椒较虿粚?dǎo)電的特性?;谠摲N特性,ACF膠能使TCP/COF封裝形式的芯片每根外引腳在水平方向上互相絕緣,不致形成短路,而在垂直方向又能與目標(biāo)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)電性導(dǎo)通。由于ACF膠加熱固化后具有很強(qiáng)的粘合力,所以形成電性導(dǎo)通的同時(shí),可以使COF/TCP與目標(biāo)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)物理連接。
TCP/COF封裝形式能支持高達(dá)數(shù)千的I/O引腳數(shù),因此在TFT-LCD驅(qū)動(dòng)芯片領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
當(dāng)然,隨著成本因素的影響日漸增加,另一種方式COG(Chip On Glass)也應(yīng)運(yùn)而生。與TCP/COF方式唯一的不同點(diǎn)在于,COG方式不需要PI基材,而是使用ACF壓合粘接方式,直接將Chip與TFT-LCD顯示電路連接,因此會(huì)更加節(jié)省成本。由于在組裝中芯片是晶圓切片形式,所以COG技術(shù)也可以認(rèn)為是一種裸芯片組裝技術(shù)。
3 柔性顯示驅(qū)動(dòng)芯片組裝方安提出
3.1 柔性顯示動(dòng)芯片組裝方案概述
基于上述介紹,可將芯片與目標(biāo)介質(zhì)連接的技術(shù)做如下歸類:
第一類為使用金屬線形成電性連接,該種形式多用在常規(guī)的芯片和封裝殼組裝、裸芯片COB封裝,可將其歸納為Wire bonding方式。
第二類為芯片和目標(biāo)介質(zhì)采用焊接的方式形成電性連接,電子表面組裝技術(shù),裸芯片覆晶方式多使用該種技術(shù)形式,可將其歸納為焊接方式。
第三類為TFT-LCD芯片組裝中經(jīng)常使用的ACF膠壓合連接方式,可將其歸納為ACF bonding方式。
按照上述分類,擬依照不同技術(shù)背景,制定不同的芯片與目標(biāo)介質(zhì)連接方案,實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)芯片與柔性顯示基材的電性連接。
具體方案如下:
方案1:采用Wire bonding方式。
方案2:采用Flip Chip方式。
方案3:采用ACF bonding方式。
需要指出,提出方案時(shí),只討論理論上該方案的可行性,并沒(méi)有對(duì)該種方案是否具有投入實(shí)際生產(chǎn)的可行性做出判斷和論述。
下面將具體討論三種方案的優(yōu)劣。
3.2 Wire bonding方案
目前Wire bonding技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下:
首先,在晶圓制程后期使用電鍍方式將Chip的連接點(diǎn)做成金突塊;同時(shí),目標(biāo)介質(zhì)上的引線(Lead)上也使用鍍金技術(shù)使其附著一定厚度的金;然后使用Wire bonding設(shè)備將金屬線的一端熔接(采用超聲波或高溫熔接方式)在金突塊上,另一端采用相同的方式熔接在目標(biāo)介質(zhì)的Lead上,從而實(shí)現(xiàn)電性的導(dǎo)通。由于金具有良好的延展性和良好的導(dǎo)電性,所以,在Wire bonding的過(guò)程中,一般使用高純度金線(99.99%)。當(dāng)然,目前在一些極低端應(yīng)用中出于成本的考慮,或者在SOC(System On Chip)/SOP(System On Package)封裝中出于保密的需求,會(huì)在某些沒(méi)有高頻信號(hào)和大電流信號(hào)的連接管腳上使用鋁線或者銅線進(jìn)行Wire bonding。
在柔性顯示中使用Wire bonding方案的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)同樣明顯。
首先,金是良好的導(dǎo)體,所以在使用金線鍵接時(shí)無(wú)需擔(dān)心傳輸線RC/RH效應(yīng)對(duì)高頻率信號(hào)傳輸造成的影響;同時(shí),也不需過(guò)多考慮大電流信號(hào)在傳輸過(guò)程中由于傳輸線本身電阻造成的電壓降效應(yīng)和熱效應(yīng);其次,采用COB方式可以將芯片直接固定在柔性基材上,省去芯片封裝的成本。
