一种灌封胶粘剂粘度测试方法与流程

本发明涉及电子元器件灌封用胶粘剂的粘度测试，特别是一种灌封胶粘剂粘度测试方法。

背景技术：

电子元器件使用胶料进行灌封是制造过程中关键的一步，灌封质量决定了互连的可靠性，不恰当的灌封将导致气泡、填充不实，造成后续工序基材面不完整，以及切割导致金属引线与灌封材料之间的裂缝。电子元器件使用的灌封胶属于粘度较高的液态胶，在常温下流动性较差，很难填充堆叠器件的小间隙，导致固化后胶体表面出现气孔、砂眼等缺陷。

灌封质量与灌封胶、灌封方法有关。表征灌封胶重要的工艺参数就是其特定温度下的粘度，其数值与流动性密切相关。电子元器件厂家一般通过工艺试验，明确灌封胶实施的工艺路线。因此，如何将灌封胶的粘度数据，直接与灌封胶的流动能力相结合，就是亟需要解决的工艺问题。

目前常用的粘度表征方法有如下几种：1)旋转粘度计法：圆柱形或者圆盘形的转子在待测样品中以恒定的速率旋转，由于待测样品的粘度对于转子运行的阻力导致产生粘性力矩，使弹性元件偏转产生扭矩，当粘性力矩与偏转力矩平衡时，通过测量弹性元件的偏转角度计算待测样品的粘度；2)涂料粘度测试法：涂-1、涂-4粘度计测定的粘度是条件粘度，通过公式可将流出时间换算成运动粘度值厘斯(mm2/s)；3)落球粘度计法：落球粘度计测定的粘度是条件粘度，即一定温度下钢球垂直下落通过盛有试样的玻璃管上、下两刻度所需要的时间，以秒(s)表示。

上述常用的粘度测试和表征方法，均与灌封胶粘剂真实的使用工况相去甚远。因此，需要研发一种与实际工况贴近的粘度测试方法，同时兼顾流动与填充能力。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种灌封胶粘剂粘度测试方法，通过结合盘型流动与楔形模具，使用灌封胶粘剂流动的路径长度以及对于楔形模具的充填性来表征其粘度，完成灌封胶粘剂粘度测试，解决了现有技术均与灌封胶粘剂真实的使用工况相去甚远，不能同时兼顾流动与填充能力的缺陷。

本发明的技术解决方案是：一种灌封胶粘剂粘度测试方法，包括如下步骤：

(1)清洁流动模具的型腔，然后令流动模具与当前测试环境达到热平衡；所述的型腔为内浇道的凹槽，为楔形；所述的流动模具的规格包括盘型流动模具、直线型流动模具；

(2)令灌封胶粘剂温度与当前测试环境达到热平衡；

(3)将灌封胶粘剂从流动模具的浇杯口的灌注到模具装置的型腔，当灌封胶粘剂在浇杯口的高度达到浇杯口液面高度阈值时，打开流动模具装置的阀口，使灌封胶粘剂在流动模具装置的内浇道连续流动并充填型腔，同时在打开闸口后继续灌注灌封胶粘剂使得浇杯口内灌封胶粘剂高度不低于液面高度阈值；所述的液面高度阈值为正数；

(4)当浇杯口内灌封胶粘剂液面高度不变或者流动模具装置的型腔尽头没有灌封胶粘剂流动时，停止灌注灌封胶粘剂，并等待灌封胶粘剂补缩时间；所述的灌封胶粘剂补缩时间为正数；

(5)当盘型流动装置或者楔形模具装置的型腔内灌封胶粘剂固化后，取出固化后的灌封胶粘剂，量取流动路径长度m、填充半径r；所述的路径长度m为固化后的灌封胶粘剂在模具装置内浇道中的长度；r为固化后的灌封胶粘剂在流动方向垂直截面上的最大距离；

(7)计算得到灌封胶粘剂粘度η＝a/m+br，其中，a、b为正数；

(8)改变测试环境温度条件，并重复步骤(1)～(7)，完成不同测试环境温度条件下的粘度数据。

所述的清洁流动模具的型腔的方法包括如下步骤：

(1)采用酒精对流动模具的型腔进行清理；

(2)然后将流动模具的型腔烘干。

所述的令流动模具与当前测试环境达到热平衡为通过烘箱实现。

所述的流动模具包括浇杯口、型腔、阀口、内浇道；内浇道为环形渐开线浇道或直线型浇道，内浇道凹槽为楔形，楔形角度为30°。

所述的流动模具的材质为聚四氟乙烯，其表面粗糙度介于1.6μm～0.8μm。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明与现有的旋转粘度计测试法、涂料粘度测试法和落球粘度计法相比，具有实现简单、直观、实用的优点，更有利于通过该粘度测试数据指导胶粘剂灌封工艺；

