อะไรที่ทำให้เทปสองหน้าเหมาะสำหรับการประกอบอิเล็กทรอนิกส์

คุณสมบัติและหน้าที่หลักของเทปสองหน้าในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์

การยึดติดแบบแม่นยำด้วยการควบคุมชั้นกาวอย่างสม่ำเสมอ

เทปสองหน้าสามารถให้ความแม่นยำสูงระดับไมครอนในระหว่างการประกอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากมีการออกแบบชั้นกาวที่มีความละเอียดอ่อน การควบคุมความหนาที่สม่ำเสมอโดยทั่วไปอยู่ในช่วง ±5 ไมครอน ทำให้เทปประเภทนี้เหมาะสำหรับการติดชิ้นส่วนที่ละเอียดอ่อน เช่น ไมโครโปรเซสเซอร์ และเซนเซอร์ MEMS โดยไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับกาวที่ไหลล้นเหมือนกาวแบบของเหลวทั่วไป เมื่อถึงเวลาเลือกเทปที่เหมาะสม ผู้ผลิตจะปรับแต่งปัจจัยต่างๆ เช่น ความหนืดและความเหนียวตามวัตถุที่ต้องการติด ปัจจุบันมีแนวโน้มที่ผู้ผลิตหันมาใช้สูตรที่เป็นอะคริลิกมากขึ้น ข้อมูลตลาดบ่งชี้ว่าประมาณสองในสามของเทปอุตสาหกรรมที่ใช้งานในปัจจุบันเป็นเทปประเภทนี้ เนื่องจากมีความทนทานต่อความร้อนและแรงดันทางกายภาพได้ดีกว่าทางเลือกอื่นๆ

คุณสมบัติหลักที่ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือในวงจรสูงความหนาแน่นและวงจรขนาดเล็ก

เทปสมัยใหม่รวมคุณสมบัติที่สำคัญ 3 ประการสำหรับความน่าเชื่อถือของวงจร:

• ความแข็งแรงแบบดียิเลคทริก (15–25 kV/มม.) เพื่อป้องกันการเกิดไมโครอาร์ก
• เสถียรภาพทางมิติ (การหดตัว <0.1% ที่อุณหภูมิ 150°C)
• ความต้านทานการคลีป ภายใต้การสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่อง (ตามมาตรฐาน MIL-STD-810H)

คุณสมบัติเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในอุปกรณ์ 5G mmWave ซึ่งองค์ประกอบที่มีระยะห่าง 0.2 มม. ต้องการโซลูชันการยึดติดที่ถาวรและประหยัดพื้นที่

การเปรียบเทียบกับตัวยึดกลไกและกาวแบบของเหลว

ต่างจากการใช้สกรูที่ทำให้เกิดแรงดันรวมตัวหรือกาวแบบของเหลวที่ต้องใช้เวลาในการบ่ม เทปเคลือบสองด้าน ให้การยึดติดทันทีที่มีการกระจายแรงได้สม่ำเสมอ การเปรียบเทียบบนสายการผลิตในปี 2023 ได้แสดงถึงข้อดีของมัน:

คุณสมบัติการทนความร้อนและการกันไฟฟ้าของเทปกาวยึดติดประสิทธิภาพสูง

สูตรสารประกอบซิลิโคนขั้นสูงให้ค่าการนำความร้อนสูงถึง 3.5 W/mK พร้อมทั้งรักษาค่าความต้านทานปริมาตรไว้ที่ระดับ 10¹–Ω·cm การทำงานสองด้านนี้ช่วยให้เทปสามารถแทนที่ TIMs (Thermal Interface Materials) และแผ่นกันความร้อนแบบดั้งเดิมในอุปกรณ์ IoT แบบกะทัดรัด ช่วยลดต้นทุนค่าวัสดุลง 18% ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

การประยุกต์ใช้งานที่สำคัญในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่