但是,Wire bonding的劣勢(shì)也同樣明顯,第一,一般只有在金含量較高的連接點(diǎn)上才能實(shí)現(xiàn)金線和Lead/Pad的熔接;第二,Wire Bonding要求目標(biāo)介質(zhì)能承受一定壓力且不能有太大形變;第三,Wire Bonding要求目標(biāo)介質(zhì)能承受較高溫度;第四,Wire bonding受Wire bonding設(shè)備精度的限制,以BGA封裝為例,一般I/O數(shù)量為500以內(nèi)的芯片使用Wire bonding的方式,I/O數(shù)量增高,勢(shì)必會(huì)使單個(gè)芯片連接點(diǎn)的尺寸減小,而在I/O數(shù)超過(guò)500以上時(shí),芯片接點(diǎn)的尺寸會(huì)使Wire bonding的成功率大幅下降,而目前的顯示技術(shù)恰恰又要求驅(qū)動(dòng)芯片提供更多的I/O數(shù)目。
所以,綜合分析上述各種因素,只有在低分辨率金屬材質(zhì)(如用金屬箔為基材的柔性顯示)的柔性顯示方案中才有可能采用Wire bonding的方式進(jìn)行芯片和柔性基材的鍵接。因此,作為一種連接技術(shù),Wire bonding技術(shù)可以使用在柔性顯示中,但是受到Wire bonding技術(shù)自身的制約,它在柔性顯示中的應(yīng)用會(huì)受到不小的限制。
3.3 覆晶方式
覆晶封裝方式的應(yīng)用十分廣泛,由于覆晶方式可以節(jié)省Wire bonding的金線成本,同時(shí)芯片與封裝殼的距離更近,可以保證高頻信號(hào)具有良好的信號(hào)品質(zhì),所以被大量使用在對(duì)信號(hào)品質(zhì)要求較高的CPU芯片封裝中。傳統(tǒng)封裝形式,芯片的最高工作頻率為2~3GHz,而采用覆晶方式封裝,依照不同的基材,芯片的最高工作頻率可達(dá)10~40GHz。
覆晶方式的基本做法是在芯片上沉積錫球,然后采用加溫的方式使得錫球和基板上預(yù)先制作的Lead連接,從而實(shí)現(xiàn)電性連接。可以這樣認(rèn)為,覆晶方式是焊接方式的提升。
應(yīng)用覆晶方式實(shí)現(xiàn)柔性基材和驅(qū)動(dòng)芯片的連接有其獨(dú)特之處。首先,芯片與柔性基材直接連接,從電性上考慮,該方式由于省略了封裝中的信號(hào)傳輸線,所以可以降低芯片管腳上雜訊的干擾,而從成本角度考慮,由于使用裸芯片,該方式可以節(jié)約芯片的封裝成本;其次,當(dāng)芯片晶背(Chip backside)減薄到一定程度后(例如將Chip晶背研磨至13μm時(shí),Chip可以彎折,如圖6所示),Chip會(huì)呈現(xiàn)一定程度的柔性,可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)與顯示基材同步的柔性彎曲。
與Wire bonding方式相比,覆晶方式會(huì)有其成本上的先天優(yōu)勢(shì)(不需使用金屬線鍵接),但是覆晶方式也存在一些問(wèn)題。
覆晶方式中會(huì)使用錫球工藝,目前出于綠色環(huán)保考慮,微電子表面焊接技術(shù)中大量使用無(wú)鉛焊錫,無(wú)鉛焊錫的熔點(diǎn)約在200℃以上。而在柔性顯示基材的各種方案中,一般具有良好彎折特性的柔性基材多為有機(jī)材料,有機(jī)柔性基材所要求的制程溫度范圍一般在150℃以內(nèi),超過(guò)200℃的高溫會(huì)對(duì)柔性顯示基材造成不可逆的損傷。所以,柔性基材不耐高溫的特性與覆晶技術(shù)中需要使用的高溫制程存在一定的矛盾。因此,我們可以推測(cè),覆晶方式在柔性顯示的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)受到其制程溫度的限制。
綜上所述,覆晶方式多應(yīng)用于柔性電路板(Flexible Print circuit)與芯片連接或者PCB板直接與芯片連接。當(dāng)然,在能夠耐受高溫的柔性基材上使用覆晶方式實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)芯片與柔性基材的連接也極為可行。
3.4 ACF bonding方式
