浅谈双面压敏胶带在消费电子产业的应用现状与发展

刘波

（3M中国有限公司,上海 200233）

浅谈双面压敏胶带在消费电子产业的应用现状与发展

刘波

（3M中国有限公司,上海 200233）

针对当前大众消费电子产业的发展趋势，介绍了该行业内常用双面压敏胶带的产品特性和应用现状。从设计研发和加工组装不同角度分析了消费电子产业用户对压敏胶带的应用需求和性能的期望，也为其他行业的用户在产品使用或选择时提供了参考依据。

压敏胶带；消费电子产品；应用

前言

压敏胶，俗称不干胶，是一种同时具备液体黏性性质和固体弹性性质的高分子黏弹性体，通过指触压力就能立即达到粘接物体的目的[1～3]。相比于传统的机械固定法或胶黏剂产品等，极大地简化了作业方法，得到迅速的发展，广泛应用于包装印刷，交通建筑，电器电子，医疗卫生和办公生活等各行业，渗透到人类生产生活的各方面，成为一种重要且不可或缺的应用材料。

消费电子产品通常指个人或家庭生活使用的，如音频、视频、通信或信息处理等相关的电子产品，包括如数码相机、音响、电视机、笔记本电脑、手机、平板电脑等热门电子产品，随着社会进步与科技发展，这一范畴仍将进一步扩大，延伸至电子保健、智能家电、家庭办公和车用电子等领域。早期的电子产品设计研发和生产制造会参照其他产业经验，大部分组件的固定安装采用传统的机械固定如螺丝、焊接、铆钉等，又或用溶剂胶水或热熔胶粘接等，这会造成接头应力集中，易松动脱落又或是组装效率低下，破坏污染界面等各种弊端，更关键的是不可避免地导致产品外观笨拙厚重，便携性差等缺点。20世纪90年代初期，消费电子产业开始进入高速发展时期，随着新材料新工艺的蓬勃发展，电子产品的设计与生产与过去相比已经发生巨大改变，其中压敏胶带作为一种可靠轻便，高效灵活的粘接方案开始逐步替代传统的组装固定方式成为当前电子产品组装行业的主流应用辅材之一。

特别是在进入21世纪后的信息时代，中国已然成为全球消费电子产品制造第一大国。据相关部门统计在2008年，中国消费类电子产业的产值就达到全球总产值的57.4%，产量占全球总产量的75.6%[4]。同时，庞大的人口基数和消费能力使中国也成为全球最大的消费电子产品市场，正因如此，消费电子产业在中国的发展状况也代表着全球的发展趋势。得益于这一有利好形势，消费电子制造产业已成为高性能压敏胶带最大的应用市场，并仍呈现继续增长的趋势。据保守不完全统计，仅在中国市场的年销售额就远超过1亿美元[5～8]。世界各大压敏胶制品厂商凭借敏锐的商业嗅觉早已将战略中心转移至此，纷纷加大研发力度，扩大产能，以应对这个蓬勃繁荣的需求市场。

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门别类。双面压敏胶带就是按照压敏胶制品的结构划分出的一大类产品，由于其正反两面都具有压敏胶的粘接特性，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。此外单面压敏胶带和压敏标签在电子产品中也有大量使用，起到绝缘，保护，遮蔽，固定或标识等作用，这里本篇不作为主题深入介绍。电子产品组装行业内被大量使用的双面压敏胶带按照结构组成又被细分为无基材纯胶膜，PET基材双面胶带，无纺布基材双面胶带，泡棉双面胶带以及特殊基材双面胶带几个大类，它们各具特点，在电子产品中被用于不同零部件的组装。

1 双面压敏胶带的应用现状和性能期望

当前各大知名电子品牌商和超级代工厂都在努力不断研发设计新产品和新工艺以面对愈加残酷的市场竞争，特别是近几年，消费电子产品的外观轻薄化，功能集成化，售价平民化，更新短期化已是大势所趋，使得电子产品的设计研发工程师绞尽脑汁寻求符合潮流又物美价廉的新材料新方案，对于电子产品内部组装使用的压敏胶带也提出了更多更高的要求。另一方面，激烈的市场竞争和不断增长的人工和原材料成本，迫使电子产品制造产业链上的各个环节厂商为求得生存把生产效率提高和废品率降低追求到极致。

