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AB 膠 Epoxy 灌膠不良怎麼排查:氣泡、膠不乾、結晶與過期膠,從混膠比例、脫泡灌注、固化溫度到存放的 5 個階段

AB 膠 Epoxy 灌膠不良怎麼排查:氣泡、膠不乾、結晶與過期膠,從混膠比例、脫泡灌注、固化溫度到存放的 5 個階段

灌膠不良多半出在製程,不在膠本身。比例誤差建議控制在 ±5% 以內[6];高黏度膠可從 25~29 吋汞柱(真空計讀數)、抽 2 分鐘開始試真空脫泡[1];膠不乾先查比例和溫度,3 密爾的薄膠層在約 24 °C 可能要 40~72 小時才固化[4];主劑結晶加熱到 50~60 °C 幾個小時就能回復[8]。

雙液型環氧樹脂(AB 膠)灌膠的不良,常見的是氣泡與空洞、膠不乾或固化後偏軟、主劑變混濁或結塊,以及膠過了期限還能不能用。一家膠材供應商的白皮書寫,膠廠出貨前會設法不讓膠裡帶著空氣,混好的膠裡有氣泡,通常是製程造成的:存放不當、手工攪拌、脫泡不對、灌注方式、加壓送料、零件上的汙染與固化收縮。膠廠的資料寫,混合比例不準、沒有攪拌均勻,可能讓膠偏軟,比例錯得多時甚至不固化;固化的快慢又受溫度、膠量與膠層厚度影響。主劑變混濁、出現砂粒甚至變硬,可能是結晶,主劑加熱到結晶完全熔掉就能回復;過期的膠可能不固化、也可能看起來正常,用過期的膠做的試驗要用新批次確認。 本文談的是雙液型環氧樹脂灌膠與封膠的不良怎麼排查;膠材怎麼選、灌膠後的可靠度驗證,不在範圍內。分成 5 個階段:

  • 階段①|先分清是哪一種不良: 氣泡與空洞、膠不乾或偏軟、主劑結晶、過期。
  • 階段②|混膠:比例與攪拌: 照重量還是體積、比例要多準、怎麼攪才均勻、一次混多少。
  • 階段③|脫泡與灌注: 怎麼混才不帶進空氣、真空與離心脫泡、灌注的方式、零件上的汙染。
  • 階段④|固化:溫度、膠量與時間: 為什麼膠不乾、加溫的效果、不要多加硬化劑。
  • 階段⑤|存放、結晶與過期膠: 怎麼存、結晶怎麼回復、過期的膠能不能用。

下面每個階段寫:怎麼做、公開資料怎麼說,有對應時再寫嘉鴻能幫的;來源、例外與整理放在文末的「備註」。此為一般情況,仍需視個案而定。

① 分清不良 氣泡 空洞可能固化後才出現 膠不乾 比例或攪拌有問題 結晶 主劑混濁、可以回復 要有:知道往哪查 ② 混膠 比例 照重量還是體積 攪拌 慢慢攪、刮邊刮底 份量 可用時間內用得完 要有:比例準、攪得勻 ③ 脫泡灌注 脫泡 自然、真空或離心 灌注 分次、從底部灌 汙染 組件清潔乾燥 要有:少氣泡 ④ 固化 溫度 越高固化越快 膠層 薄的可能很慢 硬化劑 不要多加 要有:固化完全 ⑤ 存放 存放 乾燥、原封、蓋緊 結晶 主劑加溫回熔 過期 試驗用新批次確認 要有:膠的狀態穩定 示意圖
圖 1 AB 膠灌膠不良的排查五個階段:分清不良、混膠、脫泡灌注、固化、存放(示意圖)

階段①:先分清是哪一種不良

怎麼做:

  • 氣泡與空洞為什麼要管:灌封膠裡的空洞可能降低導熱與絕緣,也可能讓水氣或汙染物有路可走,可能造成短路或化學損傷;氣泡也讓膠體變弱,比較容易在撞擊或熱衝擊時受損或開裂(來源 1)。
  • 剛混好看不到,固化後才出現:小氣泡之後可能合併變大,或被固化放出的熱撐大;剛混好時肉眼看不到的氣泡,固化後可能突然很明顯(來源 1)。
  • 膠不乾或偏軟:兩劑沒有攪拌均勻,或混合比例錯得多,膠可能固化得偏軟、性質出不來(來源 3);另一家膠廠寫,改變比例會影響固化,可能變軟、不固化、固化變慢,或固化太快、放熱很大(來源 6)。
  • 主劑混濁、有砂粒感或變硬:裝在瓶裡的主劑看起來混濁、有砂粒感甚至變硬,這種現象叫結晶,是從液體變成固體的相變化,可以回復(來源 7)。
  • 過期:膠的有效期限,是以沒有開封、照規定條件存放與運送為前提;過期的膠可能完全不固化,也可能看起來正常(來源 9)。
  • 要找空洞在哪:把灌封好的電路板一層一層磨開,可以看到空洞的位置,是排查灌封電路的好方法(來源 1)。