ACF bonding是目前TFT-LCD領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)芯片和顯示基板連接最常用的方式,可以將裸芯片或者TCP/COF封裝形式的芯片通過(guò)ACF膠與目標(biāo)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)電性連接以及物理連接。
ACF膠連接方式中,ACF膠電阻率變化曲線依賴于導(dǎo)電粒子密度、導(dǎo)電膠厚度、寬度以及導(dǎo)電膠的固化溫度。本文沒(méi)有設(shè)計(jì)具體實(shí)驗(yàn)測(cè)量導(dǎo)電膠電阻率的實(shí)際曲線,參考相關(guān)文獻(xiàn),導(dǎo)電膠的電阻率約為5×10-4Ω×cm。而基于TFT-LCD Array線路本身帶給驅(qū)動(dòng)芯片的負(fù)載遠(yuǎn)大于導(dǎo)電膠引入負(fù)載的事實(shí),以及驅(qū)動(dòng)芯片輸出信號(hào)對(duì)電容類負(fù)載比電阻類負(fù)載更為敏感的特性,可以認(rèn)為,ACF bonding方式的電阻率的非線性變化不會(huì)為顯示電路引入太多負(fù)面因素。而在TFT-LCD中大量使用ACF bonding方式的事實(shí)更能說(shuō)明ACF bonding方式的電性能和可靠度是可以接受的。
其次,由于TFT-LCD分辨率的增加,驅(qū)動(dòng)芯片所需的I/O數(shù)量也隨之增加。目前主流的Driver IC已可以提供多于1,000 channel的輸出I/O。I/O數(shù)量的增加直接導(dǎo)致Chip中接點(diǎn)尺寸和管腳間距(Pitch)的減小,而導(dǎo)電膠中導(dǎo)電粒子的直徑遠(yuǎn)小于Chip接點(diǎn)的尺寸,同時(shí),ACF膠能提供的最小Bonding pitch約為10μm,足以滿足驅(qū)動(dòng)芯片的需求。所以在支持I/O數(shù)量和小管腳間距方面,ACF bonding具有巨大的優(yōu)勢(shì)。
再次,由于使用金屬箔和薄化玻璃為基材制成的柔性顯示器只能實(shí)現(xiàn)有限的“柔性”,所以目前柔性顯示器基材更傾向于使用柔性更佳的有機(jī)材料。以PET/PEN為例,其耐溫性與傳統(tǒng)剛性顯示基材相比較差,僅為120℃左右。而傳統(tǒng)的Wire bonding和覆晶方式在組裝過(guò)程中需要較高的溫度,故該兩項(xiàng)技術(shù)在柔性基材上的應(yīng)用受到制程溫度的極大限制。而ACF bonding方式的組裝溫度取決于ACF膠本壓過(guò)程中使用的ACF膠固化溫度,固化溫度會(huì)影響最終成品的物理特性,但對(duì)電性的影響較為有限(圖7 所示為ACF膠在不同溫度/壓力下的電阻變化曲線)。
目前,索尼和3M已經(jīng)有低于150℃的ACF膠出售(約為140℃),而PET/PEN可以短時(shí)間耐受150℃的高溫,所以,使用低溫ACF膠連接驅(qū)動(dòng)芯片和顯示基材成為可能。相比上述前兩種方式,ACF bonding方式具有工藝簡(jiǎn)單、適用范圍廣的特點(diǎn),所以就目前而言,ACF bonding應(yīng)該是柔性顯示驅(qū)動(dòng)芯片與顯示基材連接的最佳方式。
4 結(jié) 論
通過(guò)比較基于不同技術(shù)背景的各種組裝技術(shù)方案,綜合考慮柔性顯示基材的物理特性,ACF bonding方式以其在制程溫度上的低溫特性相比其它兩種方案更具優(yōu)勢(shì)。客觀的說(shuō),各種組裝技術(shù)均有其各自的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域,而目前柔性顯示基材的物理特性限制了組裝技術(shù)的選擇。我們期待新型柔性顯示基材的面世,能給柔性顯示組裝方式帶來(lái)更大的選擇空間。
本文僅在理論層面探討用于柔性顯示屏的驅(qū)動(dòng)芯片連接技術(shù)實(shí)現(xiàn),未對(duì)用于柔性顯示屏的驅(qū)動(dòng)芯片連接技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中的可行性進(jìn)行討論。
參考文獻(xiàn)
[1] Nicole Rutherford. Flexible Substrates and Packing for Organic Display and Electronics[J]. Advanced Display, Jan/Feb 2006: 24-29.