1.1 研发设计对压敏胶带的要求与期望

为了符合最终用户的审美和便携要求，消费电子产品外观尺寸轻薄化设计的同时，功能却愈加集成化，这就意味着产品更小的尺寸空间内要组装更多的零部件，作为固定辅材的压敏胶带自然不能占用过多的空间，对于胶带厚度的选择往往是在所有关键零部件尺寸定型后剩余的最大空间作为上限，目前业内在用的绝大多数双面压敏胶带产品净厚度通常在0.80～0.03mm区间。其中厚度在0.30mm以上的双面胶带多用于产品内部的结构部件粘接，如机壳框架等部位的组装固定等。用户希望胶带的厚度优势既能充分浸润粘接界面，又能够抵抗材料在粘接时因尺寸匹配公差或热力学形变产生的内应力而保证牢固可靠。泡棉基材的双面胶带由于良好的能量吸收和应力松弛特性成为这一厚度区间的主流产品。而涉及0.20～0.05mm区间厚度的双面压敏胶带品种最多，应用也最为广泛，涵盖了如绝缘麦拉，泡棉，网布，FPC，橡胶件等等各种部件的粘接，由于其用量巨大，是所有压敏胶带厂商竞争最为激烈的市场，高性价比是致胜关键。厚度在0.05mm以下的双面胶带产品通常以PET基材或纯胶膜产品为主，常用于导热石墨片材的贴附，或部分泡棉麦拉等片材的粘接。尽管胶层厚度一再降低，但用户对胶带的粘接强度要求却没有妥协，只有通过寻找新材料研发新配方以及钻研新涂布工艺才有可能实现目标。目前0.03mm和0.01mm的双面胶带早已实现商业化生产，市场上甚至已经出现了厚度仅为0.005mm的双面PET基材压敏胶带。

被粘部件材质对压敏胶带的粘接效果影响甚大。市面上的大众消费电子产品所用材料多为工程塑料或金属及玻璃。其中，绝大多数都属于中高表面能材质，如ABS、PC、PET、PI、不锈钢、铝镁等等，理论上都属于容易粘接的材料。但设计者为了使电子产品在外观质感和使用性能上不断提升，各类新型材料，或传统材料的新型添加剂又或传统材料表面涂装改性技术开始被广泛引入，如TPU，玻纤掺杂或表面油墨喷涂。这使得相当一部分被粘材料归属到中低表面能或低表面能材料范畴，对压敏胶带的粘接带来极大的挑战，通常我们认为材料表面能低于38 dyne（达因值）已不利于粘接。一些通用型压敏胶带对于此类材质的部件无法提供可靠的粘接强度，需要对被粘材料表面预先进行化学或物理处理，如涂刷底涂剂或电晕表面处理等来改善粘接界面的表面能。一些知名的胶带厂商也利用自身技术优势通过配方调节推出一系列专门针对低表面能材料粘接的胶带，如3M公司的LSE胶系产品等。

虽然消费电子产品的更新换代速度愈加频繁，但少则3～5年，多则10年以上的使用寿命是产品设计者必须要保证的，用户不能接受在使用期间因为压敏胶带的性能劣化而导致电子产品的外观缺损或功能失效。此外，考虑到全球各地气候大环境和使用小环境千差万别，电子产品需要在高温高湿又或冰冻严寒环境下使用而不发生问题，有时甚至还要经受日晒雨淋的考验，这就要求使用的压敏胶带必须具有优异的耐温耐候性能，在数年甚至数十年期间都不能出现明显的性能老化或失效。为了确保选型的压敏胶带能够满足上述性能要求，电子产品设计打样阶段就将成品或半成品放入老化试验箱进行环境模拟测试，如高温高湿，高低温循环等严苛测试来检验是否有脱胶溢胶等失效模式发生。天然橡胶或合成橡胶类压敏胶产品虽然具有高初粘性和优秀耐低温性，对低表面能材料粘接强度高，原材料成本低廉等诸多优点，但由于其分子链段结构中存在不饱和键，导致耐温性耐老化性和耐化学性等方面较弱，在电子行业应用鲜有身影。而丙烯酸酯类压敏胶，俗称亚克力压敏胶，由于其出色的综合粘接性能尤其是长期耐候性，几乎占据电子产业应用的全部市场。此外，高性能有机硅压敏胶在某些特别部件如硅橡胶件的组装也有被少量使用。