(2)本发明与现有的旋转粘度计测试法、涂料粘度测试法和落球粘度计法相比，工艺试验量小，可以通过简要试验矩阵就可获得满意的工艺参数。

附图说明

图1为一种灌封胶粘剂粘度测试方法中盘型流动装置结构图；

图2为一种灌封胶粘剂粘度测试方法中楔形模具装置结构图。

具体实施方式

本发明克服现有技术的不足，提供了一种灌封胶粘剂粘度测试方法，通过结合盘型流动与楔形模具，使用灌封胶粘剂流动的路径长度以及对于楔形模具的充填性来表征其粘度，完成灌封胶粘剂粘度测试，解决了现有技术均与灌封胶粘剂真实的使用工况相去甚远，不能同时兼顾流动与填充能力的缺陷，下面结合附图对本发明方法进行详细说明。

本发明方法的原理是使用盘型流动装置表征灌封胶粘剂在一定压力状态、温度环境下的流动能力，再通过流动路径的长度、楔形模具装置的填充性的直观体现灌封胶粘剂的粘度。其中，本发明方法要求灌封胶粘剂在同等温度、压力等工况下，盘型流动装置中的流动能力(流动路径长度)、楔形模具装置中的填充能力共同作为灌封胶粘剂粘度的表征指标。盘型流动装置、楔形模具装置的材质为聚四氟乙烯，内表面粗糙度介于1.6μm～0.8μm。

如图1所示为一种灌封胶粘剂粘度测试方法中盘型流动装置结构图，盘型流动装置包括浇杯口，高度为H，闸口直径d、直浇道高度为h，内浇道为环形渐开线浇道，凹槽为楔形，K为楔形宽度，L为楔形高度，楔形角度为30°，楔形角度保持尖锐，从而更有利于对于不同粘度胶粘剂的表征范围。环形渐开线模具的特征为胶液以固定线速度流动的同时又以固定的角速度绕该点进行转动，其适用于粘度较低的胶液，本发明方法中浇杯口上口(灌注灌封胶粘剂的浇杯口开口)直径大于下口直径，即如图1所示D大于d。

如图2为一种灌封胶粘剂粘度测试方法中楔形模具装置结构图，楔形模具装置包括浇杯口，高度为H。闸口直径d、直浇道高度为h内浇道为平直浇道，凹槽为楔形，K为楔形宽度，L为楔形高度，楔形角度为30°，楔形角度保持尖锐，从而更有利于对于不同粘度胶粘剂的表征范围，直线型模具将适用于高粘度胶液。

本发明方法中粘度由流动性和填充性综合获取，其表达式为η＝a/m+br，其中，η为灌封胶粘度，m为流动路径长度，r为固化后的灌封胶粘剂沿流动方向垂直截面尖端位置的半径，a和b为特定常量，其中，m越大表明粘度越小，r越大表明粘度越大。另外，本发明方法中的表征粘度可采用标准的标油或有确定数据的灌封胶粘剂进行标定。本发明方法包括如下步骤：

(1)充分清洁盘型流动模具装置、楔形模具装置的型腔，采用酒精对其内腔进行清理，烘干，然后放置在烘箱内烘烤后使其充分与环境达到热平衡。

(2)将灌封胶粘剂温度与环境温度平衡。

(3)将该胶粘剂从浇杯口(盘型流动装置或者楔形模具装置的浇杯口)的灌注到盘型内部，当到达规定液面高度时，打开流动槽阀门，使胶液连续流动充填型腔，应注意开开闸口后继续灌注胶粘剂直至浇杯口内胶液高度不低于规定液面高度。

(4)浇注过程中应始终注意液面高度，当注意到液面高度缓慢或无法向下运动时，停止灌注。

(5)在一定时间内允许对降低的液面进行补缩，直到液面不再下降，或槽道尽头不再有胶流动时停止灌注，其中，本发明有可能胶液从槽道上缘逸出，此时应缓慢灌注，以槽道尽头液体位置不再变化认定胶液灌注完全。

(6)待胶液充分固化后，取出固化后的灌封胶，量取灌封胶流动路径长度m，然后对距离直浇道线性距离1cm位置处进行截面垂直剖切，在工具显微镜下表征填充半径r。

(7)根据公式η＝a/m+br，将m和r带入公式，对于相同工艺，可将a、b赋予某特定数值，如需要与旋转粘度法进行对比，可在两种不同温度下，获取两组m，r值，将a和b求出。

(8)重复步骤1～7，并改变温度条件，获取不同温度条件下的粘度数据。

(9)对于流动路径过短或过长情况，可考虑采用型腔截面不同尺寸的模具，从而适用不同粘度的胶粘剂粘度表征。下面结合实施例对本发明方法进行更详细的解释和说明。

在50℃条件下，对环氧灌封胶进行粘度测试试验。由于高温条件下，胶粘剂粘度相对较低，采用环形渐开线浇道模具进行浇注；充分清洁模具后，将模具放在50℃的热台上充分热平衡，待胶粘剂达到规定浇注温度时，按上述步骤中的实施方式进行实施。

在室温条件下，对环氧灌封胶进行粘度测试试验。由于胶液粘度高，采用直线型模具进行浇注；充分清洁模具后，将模具在室温条件下充分热平衡，待胶粘剂达到规定浇注温度时，按上述步骤中的实施方式进行实施。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。