[2] 3M. Anisotropic Conductive Film Adhesive 7303. 3M Web.
[3] 3M. Anisotropic Conductive Film 7376-30. 3M Web.
[4] Prof. Jan Vanfleteren (Promotor). Technology Development and Characterization for Interconnecting Driver Electronic Circuitry to Flat-Panel Displays.
[5] Shyh-Ming Chang, Jwo-Huei Jou, et al. Characteristic Study of Anisotropic-conductive Film for Chip-on-Film Packaging. Microelectronics Reliability.
[6] 陳黨輝. 微電子組裝用導(dǎo)電膠長(zhǎng)期可靠性的研究[D]. 西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文.
[7] 肖啟明,汪 輝. 焊球植球凸塊工藝的可靠性研究[J].封裝、測(cè)試與設(shè)備,第35卷,第12期: 1190-1212.
【關(guān)鍵詞】阻隔;包裝;環(huán)保;復(fù)合
引言
近年來(lái),高阻隔膜材料因阻隔性能優(yōu)異,且成本低廉、使用方便、透明度好、印刷適應(yīng)性強(qiáng)、機(jī)械性能好等優(yōu)點(diǎn),在市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用于食品、藥品、化學(xué)品等產(chǎn)品包裝,電子器件封裝及燃料電池隔膜等領(lǐng)域,并飛速發(fā)展。
優(yōu)異的阻隔性是高阻隔膜材料的重要特性,包含良好的阻氣性、阻濕性、阻油性、保香性等。早期的阻隔膜材料以乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH),聚酰胺(PA),聚偏二氯乙烯(PVDC),聚乙烯醇(PVA)等薄膜為代表。隨著食品飲料、醫(yī)療、化學(xué)品等領(lǐng)域產(chǎn)品強(qiáng)勁的需求推動(dòng),對(duì)包裝阻隔性的要求也越來(lái)越嚴(yán)格,現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出多種性能優(yōu)異的高阻隔膜材料,包含多層聚合物復(fù)合膜,真空蒸鍍復(fù)合膜,聚合物/層狀納米復(fù)合膜等,本文就各種高阻隔膜材料的阻隔性能、生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展等進(jìn)行總結(jié)和分享。
1.多層聚合物復(fù)合膜
由于各種聚合物在性能方面各有其優(yōu)勢(shì)和弱點(diǎn),單一聚合物膜材料很難滿足眾多產(chǎn)品對(duì)多功能性的要求,因此利用多層薄膜復(fù)合技術(shù),將兩種及以上的單一聚合物薄膜進(jìn)行復(fù)合形成多層聚合物復(fù)合膜,使各種聚合物性能優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),不僅能提高膜材料的阻隔性能,還可改善熱封性、耐熱性、機(jī)械性能、抗紫外線性能等其他性能。目前研究發(fā)展的多層膜復(fù)合技術(shù)主要有共擠出復(fù)合、涂布復(fù)合、自組裝復(fù)合等。
1.1共擠出復(fù)合膜