การติดตั้งชิ้นส่วนในสมาร์ทโฟนและอุปกรณ์สวมใส่โดยใช้เทปสองหน้าบาง

เทปสองหน้าที่บางมากสามารถใช้ยึดติดแบตเตอรี่และไมโครโฟนภายในอุปกรณ์ที่ต้องการความหนารวมกันไม่เกิน 8 มม. ได้อย่างยอดเยี่ยม เทปเหล่านี้มีชั้นกาวที่บางมากเพียง 0.05 มม. แต่ยังคงความแข็งแรงแม้อุปกรณ์จะสั่นสะเทือนรุนแรง ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับเทคโนโลยีสวมใส่ เพราะผู้ใช้งานมักจะขยับข้อมือหลายพันครั้งต่อวัน ข้อมูลล่าสุดจากวารสารการประกอบอิเล็กทรอนิกส์แสดงให้เห็นแนวโน้มที่น่าสนใจเกี่ยวกับอุปกรณ์ในกระเป๋าของเรา แทบทุกสมาร์ทวอทช์ (ประมาณ 96 เครื่องจาก 100 เครื่อง) และสมาร์ทโฟนส่วนใหญ่ (ประมาณ 82%) ใช้เทปยึดติดเหล่านี้แทนการใช้น็อตแบบดั้งเดิมในปัจจุบัน การเปลี่ยนมาใช้เทปช่วยประหยัดพื้นที่ภายในอุปกรณ์ได้อย่างมีค่า — ผู้ผลิตรายงานว่ามีพื้นที่เพิ่มขึ้นระหว่าง 15% ถึง 30% และยังช่วยป้องกันไม่ให้ชิ้นส่วนเคลื่อนที่จนก่อปัญหาตามมา

การยึดติดจอแสดงผล เซ็นเซอร์ และโมดูลกล้องด้วยโซลูชันเทปที่แม่นยำ

เทปสองหน้าขณะนี้สามารถปรับแนวให้ตรงกันได้แม่นยำถึงระดับบวกหรือลบ 0.1 มม. เมื่อใช้งานร่วมกับหน้าจอ OLED และชุดกล้องหลายเลนส์ที่ซับซ้อนในปัจจุบัน ความลับอยู่ที่กาวอะคริลิกสูตรพิเศษที่สามารถกระจายแรงเฉือนไปทั่วทั้งพื้นที่แทนที่จะรวมตัวไว้ในจุดใดจุดหนึ่ง วิธีนี้ช่วยลดปัญหาการปรับเทียบเซนเซอร์ภาพลงได้ประมาณ 40% เมื่ออยู่ในสภาพแสงน้อย ซึ่งส่งผลสำคัญต่อการถ่ายภาพในเวลากลางคืน นอกจากนี้ การวิจัยเมื่อปีที่แล้วยังได้แสดงให้เห็นถึงสิ่งที่น่าประทับใจอีกอย่างหนึ่ง ชิ้นส่วนที่ยึดติดด้วยเทปสามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้มากกว่าประมาณ 50% เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนจาก -20 องศาเซลเซียส ไปจนถึง 85 องศาเซลเซียส เมื่อเทียบกับชิ้นส่วนที่ติดตั้งด้วยตะกั่วบัดกรีในสมาร์ทโฟน 5G ในปัจจุบัน ความทนทานในระดับนี้มีความสำคัญอย่างมากต่ออุปกรณ์ที่ต้องทำงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

ใช้ในบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์แบบพิมพ์ยืดหยุ่น

ในบรรจุชิปขนาดระดับแผ่น, เทปเคลือบสองแบบแบบกันสแตตติกรักษากระบวนการติดตั้งแบบตายด้วยการเคลื่อนที่ตําแหน่งที่น้อยกว่า 3μm ระหว่างการผูกผูกด้วยการบดร้อน ผู้ผลิตอิเล็กทรอนิกส์แบบยืดหยุ่นใช้เทปที่ใช้ยูเรธาน ที่ทนอุณหภูมิการไหลกลับ 300 °C โดยยังคงความติดตาม 12 N/cm2 กับพอลิไมด์สับสราต

