광 경화 기술을 이용한 EV 전자 장치 발전
글로벌 자동차 전자 시장은 향후 5년 동안 6-7%에 가까운 CAGR로 성장할 것으로 예상되며, 전기화 및 ADAS(Advanced Driver Assistance Systems) 부문은 16%까지 급증할 것으로 예상됩니다. 이러한 전례 없는 성장은 향상된 차량 내 편의성에 대한 소비자의 요구와 더불어 환경 규정 및 안전 요구 사항의 증가와 함께 자동차 제조업체가 전반적인 비용을 줄이는 동시에 시스템 성능을 개선할 방법을 모색하게 되었습니다. 기존의 용매 기반 소재와 기계적 패스너는 구매 및 구현 비용이 저렴할 수 있지만 장기적으로는 전반적인 제조 비용이 증가합니다. 그 결과, EV, BEV 및 PHEV의 많은 설계 엔지니어가 낮은 처리량, 어려운 폐기물 처리 및 현장 고장과 관련된 문제를 해결하기 위해 광경화 기술로 전환하고 있습니다.
"법률 변경, 소비자가 요구하는 품목(특히 편의성 및/또는 편안함과 관련된 품목) 및 안전 강화는 매년 자동차 개발을 주도해 왔습니다. 오늘날 전기화 및 자율 주행의 인기가 더해지면서 자동차 수요가 완화되는 가운데도 차량의 전자 장치 양이 빠르게 증가하고 있습니다. 이러한 구동은 더 깨끗한 배출가스와 향상된 연비에 대한 필요성 증가와 결합하여 환경 친화적인 재료에 대한 필요성도 증가하고 있습니다." Chris Morrissey, Dymax의 자동차 전자 장치 부문 수석 관리자.
EV 전자 제품 설계에서 광 경화 기술의 사용 증가를 주도하는 세 가지 시장 세그먼트는 ADAS, 인포테인먼트 및 배터리 관리 시스템(BMS)입니다. 카메라 모듈, 라이더, 인쇄 회로 기판 및 EV 배터리에서 발견되는 센서, 모듈 및 회로와 관련된 일반적인 문제를 해결하는 재료가 필요합니다. 또한 위험한 성분을 포함하고 폐기물을 생성하며 처리하는 데 더 많은 에너지가 필요한 기술을 대체하는 것이 점점 더 중요해지고 있습니다. 또한 기능을 증가시키고, 회로 크기를 줄이고, 보증을 연장하려는 욕구도 있습니다.
40년 전, 다이맥스는 오늘날 우리가 알고 있는 광경화성 소재(LCM) 개발에 중요한 역할을 했습니다. 회사 설립자인 앤드류 G. 바흐만의 독창성과 미래지향적인 사고를 통해 환경 친화적이고 산업 제조 공정에서 생산성을 크게 높일 수 있는 화학 물질이 탄생했습니다. LCM은 기존의 본딩(또는 접합) 기술에 비해 상당한 이점을 제공할 수 있습니다. 여기에는 노동력 필요성 감소, 공간 절약, 에너지 수요 감소, 처리량 증가로 인한 운영 비용 절감이 포함됩니다.
광경화성 재료는 어떻게 작동하나요?
광경화성 재료는 일반적으로 광개시제, 첨가제, 개질제, 단량체, 올리고머(그림 1)의 5가지 기본 요소로 구성됩니다. 자외선(UV) 광경화 공정은 LCM의 광개시제가 적절한 스펙트럼 출력의 광 에너지원에 노출될 때 시작됩니다. 그림 2에서 볼 수 있듯이 LCM의 분자는 자유 라디칼로 분리되고(개시), 그다음 단량체, 올리고머 및 기타 성분과 폴리머 사슬을 형성하기 시작합니다(전파). 모든 성분이 고체 폴리머를 형성할 때까지(종료). 빛에 충분히 노출되면 액체 LCM이 중합되거나 몇 초 이내에 경화됩니다.