共擠出復(fù)合膜是利用多臺(tái)擠出機(jī)對(duì)各聚合物進(jìn)行加熱熔融,通過(guò)一個(gè)多流道復(fù)合機(jī)頭共擠出生產(chǎn)的多層復(fù)合薄膜。共擠出復(fù)合技術(shù)主要用于具有相容性的熱塑性聚合物復(fù)合,不使用溶劑,環(huán)境污染小,生產(chǎn)工序少,生產(chǎn)成本低,在薄膜生產(chǎn)企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。
目前共擠出復(fù)合膜材料取得新的研究進(jìn)展,汪若冰等[1]以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龍6(PA)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)四種聚合物作為原料進(jìn)行熔融共擠,制備五層復(fù)合膜材料,其中EVOH和PA6為復(fù)合膜的阻隔層,PE為復(fù)合膜的熱封層。五層共擠復(fù)合膜具備高阻隔性和良好的力學(xué)性能,是理想的高阻隔包裝材料。梁曉紅等[2]將EVOH與PE、PA共混改性,制備PE/PA/EVOH/PA強(qiáng)韌性高阻隔復(fù)合膜,綜合性能優(yōu)異,具有良好的應(yīng)用前景。
1.2涂布復(fù)合膜
涂布復(fù)合膜是將阻隔性聚合物溶解在溶劑中形成涂布液,利用涂布設(shè)備將涂布液涂布于基膜表面,干燥熟化后形成的多層復(fù)合膜。涂布復(fù)合技術(shù)可用于難以單獨(dú)加工成膜的聚合物,如PVDC, PVA等,工藝簡(jiǎn)單,生產(chǎn)成本低,阻隔性能好,但可能有有機(jī)溶劑殘留,造成環(huán)境污染。
目前涂布復(fù)合膜研究取得了很多新進(jìn)展,桑利軍等[3]在PP、PE、CPP(流延聚丙烯)、PET(聚酯)薄膜上涂布2-4um PVDC的復(fù)合薄膜,其透氣性和透濕性顯著降低,應(yīng)用于制造藥品復(fù)合包裝袋。舒心等[4]以雙向拉伸PP、雙向拉伸PET、雙向拉伸PA或PE等薄膜作為基膜,經(jīng)電暈處理后,將改性丙烯酸酯類聚合物BARILAYER高阻隔涂布液涂布于基膜電暈面,經(jīng)5-6小時(shí)的室內(nèi)40-50℃完全干燥熟化后,在涂層面印刷,再?gòu)?fù)合一層聚烯烴薄膜,最后得到新型高阻氧性塑料軟包裝薄膜,產(chǎn)品原料易得,價(jià)格低廉,阻隔性優(yōu)于PVDC,且不受相對(duì)濕度影響,BARILAYER可降解,燃燒僅產(chǎn)生CO2和H2O,具有環(huán)保創(chuàng)新性。
1.3逐層自組裝(Layer-by-Layer)復(fù)合膜
逐層自組裝復(fù)合膜是特定聚合物、量子點(diǎn)、納米粒子、生物分子等,在互補(bǔ)性相互作用下(靜電相互作用、氫鍵結(jié)合,配位鍵和、共價(jià)結(jié)合等)交替沉積形成的多層復(fù)合膜。通過(guò)改變沉積周期、PH、溫度、分子量、離子強(qiáng)度等條件,獲得性能優(yōu)異的復(fù)合膜材料,廣泛應(yīng)用于阻燃、抗菌、氣體阻隔等。
當(dāng)前逐層自組裝復(fù)合膜也取得了新的研究進(jìn)展,F(xiàn)angming Xiang等[5]將聚丙烯酸(PAA)和聚環(huán)氧乙烷(PEO)通過(guò)氫鍵結(jié)合作用,逐層自組裝制備韌性氣體阻隔復(fù)合膜,當(dāng)調(diào)整PH為3時(shí), PAA/PEO雙分子層自組裝20層形成高阻隔復(fù)合膜,涂覆于1.58mm厚天然橡膠片上,使得天然橡膠片的氧氣透過(guò)率降低89.6%,阻氧性優(yōu)異,且氫鍵結(jié)合強(qiáng)度弱于離子鍵合,制得的高阻隔復(fù)合膜具有一定韌性,適合高應(yīng)變應(yīng)用。