微访谈:3M中国工业胶带与胶粘剂产品组业务拓展经理蔡敏

2021-07-02


访谈背景:3M公司创建于1902年,全球总部位于美国明尼苏达州的圣保罗市。作为一家世界知名的多元化科技创新企业,3M的产品和技术早已深深地融入人们的生活。100多年以来,3M开发了六万多种产品,从家庭用品到医疗产品,从运输、建筑到商业、教育和电子、通信等各个领域。凭借跨行业的专业技术和实际经验,3M为传感器用户提供经过实践检验的解决方案,以满足用户在工程和设计方面的需求。今天,我们将带领大家走近3M工业胶粘剂与胶带事业部,了解胶粘技术如何由内而外“呵护”传感器,深层次提升用户体验!

3M中国工业胶带与胶粘剂产品组业务拓展经理蔡敏

麦姆斯咨询:非常感谢3M接受麦姆斯咨询的采访。首先,您可以向我们的读者介绍下自己吗?您在3M的主要职责是什么?

蔡敏:大家好,我是蔡敏(Brian Cai),担任3M中国工业胶带与胶粘剂产品组的业务拓展经理。我在3M工业胶带与胶粘剂事业部的主要职责是对工业市场的新应用与新方向进行业务拓展,例如:5G与车联网、物联网,包含智能传感与智能硬件行业等全新领域“从0到1”的突破性应用研究。

麦姆斯咨询:接下来,请您介绍下3M工业胶粘剂与胶带事业部情况吧。

蔡敏:3M工业胶粘剂与胶带事业部是3M公司历史最悠久部门之一,全球范围内拥有6000多名员工、27个技术平台、30000多项产品,研发中心遍布10个国家,拥有20多个客户技术中心,生产基地遍布26个国家。

3M工业胶粘剂与胶带事业部具有以下特点:
(1)设立全球胶粘体验中心(GASL),能够提供胶粘剂与胶带的自动化解决方案;
(2)全球研发能力和在地客制化,并且在上海同时有胶带和胶粘剂的国产能力,能够提供本地加工与生产,响应快速;
(3)全球与全国的经销服务与技术服务覆盖,能够配合客户跨区域的生产运筹。

3M工业胶粘剂与胶带事业部服务和优势

麦姆斯咨询:面向传感器领域,3M主要提供哪些胶粘剂及胶带产品?

蔡敏:传感器的分类非常多。
3M针对传感器的不同应用场景,提供由内而外的各种解决方案,主要分为三类:
(1)传感器安装背胶,避免在对手件表面开孔,提供更高效的安装方案,以双面胶为主;
(2)传感器元器件封装,以双组分或单组分结构胶提供粘接与灌封;
(3)精密小部件结构加强,以单组分结构胶进行微型加强与粘接。

麦姆斯咨询:3M胶粘剂如何保护传感器内部元件?可以结合实际应用案例阐述。

蔡敏:传感器如何在提升性能和品质的同时,也提高自身品牌的溢价能力,在激烈的竞争中胜出呢?
3M结构胶可以从结构灌封方面来协助传感器升级:
(1)增强器件对外部冲击和震动的抵抗力;
(2)助力器件小型化和轻量化,并且改善内部元件和线路间绝缘;
(3)避免部件、线路直接暴露,提高器件的防水防潮性能;
(4)灌封部分还能防尘、防腐、耐高温;
(5)环氧结构胶比硅胶灌封强度更高,能够防拆、防抄袭,达到设计保密。

3M结构胶粘剂实际案例

麦姆斯咨询:在传感器壳体密封粘接方面,3M有哪些适用产品及实际应用案例?

蔡敏:以精密传感器封装为例,3M低温固化单组分环氧胶已经有很多光学传感器封装的成功应用案例。我们帮助客户很好地粘接了透明的尼龙外壳,保证了密封性。也帮助客户避免过去高温固化对尼龙材料造成的伤害。此外,3M也有一系列精密元器件灌封的结构胶粘剂,包含双组分和单组分,小到最近成为新热点的激光雷达内部结构件粘接,都有用到我们的结构胶粘剂。

麦姆斯咨询:针对精密的传感器,尤其是对温度敏感的传感器生产,高温固化粘接往往会“伤害”元器件,从而影响传感器整体性能,3M如何解决该问题?

蔡敏:针对对温度特别敏感的元器件,我们有一系列低温加热快速固化的结构胶解决方案。一般的低温固化单组分环氧结构胶,对于非常细的绞线,通过低温60-80℃固化30分钟,能够起到非常可靠的结构粘接。但是,我们这一款新品5520,不需要到60℃,也不需要半小时。“55”就是只要加温到55℃,“20”就是20分钟,我们来看看5520打出来的胶条(见下图),非常柔韧,可以抵抗应力的冲击。无论是快速移动或快速行驶的场景,都可以为智能传感器提供可靠的结构强度。

5520胶条

另外,有些传感器需要耐水性能,5520的耐水性能够通过相当在35米水深、30分钟的水下测试。另外,5520的黑色版本,也有非常优异的遮光性,对于智能传感器的小屏幕粘接,能够起到很强的结构粘接而不漏光。

麦姆斯咨询:再请您介绍一下传感器背胶应用案例。

蔡敏:智能传感器,例如烟雾警报传感器和蓝牙信标,后面的背胶使用到3M VHB(Very High Bond)胶带。不需要螺丝刀或电钻,撕除背景胶就可以快速安装。3M VHB胶带的强度能让设备轻易上墙,闭孔结构的丙烯酸泡棉胶体能够保证一定的结构强度,同时还能防水密封;柔软的胶体还能顺应不同基材的应力,将不同基材紧紧粘在一起。