บทบาทของเทปเคลือบสองหน้าในการลดความหนาและน้ำหนักของอุปกรณ์

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นใหม่ต้องการความบางต่ำกว่า 2 มม. ซึ่งเป็นไปไม่ได้ด้วยตัวยึดแบบดั้งเดิม เทปเคลือบสองหน้าช่วยกำจัดสกรูและคลิปออก ขณะยังคงให้แรงต้านทานการเฉือนที่ 8–12 N/cm² (IEEE Components & Packaging Society, 2023) ทำให้ออกแบบสมาร์ทโฟนให้บางลงได้ถึง 23% การใช้สารยึดติดแบบนี้ยังช่วยกำจัดความแตกต่างของระดับความสูงจากฮาร์ดแวร์ยึดติด ทำให้แน่ใจว่าจะสัมผัสผิวหนังได้สม่ำเสมอในอุปกรณ์สวมใส่ทางการแพทย์

การบรรลุโปรไฟล์ที่บางมากด้วยเทปที่นำไฟฟ้าและทนความร้อนที่มีความหนาน้อยกว่า 50 ไมครอน

เจนเนอเรชันล่าสุดของกาวอะคริลิกนำเอาคุณสมบัติทางความร้อนที่ยอดเยี่ยมมาผสมผสานกับความบางอันน่าทึ่ง พวกมันมีค่าการนำความร้อนประมาณ 0.03 วัตต์ต่อเมตรเคลวิน และมีความหนาเพียง 50 ไมครอนโดยรวม ซึ่งบางกว่ากาวอีพ็อกซีแบบดั้งเดิมถึง 70 เปอร์เซ็นต์ วัสดุเหล่านี้สามารถทนต่อการผ่านการรีโฟลว์ซ้ำได้หลายรอบที่อุณหภูมิสูงถึง 150 องศาเซลเซียส โดยไม่หลุดลอกออกจากพื้นผิว ขณะเดียวกัน ยังสามารถแยกชิ้นส่วนที่อยู่ห่างกันน้อยกว่าครึ่งมิลลิเมตรให้ไม่สัมผัสทางไฟฟ้ากันอีกด้วย ความแม่นยำระดับนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อเทคโนโลยีหน้าจอแบบพับได้ ข้อกำหนดด้านการจัดแนวที่แน่นมาก บางครั้งอาจมีความแตกต่างเพียง 0.1 มม. เท่านั้น การตั้งค่าให้ถูกต้องจะส่งผลอย่างมากต่ออายุการใช้งานของบานพับก่อนที่จะเกิดการสึกหรอ

กรณีศึกษา: เทปเหนียวในชุดบานพับสมาร์ทโฟนแบบพับได้

การวิเคราะห์แบบ teardown ในปี 2023 ได้เปิดเผยว่ามีระบบกาวที่ประกอบด้วย 35 ชั้นในอุปกรณ์แบบพับได้ โดยเทปเคลือบกาวสองด้านมีคุณสมบัติในการให้:

แนวทางการยึดติดแบบหลายหน้าที่นี้ช่วยลดความซับซ้อนของบานพับลง 40% เมื่อเทียบกับต้นแบบรุ่นแรกที่ใช้สกรูขนาดเล็กและรอยบัดกรี

ข้อดีเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการประกอบแบบดั้งเดิม

การกระจายแรงและต้านทานการสั่นสะเทือนได้ดีเยี่ยมในอุปกรณ์ขนาดเล็ก

เทปเคลือบกาวสองด้านช่วยกำจัดจุดที่แรงกระทำรวมตัวกัน ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของตัวยึดเชิงกล การศึกษาด้านวิทยาศาสตร์วัสดุในปี 2023 แสดงให้เห็นว่ารอยต่อที่ยึดด้วยกาวสามารถลดแรงกระทำสูงสุดลงได้ 40–60% ในแผงวงจรพีซีบีของสมาร์ทโฟน เมื่อเทียบกับรอยต่อแบบยึดด้วยตัวยึดกลไก การกระจายแรงที่สม่ำเสมอช่วยป้องกันการแตกหักของรอยบัดกรีในขณะที่อุปกรณ์ตกหล่น ขณะที่ยังคงความหนาน้อยกว่า 0.1 มม. สำหรับการออกแบบที่มีข้อจำกัดด้านพื้นที่