Chungyeon Cho等[6]將聚醚酰亞胺PEI,PAA,PEO進(jìn)行逐層自組裝沉積,通過(guò)PEI/PAA離子鍵合作用和PAA/PEO氫鍵結(jié)合作用,形成PEI/PAA/PEO/PAA復(fù)合膜,當(dāng)調(diào)整PH為3,PEI/PAA/PEO/PAA四分子層自組裝20層形成高阻隔韌性復(fù)合膜,涂覆于1mm厚聚氨酯橡膠片,使得聚氨酯橡膠片的氧氣透過(guò)率降低93.3%,適用于輪胎等充氣用品的氣體阻隔。
1.4其他復(fù)合膜
除上述多層膜復(fù)合技術(shù)外,研究還采用逐層澆鑄復(fù)合、化學(xué)接枝復(fù)合、共混擠出復(fù)合等創(chuàng)新方法,制備阻隔性能優(yōu)異的多層聚合物復(fù)合膜。
董同力嘎等[7]采用逐層澆鑄法制備三層可降解左旋聚乳酸PLLA/聚乙烯醇PVA/左旋聚乳酸PLLA復(fù)合膜,其中中間層PVA為阻隔層,兩側(cè)疏水性的PLLA為保護(hù)層。PVA阻隔層顯著提高了PLLA的阻隔性,當(dāng)PVA含量占復(fù)合膜比重20%時(shí),阻氧性較PLLA單膜提高了272倍,同時(shí)力學(xué)性能也有所提升。PLLA/PVA/PLLA復(fù)合膜實(shí)際應(yīng)用性更強(qiáng),且完全符合環(huán)境友好型復(fù)合膜的開(kāi)發(fā)趨勢(shì)。
Yuehan Wu等[8]將殼聚糖CS接枝到氧化纖維素OC基體上,化學(xué)接枝過(guò)程改變了基體微觀結(jié)構(gòu),OC/CS復(fù)合膜兼具兩種聚合物的性能優(yōu)勢(shì),具有優(yōu)異的阻水阻氧性、抗菌性、高透明性和良好的機(jī)械性能,是安全、可生物降解、性能優(yōu)異的包裝材料。
呼和等[9,10]將EVOH與PA6進(jìn)行共混擠出后制備丙烯酸乙基己酯EHA薄膜,再與PE膜復(fù)合,得到EHA/PE復(fù)合膜,研究證明,EHA薄膜阻氧性能很高,EHA/PE復(fù)合膜的阻水阻氧性能優(yōu)于PA膜、EVOH膜和PA6/PE復(fù)合膜,適用于冷藏保鮮包裝。
2.真空蒸鍍復(fù)合膜
利用真空鍍膜工藝將金屬(如鋁Al)或者無(wú)機(jī)氧化物(如氧化硅SiO2,氧化鋁Al2O3,氧化鈦TiO2)蒸鍍?cè)谒芰夏け砻?,制備真空鍍鋁膜或真空蒸鍍陶瓷膜,阻隔性能優(yōu)異、生產(chǎn)效率高、成本低廉、使用方便,廣泛應(yīng)用于食品包裝,甚至電子產(chǎn)品封裝領(lǐng)域。陶瓷膜透光率高且綠色環(huán)保,是目前高阻隔膜研究熱點(diǎn)。
齊小晶等[11]利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法在聚己內(nèi)酯(PCL)膜基材表面蒸鍍SiOx層,可以提高薄膜的阻隔性能,且不受溫度濕度影響,同時(shí)符合開(kāi)發(fā)環(huán)境友好型材料的需求。
趙子龍等[12]經(jīng)等離子化學(xué)氣相沉積法在PLLA薄膜表面上沉積SiOx層,并利用溶液涂布法在SiOx層上涂覆PVA層,制備新型PLLA/SiOx/PVA復(fù)合膜,其阻隔性能與PA/PE復(fù)合膜相似,柔韌性也得到改善,加上可生物降解的環(huán)保優(yōu)勢(shì),可替代PA/PE復(fù)合膜應(yīng)用于食品包裝領(lǐng)域,前景十分可觀。
朱琳等[13]采用射頻磁控共濺射的方法在PP基底膜表面蒸鍍TiNx/CFy薄膜,TiNx的體積分?jǐn)?shù)為0.28時(shí),復(fù)合薄膜的阻隔性能和柔韌性能最好,解決了傳統(tǒng)陶瓷膜的裂紋問(wèn)題。