公開資料怎麼說: 一家膠材與點膠設備供應商的白皮書(2021 年 1 月,作者是該公司的業務主管;放在一個電子製造業網站)寫:膠廠會在真空下製造或先脫泡再出貨,所以混好的膠裡有空氣,通常是製程的問題;空洞可能降低導熱、散熱與絕緣,空洞與脫層讓水氣或汙染物有路徑,可能造成短路或化學損傷,氣泡也讓膠體比較容易在撞擊或熱衝擊時受損或開裂;小氣泡之後可能合併,或被固化放出的熱撐大,剛混好看不到的氣泡固化後可能突然很明顯;把灌封的電路板一層層磨開可以看到空洞。一家膠廠的混膠示範影片頁(廠商資料,沒有標發表日期;頁上的文字稿)寫:兩劑沒有混勻,或混合比例錯得多,膠可能固化得偏軟、性質出不來。另一家膠廠的技術文章(頁面標 2016 年發表、2023 年 7 月修改)寫:改變混合比例會影響固化,可能變軟、不固化、變慢,或固化很快、放熱很大。同一家膠廠的常見問答(頁面標 2023 年 12 月發表、2026 年 4 月修改)寫:瓶裡的主劑看起來混濁、有砂粒感甚至變硬,叫做樹脂結晶,是從液體變成固體的相變化,可以回復,回復後原本的性質不變。一家膠材通路商的文章(頁面標 2026 年 5 月)寫:有效期限是以沒有開封、照規定條件存放運送為前提,過期的膠可能完全不固化(備註表 1)。

階段②:混膠:比例與攪拌

怎麼做:

  • 先看比例是照重量還是體積:主劑與硬化劑的密度可能不同,同一組膠照重量的比例,和照體積的比例可能差很多(來源 6);這類膠通常照重量混,有些可以照體積混(來源 3)。
  • 比例要多準:一家膠廠建議比例控制在正負 5% 以內;1:1 的膠,比 10:1 的膠對比例的誤差不那麼敏感(來源 6)。膠廠原文是「最好把混合比例控制在不超過 ±5%」,同時說明各配方的敏感度不同,這只是一般原則[6]。
  • 不要自己改比例:除非膠廠建議,照資料表上的比例做;改比例會影響固化(來源 6)。
  • 不要用多加硬化劑來加快固化:一般不建議為了加快固化而增加硬化劑,要照資料表的指示做(來源 4)。
  • 慢慢攪、刮邊刮底:不論黏度高低,都要慢慢、有條理地攪,避免帶進空氣(來源 3);以水平畫圓的方式慢慢攪,刮容器的邊,讓所有材料都混到;兩劑顏色不同時,比較容易看出有沒有攪勻(來源 6)。
  • 用雙管膠與靜態混合管:雙管膠搭配指定的混合管,擠出來就照比例混好;混合管的元件數不同,攪拌的次數就不同,要用膠廠指定的那一種(來源 6)。
  • 一次混多少:先算在可用時間內用得完多少再混;這家膠廠把可用時間定義為混合後黏度變成兩倍的時間(來源 6);可用時間短的膠,建議一次只混少量、用淺的容器(來源 3)。
  • 比可用時間先看定義:可用時間(pot life)的量測有國際標準 ISO 10364:2024《結構用膠-多液型膠可用時間的測定》,適用環氧樹脂、聚氨酯等多液型膠;標準本身也寫明,不同量測方法的結果不一定相同[11]。拿兩家膠的資料表比可用時間,要先看各自用哪種定義、在幾度量的。
  • 一次混太多會更快、更熱:固化會放熱,膠量越大、放熱越多、固化越快(來源 4、6);不要一次混大量,也不要用泡棉或怕熱的容器(來源 6)。

公開資料怎麼說: 前面那篇技術文章寫:雙管膠搭配混合管,擠出就能照比例混好;這家膠廠把可用時間定義為混合後黏度變成兩倍的時間,先算可用時間內用得完多少;主劑與硬化劑密度可能不同,照重量與照體積的比例可能差很多,10:1 的比例有一點誤差就差很多;膠量大的固化比較快,固化放熱又會加快固化,避免一次混大量,也不要用泡棉或怕熱的容器;慢慢以水平畫圓攪拌、刮容器邊,兩劑顏色不同比較容易看出有沒有攪勻;混合管的元件數決定攪拌次數,要用膠廠指定的;比例盡量控制在正負 5% 以內,1:1 比 10:1 不敏感;除非膠廠建議,照資料表的比例,改比例會影響固化與成品性質。前面那個混膠示範影片頁寫:兩劑通常照重量混,有些可照體積;不論黏度都要慢慢、有條理地攪,避免帶進空氣;可用時間短的膠一次只混少量、用淺的容器。同一家膠廠談加快固化的文章(廠商資料,沒有標發表日期)寫:固化會放熱,膠量越大放熱越多、固化越快;一般不建議增加硬化劑來加快固化,要照資料表的指示(備註表 2)。