EV 전자 제품 시장 전체에서 성공적으로 활용되고 있는 광경화성 재료의 종류로는 구조용 접착제, 컨포멀 코팅, 캡슐화제, 마스킹 레진 등이 있습니다. Dymax LCM은 출시 이후 환경 영향을 최소화하는 데 도움이 되었습니다. 제형 제품은 모두 1성분, 무용매, 무할로겐, RoHS 준수, 친환경적이며 REACH(매우 우려되는 물질 없음(SVHC)) 요구 사항을 충족합니다. 이러한 제품을 사용하면 제조업체에 다음과 같은 많은 이점이 있습니다.
• 구조적 결합 개선
• 환경적 손상으로부터 회로 보호
• 움직임 및 수축 최소화
• 열 관리, 열 충격 및 진동 해결
• PWB/PCA 기능 및 성능 향상
• 그림자 영역 문제 제거
• 치료 확인 문제 해결
접착제
광경화 접착제는 UV/가시광선에 노출되면 몇 초 만에 경화됩니다. 자동차 전자 제품 제조에 사용되는 플라스틱, 금속 및 유리 기판에 고강도의 환경 저항성 결합을 형성합니다. 다양한 기판에 결합할 수 있는 능력으로 인해 기존의 고정 방법 및 기타 화학 물질로는 할 수 없는 이질적인 재료를 조립하는 데 탁월합니다. 접착제의 빠른 경화는 LCM이 다른 느린 경화 및 노동 집약적 적용 공정에 비해 가진 주요 이점 중 하나입니다.
컨포멀 코팅
컨포멀 코팅은 자동차 전자 부품의 장기적 신뢰성을 향상시킵니다. 인쇄 회로 기판의 회로에 적용하면 파괴적인 환경 조건으로부터 보호 역할을 하며, 코팅하지 않으면(보호되지 않은 상태로) 전자 시스템이 완전히 고장날 수 있습니다. 광경화 컨포멀 코팅의 주요 장점은 비용매화된 "녹색"(고형분 100%) 재료를 사용할 수 있다는 것입니다. 다른 중요한 재료 특성으로는 빠르고 극심한 온도 변화에 대한 저항성, 고열, 습도, 수분, 가솔린과 같은 화학 물질, 소금과 유황과 같은 부식성 물질에 대한 보호 기능이 있습니다.
캡슐화제
PCB에서 발견되는 베어 다이, 와이어 본드 또는 집적 회로(IC)용 캡슐화 및 와이어 본딩 재료는 열 충격, 열, 습도 및 다양한 부식성 요소에 대한 우수한 보호 기능을 보여줍니다. 빠른 경화는 대체 기술과 관련된 처리 및 에너지 비용을 줄이는 데 도움이 됩니다.
마스킹 수지
일시적이고 벗겨낼 수 있는 전자 마스크제는 인쇄 회로 기판 구성 요소에 적용되어 컨포멀 코팅 적용 또는 웨이브 솔더 및 리플로우 공정 전에 보호합니다. 매우 빠른 경화로 래킹이나 대기 없이 보드를 즉시 처리할 수 있습니다. 이 제품은 복잡한 디자인에 적합하며 수직 및 수평 표면에 처짐이 없고 금 및 구리 커넥터 핀과 호환되며 용매 기반 컨포멀 코팅 및 프라이머에 강합니다. 적절한 경화 후 마스크제는 제거 시 실리콘, 이온 오염 또는 부식성 잔류물을 남기지 않습니다.
Dymax LCM이 활용되는 EV 전자 응용 분야
전기자동차 전자제품의 전반적인 제조를 개선하기 위해 다양한 Dymax LCM 화학제품에 여러 기술이 적용되었습니다.