3.聚合物/層狀無(wú)機(jī)物納米復(fù)合膜
聚合物/層狀無(wú)機(jī)物納米復(fù)合膜是將能形成納米尺寸結(jié)構(gòu)微區(qū)的層狀無(wú)機(jī)填料分散到聚合物中,形成納米復(fù)合膜。填料的納米片層結(jié)構(gòu)可以阻擋氣體滲入,提高材料氣密性,顯著改善聚合物的阻透性能。目前層狀納米填料如蒙脫土(MMT)、層狀雙氫氧化物(LDHs)和石墨烯(GNSs)以其獨(dú)特結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性能,成為備受關(guān)注的研究前沿和熱點(diǎn)。
Ray Cook等[14]利用熵增原理制備自組裝高度有序有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合膜,使用噴墨打印機(jī),將0.1-0.2%體積分?jǐn)?shù)的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)水溶液打印為聚合物膜層,將0.2wt%體積分?jǐn)?shù)的MMT分散液打印為納米層,聚合物層和納米層通過(guò)離子鍵合自組裝為PVP/MMT雙分子膜層,當(dāng)在PET基體上打印5層PVP/MMT雙分子膜層后,阻氧性能優(yōu)于高阻隔性金屬PET,且具有高透明性,又安全環(huán)保,在食品包裝領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。
張思維等[15]以氧化解壓多壁碳納米管的方法,制備氧化石墨烯納米帶(GONRs),然后用異氟爾酮二異氰酸酯(IPDI)對(duì)GONRs進(jìn)行化學(xué)修飾制得功能氧化石墨烯納米帶(IP-GONRs)。采用溶液成形的方法在涂膜機(jī)上制備功能氧化石墨烯納米帶(IP-GONRs)/熱塑性聚氨酯(TPU)復(fù)合薄膜。當(dāng)IP-GONRs含量為3.0wt%,TPU氧氣透過(guò)率降低67%,阻隔性能明顯提高,在食品包裝和輕量氣體存儲(chǔ)器領(lǐng)域存在潛在應(yīng)用。
豆義波等[16]采用簡(jiǎn)易抽濾成膜法,制備柔性透明聚乙烯醇(PVA)/水滑石(LDH)復(fù)合自支撐薄膜,該復(fù)合膜良好的二維有序結(jié)構(gòu)有效抑制了氧氣擴(kuò)散,提升了薄膜阻氧性能,在阻隔性要求極高的電子器件封裝及原料電池隔膜等領(lǐng)域有較好的前景。
總結(jié)
當(dāng)前,在食品、藥品、化學(xué)品產(chǎn)品的強(qiáng)勁市場(chǎng)需求推動(dòng)下,包裝膜材料持續(xù)快速發(fā)展,產(chǎn)品對(duì)膜材料的要求更高,要求開(kāi)發(fā)高阻隔性、保鮮性、耐熱性、抗菌性等多功能性膜材料,其中高阻隔膜材料發(fā)展迅速。同時(shí)隨著資源越來(lái)越緊缺和人們環(huán)保意識(shí)增強(qiáng),開(kāi)發(fā)環(huán)境友好高阻隔膜材料也成為熱點(diǎn)。未來(lái)幾年,我們應(yīng)當(dāng)繼續(xù)將高阻隔膜材料作為研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn),縮短與國(guó)外高阻隔膜技術(shù)差距,滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)發(fā)展需求。
參考文獻(xiàn)
[1]汪若冰,馮乙巳.五層共擠阻隔薄膜的結(jié)構(gòu)、性能、工藝及表征[J].安徽化工,2015, 41(6): 31-35.
