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1.粘合剂的粘合力是双极吸引力。润湿和清洁是必不可少的

虽然传统的焊接形成了金属间的焊接,但几乎所有的 "非焊接 "键合都是非化学性的(非原子和非分子相互作用),而且主要是范德华的性质。也就是说,它们是以双极力吸引在一起的。

与焊接连接过程一样,粘合剂在连接过程中的某一阶段必须是液态的,这样才能使分子间的亲和力使范德华吸引力发挥作用。当胶粘剂处于液态状态时,它必须能够润湿要粘合的部件。这种润湿现象保证了适当的分子亲和力。润湿性就其本质而言,是对粘合剂与被粘物的相容性的一种测量。如果在液态状态下的胶粘剂表现出润湿性不足("球状 "而不是扩散开来),则很可能会导致连接不牢固,并有可能不成功。

润湿

胶粘剂材料必须具有相容性,即表面张力必须类似或低于被粘物表面的表面张力。典型的胶粘剂如环氧树脂等具有相对较高的表面张力,其表面张力在80dyne/cm左右,它试图粘合在一起的电子器件也必须具有类似的高表面张力。幸运的是,我们在电子器件中使用的金属和陶瓷在没有有机杂质的情况下,大多数金属和陶瓷的表面张力相对较高,成功粘接是很常见的。可以用一滴去离子水来测试表面的清洁度。水能将表面擦拭干净,一般情况下,表面的结合度是很好的。如果水滴不能湿润(水滴形成球状),可采用以下方法清洗或改造表面。

  • 等离子蚀刻:是去除有机物表面污染最有效的方法之一。
  • 化学蚀刻:是最古老的清洗方法之一。需要用不同的化学蚀刻剂对不同的金属、塑料、无机表面进行清洗或改性。
  • 电晕氧化:用于聚烯烃和其他难粘合塑料的改性表面。

2.适当的内部压力管理

正如许多技术论文和本目录第一部分所讨论的那样,为了实现可靠的粘接接头,必须尽量减小粘接件的内应力。事实上,在典型的搭接剪切和模切试验中测得的粘接强度基本上是粘接材料的固有体积强度减去粘接后的内应力堆积。以下因素是造成内应力的重要因素。

  • 粘合剂和被粘物之间的热膨胀系数不匹配,事实上,如果粘合剂和双方被粘物在CTE中的热膨胀系数相匹配,就会是非常可靠的接头。这就像用钢筋加固混凝土一样,它们的CTE的匹配度保证了长期的可靠性。这三种材料中任何一种材料的不匹配,都会在最后的装配中引起内应力。
  • 粘合剂的弹性模量;附着物和粘合剂的CTE不匹配度为30ppm/℃。如果粘合剂是刚性的(弹性模量为1,000,000 psi),内应力超过5,000 psi的情况并不少见。然而,如果粘合剂是顺应性的(模量10,000 psi),内应力可能低至500 psi。
  • 灵活性适用于所关注的温度范围;大多数电子设备需要在-65至150°C的反复暴露下生存。在这个完整的温度范围内,粘合剂最好能保持弹性和韧性。

3.处理方面的考虑因素

电子器件一般至少要经过三个层次的包装相关加工。以下是一些加工岗位的胶粘剂难点问题。

  • 粘合温度;用超声波能量在125-250℃之间进行。柔性粘合剂可能会吸收过多的能量或对小模具的移动量过大。
  • 成型温度和力;通常在175℃下进行,熔融的环氧树脂模塑复合体的运动可能会破坏模塑接头。
  • 焊接;在220-280°C下进行,粘合剂必须能够在器件组装的这一加工步骤中保持热稳定性和位置。
  • 用于清除助焊剂的化学清洗;其中一些溶剂可能会攻击和削弱或从粘合剂中提取不理想的材料(例如硅胶,由于其阻止焊接和后续粘接的能力,所以不能接受)。

4.使用环境的考虑因素

为了使电子设备的胶接和成品组装长期可靠,必须慎重考虑。除了极端温度外,还可能会产生一系列可能与上述要求相矛盾的条件。

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