階段③:脫泡與灌注

怎麼做:

  • 混的時候就少帶空氣:手工攪拌要輕;更好的是不接觸式的混合方式,例如行星式離心攪拌機,或自動計量混合設備;用計量混合設備時要定期保養,補料時避免帶進空氣(來源 1)。
  • 黏度低的膠有機會自己脫泡:用寬而淺的容器,浮到表面的氣泡可以撈掉;稍微加溫可以幫氣泡浮上來,但溫度不要影響可用時間;填料容易妨礙自然脫泡,填料表面也容易附著微小氣泡(來源 1)。
  • 真空脫泡:黏度較高、或沒有時間等它自己脫泡時,可以用真空,前提是可用時間夠;容器一般要是膠體積的 5 到 6 倍,防止抽真空時膠膨脹溢出;起點可以抽 25 到 29 吋汞柱(真空計讀數,約 0.85 到 1 bar)、兩分鐘,再看結果調整,也可以抽放幾次(來源 1);另一家膠廠寫容器是膠的 5 到 10 倍、抽 29 吋汞柱,抽放幾次效果較好(來源 2)。真空計上的「吋汞柱」是比大氣壓低多少:1 吋汞柱約 3.386 kPa,1 大氣壓約 29.92 吋汞柱[13]。換算下來,讀數 25 吋汞柱約比大氣壓低 0.85 bar,29 吋汞柱約低 0.98 bar;在平地,29 吋汞柱代表容器裡只剩大約 3 kPa(約 31 mbar)的絕對壓力。若真空設備標的是絕對壓力(mbar、Torr),要先換算再和上面的起點比。
  • 不要抽太久、太深:有些成分在低壓下容易揮發,會改變配方、影響性質;在真空下攪拌、又讓溫度升高時,也有同樣的問題(來源 1)。
  • 離心脫泡:沒有填料、已經混好的膠,可以用離心機每分鐘 1,000 到 3,000 轉、轉幾分鐘去泡,還有氣泡就再轉一次、調整轉速(來源 2);行星式離心攪拌機邊混邊脫泡,但要注意填料等較重的成分被甩開,可以再混一次把它們混回去(來源 1)。
  • 加溫降黏度:把混好的膠放在淺容器裡,短時間加熱到 35 到 40 °C 降低黏度;但多數環氧樹脂會因此縮短可用時間,快乾型的不建議(來源 2)。
  • 灌的方式:分幾次灌或注入,把空氣趕出去,不要讓空氣卡在零件底下或角落;把組件傾斜、從底部灌、預熱組件降低黏度與表面張力;必要時設計排氣孔;幾何複雜的可以在真空下灌,或灌好後先真空脫泡再固化;放在振動台上也有幫助(來源 1)。
  • 加壓送料可能讓空氣溶進膠裡:不用時要洩壓,只用推得動膠所需的壓力;或在壓縮空氣與膠之間加隔離、改用泵浦(來源 1)。
  • 零件上的汙染也會起泡:助焊劑殘留、脫模劑、金屬加工潤滑油,可能和未固化的膠反應,造成附著不良與脫層,或產生氣泡;聚氨酯遇水會產生二氧化碳;從冷倉庫拿進溫暖廠區的組件可能結露,要先讓組件回溫(來源 1 的例子是聚氨酯膠);組件要清潔、乾燥(來源 1)。
  • 收縮也可能留下空洞:膠固化時收縮,可能在組件裡留下空洞;分幾次灌,可以讓後面的膠補上收縮留下的空隙(來源 1)。
  • 圓頂封膠(Glob Top)的膠通常比較黏:低黏度的膠容易混、會自己流平與脫泡,但封膠要堆成圓頂、要導熱的要加填料,常需要較高的黏度(來源 1);黏度高的膠,可以用真空輔助脫泡(來源 1)。
自然脫泡 怎麼做 寬而淺的容器 稍微加溫 要注意 有填料較難 別縮短可用時間 真空脫泡 怎麼做 容器比膠大好幾倍 可以抽放幾次 要注意 可用時間要夠 抽太久成分揮發 離心脫泡 怎麼做 已混好、無填料 不夠再轉一次 要注意 填料可能被甩開 甩開要再混勻 灌注方式 怎麼做 分次、從底部灌 傾斜或加排氣孔 要注意 加壓送料要洩壓 組件先回溫乾燥 示意圖,依來源一、二
圖 2 四種減少氣泡的做法:自然脫泡、真空、離心、灌注方式,各自要注意什麼(示意圖,依來源 1、2)