[2]梁曉紅,呼和,王羽,等.乙烯-乙烯醇共聚物復(fù)合膜的力學(xué)、熱學(xué)及阻隔性能研究[J].塑料科技,2015, 43(6): 21-24.
[3]桑利軍,王敏,陳強(qiáng),等.聚乙烯薄膜表面沉積納米SiOx涂層的阻隔性能[J].中國(guó)表面工程, 2015, 28(3): 36-41.
[4]舒心,周海平.新型高阻氧性包裝薄膜[J].塑料包裝,2015, 25(6): 22-25.
[5]Fangming Xiang, Sarah M Ward, Tara M Givens, et al. Super Stretchy Polymer Multilayer Thin Film with High Gas Barrier[J]. Macro Letters, 2014, 3: 1055-1058.
[6]Chungyeon Cho, Fangming Xiang, Kevin L. et al. Grunlan. Combined Ionic and Hydrogen Bonding in Polymer Multilayer Thin Film for High Gas Barrier and Stretchiness[J]. Macromolecules, 2015, 48: 5723-5729.
[7]董同力嘎,王爽爽,孫文秀,等.多層復(fù)合聚乳酸薄膜的阻隔性和力學(xué)性能[J].高分子材料科學(xué)與工程, 2015, 31(8): 177-181.
[8]Yuehan Wu, Xiaogang Luo, Wei Li, et al. Green and biodegradable composite ?lms with novel antimicrobial performance based on cellulose[J]. Food Chemistry, 2016, 197: 250-256.
[9]呼和,梁曉紅,王羽,等. EHA/PE薄膜的阻隔性及其在冷鮮肉包裝中的應(yīng)用[J].塑料工業(yè), 2015, 43(6): 66-69.
[10]王羽,云雪艷,張曉燕,等. EHA/PE高阻隔復(fù)合膜對(duì)鮮切萵筍保鮮效果的影響[J]. 食品工業(yè)科技, 2015, 36(22): 308-312.
[11]齊小晶,宋樹(shù)鑫,梁敏,等. PCL/SiOx復(fù)合膜的熱學(xué)、力學(xué)及阻隔性能[J].塑料工業(yè), 2015, 43(9): 113-116.
[12]趙子龍,王羽,,云雪艷,等.高阻隔性PLLA薄膜的制備及其對(duì)冷鮮肉保鮮效果的研究[J].食品科技, 2015, 40(11): 89-95.
[13]朱琳,王金武,劉壯,等. PP基材表面磁控共濺射制備新型阻隔薄膜的研究[J]. 包裝工程, 2015, 36(9): 73-76.
[14]Ray Cook, Yihong Chen, Gary W Beall. Highly Ordered Self-Assembling Polymer/Clay Nanocomposite Barrier Film[J]. Applied Materials & Interfaces, 2015, 7: 10915-10919.
[15]張思維,趙文譽(yù),李長(zhǎng),等.功能氧化石墨烯納米帶/熱塑性聚氨酯復(fù)合材料薄膜的制備及阻隔性能[J].高分子材料科學(xué)與工程, 2016, 32(1): 151-157.
[16]豆義波,潘婷,劉曉西,等.聚乙烯醇/水滑石復(fù)合薄膜的制備及其氧氣阻隔性能研究[C].中國(guó)化學(xué)會(huì)第九屆全國(guó)無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集――D無(wú)機(jī)材料化學(xué), 2015.