对于一些便携类或长期户外使用类电子产品，通常还会要求进行跌落测试，外力冲击测试或防水防尘测试等等，以模拟用户使用时可能发生的情况而保证产品正常使用。对于这类需求，亚克力闭孔泡棉类胶带如3M公司的VHBTM系列产品可以很好地吸收冲击能量分散应力，起到良好的减震缓冲的作用[9]。此外由于闭孔泡棉胶层设计，只要确保界面粘接充分良好，可以轻松通过防尘测试IP6等级和防水测试的IPX7等级[10]。在电子产品组装中还会使用相当数量的功能性双面胶带起到导电导热屏蔽绝缘阻燃等各种附加功能，这就要求胶带除了满足基本的粘接性能外还要具备其他特殊的物理性能，这里不做赘述。

此外，双面胶带的颜色和外观也是电子产品设计方选型时会考虑的因素之一。大部分双面胶带的使用仅仅以粘接为目的，且最好不要影响被粘部件本体的颜色，加之本身胶带原材所用的压敏胶水或基材就为透明色，产品性价比自然也是优势，因此透明版本占据主流市场。在一些显示模组或外观部件的粘接应用时，出于光学效果或视觉美观的考虑，黑色版本或黑白双色版本双面胶带的使用也有相当大的比例，通常都是通过选择颜色基材或压敏胶水中添加黑色颜料来实现，其生产成本也高于相同性能的透明版本。泡棉类或无纺布基材双面胶带因为基材本体颜色影响多为白色或半透明色，也会应客户要求添加色料做成黑色或灰色版本。除颜色外，用户有时对胶带胶面外观品相有严格要求，尤其是对一些透明外观部件的粘接应用。普通压敏胶带表面常见的亮斑，微气泡，线条等视觉瑕疵，虽然对粘接性的影响甚微但仍不可被接受。只有通过对压敏胶配方和基材的严格筛选，胶带涂布工艺和环境的精密管控，配以高表面质量的离型膜取代普通的离型纸等手段可以大幅提升胶面外观满足客户的要求。

最后也同样非常重要的一点，出于人体健康和环境保护目的，世界各国都对电子电器类产品所用材料成分提出了明确严格的规定，压敏胶带的组成成分也必须符合要求，如欧盟的RoHS和REACH产品性能认证等，否则即便胶带性能再卓越也无法被电子产品行业接受使用，必须特别注意。

1.2 加工组装对压敏胶带的要求与期望

除了电子产品设计阶段对压敏胶带提出了一系列严苛的性能要求外，加工组装阶段对压敏胶带的性能也有诸多要求和考量，甚至最终会影响设计者更改原始设计选型调整性能期望。由于电子产品上使用的压敏胶带不仅面积轮廓千差万别，有些还需要与其他材料复合再加工等，完成这些胶带前期处理的工作单位在业内称为模切商或加工商。卷状的压敏胶带会根据图纸按照设计者要求通过各类刀模经过一系列流程被加工成特定的尺寸外形和结构。此时胶带的模切性能就尤为重要。在模切作业中，压敏胶带如果容易发生拉胶，溢胶，尺寸涨缩，离型不良，排废困难等问题，都会直接影响模切商的效率和损益，导致加工成本的上涨和交期的延误，继而影响在电子产业的推广应用。由于模切加工过程中双面胶带大多需要复合加工离型衬纸（膜）或转换原厂自带离型纸（膜）后再进行后续的贴合冲切排废等一系列工段，因此加工商对于压敏胶带与出厂自带离型材料的离型力大小格外关注。同样的胶带对于不同的模切工艺，加工商对离型力大小的要求各有不同甚至是截然相反，但有一点共通，所有用户都希望胶带与出厂离型材料的离型力保持长期稳定在一个较小的范围区间内，不要因为产品批次不同或存储时长差异（在保质期内）而相差甚远，进而影响模切加工的稳定性。这就要求胶带研发阶段必须将其模切加工性能也考虑其中。无基材纯胶膜相比较于有基材的双面胶带在浸润性、贴服性、耐温性等方面有独特的优势，但在模切加工方面存在一定挑战，对压敏胶和离型材料的匹配性能要求尤为苛刻，因此当前只有少数几家压敏胶带大厂的产品被行业接受使用。