公開資料怎麼說: 前面那份白皮書把氣泡與空洞的常見原因列成:存放不當、手工攪拌、脫泡不對、灌注不當、加壓送料讓空氣飽和、和零件上的汙染反應、固化收縮;手工攪拌要輕,理想改用行星式離心攪拌機或自動計量混合設備;低黏度、沒有填料的膠可以用寬淺容器自然脫泡,稍微加溫有幫助;高黏度的可以真空脫泡,容器為膠體積的 5 到 6 倍,起點 25 到 29 吋汞柱、兩分鐘,可以抽放幾次,抽太久太深可能讓成分揮發;灌注時分次灌、傾斜、從底部灌、預熱、排氣孔、真空灌注或灌後真空脫泡、振動台;加壓送料不用時要洩壓;助焊劑殘留、脫模劑、潤滑油與水氣可能造成脫層或氣泡,組件要先回溫、清潔乾燥;分次灌可以補上收縮留下的空隙;封膠要堆成圓頂時常需要較高黏度。一家膠廠的去泡指南(廠商資料,沒有標發表日期)寫:慢慢攪拌避免帶進空氣;沒有填料、已混好的膠可以用離心機每分鐘 1,000 到 3,000 轉、轉幾分鐘;真空脫泡的容器是膠的 5 到 10 倍、抽 29 吋汞柱,抽放幾次;可以短時間加熱到 35 到 40 °C 降黏度,但多數環氧樹脂不理想、快乾型不建議;有時氣泡沒辦法完全去掉,有些情況也不影響功能(備註表 3)。

嘉鴻能幫的:

  • 若灌膠用的治具標準品解決不了,嘉鴻的〈製程・治具設計〉頁寫「標準品解決不了的,交給我們評估、設計、做出來。」;頁上的「怎麼開始」列了:「一句話或一張手機照片就能開始」「告訴我們幾個數字」(尺寸、數量、使用環境、現在卡在哪)「工程部回覆做不做得出來、怎麼做」「需要的話先小規模驗證再擴大」。

階段④:固化:溫度、膠量與時間

怎麼做:

  • 固化快慢受好幾個因素影響:膠的配方、用量、被接著物、施工與固化的溫度、時間,以及環境(來源 4)。
  • 溫度越高、固化越快:一家膠廠寫,溫度每升高約 10 °C,固化速度通常至多可以加快 20% 到 25%;固化溫度只要適度提高 20 到 30 °F(約 11 到 17 °C),固化時間至多可能縮短 20% 到 30%(來源 4)。這是該膠廠的寫法,原文以華氏表示(每升高 20 °F,標註約 10 °C)[4]。另一家環氧樹脂廠的技術刊物給的經驗法則幅度大得多:溫度每降低 18 °F(10 °C),固化時間大約要加倍[10]。兩家的數字差很多,代表溫度的影響依配方而異;排程或冬天補溫,要以您用的膠的資料表固化條件為準。
  • 膠層薄的,固化可能慢很多:一般的環氧膠,50 密爾厚的膠層比 3 到 5 密爾的薄層快很多;3 密爾的膠層在 75 °F(約 24 °C)可能要 40 到 72 小時,厚的只要 8 到 12 小時,1 吋厚的塊體 3 到 4 小時就可能固化(來源 4)。
  • 太少的膠很難固化完全:少於 1 到 2 公克的量,即使加溫也很難完全固化(來源 4)。
  • 放熱太多可能傷到零件:膠量越大放熱越多,要限制一次的量,避免反應溫度傷到組件上怕熱的零件(來源 4)。
  • 水氣也可能影響固化:一家膠廠建議存放時濕度保持在 50% 以下,吸濕可能影響固化(來源 5)。
  • 照資料表的固化條件:加快固化不要靠多加硬化劑,要照資料表的指示,有疑問問膠廠(來源 4)。

公開資料怎麼說: 前面那篇談加快固化的文章寫:固化速度和配方、用量、被接著物、施工與固化溫度、時間與環境都有關;固化是放熱反應,膠量越多放熱越多、固化越快,要限制用量,避免反應溫度傷到怕熱的零件;每升高 20 °F(約 10 °C),固化速度通常至多可以加快 20% 到 25%;50 密爾的膠層比 3 或 5 密爾的快很多,3 密爾在 75 °F 可能要 40 到 72 小時,厚的 8 到 12 小時,1 吋厚的 3 到 4 小時;少於 1 到 2 公克的量即使加溫也很難固化完全;一般不建議增加硬化劑來加快固化,要照資料表的指示;適度提高固化溫度 20 到 30 °F,固化時間至多可能縮短 20% 到 30%。同一家膠廠的存放說明(廠商資料,沒有標發表日期)寫:所有環氧膠的基本原則是存放在約 24 °C(75 °F)、濕度 50% 以下,吸濕可能影響固化;雙液型的典型存放條件則是 20 到 25 °C(68 到 77 °F)的乾燥處[5](備註表 4)。

階段⑤:存放、結晶與過期膠

怎麼做:

