黏著劑的基本知識：物理特性

黏合劑的物理特性

以下是迪睿合網站上一款UV固化型和熱固型黏合劑的產品資訊範例。關鍵特性會根據用途而有所不同，但這些資訊已涵蓋了必要的資訊。

在接下來的部分中，我們將按照狀態變化的順序檢查下表，概述液態和硬化材料的特性。

[液體特性] 觸變性：黏合劑為觸變性流體

當施加力時，液態水以自由變化的方式改變其外觀。由於重力，放入杯子中的水充滿杯子內部的形狀而沒有間隙，頂部變成水平形狀。“施加力”和“變形量”成比例的液體 (如水) 稱為牛頓液體。

另一方面，像蛋黃醬這樣的液體具有與水不同的性質。將放入軟管中的蛋黃醬向盤子裡一推，就會從嘴裡咕嘟咕嘟地出來。然而，盤子上的蛋黃醬不會像水一樣水平擴散，它會像固體一樣隆起。像這種蛋黃醬一樣，具有粘度大小隨施加力變化的性質的液體稱為二氧化鈦液體。

觸變性流體常用作黏合劑。高觸變性流體在施加較小力時，其行為較接近固體；在施加較大力時，其行為則轉變為類似水的流體。流體的觸變性越高，其形狀保持能力越強。

【液體物性】黏度～觸變性、黏度與「拉絲性」的關係～

在設計膠合劑配方時，與觸變性相關的一個問題是拉絲性。當用湯匙從容器中舀出像蜂蜜這樣的高黏度液體時，蜂蜜會形成有彈性的拉絲。設計膠黏劑時，必須盡量減少這種拉絲性。

作為前提，像水一樣清爽的液體是不拉線的。而且給像水一樣清爽的液體賦予二氧化物的情況下，斷線性也會變好。另一方面，即使是相同的牛頓液體，像麥芽糖這樣粘度高的液體也會拉絲。當給予諸如糖漿之類的液體硫代性時，它會在拉線時保持形狀，因此角落會像粘液一樣站立。

由於流體的黏度和觸變性是影響其拉絲性的重要因素，因此在黏合劑的設計階段必須充分考慮這些因素。

在實際應用中，為了使黏合劑在安裝電子元件等時能夠流入非常狹小的縫隙，通常會使用觸變性較低的流體。相反，為了使黏合劑保持在固定位置，通常會使用觸變性較高的流體。選擇黏合劑時，需要與客戶進行溝通，並考慮元件的結構和操作性，最終選擇最佳的黏合劑。

[硬化物特性] 彈性模量〜彈性模量和線膨脹係數〜

聚合物固化後會隨著溫度變化而膨脹和收縮（變形）。彈性模量表示材料抵抗變形力的能力。熱膨脹係數是表示聚合物尺寸隨溫度變化的比率，而線膨脹係數則關注長度的變化。電子元件在工作時溫度很高，但在閒置狀態下，其溫度與周圍環境相同。在為此類應用選擇黏合劑時，需要考慮固化材料的彈性模量和線膨脹係數，以適應其使用環境。

下圖顯示了熱衝擊 (熱衝擊) 測試後的X射線照片，其中CMOS圖像感測器安裝在電路板上。

在感測器晶片的四個邊緣中，為了保護細的鍵合線，在測試前將黏合劑塗抹在兩個相對的邊緣。左側照片顯示，在使用線膨脹係數高（受熱膨脹/收縮率高）的黏合劑保護後，部分鍵合線發生了斷線。這可能是因為黏合劑的線膨脹係數與構成元件的感測器晶片和陶瓷基板的線膨脹係數差異很大。相反，使用線膨脹係數低的黏合劑保護的區域沒有發生斷線，因為尺寸變化與其他部分相似。

這項測試表明，只有達到預期效果（保護電線），黏合到物體上才算充分。當使用熱膨脹係數不同的材料時，選擇黏合劑時必須仔細考慮彈性模量和線性膨脹係數。

控制滲出現象

接下來，我們將以滲色為例，說明上述特性表中未包括但在黏合劑設計中仍應考慮的方面。

滲出性是指液體滲出或滲出的傾向。當將液體黏合劑塗覆到由陶瓷等材料製成的多孔被黏物上時，液體可能會透過毛細管作用滲入被黏物的孔隙中。此時，填料和固體固化劑會在被黏物表面被過濾，並與液體分離。因此，作為濾液滲出的低分子量成分液體黏度較低，滲出傾向也較大。由於滲出會導致缺陷，因此有必要對其進行控制。

為了控制滲色，需要調整黏合劑的滲色性。通常使用以下六種方法：

1. 提高黏合劑主要成分的黏度，使流體不易流動。
2. 加入高密度、高比表面積的填料，以增加其吸油量（對膠黏劑主要樹脂成分的吸附）。
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3. 細化催化劑的粒徑，減少與液體的分離。
4. 採用小粒徑催化劑，提高硬化時的增稠速度，抑制溢流。
5. 不使用硬化後會引起滲出的低分子成分 (增塑劑等) 。
6. 設計樹脂時，使硬化後的架橋結構不會產生低分子成分。

下圖是將黏接B（採用滲色對策1）塗抹在陶瓷板上的效果。與上圖黏接A的照片相比，滲色得到了抑制。

話雖如此，對比剛塗抹後和塗抹16小時後的影像，可以看出黏合劑在濕潤狀態下已經擴散。如果追求精密黏合，則最好從塗抹到固化完成的變化最小化。因此，下圖顯示的是採取了對策2的黏接C。雖然塗抹16小時後略有擴散，但與黏接B相比，擴散已被充分抑制。
儘管在使用 16 小時後出現了少量潤濕和擴散現象，但黏接B 足以抑制這種情況。

雖然我們概述了黏合劑的一些特性，但根據客戶的使用情況，可能還有其他限制因素。選擇黏合劑時，需要考慮的材料、製程、設備等各方面。迪睿合將與客戶共同思考這些問題，並支持其選擇和開發符合客戶需求和目標的優質黏合劑。