道康寧玻璃膠在光電元件加工中的應(yīng)用
隨著光電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,道康寧玻璃膠在該領(lǐng)域中的需求量不斷增加。
道康寧玻璃膠可將不同尺寸的光電元件臨時(shí)固定在夾具上,以便于加工,此工藝過程在光學(xué)行業(yè)稱之為上盤,與之對(duì)應(yīng)的完工元件從夾具取下稱之為下盤。光電元件多為無磁性的玻璃、晶體和光學(xué)塑料等材料,不可能選用電磁吸附方式上盤加工。就理論而言,真空吸附是光電元件上盤的最佳方式,但真空吸附裝置氣路復(fù)雜,并且光電元件因具體技術(shù)要求不同而面形(指表面形態(tài),如曲率半徑、形狀大小和粗糙度等)變化較大,即不可能針對(duì)每個(gè)面形不同的產(chǎn)品都定制專用的吸附密封件。
玻璃、晶體多為脆性材料,選用機(jī)械行業(yè)常用的機(jī)械夾持固定方式上盤,極易造成工件破碎[1];光學(xué)塑料韌性較好,選用機(jī)械夾持固定方式上盤,雖不易使工件破碎,但因光學(xué)塑料強(qiáng)度不高,易造成工件變形,影響產(chǎn)品最終加工精度。粘接上盤雖存在零件完工后需拆膠下盤等問題,但因粘接上盤時(shí)為面接觸,不易使光電元件破碎及變形,故其對(duì)設(shè)備要求相對(duì)較低且操作方便,并且已成為光電元件上盤加工的最佳選擇。
光電元件一般都在含水溶液中進(jìn)行磨削及拋光加工處理[2],為達(dá)到設(shè)計(jì)要求,需分別對(duì)多個(gè)面進(jìn)行加工。對(duì)化學(xué)穩(wěn)定性較差的LaF(鑭火石)等系列的光學(xué)玻璃及氟化鋇等晶體材料而言,加工過程中完工面極易發(fā)生腐蝕,從而使加工元件無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求,故一般采用粘貼壓敏膠保護(hù)膜或涂敷保護(hù)膠、保護(hù)涂料等方式對(duì)完工面進(jìn)行臨時(shí)保護(hù)[3-10]。
1·光電元件加工用膠研究進(jìn)展
1.1一般技術(shù)要求
光電元件加工過程臨時(shí)定位用膠粘劑又稱為工藝用膠。根據(jù)光電元件加工過程中各工序的特點(diǎn)及使用性能確定工藝用膠的一般技術(shù)要求:①必須具備合適的粘接強(qiáng)度、硬度、韌性及熱穩(wěn)定性(在光電元件加工過程中,能形成可靠的粘接,不脫膠);②具備合適的化學(xué)穩(wěn)定性(在光電元件粘接上盤、磨削加工和拆膠下盤的整個(gè)工藝過程中,不會(huì)腐蝕所加工的光電元件);③成分均勻,無硬顆粒及雜質(zhì);④使用方便,低毒無害;⑤便于拆膠、清洗,并且殘膠痕跡較少。
光電元件種類繁多,對(duì)工藝用膠的具體要求隨加工對(duì)象、加工場(chǎng)合及加工工藝不同而異。
1.2常用的加工用膠及應(yīng)用實(shí)例
1.2.1無機(jī)膠粘劑
無機(jī)膠粘劑是光電元件上盤加工中最早采用的一種工藝用膠,石膏、水泥是這類膠粘劑的最典型代表。石膏模上盤時(shí),先將光電元件待加工面置于涂油的貼置模上,貼置模周圍設(shè)有橡皮圈;將已調(diào)勻的石膏水泥混合漿倒入橡皮圈內(nèi),淹沒待加工元件,混合漿未完全凝固前放在托置平模上;待混合漿完全凝固時(shí),解去橡皮圈,沿水平方向從貼置模上除去石膏模,即可加工光電元件;加工完畢后輕輕敲打石膏模,即可取出光電元件[11-12]。
1.2.2熱熔膠
熱熔膠通常是指室溫呈固態(tài),加熱熔融呈液態(tài),涂布、潤濕被粘物后,經(jīng)壓合、冷卻即可瞬時(shí)(幾秒鐘內(nèi))完成膠接的一類膠粘劑。熱熔膠是以熱塑性樹脂或橡膠為基體,并配以其他輔料等制備而成的,也是一種多成分混合物、100%固含量的膠粘劑。熱熔膠具有成本低、粘接對(duì)象廣泛、粘接工藝簡單、粘接速率快以及便于自動(dòng)化操作等優(yōu)點(diǎn),但其存在耐熱性差、耐溶劑性欠佳、粘接強(qiáng)度不高且不能用于熱敏性材料粘接等缺陷[13-14]。對(duì)光電元件加工而言,熱熔膠耐熱性差、粘接強(qiáng)度不高,故其更有利于拆膠下盤。
熱熔膠是光學(xué)行業(yè)應(yīng)用最廣泛的膠粘劑,常用的火漆、柏油和松油蜂蠟等就是最典型的熱熔膠。因加工光電元件曲率半徑及所用熱熔膠柔性等不同,熱熔膠上盤又分為彈性上盤及剛性上盤兩類。彈性上盤主要用于曲面光學(xué)元件的上盤加工,常用膠粘劑為火漆(火漆由柏油、松香和填料等組成,其柔軟性較好,熔化后黏度較大)。其使用操作步驟:火漆加熱變軟后粘貼在光學(xué)零件的非加工面上,然后按工藝設(shè)計(jì)排列要求緊貼在貼置模上;將溫度為100~120℃的粘接模對(duì)正,放在貼有零件的貼模上,加壓使火漆熔化并黏附在粘接模上,再放入30℃左右的溫水中冷卻至火漆硬化;取出膠球盤,零件已膠接在膠球模上形成鏡盤(如圖1所示),即可進(jìn)行加工;完工后將鏡盤放入-30~40℃低溫箱中冷卻30 min,輕敲后即可取出光電元件