  • 怎麼存:雙液型環氧樹脂一般存放在 20 到 25 °C、乾燥的地方,放在原本沒有開封的容器;開封後要避開水氣、灰塵與極端溫度,用原蓋蓋緊,刮刀等工具每次用完要清乾淨,避免交叉汙染(來源 5)。
  • 結晶的樣子:一開始變霧、變混濁,質地變得像有細沙,白色沉澱從瓶底或瓶壁開始累積,終究可能整瓶變硬(來源 7)。
  • 結晶的原因:純度高、黏度低、雜質當成晶種、極冷,以及溫度一冷一熱、來回相差 20 到 30 °C 的起伏,都可能讓結晶發生;日夜溫差、運送途中、放在卸貨區或產線上都可能遇到(來源 7、8);填料,一家膠廠寫可能當成晶種(來源 7),另一家寫很少引發、反而常抑制結晶(來源 8)。
  • 結晶怎麼回復:一家膠廠寫,加熱到 50 到 60 °C 幾個小時就能回復,邊加熱邊攪拌、刮瓶邊與瓶底,所有結晶都要完全熔掉,否則沒熔掉的微小結晶會當成晶種,幾天後又結晶(來源 8);另一家膠廠寫加熱到 50 °C、2 到 3 小時(來源 7)。
  • 哪些不能加熱:回熔只做在主劑(A 劑),少數情況可能需要加熱硬化劑或單液型,要請教膠廠的技術人員(來源 7);另一家膠廠寫單液型的膠不要這樣加熱,可能損壞或開始固化(來源 8);預先混好冷凍的膠也不要(來源 7)。
  • 預防結晶:控制運送與存放的溫度、減少溫度起伏;瓶口、蓋子、出料口要保持乾淨,用完可以用異丙醇或丙酮清掉殘膠,避免形成晶種(來源 7、8)。
  • 過期的膠能不能用:膠不會在到期那天突然壞掉,但期限是確保結果穩定、可重複的依據;過期的膠可能完全不固化,也可能看起來正常;用過期的膠做了初步試驗,要再用新批次確認結果(來源 9)。
  • 還沒過期也可能變:開封後的膠會受水氣等影響,保存時間可能縮短;使用時發現外觀或固化速度變了,即使還沒過期,也要評估能不能用在生產(來源 9)。
  • 結晶和過期是兩回事:結晶是可以回復的相變化(來源 7);過期要看的是固化與性質有沒有變(來源 9)(兩者的區分是本文的整理)。
膠不乾 狀況 膠摸起來還軟 薄層或少量不乾 先做什麼 先查比例與攪拌 照資料表的固化條件 主劑結晶 狀況 混濁、有砂粒感 瓶底白色沉澱 先做什麼 主劑加溫回熔 結晶要完全熔掉 過期膠 狀況 可能完全不固化 也可能看起來正常 先做什麼 試驗結果用新批次確認 怎麼存 狀況 開封後可能吸濕 日夜溫差大 先做什麼 原蓋蓋緊放乾燥處 瓶口保持乾淨 示意圖,依來源三到九
圖 3 膠不乾、主劑結晶、過期膠與存放:狀況與先做什麼(示意圖,依來源 3 到 9)

公開資料怎麼說: 前面那份存放說明寫:雙液型環氧樹脂一般存放在 20 到 25 °C、乾燥處、原封容器;開封後避開水氣、灰塵與極端溫度,原蓋蓋緊,工具用完清乾淨;預先混好冷凍的膠在零下 40 °C 保存期 6 個月,解凍後不能再冷凍,也不能再使用。前面那份常見問答寫:結晶從霧、混濁、砂粒感、白色沉澱到整瓶變硬;純度高、黏度低的樹脂比較容易結晶,加了反應性稀釋劑的低黏度樹脂結晶更快;填料或瓶壁刮痕可能當成晶種;極冷,以及溫度一冷一熱、來回相差 20 到 30 °C 的起伏,都可能促成結晶;加熱到 50 °C 幾個小時能回復,結晶要完全熔掉,瓶口、出料口等用完以異丙醇或丙酮清潔;回熔只做在主劑,少數情況可能要加熱硬化劑或單液型、要請教膠廠,預先混好冷凍的膠不能這樣做。一家膠廠的技術公報(版權年 2020,放在一家膠材通路商的網站)寫:所有環氧樹脂與硬化劑都可能結晶;純度高、黏度低、雜質、極冷與溫度起伏都會增加機率,溫度來回相差 20 到 30 °C 的起伏是常見的原因;加熱 50 到 60 °C 幾個小時可以回復,邊攪拌邊刮瓶邊瓶底,結晶要完全熔掉,否則幾天內又會結晶;單液型不要加熱;要控制運送與存放溫度,出料口與瓶蓋保持乾淨。前面那篇通路商的文章寫:膠會隨時間變化,過期的膠可能不固化,也可能看起來正常,用過期膠做的試驗要用新批次確認;期限以未開封、照規定存放為前提,開封後保存時間可能縮短;外觀或固化速度變了,即使沒過期也要評估(備註表 5)。

嘉鴻能幫的:

  • 要追膠材倉儲的溫度起伏時,〈溫濕度記錄器〉商品頁寫溫度量程 -25 到 70 °C、濕度 0 到 99%RH,兩個通道各記憶 8,000 筆,可用 WiFi 無線傳輸。

