【原創】如何預防或減輕紫外線對材料的降解
2020-03-27 09:45:32 閱讀：12230
摘要如何預防或減輕紫外線對材料的降解?一是對產品有良好的設計，通過簡單的屏蔽原理將敏感和關鍵組件的紫外線暴露降至最低;二是選擇良好的材料，最好是固有的抗紫外線材料或是添加合適的抗紫外線添加劑來減緩材料降解的速度。
在LED封裝行業，良率與效率已成為企業實力的基本底色。除了嚴格把控固晶、焊線、點膠等封裝工序，產品能否完美「收尾，往往還取決於檢測環節。
「在半導體領域，檢測設備已十分重要。高工產研董事長張小飛博士高工新型顯示巡迴調研中說到。
3月17日，「2020高工產研全國新型顯示巡迴調研團隊走進廣東吉洋視覺技術有限公司（以下簡稱「吉洋視覺），與公司總經理賴理及CTO黃採敏就封裝檢測的重要性及未來發展進行了深度討論。
高工新型顯示調研團隊與吉洋視覺總經理賴理、CTO黃採敏對話
成立至今，吉洋視覺一直專注於標準通用型視覺檢測設備的研發生產，是中國首個開發型標準IPC 9262CN ( AOI國際標準)制定委員會專家組委員。產品涵蓋LED封膠後自動光學檢測AOI、LED焊線後自動光學檢測AOI，SMT用在線AOI、離線AOI、波峰焊用爐前在線AVI等多種類型。
為保證檢測良率，吉洋視覺專門聘請了軟體、電路、機械等各行業精英作為開發團隊，不斷精進自動化設備技術，鞏固產品篩選精準率。
張小飛博士指出，如今的LED通用照明市場規模增量明顯放緩，產能過剩、人工成本上漲等問題攪擾企業正常發展，但尋求其他平臺資金援助並非易事，多數人還是會選擇自我提效等方式來增進實力。
大幅提升檢測效率，節省人工成本，正是吉洋視覺的另一大亮點。
賴理與黃採敏一致認為，降本增效的關鍵節點在於從單品走向整體方案服務。「我們除了需要考慮如何檢測出問題，還要關注怎樣處理問題，否則仍然不會令客戶產生經濟效益。賴理說到。
對此，吉洋視覺與脫料機設備佼佼者勤邦電子建立合作，從上料、剔除不良品、下料環節延伸到了成品，實現了全過程自動化處理，能夠替代相關工序人力，節省成本。
「只有解決了人工、產品等全階段問題，才能切實提升回溯效率，讓客戶整體明確減少的成本。黃採敏表示。
憑藉周到的產品設計與服務，吉洋視覺已俘獲三雄極光、國星光電、兆馳節能、瑞豐光電等多家知名LED廠商的青睞。
除了普通照明，顯示市場也走入了吉洋視覺的視野。
張小飛博士指出，LED後續增長動力主要在於顯示屏，RGB產值增長可觀。且由於顯示板上單顆燈珠修復成本成倍增加等緣故，巨量轉移之前的檢測工作已成為了相關封裝企業的必要手段。
對於RGB市場，吉洋視覺推出了「C7000-在線式雙面檢測AOI(RGB)，專門用於RGB LED封膠後外觀的缺陷檢查，同樣在上下料、落料等環節具有高自動化性能。
「繼原有五款主流設備後，AOI將成為第六名封裝主力成員。黃採敏信心滿滿地說到。
可以預見，隨著LED照明與顯示領域對產品檢測要求愈發迫切，吉洋視覺將藉助自身積累獲取更大市場。
「後續，吉洋視覺將在深耕熟悉領域的基礎上，繼續向LED行業前端領域邁進。賴理表示。
在聚合物中最基本，最普遍的紫外線損傷機理稱為光解斷鏈，即通過高能光子的直接作用將長鏈斷裂成較短的鏈，從而破壞分子的「骨架。這種降解幾乎會導致聚合物強度、延展性的物理性質的劣化，以及諸如顏色的變化， 質地外觀的劣化。聚合物的降解還可能將副產物如氣體釋放到周圍環境中造成汙染。
2.紫外線破壞聚合物的機制是什麼?
