Caracterização de potenciais contaminantes envolvidos no processo de Optical Bonding

Abstract

O Optical Bonding (OB) é um método utilizado na produção de ecrãs digitais, que consiste na aplicação de um adesivo ótico transparente entre o módulo de display e o vidro de cobertura/painel touchscreen, com o principal objetivo de melhorar as propriedades óticas e a robustez destes dispositivos. Na Bosch Car Multimedia, S.A, este processo é aplicado em alguns dos equipamentos digitais de info entretenimento e de instrumentação fabricados na empresa. Sendo este um método de colagem, é muito suscetível à ocorrência de falhas e contaminações, resultando na produção de equipamentos defeituosos que não correspondem às especificações estabelecidas pelo cliente e que são posteriormente descartados. Esta situação agrava-se numa produção em larga escala, uma vez que a deteção e resolução não imediata do problema pode originar consideráveis perdas financeiras para a empresa. Os defeitos provocados pela contaminação do adesivo ótico com outros produtos químicos são os mais desafiantes. Neste caso, a avaliação visual, por si só, não é suficiente para identificar a causa do problema, tornando essencial a análise química. Neste trabalho, foram selecionados cinco produtos usados na linha de produção OB que são considerados potenciais contaminantes do processo: um óleo de silicone, um óleo mineral, um aerossol de limpeza, o álcool isopropílico (IPA) e um limpa-vidros. Procedeu-se à caracterização química de cada produto com o objetivo de criar uma base de dados que permita, no futuro, identificar eficazmente a origem de novas contaminações. Para tal, foi também necessário caracterizar o adesivo ótico aplicado no processo, pois, sendo este o substrato contaminado, deve ser usado como referência. Além disso, o conhecimento da estrutura química e da reação de polimerização deste material contribuiu para uma melhor compreensão dos resultados obtidos no decorrer do trabalho. As técnicas de caracterização química mais aplicadas foram a espetroscopia de infravermelho com transformada de Fourier e com acessório de refletância total atenuada (FTIR-ATR) e a espetroscopia de ressonância magnética nuclear de protão (RMN de 1 H). Adicionalmente, também foram utilizadas outras técnicas como a espetroscopia de Raman, a espetroscopia fotoeletrónica de raios X (XPS) e a cromatografia gasosa acoplada com espetrometria de massa (GC-MS). Através destas, foi possível identificar e caracterizar contaminações provocadas pelo óleo de silicone, pelo óleo mineral e pelo aerossol de limpeza. No entanto, o mesmo não foi possível para o IPA e para o limpa-vidros.

Optical Bonding (OB) is a method employed in the production of digital screens, which involves the application of a transparent optical adhesive between the display module and the cover glass/touchscreen panel, with the aim of enhancing the optical properties and robustness of these devices. This process is applied to some of the digital infotainment and instrumentation equipment manufactured at Bosch Car Multimedia, S.A. As a bonding method, it is particularly susceptible to the occurrence of defects and contaminations, resulting in the production of faulty equipment that does not meet the specifications and is subsequently discarded. This situation is exacerbated in large-scale production, as delayed detection and resolution of the problem can lead to substantial financial losses. Contamination of the optical adhesive with other chemical products is the most challenging cause of defects. In this case, visual inspection is not sufficient to identify the root cause, and chemical analysis becomes essential. Five products used in the OB production line that are considered as potential contaminants of the process were analyzed in this work: silicone oil, mineral oil, cleaning aerosol, isopropyl alcohol (IPA), and glass cleaner. Chemical characterization of each product was carried out with the goal of establishing a database that will enable the identification of the source of new contaminations in the future. Since the optical adhesive applied in the process constitutes the contaminated substrate and must be used as a reference, its chemical characterization was also necessary. Furthermore, knowledge of the chemical structure and polymerization reaction of this material contributed to a better understanding of the results obtained in this study. The most applied chemical characterization techniques were Fourier-Transform Infrared Spectroscopy-Attenuated Total Reflection (FTIR-ATR) and Proton Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (1 H NMR). In addition, other techniques such as Raman Spectroscopy, X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), and Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) were also employed. Through these methods, it was possible to identify and characterize contaminations caused by silicone oil, mineral oil, and cleaning aerosol. However, the same was not possible for IPA and glass cleaner.