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高性能树脂微量射出工艺成功应用于红外光学传感器镜头
  浏览次数:5306  发布时间:2019年01月07日 17:07:55
[导读] 智能手机等电子设备掀起了一场人类沟通模式的革命。未来的电子设备在改善用户体验和功能的同时,将更趋向于实现人与世界的无缝衔接。对于智能手机、平板电脑、无人机、机器人及安保系统等电子设备而言,传感器无疑是满足日益显著的沟通需求的关键因素。

智能手机等电子设备掀起了一场人类沟通模式的革命。未来的电子设备在改善用户体验和功能的同时,将更趋向于实现人与世界的无缝衔接。对于智能手机、平板电脑、无人机、机器人及安保系统等电子设备而言,传感器无疑是满足日益显著的沟通需求的关键因素。

目前广泛使用的传感器主要为光学传感器,更确切地说是接近传感器。接近传感器能够在无需物理接触的情况下,通过发射电磁场或电磁辐射束(例如红外线)并且寻找场或返回信号的变化来检测周围是否有物体存在。近期,部分传感器公司发明了名为“飞行时间”(Time of Flight)的接近传感器,可通过测量从发射器到接收器所花费的时间来精准计算距离,而这一切在几纳秒内即可完成。

高温耐受性 

由于接近传感器非常小,且需要在逻辑微控制器上使用,因此需要印刷电路板级的焊接技术。这也意味着所有传感器组件都需要耐受极高的焊接温度,在使用无铅焊膏的情况下,最高温度可达260℃。一般而言,用于校准发射器和接收器光线的透镜等部件由热固性聚合物或玻璃制成,因为几乎没有塑料能耐受如此之高的焊接温度。为了满足耐高温需求,化工行业的全球领导者SABIC日前推出了EXTEMTM树脂。该树脂的玻璃转移温度为267℃/513˚F,可承受无铅回流焊接工艺温度,从而以低廉的成本实现微米级传感器透镜组件的高效组装。

EXTEM TPI聚酰亚胺树脂具有低雾度、红外透明性及高折射率等优势,吸湿性较低,且适用于自由形状光学元件的精密注塑成型,因而成为制造光学传感器透镜的理想材料。

实现高成本效益的大规模生产 

使用热固性聚合物和光学玻璃的一个主要缺点是量产成本较高,因其需要耗时的固化流程,且对于玻璃而言,更是需要研磨和抛光等工序。热塑性聚合物具有极高的成本效益,因为它可以通过注塑成型制成极薄的精密光学透镜,每周产量可达百万级。

瑞士模塑公司SOPROD SA日前已将EXTEM树脂用于试生产中,这也是该公司首次使用热塑性树脂进行微成型。凭借这一创新材料的卓越性能,该项目取得了巨大成功。EXTEM树脂的高流动性和低收缩率使其非常适合批量生产小型精密零件,这也赋予了SOPROD公司强大的竞争优势。

SABIC在为光电子行业提供热塑性聚合物方面拥有数十年的丰富经验,主要产品包括ULTEM™树脂和LEXANTM共聚物树脂。这些产品广泛用于生产可插拔收发器中的光纤元件,能够在不降低信号质量的情况下实现红外线光传输的块构建。EXTEMTM聚酰亚胺树脂拥有众多与ULTEM系列相同的特性,且具有更高的玻璃转移温度。在机械性能方面,它具有比其它热塑性树脂更卓越的尺寸稳定性和更优异的拉伸强度和高模量。与市场上大部分聚酰亚胺不同的是,PEI是热塑性塑料,一旦被加热到高于其玻璃转移温度时就可注塑成型,并且由于其无定形特性,在整个注塑过程中都能保持透明性。它还可用于模塑特殊形状的镜片,无论是球形和非球形,还是光学设计师设计的自由形状光学器件均能胜任,而基于环氧树脂的解决方案往往有几何形状方面的局限。

3D感应技术的发展方向

作为传感器市场的发展趋势之一,衍射光学元件(DOE)通过3D面部识别和虚拟现实可广泛用于消费电子领域。DOE利用元件表面的复杂微结构来实现其光学功能。微结构化设计的表面高低起伏,一般具有两个或更多个平面。 目前,表面结构一般在熔融石英中蚀刻。然而,通过使用SABIC的树脂,客户能在热塑性材料上对表面结构进行微模塑,同时依然耐受元件组装时的高热回流焊接工艺。 这也令大规模生产消费电子产品所用的衍射光学元件成为了可能。

SABIC与SOPROD SA的合作证明了EXTEM树脂微量射出成型在红外光学镜片应用中的优势和可行性。 通过这种新方法,电子行业的客户可以快速生产下一代设备所需的组件。(文件来源于网络)