그림자 영역에서 경화
듀얼 큐어 광/습기 큐어 기술
이중 경화 코팅은 고밀도 회로 기판의 그림자 영역이 문제가 되는 응용 분야에서 완전한 경화를 보장하도록 제형화되었습니다. 이전에는 빛에 의해 그림자가 진 영역은 선택적 코팅으로 관리되어 그림자 영역에서 경화할 필요가 없거나 2차 열 경화 공정이 필요했습니다. 그림자 영역은 시간이 지남에 따라 습기와 함께 경화되어 2차 공정 단계가 필요 없고 온도 노출로 인한 구성 요소 수명 저하에 대한 우려도 없습니다.
멀티큐어 ® 광/열 경화 기술
멀티큐어 접착제와 코팅은 UV 또는 UV/가시광선의 고속 경화와 중합을 강화하는 2차 경화 메커니즘을 결합합니다. 습기, 열 또는 활성제 경화를 포함하는 2차 경화 메커니즘은 빛이 본드 라인의 일부에만 도달할 수 있거나 최종 경화 전에 부품을 고정하여 제조 공정 중에 더 쉽게 취급하고 운반할 수 있도록 하는 데 유용합니다.
본드 라인 검사 강화
청색 형광 기술
많은 광경화성 재료는 시각적 경화 확인과 경화 후 검사를 쉽게 할 수 있는 기술을 특징으로 합니다. 고속 제조에서 자동화된 비전 시스템을 사용하여 완성된 부품의 본드 라인에 결함이 있는지 검사하거나 불완전한 코팅 범위를 감지합니다. 청색 형광 기술을 사용한 제형은 저강도 블랙 라이트 아래에서 볼 수 있어 제대로 완성된 부품을 시각적으로 쉽게 확인할 수 있습니다.
밝은 색상의 재료
일부 LCM에는 경화되지 않은 상태에서 분홍색이나 파란색과 같은 색소가 포함되어 있어 기판에 분사할 때 쉽게 볼 수 있어 재료가 완전히 덮이도록 할 수 있습니다. 적절한 양의 LED/UV/가시광선 에너지에 노출되면 색상이 다른 색상으로 전환되거나 무색으로 바뀌어 완전 경화가 확인됩니다.
Environm으로 생산 속도 향상 본질적으로 친절한 경화
LED 광 경화 기술
위험 폐기물의 폐기와 관련된 비용과 어려움으로 인해 제조업체는 LED 경화 재료와 광 경화를 프로세스에 구현하기 시작했습니다. LED 경화는 제조업체에 다음과 같은 이점을 제공하기 때문에 "녹색" 기술로 간주됩니다.
• 높은 전기 효율성과 즉각적인 켜기/끄기 기능으로 운영 비용 절감
• 전구 교체가 필요 없고 유지 관리 비용이 절감되는 긴 서비스 수명
• 광경화 시스템의 크기와 비용을 줄이는 컴팩트한 장비
• 차가운 빛 복사는 열에 민감한 기질의 경화 기능을 확장합니다.
• "녹색" 속성은 수은 및 오존 안전 위험과 취급 비용을 제거합니다.
• 좁은 파장 스펙트럼 방출로 기판 열 상승 최소화
ADAS - 액티브 얼라인먼트(CMOS) & 라이더(접착제, 캡슐화제)
다이맥스 접착제와 캡슐화제는 카메라 모듈 고정, 렌즈 대 하우징, 렌즈 고정, IR 필터 본딩, 하우징 대 기판, 다이 어태치, 윈드스크린 본딩, 이미지 센서 대 기판을 포함한 다양한 카메라 모듈 및 라이더 애플리케이션에 사용됩니다. ADAS용 카메라 모듈 제조에 중요한 것은 카메라 모듈 하우징 내에서 렌즈의 위치 지정 및 스테이킹입니다. 업계는 렌즈가 이동, 기울어짐, 초점 흐림 및 회전을 일으킬 수 있는 수동 정렬(클립을 사용한 기계적 고정, 즉)에서 벗어나고 있습니다. 광경화 접착제를 사용한 능동적 정렬은 고정밀(< 0.1mm) 및 광학 제어를 통한 다축 정렬을 위한 빠른 고정(초 단위)을 가능하게 합니다. 또한 중합은 광 에너지에 노출될 때까지 일어나지 않으므로 조립된 부품은 적절하게 위치 지정될 때까지 이동할 수 있습니다. 위치 지정 후 캡슐화제는 구성 요소의 환경 보호를 위해 사용됩니다. 다이맥스 CMOS 접착제는 또한 다음과 같은 특징이 있습니다.