聚合物被紫外線破壞的機制，包括自由基降解和表面水氧降解。化學鍵斷裂時形成的自由基，這些自由基將與附近的其他可用鍵發生反應，並導致聚合物分子斷裂或降解。紫外線解離的鍵也易與氧氣或水發生反應，通常在表面引起氧化和水解的降解反應。這兩種機制會結合併協同作用，最終引起材料的化學和微觀結構變化。
3.聚合物受紫外線降解的常見表現：
1. 戶外安裝的PVC管的泛黃和「粉化
2. 暴露在陽光下的廣告牌和海報顏色的褪色
3. 暴露於陽光下的電線絕緣層的粉化和脆化
4. 皮膚曬傷也是聚合物降解的一種，皮膚由聚合物組成，特別是膠原蛋白的蛋白質。
5. 紫外線也會引起DNA/RNA的長聚合物分子損傷，這些紫外線引起的DNA/RNA損傷是紫外線消毒的基礎。(詳情請參照晶科電子公眾號：紫外線消毒歷史與消毒機理研究)
如何預防或減輕紫外線的降解？
1. 屏蔽和塗層
屏蔽紫外線是很好的保護方法，比如用薄薄的鋁箔或其他不透紫外線的材料進行遮擋，如果不可能進行簡單的屏蔽，則可以選擇使用吸收或反射紫外線的塗層，這種吸收或反射作用的添加劑普遍使用於塗料當中。比如一些包含金屬顆粒的塗料是非常有效的紫外線屏障，戶外使用的高性能塗料通常包含聚偏二氟乙烯(PVDF)，對保光性和保色性有很好的作用。通過在聚合物表面上塗覆紫外線穩定塗層，可以很好的起到防止紫外線對材料的損壞作用。
2.選擇抗紫外線的聚合物材料
某些特定的聚合物材料具有更強的抵抗紫外線的功能。由於C = C雙鍵特別容易受到紫外線光解的影響，那我們可以選擇更少含量C = C雙鍵的聚合物材料，比如聚烯烴(聚乙烯)、含氟聚合物比如是聚四氟乙烯(PTFE)，氟化乙烯-丙烯(FEP)和聚偏二氟乙烯(PVDF)都是很好的選擇。這些含有碳氟鍵的聚合物擁有出色的性能，例如高溫穩定性，高介電強度和極高的化學惰性以及非常好的抗紫外線降解性。因此，PTFE或FEP可以用於紫外燈或紫外設備中的電線絕緣。
3.利用一些能吸收紫外線的添加劑
第一種是無機化合物，它幾乎不受紫外線照射的影響，通過在聚合物材料中添加無機填料來吸收紫外線光子，提高紫外線穩定性，從而減少對聚合物鍵的損害。用於紫外線穩定的最常見的無機材料是炭黑和氧化物陶瓷，包括氧化鋁或二氧化鈦，這種填料還具有耐磨性等優點，但缺點也是相當明顯，就是他們會改變聚合物的物理性質及其顏色，所以需要權衡地使用。
第二種是有機添加劑，包括抗氧化劑，紫外線吸收劑，淬滅劑和自由基清除劑。這些紫外線添加劑的作用機理如下：
a. 紫外線吸收劑——這些分子吸收紫外線，將其轉化為熱量或以更長的波長發射(螢光)來耗散光子能量。
b. 自由基清除劑——這些分子將優先與由光化學或氧化變化產生的自由基反應來降低自由基破壞聚合物鏈的機率。
c. 有機添加劑和無機添加劑——在實現同樣的紫外線穩定性上有機添加劑需要的濃度比無機填料低得多。實際上，這樣的添加劑同時還有助於高溫加工性和抗氧化能力，因此無論預期的紫外線照射量如何，通常都會添加它們。但是，有的添加劑價格昂貴並且會改變某些聚合物的性能和可加工性，也存在汙染環境的風險。
綜上所述，如何預防或減輕紫外線對材料的降解?一是對產品有良好的設計，通過簡單的屏蔽原理將敏感和關鍵組件的紫外線暴露降至最低;二是選擇良好的材料，最好是固有的抗紫外線材料或是添加合適的抗紫外線添加劑來減緩材料降解的速度。