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准分子UV树脂在172nm和254nm激发下的区别主要体现在固化机理、表面效果、应用领域、工艺条件及设备要求等方面,具体如下:
一、固化机理与表面效果差异
172nm激发
固化方式:172nm紫外光属于真空紫外(VUV)波段,光子能量高达7.23eV,穿透深度仅100-500nm。其固化过程为“表层优先固化”,即先固化涂层表面极薄的一层,再逐步固化底层。
表面效果:通过表层固化形成的微观褶皱,使光线产生漫反射,从而实现物理消光(无需消光剂),哑光效果显著,最低亮度可达0度。同时,涂层硬度最高可达4H,耐刮耐磨,且具有轻微划伤可修复、触摸无指纹等特性。
应用案例:在MEMS制造中,172nm光源可实现SU-8光刻胶深宽比达20:1的微结构,侧壁垂直度误差小于0.5°,且无需依赖传统光刻胶的化学反应机制,可直接对聚酰亚胺(PI)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等聚合物进行图案化。
254nm激发
固化方式:254nm紫外光属于中波紫外线(UVC),能量较低(约4.89eV),穿透力较强,可一次性固化整个涂层。
表面效果:固化后表面光滑,但消光效果需依赖消光剂,哑光程度有限。涂层硬度通常低于172nm激发的涂层,耐刮性较弱。
应用案例:在传统UV固化领域,254nm光源广泛用于涂料、油墨等材料的固化,但难以实现高精度微结构加工或超哑光效果。
二、应用领域差异
172nm激发
高精度制造:适用于MEMS、微流控芯片、衍射光栅等需要高深宽比微结构的领域。例如,在微流控芯片模具制造中,172nm技术将工艺周期从12小时缩短至4小时,良率提升至95%。
柔性器件:冷光源设计使工作温度控制在40°C以下,避免高温对柔性基底(如PET、PI)的损伤,适用于柔性波导、可穿戴光学传感器等柔性光电器件的制造。
表面处理:通过激发氧自由基实现原子级表面清洁,提升材料亲水性,可用于光学透镜镀膜前处理、光纤端面清洁等环节。
254nm激发
传统固化领域:广泛用于涂料、油墨、胶粘剂等材料的固化,如木器涂料、汽车涂料、印刷电路板涂料等。
杀菌消毒:254nm紫外光具有高效杀菌作用,可用于医疗、卫生、食品加工等领域的表面、水和空气消毒。
三、工艺条件与设备要求差异
172nm激发
环境要求:需在高纯度氮气环境下进行固化,以避免氧气导致的氧阻聚反应。氮气流速需控制在120-200m³/h,以确保光泽和手感稳定。
设备成本:准分子灯寿命约2000-3000小时,进口光源价格高达8万人民币以上,且需配套低损耗氟化钙(CaF₂)反射镜(国产化率不足20%),设备投资成本高。
工艺复杂性:需结合LED光源深层固化、准分子灯照射和汞灯固化强化漆膜性能等多步骤,工艺控制难度较大。
254nm激发
环境要求:可在常规环境中使用,无需氮气保护,对温度、湿度要求较低。
设备成本:采用汞灯或LED光源,技术成熟,成本较低,且光源寿命较长,维护简单。
工艺简化:固化过程相对简单,通常只需单一步骤即可完成,适合大规模生产。