当模切成型后的压敏胶带送到电子产品组装车间后，胶带的粘接性能特别是初黏性又成为关注指标。由于压敏胶的自身特性，在进行粘接作业时必须要施加一定压力并保持一定时间才能发挥性能，但电子产品制造商总是不断追求装配效率的提高，希望将压敏胶带的必要保压时间压缩到极致（通常只有几秒到十几秒）以提高装配产能，这是压敏胶带在应用时遇到的第一个矛盾，选用初黏性较好的压敏胶带可以实现以较低的压力在较短的保压时间内使胶带的粘接强度快速建立以达到固定部件的效果。尤其在冬季气温较低时，如果装配车间环境温度过低，胶带贴合效率与粘接效果的矛盾更为突出。但要注意过分强调初黏性能的压敏胶带会在一定程度上牺牲内聚力，进而影响抗剪切力和耐高温性等性能，在前期模切加工时也容易发生溢胶困扰，因此并非初粘性越好的胶带就越合适。当各个零部件通过压敏胶带被组装完毕后，如果发现装配位置有偏差需要重新调整，又或因为某个零部件故障需要返工更换时，制造者往往又希望可以实现压敏胶带的清洁移除而不损坏贵重零部件，这是压敏胶带应用时可能面临的第二个矛盾。只有一些特殊设计的压敏胶带具有此类功能，实现可靠粘接与清洁移除的平衡兼顾。由于移除原理不同，需要根据实际情况来选择合适的压敏胶带[11]。

2 结语

信息产业高速发展的今天，消费电子产业对于压敏胶带的需求仍处于快速成长阶段。当前国内外众多压敏胶带生产厂商和科研机构都将此市场作为重点关注领域。换句话说，只有在消费电子产品应用市场占据一席之地，才有可能在压敏胶带行业中跻身前列。中国的消费电子产业发展，促进了国内的压敏胶带厂商的长足发展和进步，凭借良好的性能和低廉的售价已占据相当的市场份额。但另一方面，高性能压敏胶带如超黏、超薄、超透、抗跌落、可清洁移除等产品大多依然被几大世界胶带生产巨头垄断，水平差距相当明显。

随着电子产品设计与生产技术的日新月异，对压敏胶带的技术性能要求也在同步提升，为了迎合消费电子行业的应用需求，压敏胶带的产品开发必须要同时从电子产品设计角度和加工组装角度考虑来定义相关性能指标才能最终赢得市场。此外，压敏胶带厂商除了对行业应用的深入了解，还必须把握电子行业的发展趋势，对客户需求做出快速反应并提供优质的售前售后服务，才能在激烈竞争中求得生存与发展。

［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.

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［4］赛迪顾问.2008－2009年中国消费电子产业发展研究年度总报告［R］.2010:7.

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［11］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.

The Application Status and Development Trend of Double-Sided Pressure Sensitive Adhesive Tape in Consumer Electronics Industry

LIU Bo
（3M China Limited Company,Shanghai 200233,China）

In allusion to the development trend of popular consumer electronics industry,the related product features and application status of double-sided pressure sensitive adhesive tapes are introduced briefly.The application requirement and performance anticipations of PSA tapes are analyzed from the aspects of R&D and manufacturing phases in consumer electronics industry,which can also be used as reference for potential users in other industries to choose and to use the products.

Double-sided PSA tape;consumer electronics industry;application

TQ436.3

A

1001-0017（2014）06-0451-04

2014-08-21

刘波（1981-），男，江苏南京人，硕士，现从事工业胶带、胶黏剂产品技术服务工作。