灌封之外:SMT 線上另一種膠——底部填膠(underfill)的前處理

先說清楚:底部填膠是另一種膠(多為環氧樹脂、靠毛細作用流進 BGA、CSP 底下),和本文講的 AB 灌封膠不是同一種產品。本文前段的氣泡、膠不乾、過期,是灌封膠的問題;在 SMT/EMS 產線,若碰到的是底部填膠,工程資料裡幾份底填報告指向的重點是點膠前的表面處理:

  1. 先洗乾淨、再烘乾。 一份底填製程研究的流程是:SMT → 助焊劑清洗 → 烘烤 125℃ 3 小時 → 電漿 → 底填 → 烘烤。這份研究也觀察到,助焊劑殘留主要留在基板上,不洗乾淨,膠就黏不牢。
  2. 電漿活化,用水滴接觸角量化。 同一份研究用氧氣電漿 6 分鐘處理,電漿後到點膠的停留時間要在 1 小時內;另一份參數紀錄的電漿後水滴角約 10 度。接觸角越小,表面越容易讓膠流動。
  3. 點膠加熱讓膠流得進去。 參數紀錄裡針頭、預熱都設在 75℃,點膠面 100℃;固化後用超音波掃描(SAT)、X-ray 與切片確認填滿、無空洞、無分層。超音波掃描有業界標準 IPC/JEDEC J-STD-035A(2022),規定用聲學顯微鏡以非破壞方式找出非氣密封裝電子元件內部的分層、裂縫與空洞,讓檢查結果可重複[12]。
  4. 間隙決定填料粒徑。 一份材料廠的技術簡報指出,晶片與基板間隙很窄時,只有很細的填料流得進去;旁邊空間窄、針頭進不去時,改用噴射式點膠。

回到灌封:工程資料中一份電源類產品的量產規劃,把測試站排成「灌膠前系統測試 → 灌膠固化 → 灌膠後系統測試」;另一份新品製程審查則提到,灌膠後的預熱與烘烤用輸送式烤箱,可能成為產線瓶頸。

常見問題

Q1:AB 膠和環氧樹脂是同一種東西嗎?

不一定。「AB 膠」是雙液型膠的俗稱,A 劑、B 劑混合後反應固化;環氧樹脂是其中常見的一種,聚氨酯、壓克力等雙液型膠也常被叫做 AB 膠。種類不同,要注意的地方也不同,例如聚氨酯遇水會產生二氧化碳,對水氣比環氧樹脂更敏感(見本頁備註「例外與限制」)。選膠或排查時,看資料表上寫的樹脂種類,比看商品名稱可靠。

Q2:AB 膠比例調錯、已經混好了,可以再補一點 A 劑或 B 劑救回來嗎?

不建議這樣補救。一家膠廠的技術文章寫,改變混合比例可能讓膠變軟、不固化、固化變慢,或固化太快、放熱很大;事後補料等於又改了一次比例,也很難確定混出來的比例到底是多少。比較穩當的做法是這份膠不用在產品上,照資料表重新秤量另混一份,先小量試做確認能固化;比例是照重量還是體積,也要先看清楚(見本頁階段②)。

Q3:AB 膠放了一晚還沒乾,要再等多久?可以拿去加熱嗎?

先對照資料表的固化時間與溫度條件;室溫偏低、膠層很薄或用量很少時,固化可能比預期慢很多,一家膠廠舉的例子是 3 密爾的薄層在約 24 °C 可能要 40 到 72 小時。在資料表允許的範圍內適度加溫可以加快固化,但要留意組件上怕熱的零件。照條件加溫後仍不乾,就回頭查比例與攪拌(見本頁階段②、④)。

Q4:沒有真空脫泡機,灌膠的氣泡還能怎麼減少?

可以從攪拌和灌注方式下手:慢慢攪、少帶空氣,黏度低又沒有填料的膠倒在寬而淺的容器裡,讓氣泡自己浮上來再撈掉,稍微加溫也有幫助,但不要縮短可用時間。灌的時候分幾次灌、把組件傾斜從底部灌,必要時開排氣孔或放在振動台上;組件要先回溫、清潔乾燥。黏度高或有填料的膠,靠這些方法效果有限,就要考慮真空或離心脫泡(見本頁階段③)。

Q5:AB 膠快過期了,可以放冰箱延長保存嗎?

