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电子制造业中选胶的一些思考
  2024-06-13      75

电子制造业中选胶的一些思考

邵建义 博士

当前,国内经济正从以传统动能为驱动力的模式转向新动能驱动模式。新动能,如数字经济、人工智能和高端制造等,迎来了蓬勃发展的新机遇。而在人工智能的加持下,消费电子行业似乎又是柳暗花明又一村;同样,在汽车智能化、网联化、电动化的驱动下,新能源汽车在国内蓬勃发展。这进一步推动了各种新技术、新材料、新工艺在电子产品上不断地被采纳。从硬件角度来讲,手机智能化,汽车电动化已经开始普及。这样以来,这些产品的生产和组装过程中必然会更大量的采用工业粘合剂,即胶水。新能源汽车的快速开发周期秉承了消费电子行业的特点。使得项目周期越来越短,那么,如何快速找到合适的胶水,以确保项目如期进行。是摆在各品牌厂商及代工商面前的共同重要课题。

随着工业粘合剂的广泛使用和行业的蓬勃发展,使用者与工业粘合剂供应商之间的技术交流也在不断加深,这使得使用者也获得了大量的关于工业粘合剂的经验,对于工业粘合剂的相关知识有了一定的了解。以前工业粘合剂往往被作为辅料,在各企业内的定位不是那么重要,但是不少企业恰恰是因为工业粘合剂而在项目上栽了跟头,吃了苦头。渐渐地,各企业越来越意识到工业粘合剂的重要性,认识到了工业粘合剂的选型是一个非常关键的问题。有的企业甚至专门成立了胶水小组来应对胶水的选型、失效分析等各种任务。甚至有些国际大企业还建立了胶水的模拟团队,对胶水的选型和使用进行计算机模拟。

  

基于以上这些有趣的变化,使用者对于工业粘合剂选型的话语权也在不断的增加,不再是简单的盲从,而是越来越有自己的想法。而且随着他们经验的增加并借助于计算机模拟,他们甚至能够事先预判自己需要什么样的工业粘合剂。尤其是基于各个厂家事先提供的TDS(技术参数),对工业粘合剂可以进行初步的选型判断分析。甚至有的企业已经发展到相当正规的程度,他们一方面出于对项目保密的考虑,尽量不透露自己的产品敏感的信息,另一方面,会把自己需求的胶水,基于某些参数做一个书面的整理,然后发给各个供应商,以对胶水进行初步筛选。这种做法在生产型企业里越来越流行,尤其是一些规模比较大和话语权比较高的企业。这其实给工业粘合剂供应商提出了一些难题。因为要尊重客户的基本的要求,如果仅仅按照客户给出的参数和数据,他们就无法对应用进行客观、公正、全面的了解,从而影响对胶水选择的判断。下面,笔记就多年工作中遇到的各种类型的客户进行梳理,以资共鉴。

一、“自以为是”型

这种客户一般是一些比较大的客户,他们认为自己的综合技术实力强,团队素质高,所以自信心往往比较足。胶水供应商往往很难说服他们。所以只能被动的配合他们,按照他们的要求和给出的参数列表,对胶水进行选型。

案例1:曾经遇到客户要求选杨氏模量>5000 MPa, CTE在50 ppm左右的underfill 胶。问客户处于什么考虑?客户回应是他们的BGA在温度冲击的时候失效,焊锡有开裂。

点评: BGA芯片的焊锡球开裂,这是一个非常复杂的问题。造成的原因可能是多方面的,包括芯片尺寸大小、焊锡球的设计分布、焊锡膏的类型、回流焊的工艺以及所选的低填胶的类型等等。单单从底填胶的选型来讲,这也是一个非常复杂的问题,笔者曾经就这个问题进行过全面的分析,感兴趣的朋友可以参考相关文章[1]。

案例2:要求高Tg, 一定要大于90℃,而且吸水率低的胶水。询问为什么有这样的规定?回答说他们有一款产品在85℃/85%相对湿度的可靠性测试时吸水率过高而失效。

点评:Tg,即玻璃化转变温度,是高分子材料里边表征高分子材料特性的一个非常重要的物理量。它是指高分子材料从玻璃态向高弹态转变的一个温度范围,通常在10度到20度左右。Tg确实是选择胶水可以参考的一个比较重要的物理量。但产品在85℃/85%相对湿度的失效,其实往往和很多因素都有关系。当然主要是和胶水整体的吸水率有关,同时也和胶水的粘接牢度、界面以及产品结构设计等等都有不可分割的关系,所以不应该只从一个点去考虑,更不能只从一个参数来进行选择。另外,不一定室温下吸水率低,TG点低的胶水,双85 测试就不好,比如Panacol公司的St 8801与Vi UD 5180,我们专门做过对比分析。

案例3:让选软板补强胶。推荐了方案,客户不认同,认为太硬,说不利于跌落测试!

