专利名称：减少未固化粘合剂中冻融空隙的方法
技术领域：
本发明涉及减少未固化粘合剂中冻融空隙数目的方法和在接近或低于粘合剂的凝固温度(freezing point)贮藏未固化粘合剂的容器。
背景技术：
当未固化粘合剂贮藏在接近或低于它的凝固点温度时，并且然后被带入到环境温度融化时，在容器壁和粘合剂之间形成空气间隙。当容器变暖的速度大于粘合剂便产生了膨胀并与粘合剂脱离，导致在粘合剂和容器壁之间产生空间。这种现象经常称作粘合剂和容器之间的分层。融化时，因为粘合剂再湿润容器壁，容器和粘合剂之间的空气可能残存。残存空气的量与粘合剂受到冻融循环的数目相关。在微电子技术工业，未固化粘合剂一般在温度低于粘合剂凝固点的温度条件下装载注射器中。如果空气间隙在未固化粘合剂中形成，当粘合剂被分配时空隙能引起不完全分配模式和拖尾。这类空隙一般称作冻融空隙(FTV)。另一个在冻/融循环中可能产生的问题是在粘合剂本体中发生裂缝(cracking)。这种情况发生时，空气可导入裂缝。融化时，空气积累成微气泡，其如FTVs一样产生相同的问题，然而，在这种情况下空气被分散在全部的大量的粘合剂里。
本发明包括针对上述问题的解决方案，提供在力学上或化学上提高冷冻、未固化粘合剂与容器壁的粘附力、和/或能够足够顺应以在冻融循环中使粘合剂与容器壁保持接触的容器。
发明内容
本发明是一种在受到冷冻和融化的未固化粘合剂中减少冻融空隙的方法，包括将粘合剂贮存在容器中，容器壁是热塑性材料并且(i)具有0.0254mm-0.762mm厚度(1-30毫英寸)或(ii)具有0.0254-1.524mm厚度(1-60毫英寸)并且将其粗糙化至具有大于0.3μm的平均粗糙度。另一个实施方案中，本发明是一种适合在接近和低于粘合剂凝固点温度贮存未固化粘合剂的容器，其中容器壁是热塑性材料并且(i)具有0.0254mm-0.762mm厚度(1-30毫英寸)或(ii)具有0.0254-1.524mm厚度(1-60毫英寸)并且将其粗糙化至具有大于0.3μm的平均粗糙度。在优选的实施方案中，容器是注射器。
图1显示了当使用具有0.762mm壁厚度的注射器时，在-36℃到-67℃下评价，粗糙度对粘合剂A的FTV性能的影响。
图2显示了当保持2.9微米的粗糙度(Ra)时，在-67℃到-36℃下评价，壁厚度对粘合剂A的FTV性能的影响。
图3显示了当使用具有1.524mm壁厚度的注射器时，在-45℃到-65℃下评价，粗糙度对粘合剂B的FTV性能的影响。
图4显示了当保持2.9微米的粗糙度(Ra)时，在-65℃到-45℃下评价，壁厚度对粘合剂B的FTV性能的影响。
具体实施例方式
薄容器壁使得容器更柔顺和柔韧。当粘合剂融化时，容器壁膨胀快于粘合剂。增加的柔韧性允许容器随着粘合剂移动并且阻止粘合剂和壁之间空隙的产生。相似地，一种非常柔顺的注射器材料当其收缩和膨胀时比更少柔顺注射器材料更适合于与粘合剂相一致，这样减少分层和FTVs形成的可能性。容器内壁的粗糙度增加粘合剂与壁的机械结合。平均粗糙度(Ra)是用表面光度仪测量的容器壁的表面状态。其为粗糙度剖面纵坐标的绝对值的算术平均值；就是，产生粗糙度的轮廓线的平均高度。为了有效地增加粘附以减少空气间隙的形成，热塑性材料制备的容器Ra值应该大于0.3μm。
在容器内壁粗糙化和增加轮廓线能够通过任何有效获得所需Ra值的方法来实现，例如，容器的制造中或制造后在成形、机械磨蚀、等离子刻蚀、化学刻蚀或电晕放电过程中增加轮廓线到容器的内壁。注射器模子可以制备得更粗糙，通过减少在模子表面使用的抛光水平或通过增加轮廓线或凸起(bump)到注射器壁的表面而产生更粗糙的注射器表面。机械磨蚀能够实现，例如，通过用砂纸摩擦注射器的内侧，向其喷砂、或用工具刮削或擦痕，还有任何其它能够导致增加表面粗糙度的磨蚀方法。
等离子刻蚀能够在容器上使用各种气体实现，气体包括SF6，O2，Ar，CF4，CHF3和O3。容器可以在本领域已知的条件下通过电晕放电处理，根据需要的粗糙度水平来控制强度和持续的时间。
可选择地，粗糙度能够通过使用铬酸溶液来化学刻蚀表面而实现，其中在环境温度下将容器浸在溶液中60-90分钟或在65-70℃浸1-2分钟。铬酸溶液应该由重铬酸钠(15份/重量)、蒸馏水(24份/重量)、和浓硫酸(300份/重量)组成。
在另一个方法中，粘附可以通过在容器内侧涂覆用于塑性材料的底漆进行化学性质上的增强。对于聚丙烯基容器来说，适当的底漆包含氯化聚丙烯底漆如得自Nippon Unipac Holding Group的SUPERCHLON S-3199，非氯化底漆如得自Eastman Chemical Company的Eastman AP440-1，和丙烯酸系瓷漆如得自Abrex Paint和Chemical Ltd的Abrex 44丙烯酸系瓷漆。对聚乙烯基容器来说适当的底漆包括底漆，如得自Eastman Chemical Company的Eastman氯化聚烯烃CP153和丙烯酸系瓷漆如得自Abrex Paint和Chemical Ltd的Abrex 44的丙烯酸磁漆。这样的底漆可以通过喷涂或刷在其上，通过旋涂，和通过浸渍来使用。