ไม่ต้องผ่านขั้นตอนการเจาะ เชื่อม และอบแห้ง เมื่อใช้เทปเคลือบกาวสองด้าน

เทปสองหน้าแบบทันสมัยทำงานภายใต้แรงดันเพื่อสร้างการยึดติดทันทีที่ไม่ต้องใช้ความร้อนหรือตัวทำละลาย ปัจจุบันโรงงานสามารถตัดขั้นตอนในกระบวนการผลิตออกได้ประมาณห้าขั้นตอน ได้แก่ การเจาะรู การเตรียมพื้นผิว การใส่ชิ้นส่วนยึด การตรวจสอบรอยเชื่อม และการรอให้กาวแห้ง ตามรายงานการผลิตเครื่องใช้ไฟฟ้าสำหรับผู้บริโภคปี 2024 การเปลี่ยนแปลงเพียงอย่างเดียวนี้ช่วยลดเวลาในการประกอบโมดูลกล้องลงได้ถึงสามในสี่ นอกจากนี้ยังช่วยป้องกันรอยร้าวเล็กๆ ที่มักเกิดขึ้นเมื่อเชื่อมด้วยความร้อน ซึ่งเป็นปัญหาใหญ่ในการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ความแม่นยำ

ความทนทานที่เพิ่มขึ้นภายใต้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและแรงดันทางกล

แกนโฟมอะคริลิกประสิทธิภาพสูงช่วยรักษาความแข็งแรงในการยึดติดได้ดีในช่วงอุณหภูมิ -40°C ถึง 150°C ซึ่งเหนือกว่าอีพ็อกซีที่จะเปราะตัวเมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า -20°C การทดสอบการเสื่อมสภาพเร่งด่วนแสดงให้เห็นว่ามีการสูญเสียการยึดติดน้อยกว่า 5% หลังจากผ่านการทดสอบเปลี่ยนอุณหภูมิซ้ำ 5,000 รอบ สำหรับการติดตั้งเซ็นเซอร์ในรถยนต์ เมื่อเทียบกับการเสื่อมสภาพ 25–40% ของกาวแบบของเหลวที่ใช้ซิลิโคนในสภาวะเดียวกัน

นวัตกรรมวัสดุกาวสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นใหม่

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเทปสำหรับอุปกรณ์ 5G, IoT และอุปกรณ์ความถี่สูง

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เจนเนอเรชันล่าสุดต้องการสารยึดติดพิเศษที่ถูกออกแบบมาเพื่อจัดการกับสัญญาณความถี่สูงเป็นพิเศษ พร้อมทั้งยึดชิ้นส่วนขนาดเล็กให้อยู่ในที่ของมัน ปัจจุบัน บริษัทต่างๆ กำลังพัฒนาเทปสองหน้าชนิดพิเศษที่สามารถรักษาคุณสมบัติทางไฟฟ้าให้คงที่ได้แม้ความถี่จะสูงเกิน 30 GHz ซึ่งมีความสำคัญอย่างมากต่ออุปกรณ์ต่างๆ เช่น ระบบเสาอากาศ 5G และอุปกรณ์สื่อสารคลื่นความถี่มิลลิเมตรที่เราได้ยินกันอยู่บ่อยๆ จุดเด่นของเทปเหล่านี้คือการผสมผสานอนุภาคที่นำไฟฟ้าในระดับไมโครเข้ากับชั้นไวต่อแรงดันที่บางมาก บางชนิดมีความหนาน้อยกว่า 25 ไมครอน ซึ่งช่วยให้ผู้ผลิตสามารถติดตั้งการป้องกันสัญญาณรบกวน (RF shielding) ได้แม่นยำตามตำแหน่งที่ต้องการภายในเซ็นเซอร์อินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ (Internet of Things) โดยไม่เปลืองพื้นที่เพิ่มเติม

การพัฒนาเทปสารยึดติดที่มีคุณสมบัติในการนำความร้อนและป้องกันสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI-Shielding)

