胶粘剂基础知识：物理特性

粘合剂的物理特性

以下是迪睿合网站上一款UV固化型和热固型粘合剂的产品信息示例。关键特性会根据用途而有所不同，但这些信息已涵盖了必要的信息。

在接下来的部分中，我们将按照状态变化的顺序检查下表，概述液态和硬化材料的特性。

[液体特性] 触变性：粘合剂为触变性流体

当施加力时，液态水以自由变化的方式改变其外观。由于重力，放入杯子中的水充满杯子内部的形状而没有间隙，顶部变成水平形状。“施加力”和“变形量”成比例的液体 (如水) 称为牛顿液体。

另一方面，像蛋黄酱这样的液体具有与水不同的性质。将放入软管中的蛋黄酱向盘子里一推，就会从嘴里咕嘟咕嘟地出来。然而，盘子上的蛋黄酱不会像水一样水平扩散，它会像固体一样隆起。像这种蛋黄酱一样，具有粘度大小随施加力变化的性质的液体称为二氧化钛液体。

触变性流体常用作粘合剂。高触变性流体在施加较小力时，其行为更接近固体；在施加较大力时，其行为则转变为类似水的流体。流体的触变性越高，其形状保持能力就越强。

【液体物性】粘度～触变性、粘度与“拉丝性”的关系～

在设计胶粘剂配方时，与触变性相关的一个问题是拉丝性。当用勺子从容器中舀出像蜂蜜这样的高粘度液体时，蜂蜜会形成有弹性的拉丝。设计胶粘剂时，必须尽量减少这种拉丝性。

作为前提，像水一样清爽的液体是不拉线的。而且给像水一样清爽的液体赋予二氧化物的情况下，断线性也会变好。另一方面，即使是相同的牛顿液体，像麦芽糖这样粘度高的液体也会拉丝。当给予诸如糖浆之类的液体硫代性时，它会在拉线时保持形状，因此角落会像粘液一样站立。

由于流体的粘度和触变性是影响其拉丝性的重要因素，因此在粘合剂的设计阶段必须充分考虑这些因素。

在实际应用中，为了使粘合剂在安装电子元件等时能够流入非常狭小的缝隙，通常会使用触变性较低的流体。相反，为了使粘合剂保持在固定位置，通常会使用触变性较高的流体。选择粘合剂时，需要与客户进行沟通，并考虑元件的结构和操作性，最终选择最佳的粘合剂。

[硬化物特性] 弹性模量〜弹性模量和线膨胀系数〜

聚合物固化后会随着温度变化而膨胀和收缩（变形）。弹性模量表示材料抵抗变形力的能力。热膨胀系数是表示聚合物尺寸随温度变化的比率，而线膨胀系数则关注长度的变化。电子元件在工作时温度很高，但在闲置状态下，其温度与周围环境相同。在为此类应用选择粘合剂时，需要考虑固化材料的弹性模量和线膨胀系数，以适应其使用环境。

下图显示了热冲击 (热冲击) 测试后的X射线照片，其中CMOS图像传感器安装在电路板上。

传感器芯片的四个边缘中，为了保护细的键合线，在测试前将粘合剂涂抹在两个相对的边缘。左侧照片显示，在使用线膨胀系数高（受热膨胀/收缩率高）的粘合剂保护后，部分键合线发生了断线。这可能是因为粘合剂的线膨胀系数与构成元件的传感器芯片和陶瓷基板的线膨胀系数差异很大。相反，使用线膨胀系数低的粘合剂保护的区域没有发生断线，因为尺寸变化与其他部分相似。

这项测试表明，只有达到预期效果（保护电线），粘合到物体上才算充分。当使用热膨胀系数不同的材料时，选择粘合剂时必须仔细考虑弹性模量和线性膨胀系数。

控制渗出现象

接下来，我们将以渗色为例，说明上述特性表中未包括但在粘合剂设计中仍应考虑的方面。

渗出性是指液体渗出或渗出的倾向。当将液体粘合剂涂覆到由陶瓷等材料制成的多孔被粘物上时，液体可能会通过毛细管作用渗入被粘物的孔隙中。此时，填料和固体固化剂会在被粘物表面被过滤，并与液体分离。因此，作为滤液渗出的低分子量成分液体粘度较低，渗出倾向也更大。由于渗出会导致缺陷，因此有必要对其进行控制。

为了控制渗色，需要调整粘合剂的渗色性。通常使用以下六种方法：

1. 提高粘合剂主要成分的粘度，使流体不易流动。
2. 添加高密度、高比表面积的填料，以增加其吸油量（对胶粘剂主要树脂成分的吸附）。
   ​
3. 细化催化剂的粒径，减少与液体的分离。
4. 采用小粒径催化剂，提高硬化时的增稠速度，抑制溢流。
5. 不使用硬化后会引起渗出的低分子成分 (增塑剂等) 。
6. 设计树脂时，使硬化后的架桥结构不会产生低分子成分。

下图是将粘接B（采用渗色对策1）涂抹在陶瓷板上的效果。与上图粘接A的照片相比，渗色得到了抑制。

话虽如此，对比刚涂抹后和涂抹16小时后的图像，可以看出粘合剂在湿润状态下已经扩散。如果追求精密粘合，则最好从涂抹到固化完成的变化最小化。因此，下图显示的是采取了对策2的粘接C。虽然涂抹16小时后略有扩散，但与粘接B相比，扩散已被充分抑制。
尽管在使用 16 小时后出现了少量润湿和扩散现象，但粘接B 足以抑制这种情况。

虽然我们概述了粘合剂的一些特性，但根据客户的使用情况，还可能存在其他限制因素。选择粘合剂时，需要考虑的材料、工艺、设备等方方面面。迪睿合将与客户共同思考这些问题，并支持其选择和开发符合客户需求和目标的优质粘合剂。