点评:软板补强胶,是电子行业经常见到的一类胶水应用,它主要是对软板和硬板的连接处进行补强,防止在跌落的时候出现软板和硬板脱离。按照一般的经验和认知,这类胶水往往是比较柔软的,这样有利于跌落测试的通过,但是对于软到什么程度,不可能存在一个统一的标准,往往取决于客户的产品尺寸,也取决于客户的测试要求和胶水的相关性能。一味的强调软和硬,其实是不科学的,是片面的。

二、“拒不配合”型

这种类型的客户往往以我为中心,只是简单的给出一个或者几个自己认为特别重要的参数,其他的信息一概不告诉供应商,就希望供应商能够帮他们选择合适的胶水。如果供应商询问一些相关问题,他们就会以项目保密为由而无法告知。并质疑供应商了解那么多信息要干什么?这样就使得胶水供应商陷入一个非常尴尬而两难的境地。

案例1: 只是告诉客户要粘接的两个材质,其他信息什么都不告诉,要求给胶水方案。

点评: 胶水方案的选择,最重要的信息就是材质,但是材质不是唯一的信息,除此之外,还有很多非常重要的信息需要去了解,包括产品的结构设计、施胶工艺、固化工艺等等。笔者专门就针对这一话题,也曾另有撰文,感兴趣的朋友可以阅读参考[2]。

案例2:让替代对手或者同行的某个具体型号,其他什么信息都没有。

点评:同行的产品替代也是这个行业经常会遇到的一个客户诉求。往往由于某些原因,比如说降本,抑或供货周期长、产品稳定性差等一系列的问题,客户希望能找到一个替代产品,所以这种诉求也是比较常见的。但是大家也都知道,世界上不存在两个完全相同的东西,哪怕是在批量生产的机械零部件。尤其是对于工业胶黏剂这样的产品,它是由不同厂家生产的,牵扯到体系、配方、生产流程等都不一样,所以几乎不可能找出两个完全相同的工业粘合剂,除非他们的配方本来就是一样的。在这种情况下,要找出完全相同的替代品其实是非常难的,反而有经验的供应商更希望了解客户的应用,把现有的产品作为一个很好的参考,来给客户推荐最合适的产品。

案例3:客户要找高Tg (175度),高杨氏模量(10000Mpa以上)的胶水。其他信息均不提供。

点评:在上面的案例分析中,我们也曾经提过,Tg是选择胶水的一个很重要的参数,杨氏模量同样也是很重要的参数。但是仅凭这两个参数,还是不可能选出一款合适的胶水,因为胶水的选择还牵扯到它的诸如体系、粘度、施胶工艺等等诸多方面。这里就不再一一赘述。

三、“摇摆不定,急于求成”型

  

这一类客户对胶水的了解和经验一般没有像前面提到的客户那么多,他们的规模可能也没有那么大,但是他们有项目的压力,有时间表的压力。所以对他们而言时间很重要、很宝贵。他们希望早点成功、快速量产,尤其是消费电子行业的OEM制造商。曾经有一个客户,他们当时有一个项目,我们也进行了参与,按照与客户的交流,我们提出了相应的方案,但是显然客户当时有不同的供应商提出了不同的方案。可能因为我们跟客户的关系没有那么密切,所以客户摇摆不定,没有把我们的方案作为主要方案,我们也知道自己的希望不大,所以跟客人的沟通也就没有那么频繁。过了将近两年以后,笔者跟客人无意中聊起这个案子,才惊讶的发现他们这个问题其实一直没有解决,所以又开始跟我们配合上了。我们发现:再一次再配合的时候,客人的态度也有所调整,对我们更加开放。

从此案子我们也可以看出,往往急于求成,摇摆不定的心态,反而会拖延项目的周期,耽误项目的时间,使得项目开发的周期更长,成本更高。

四、“完美主义,难于取舍”型

在现实生活中,我们经常会遇到完美主义者,他们不懂得取舍,总希望所有的事情能尽善尽美。这一类人可能是性格使然。他们在工作过程中,比如说在对待工业粘合剂的选型中,他们也希望能找到一款完美的工业粘合剂,比如说它的粘接力非常强,同时也希望这个胶水能容易返工;或者这个胶水Tg点很高,也希望这个胶水断裂伸长率又比较高。但了解工业粘合剂的朋友或许都能知道,这些参数往往是很难同时达到一个客户想要的理想值,甚至有时它们是相互矛盾的,所以我们一定要懂得取舍,而不是要面面俱到,每一个点都要达到自己的理想值。同时也尽可能去听取或者是参考专业的供应商的意见和建议,快速找到一款真正现实而合适的胶水。