ห้องปฏิบัติการด้านวิทยาศาสตร์วัสดุทั่วโลกกำลังพัฒนากาวรุ่นใหม่ที่สามารถจัดการทั้งความร้อนและสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) พร้อมกัน งานวิจัยเมื่อปีที่แล้วเผยให้เห็นสิ่งที่น่าสนใจอย่างหนึ่ง คือ เทปถ่ายเทความร้อนพิเศษที่มีค่าความนำความร้อนอย่างน้อย 5 วัตต์/เมตร·เคลวิน สามารถลดอุณหภูมิของชิปประมวลผลในสมาร์ทโฟนได้ราว 18 องศาเซลเซียส ในเวลาเดียวกัน ผู้ผลิตก็เริ่มเปลี่ยนมาใช้เทปป้องกันสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทันสมัยซึ่งผสมด้วยนาโนทิวบ์คาร์บอน แทนการใช้ซีลยางแบบโลหะดั้งเดิม เทปชนิดนี้ให้ผลลัพธ์ที่น่าประทับใจ โดยสามารถบล็อกสัญญาณรบกวนได้มากถึง 60 เดซิเบล และยังมีความบางเพียง 0.1 มิลลิเมตรเท่านั้น ความสามารถในการทำงานสองอย่างในหนึ่งเดียวของวัสดุเหล่านี้ทำให้มันมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ที่มีพื้นที่จำกัด เช่น หน้าจอสมาร์ทโฟนแบบพับได้ รวมถึงระบบเรดาร์ในรถยนต์ที่ต้องการประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ โดยไม่ให้ปัญหาความร้อนเข้ามาเกี่ยวข้องกับการทำงานของสัญญาณ

กาวที่ใช้แรงดันในการยึดติด (Pressure-Sensitive Adhesives) ยังสามารถตอบสนองต่อความต้องการของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เปลี่ยนแปลงไปได้หรือไม่?

แม้ว่าเทปกาวที่ใช้แรงดันในการยึดติด (PSA) จะมีความโดดเด่นในงานประกอบชิ้นส่วนขนาดเล็ก แต่ยังคงมีอยู่ 3 ความท้าทาย ได้แก่

• รักษาแรงยึดติดเมื่อทดสอบมากกว่า 10,000 รอบด้วยการเปลี่ยนอุณหภูมิ (-40°C ถึง 125°C)
• ป้องกันการปนเปื้อนจากไอออนิกในการยึดติดระดับเซมิคอนดักเตอร์
• สามารถแก้ไขชิ้นส่วนที่ติดตั้งหลายชั้นบนแผงวงจร (PCB) ได้

ความก้าวหน้าล่าสุดในเคมีแบบผสมระหว่างซิลิโคนและอะคริลิกให้ผลลัพธ์ที่น่าสนใจ โดยตัวอย่างทดสอบยังคงแรงยึดติดไว้ที่ระดับ 95% หลังผ่านการทดสอบความชื้น 3,000 รอบ เมื่อต้นแบบ 6G เริ่มปรากฏให้เห็น แผนพัฒนาอุตสาหกรรมจึงกำหนดเป้าหมายสำหรับกาวที่สามารถทนอุณหภูมิได้ถึง 200°C และมีความแม่นยำในการจัดแนวระดับไมครอน

คำถามที่พบบ่อย

คุณสมบัติหลักของเทปสองหน้าในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์คืออะไร?

เทปสองหน้ามีคุณสมบัติในการทนแรงดันไฟฟ้า ความคงทนทางมิติ และความต้านทานต่อการบิดงอ ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความหนาแน่นสูงและขนาดเล็กลง

เหตุใดเทปสองหน้าจึงได้รับความนิยมมากกว่าตัวยึดเชิงกลในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์?

เทปสองหน้าช่วยกระจายแรงได้ดีเยี่ยม มีความต้านทานต่อการสั่นสะเทือน และกำจัดขั้นตอน เช่น การเจาะและการเชื่อมซึ่งช่วยเพิ่มความทนทานและลดเวลาในการประกอบ

เทปสองหน้าช่วยให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีขนาดเล็กลงได้อย่างไร

เทปสองหน้าช่วยให้ออกแบบอุปกรณ์ให้มีความบางและเบากว่าเดิม โดยกำจัดตัวยึดแบบดั้งเดิม ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้พื้นที่ และรักษาความแข็งแรงของโครงสร้างด้วยแรงยึดเฉือนสูงและความแม่นยำในการเคลือบกาว