• 냉장 보관/보관 및 주변 보관
• 수축률이 낮음
• LED 및/또는 열 경화 기능
• 습기 및 열 사이클 저항성
이러한 재료가 조립 공정에 가져다주는 다른 장점으로는 우레탄 아크릴레이트와 양이온 UV 및/또는 열 경화 기술, LED 경화 제형, 매우 낮은 움직임, 열 및 습도 저항성(85°C, 85% 상대 습도) 및 금속과 플라스틱에 대한 우수한 접착력이 있습니다.
인포테인먼트(PCB 기반)(적합성 코팅, 캡슐화제, 마스크제)
PCB 설계에 광경화 기술을 도입하려는 엔지니어에게 중요한 고려 사항은 보드에 빛이 도달할 수 없는 그림자 영역을 만드는 하이 프로파일 구성 요소가 있는지 여부입니다. 새롭게 제형화된 100% 솔리드 컨포멀 코팅은 그림자 영역 아래의 재료가 경화되도록 하는 2차 습기 경화를 특징으로 하며, PCB의 경화되지 않은 재료에 대한 우려를 없애는 데 도움이 됩니다. 이러한 제품은 내열 및 내습성(85°C, 85% 상대 습도), 내열 충격성(-55°C~+125°C) 및 내식성(유황 꽃, 소금 분무 및 일반 자동차 유체)과 같은 테스트에서 높은 신뢰성을 보여줍니다. Dymax 이중 경화 컨포멀 코팅은 도체 사이의 공간을 줄이고 구성 요소에 대한 기계적 지지력을 높이고 솔더 조인트의 피로 수명을 개선하여 더 작고 밀도가 높은 PCB를 설계할 수 있습니다.
캡슐화제는 다이(칩)와 상호 연결을 보호하여 칩온보드(COB) 어셈블리의 장기적 신뢰성을 보장하는 데 사용되는 고분자 재료입니다. 다이맥스 재료는 액체 및 글로브 탑 캡슐화 애플리케이션에서 사용되며, 칩과 와이어 위에 분사한 다음 경화되어 보호 장벽을 형성합니다.
광경화형 마스크는 표면 마감 및 조립 공정 동안 인쇄 회로 기판을 보호하기 위해 보드 수준에서 사용되는 임시 재료입니다.
EV 배터리 팩/BMS(적합성 코팅, 캡슐화제, 접착제)
EV 배터리 팩에는 충전 상태, 온도, 전류, 셀 밸런싱, 허용 작동 조건 결정, 운전자에게 정보 전송을 위한 배터리 관리 시스템(BMS)이 포함되어 있습니다. 일반적인 EV 배터리 응용 분야로는 배터리 모듈의 포팅 및 와이어 본딩, BMS의 PCB 코팅 보호, 배터리 케이스 인클로저 밀봉 및 단위 셀의 전극 캡슐화가 있습니다. 이러한 구성 요소를 접착하고 보호하는 데 다양한 LCM이 사용되며, 여기에는 열 관리 및 외부 보호를 위한 컨포멀 코팅, 하우징 및 프레임용 구조용 접착제, 와이어 본딩용 캡슐화제가 포함됩니다. Dymax 소재는 원통형 리튬 이온 배터리 셀의 본딩 및 고정을 플라스틱 하우징 셀과 PCB 코팅 내에 고정해야 하는 경우에 가장 효과적으로 사용됩니다.
EV 전자 제품 시장이 발전함에 따라, 다이맥스는 제조업체의 역량과 효율성을 높여 주는 광경화 기술을 계속 개발할 것입니다.