3M背胶的传感器应用案例

麦姆斯咨询:在汽车传感器应用方面,请您讲解3M粘接和密封材料如何实现设计灵活性,从而助力传感器融入汽车的整体设计方案之中,不会对设计效果造成影响。

蔡敏:汽车传感器多种多样。我们以动力电池的温度传感器为例。在模组外壳上打孔固定传感器,会对电池模组的密封性造成很大的影响。我们主机厂客户就使用3M VHB胶带作为传感器背胶,既保证了电池模组密封性,也提高了产线组装效率。3M VHB针对不同材质基材有多种不同方案,甚至针对PP(聚丙烯)材料也有专门的解决方案。

麦姆斯咨询:汽车视觉传感器的信噪比更高,物体的检测和分类则更加精确。3M导电胶带和防反射胶带如何优化视觉传感器性能?

蔡敏:在混合动力汽车和纯电动汽车进入无人驾驶的时代,车辆电子化设备高度集成。传感器、电子元器件等电子单元的数量相比传统汽车是几倍地增加,电子器件的干扰问题变得尤为突出,譬如GPS信号漂移、屏幕闪动等。整车的低频和高频干扰问题比过去更加严重,EMC/EMI(电磁兼容和电磁干扰)的解决方案更加往消费品靠拢,灵活多变的方案组合加上车规对老化性能的要求开始受到大家的关注。3M针对汽车的测试条件,专门为汽车开发了符合车规的导电材料。

麦姆斯咨询:接下来,我们聚焦3D摄像头。可以列举一些3M在该领域的成功案例吗?

蔡敏:3M很早就进入了车载摄像头领域。在最初的应用中,主要是一些胶带的粘接应用。随着摄像头的微型化,留给胶带粘接的位置越来越小。为了满足客户的应用需求,我们就有针对性的胶水方案。之前提到的5520低温固化单组分环氧结构胶有专门针对汽车行业双85老化要求(编者注:双85试验是指在85℃/85%RH的条件下老化产品后,对比产品老化前后的性能变化)的版本,同时也在今年上半年正式应用于国内某主机厂的量产车型上。

麦姆斯咨询:我们的读者可能会对3D摄像头的核心元器件比较熟悉,而对胶粘剂不太了解。所以,您可以为大家做一下科普介绍吗?比如3D摄像头需要哪些胶带及胶粘剂产品及其对应的“用武之地”和实现价值。

蔡敏:好的。3D摄像头的用胶点还是比较多的。我们首先从镜头模组说起。在模组组装时,为了镜头调焦的需要,业内一般使用UV(紫外线)照射和热固的胶水,也称AA胶(Active Alignment)。AA制程中,先做镜头的调焦,再通过UV照射,使胶粘剂获得一个初固强度。之后转移到高温环境中进行烘烤,以获得最终强度。我们正在关注这一应用,也在考虑如何为客户提供更强的初固强度、更低的热固要求、更小的热膨胀系数等。

除了AA胶之外,针对镜筒和底部PCB板的组装,还有单组分热固胶的应用。同样也是热敏器件的限制要求,行业内对于固化温度提出的要求也越来越苛刻。例如我们之前提到的5520系列,正好满足了这一市场需求。

此外,针对PCB板上的芯片密封保护,也有可堆叠密封胶以及灌封胶的应用需求。3M也有针对性的量产产品和量产应用案例。

麦姆斯咨询:与工业、安防、手机等应用的3D摄像头相比,汽车3D摄像头对胶带及胶粘剂产品的要求会有差异吗?如果有,请具体谈谈差异之处。

蔡敏:是的,差异肯定是有的。汽车上的应用,首先就是要考虑更严苛的耐老化需求,例如双85等测试需求。消费类电子产品会更加看重跌落测试的表现,而车载产品则更看重三综合(编者注:主要指温度、湿度和振动)测试的表现。因此,车载部分对胶带和胶粘剂的要求也就更高。

除此之外,汽车内部应用还需要考虑一个低气味(low odor)和低挥发(low VOC)的需求。这也是广大主机厂在近些年对汽车材料提出的要求。

针对以上要求,3M均有对应的解决方案和应用案例。

麦姆斯咨询:激光雷达(LiDAR)是汽车通往自动驾驶之路的3D视觉“利器”。请问3M胶粘剂是否已经应用于激光雷达?此外,3M薄膜产品如何保护激光雷达不受天气、油污和其它阻碍视野的因素的影响?

蔡敏:3M拥有先进的“疏水性能”材料和丰富的工程应用经验,能帮助激光雷达及相关产品减少雨雾、灰尘等自然因素的影响。同时,3M的膜材料可以集成加热等功能,帮助激光雷达及相关产品在冰雪、寒冷地区的无障碍使用。


麦姆斯咨询:2021年9月2日,3M将参加『第三十一届“微言大义”研讨会:3D视觉技术及应用』首次亮相“微言大义”研讨会,你们将为观众带来哪些方面的内容分享?

蔡敏:很高兴能参加这场“微言大义”研讨会。我们将围绕激光雷达、光学镜头、传感器等针对低温固化和精细点胶等行业需求,给出更多的介绍。欢迎大家关注。谢谢!



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