除非資料表另有指定,一般不建議把雙液型環氧樹脂放進冰箱。一家膠廠建議存放在 20 到 25 °C 的乾燥處;同一家膠廠寫,部分單液型膠需要冷藏在 5 到 10 °C(使用前先回到室溫),預先混好冷凍的雙液膠則是零下 40 °C 保存 6 個月、解凍後不能再冷凍[5]。而極冷,以及溫度一冷一熱、來回相差 20 到 30 °C 的起伏,都可能讓主劑結晶[7][8];吸濕也可能影響固化。有效期限本來就以未開封、照規定條件存放為前提,自己改存放方式不能延長期限,過期的膠要先試、再用新批次確認結果(見本頁階段⑤)。

備註:來源與例外

以下給需要核對的人看,不看也不影響上面的做法。膠廠的資料表與安全資料表、您的產品規範與您自己的驗證,和本文不同時,以它們為準。

各階段的出處

來源用在哪裡與出處
來源 1階段①、③:空洞的影響、氣泡固化後才出現、磨開找空洞、氣泡的七個常見原因、攪拌方式、自然脫泡、真空與離心脫泡、灌注方式、加壓送料、汙染與結露、收縮、封膠的黏度;一家膠材與點膠設備供應商的白皮書(2021 年 1 月,作者是該公司的業務主管;放在一個電子製造業網站)
來源 2階段③:慢慢攪拌、離心與真空脫泡、加溫降黏度;一家膠廠的去泡指南(廠商資料,沒有標發表日期)
來源 3階段①、②:沒混勻或比例錯會偏軟、照重量或體積、慢慢攪、可用時間短的混少量;同一家膠廠的混膠示範影片頁(廠商資料,沒有標發表日期;引的是頁上的文字稿)
來源 4階段②、④:不要多加硬化劑、膠量與放熱、溫度與固化速度、膠層厚度、少量難固化;同一家膠廠談加快固化的文章(廠商資料,沒有標發表日期)
來源 5階段④、⑤:濕度與固化、雙液型的存放條件、開封後的保存;同一家膠廠的存放說明(廠商資料,沒有標發表日期)
來源 6階段①、②:改比例的後果、重量與體積、比例誤差、攪拌、混合管、可用時間、膠量;另一家膠廠的技術文章(頁面標 2016 年發表、2023 年 7 月修改)
來源 7階段①、⑤:結晶的樣子、原因、回熔、哪些不能加熱、預防;同一家膠廠的常見問答(頁面標 2023 年 12 月發表、2026 年 4 月修改)
來源 8階段⑤:結晶的原因、回熔條件、單液型不加熱、預防;一家膠廠的技術公報(版權年 2020,放在一家膠材通路商的網站)
來源 9階段①、⑤:期限的前提、過期膠的試驗、開封後與外觀變化;一家膠材通路商的文章(頁面標 2026 年 5 月)
嘉鴻資料「嘉鴻能幫的」;製程・治具設計頁、溫濕度記錄器的商品頁

表 1|不良的種類

項目公開資料怎麼說
空洞的影響降低導熱與絕緣,讓水氣汙染物有路徑,膠體較易受損開裂(來源 1)
固化後才出現小氣泡合併或被固化放熱撐大(來源 1)
膠不乾或偏軟沒混勻或比例錯得多(來源 3);改比例可能偏軟、不固化、變慢或放熱過大(來源 6)
結晶主劑混濁、砂粒感、變硬,是可以回復的相變化(來源 7)
過期期限以未開封、照規定存放為前提;可能不固化,也可能看起來正常(來源 9)
找空洞把灌封的電路板一層層磨開(來源 1)

來源:見各列。

表 2|混膠

項目公開資料怎麼說
重量或體積密度不同時兩種比例差很多(來源 6);通常照重量(來源 3)
比例精度建議正負 5% 以內;1:1 比 10:1 不敏感(來源 6)
改比例照資料表,除非膠廠建議(來源 6);不要多加硬化劑加快固化(來源 4)
攪拌慢慢攪、刮邊、看顏色(來源 3、6)
混合管用膠廠指定的,元件數決定攪拌次數(來源 6)
一次混多少可用時間內用得完的量;這家膠廠定義可用時間為黏度變兩倍的時間(來源 6);可用時間短的混少量、用淺容器(來源 3)
膠量與放熱膠量越大放熱越多、固化越快(來源 4、6)

來源:見各列;比例精度是一家膠廠的建議,各膠的容許範圍以資料表為準。

表 3|脫泡與灌注

項目公開資料怎麼說
混的方式手工要輕;不接觸式攪拌或自動計量混合較好(來源 1);慢慢攪(來源 2)
自然脫泡低黏度、無填料、寬淺容器、稍微加溫(來源 1)
真空容器 5 到 6 倍、25 到 29 吋汞柱、兩分鐘起(來源 1);容器 5 到 10 倍、29 吋汞柱(來源 2);可抽放幾次(來源 1、2)
真空的限制抽太久太深,成分可能揮發(來源 1)
離心無填料、已混好:每分鐘 1,000 到 3,000 轉、幾分鐘(來源 2)
加溫35 到 40 °C 短時間;快乾型不建議(來源 2)
灌注分次、傾斜、從底部、預熱、排氣孔、真空、振動台(來源 1)
加壓送料不用時洩壓、壓力夠用就好(來源 1)
汙染與結露助焊劑殘留、脫模劑、潤滑油、水氣;先回溫、清潔乾燥(來源 1)
收縮分次灌補上空隙(來源 1)
封膠要堆成圓頂常需較高黏度(來源 1)