优选的热塑性材料是可注塑的并且具有小于或等于1240MPa(180,000psi)的挠曲模量。适当的材料选自聚丙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、聚丙烯均聚物、聚丙烯共聚物，和聚丙烯无规共聚物。这些材料是在市场上可购得的并且可以得到，例如，得自Dow ChemicalCompany，E.I.du Pont de Nemours and Company，ExxonMobil，或UnionCarbideCorporation。
本发明的实施方案可以根据剂量需要的控制而改变。在一个实施方案中优选的热塑性容器是热塑性注射器。在另一个实施方案中，优选的热塑性容器是在更加刚性套管内使用的柔顺注射器。
用粘合剂填充10cc尺寸的聚丙烯注射器进行测试。两个示例的粘合剂化学类型被测试。粘合剂A是ABLEFILL UF8822孔型密封剂(underfill)，其是基于防潮氰酸酯的化学物质并且具有-17℃的凝固点。粘合剂B是ABLEBOND84-3MVBTI粘合剂，其基于环氧化物并且具有-38℃的凝固点。两种粘合剂可以从Ablestik Laboratories商业获得。注射器被放置在各种冷冻装置中以获得低于粘合剂的凝固点的贮藏温度范围。使用热电偶在管长度的中间接触注射器的侧面来测量注射器温度。将材料保持冷冻2小时的最短时间然后从冷冻机中移出放置在室温下(20-25℃)直到注射器的温度达到粘合剂的凝固点。然后肉眼观察注射器、检查裂隙、冻融空隙、或分层。在粘合剂达到室温后肉眼观察注射器，检查冻融空隙。任何水平的裂隙、分层、或冻融空隙被考虑为抽样的失败。每项数据检测十个抽样并记录抽样失败的百分数。
结果表示在图1-4中，图1显示了当使用具有0.762mm壁厚度的注射器时，粗糙度对粘合剂A的FTV性能的影响。在下面的实施例中，在-67℃到-36℃的温度范围内，粗糙度(Ra)从0.1微米到2.9微米的增加使得失败注射器的数目从100％减少到小于10％。
图2显示了当保持2.9微米的粗糙度(Ra)时，壁厚度对粘合剂A的FTV性能的影响。在下面的实施例中，在-67℃到-36℃的温度范围内，壁厚从1.524mm降低到0.762mm时，失败注射器的百分比从约90％降低到小于10％。
图3显示了当使用具有1.524mm壁厚度的注射器时，粗糙度对粘合剂B的FTV性能的影响。因为粗糙度增加，所以失败注射器的百分比降低。在下面的实施例中，在-65℃到-45℃的温度范围内，粗糙度(Ra)从0.1微米到2.9微米的增加使得失败注射器的数目从约65％减少到小于20％。
图4显示了当保持2.9微米的粗糙度(Ra)时，壁厚度对粘合剂B的FTV性能的影响。在下面的实施例中，在-65℃到-45℃的温度范围内，当壁厚从1.524mm降低到0.762mm时，失败注射器的百分比从约16％降低到小于2％。
权利要求
1.一种在受到冷冻和融化的未固化粘合剂中减少冻融空隙的方法，包括将粘合剂贮存在容器中，该容器壁是热塑性材料，并且(i)具有0.0254mm-0.762mm厚度或(ii)具有0.0254-1.524mm厚度并且将其粗糙化至具有大于0.3μm的平均粗糙度。
2.根据权利要求1的方法，其中热塑性材料是可注塑的并且具有小于或等于1240MPa的挠曲模量。
3.根据权利要求2的方法，其中热塑性材料选自聚乙烯、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、聚丙烯均聚物、聚丙烯共聚物，和聚丙烯无规共聚物。
4.根据权利要求1的方法，其中容器是注射器或具有刚性套管的注射器。
5.根据权利要求1的方法，其中容器具有0.0254-0.762mm厚度的壁。
6.根据权利要求1的方法，其中容器具有0.0254-1.524mm厚的壁并且将其粗糙化至具有大于0.3μm的平均粗糙度。
7.根据权利要求1的方法，其中将容器壁粗糙化通过以下进行在成形过程中增加轮廓线到容器的内壁，机械摩蚀、等离子刻蚀、化学刻蚀、电晕放电。
8.一种容器，其中容器壁是热塑性材料，并且(i)具有0.0254mm-0.762mm厚度或(ii)具有0.0254-1.524mm厚度并且将其粗糙化至具有大于0.3μm的平均粗糙度。
9.根据权利要求8的容器，其中容器是注射器或具有刚性套管的注射器。
全文摘要
一种在受到冷冻和融化的未固化粘合剂中减少冻融空隙的方法，包括将粘合剂贮存在容器中，容器壁是热塑性材料并且被变薄和变粗糙。
文档编号F04B15/02GK1840432SQ20051006978
公开日2006年10月4日 申请日期2005年4月1日 优先权日2004年4月1日
发明者D·怀亚特 申请人:国家淀粉及化学投资控股公司