五、“完全甩锅”型

这样的客户往往对于工业粘合剂的基本知识了解较少,企业规模不是很大。管理、生产、运营的压力也比较大。所以他们是“拿来主义”,他们不希望做小白鼠,最好供应商推荐的是同行业大企业用过的产品,他们不想做任何验证,这样可以节约成本,提高效率,降低风险。就让你直接推荐,而且希望你能保证你推荐的胶水用在他们的产品上是没有问题的。

但是稍有企业生产工作经验的朋友们都会知道:这种完全“甩锅型”的企业客户,其实也是不现实的。首先,一家企业能够顺利使用的产品,在另外一家同类企业不见得就能够完全适合。我们以前曾经碰到过类似的案子,同一款胶水,用在同样的应用点上,在某个客户是完全通过认证的,在另外一家客户却无法通过他们的可靠性认证;还有,为了降本、提高效率而对自己生产的产品不做验证就想出货给客户,这是有较大风险的。

六、“理想主义,物美价廉”型!

这类企业通常有一定的规模,他们对先进的技术、材料和工艺都非常感兴趣。所以他们一般来讲比较开放,甚至希望能跟代表先进技术的行业龙头企业的技术人员进行交流、互动与沟通。他们追求高的产品品质,所以也希望供应商能够推荐合适的高性能产品。但同时由于存在着成本压力,或者是由于项目组的人员有业绩考核的压力,对成本控制比较关注,所以他们对价格非常敏感。跟供应商交流的往往是一些中高层的干部,甚至直接是企业的领导者。他们往往比较认同先进的技术和材料,但同时又希望完全把价格控制在自己预期的范围内。所以对他们来讲,既想拿到很好的东西,又想价格非常便宜,就是所谓的物美价廉。

一般而言,对于很多高性能的工业产品,其性能与价格是直接挂钩的。就拿工业粘合剂来讲,如果一款产品的性能优异,很多时候是经过研发专家不断地多次研发迭代;很多时候是因为产品使用的原材料比较稀有,亦或是原材料的纯度比较高等,最终才能生产出性能优异的产品。在这种情况下,就会预示着它的成本一定不会低。也就不存在“价廉”的可能性。物美价廉的诉求往往会对供应商造成较大的压力,前期大家配合的比较多,甚至已经有了非常合适的产品,但是由于价格问题最终可能没有达成合作。这样的结局其实对双方都是不利的。

以上梳理了笔者在工作中遇到的不同“特殊”客户类型。并不意味着他们的思路不正确、想法不可取,只是大家看问题的角度与立场不同。而且,客户不断提升的要求,才恰恰是工业粘合剂行业发展的方向和前进的动力;另一方面,绝大多数客户其实还是非常配合与开放的。相信随着合作的进一步加深,彼此的交流会更加顺畅,也更加能相互理解与包容。

工业粘合剂是电子制造业中产品组装所需的非常重要的物料,虽然目前现有的很多企业仍然把它当成辅料,但是它在电子制造业中发挥着越来越重要,越来越不可替代的多元化的作用。也正是因为这一发展趋势,各个生产型企业对它的重视程度与日俱增。甚至成立了专门的工业粘合剂团队、计算机模拟团队来参与胶水的选型。然而,工业粘合剂的选择是一个复杂的、系统性的、基于经验的、需要长期积累的跨学科工作。笔者的建议是希望各OEM厂家能够充分的与各个供应商进行配合,发挥各自的优:各OEM厂家提供充分详细的相关信息,然后各专业的供应商进行全面的评估并推荐出合适的粘合剂,供厂商验证。往往选择胶水是一个经验工程,可能还需要两次甚至更多次的迭代,才能最后选出最佳方案。这样以来,可以发挥各供应商的专业优势,更加高效地完成项目,节约项目的各项成本,实现互利共赢。

参考文献:

1.邵建义. 浅谈对底填胶的选型理解, EM中国电子制造[J], 2020,7-8:21-22.

2.邵建义. 从中医的望闻问切来看工业粘合剂的选型问题, 一步步新技术[J],2024,2/3:24-25.

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