來源:見各列;真空度與容器大小是兩家公司的起點建議,要依膠的黏度調整。

表 4|固化

項目公開資料怎麼說
影響因素配方、用量、被接著物、溫度、時間、環境(來源 4)
溫度每升高約 10 °C,固化速度通常至多可加快 20% 到 25%(來源 4)
膠層厚度3 密爾在 75 °F 可能 40 到 72 小時;厚的 8 到 12 小時(來源 4)
少量少於 1 到 2 公克,加溫也難固化完全(來源 4)
放熱膠量大放熱多,可能傷到怕熱的零件(來源 4)
濕度存放濕度 50% 以下,吸濕可能影響固化(來源 5)

來源:見各列;溫度與厚度的數字是一家膠廠舉的例子,不是通用值。

表 5|存放、結晶與過期

項目公開資料怎麼說
存放20 到 25 °C、乾燥、原封容器;開封後避開水氣灰塵與極端溫度(來源 5)
結晶的原因純度高、黏度低、晶種、極冷、溫度來回幅度小到 20 到 30 °C(來源 7、8)
回復50 到 60 °C 幾個小時(來源 8);50 °C、2 到 3 小時(來源 7);結晶要完全熔掉(來源 7、8)
不能加熱的單液型(來源 8);預先混好冷凍的(來源 7);來源 7 另寫少數情況可能要加熱硬化劑或單液型,要請教膠廠
預防控制溫度起伏、瓶口出料口保持乾淨(來源 7、8)
過期先試、再用新批次確認;外觀或固化速度變了要評估(來源 9)

來源:見各列。

例外與限制

  • 看到什麼:本文讀到的是 9 份公開資料,全部來自膠廠或膠材通路商:其中 4 份是同一家膠廠的網頁與指南(來源 2 到 5),2 份是另一家膠廠(來源 6、7),另有一份膠廠的技術公報(來源 8)、一份膠材與點膠設備供應商的白皮書(來源 1)與一篇通路商的文章(來源 9);沒有讀到灌封膠的標準條文。
  • 數字的條件:真空度、容器大小、離心轉速、加溫溫度、回熔溫度與時間、固化時間,都是各家公司舉的起點或例子;實際以您用的膠的資料表為準。
  • 膠的種類:來源多數談環氧樹脂;聚氨酯遇水會產生二氧化碳,對水氣比環氧樹脂更敏感(來源 1),用的是聚氨酯時要特別注意。
  • 範圍:膠材怎麼選、灌膠後的可靠度與絕緣驗證、膠的安全與廢棄,不在這一篇的範圍。
  • 本文的整理:階段⑤的「結晶和過期是兩回事」,以及圖 1 到圖 3(圖 2 依來源 1、2,圖 3 依來源 3 到 9),是本文的整理;其餘句子都能在來源或嘉鴻的頁面找到對應的敘述。
  • 嘉鴻的頁面:「嘉鴻能幫的」只寫站上已發佈頁面的原句;商品規格以商品頁為準,連結文字沒有寫商品頁的型號與廠牌。

參考資料

  1. 來源 1:INTERTRONICS 白皮書 WP21-1〈Potting and encapsulating – avoiding voids〉(Paul Whitehead,2021 年 1 月,SMTnet 轉載)— smtnet.com
  2. 來源 2:Master Bond How-To Guide〈Minimize Bubbles〉— masterbond.com
  3. 來源 3:同一家膠廠的混膠示範影片頁(本次未找到網址,不附連結)
  4. 來源 4:Master Bond Tech Tip〈Best Methods of Increasing Cure Speed〉— masterbond.com
  5. 來源 5:Master Bond Tech Tip〈How to Properly Store Epoxy Adhesives〉— masterbond.com
  6. 來源 6:Permabond〈Two Component Epoxy Adhesive Mix Ratio〉(2016-10-21 發表,2023-07-18 修改)— permabond.com
  7. 來源 7:Permabond〈Frequently Asked Questions〉(樹脂結晶,2026-04-08 修改)— permabond.com
  8. 來源 8:Resinlab Technical Bulletin〈Resin Crystallization〉(© 2020,Ellsworth 網站)— ellsworth.com
  9. 來源 9:膠材通路商談有效期限的文章(2026 年 5 月;本次未找到網址,不附連結)
  10. Gougeon Brothers/Epoxyworks〈Cold temperature bonding & coating with epoxy〉(GBI Technical Department)— epoxyworks.com
  11. ISO 10364:2024 Structural adhesives — Determination of the pot life (working life) of multi-component adhesives — iso.org
  12. IPC/JEDEC J-STD-035A-2022 Acoustic Microscopy for Nonhermetic Encapsulated Electronics Devices — webstore.ansi.org
  13. Wikipedia〈Inch of mercury〉(1 inHg = 3,386.389 Pa;1 atm = 29.92 inHg)— en.wikipedia.org

本文為一般情況的整理,不是標準條文的轉述,也不是對某一家膠廠或通路商的背書,更不構成對您產品與製程的保證。請以膠廠的資料表與安全資料表、您的產品規範,以及您自己的驗證為準;此為一般情況,仍需視個案而定。

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