凝胶时间的概念、动态载荷TMA（DLTMA）结合负力的测试方法以及在半导体封装行业的具体应用。我们将基于DLTMA测试模式，继续解读TMA的创新技术DLTMA-sorption（DLTMA吸附技术），即采用TMA与湿度发生器进行联用，实现湿气固化型胶黏剂的凝胶时间测定。DLTMA吸附设备的详细结构示意图如图1所示。
图1 TMA/SDTA 2+与湿度发生器联用的结构示意图
湿气固化反应型聚氨酯热熔胶PUR是一类端基含异氰酸酯的聚氨酯预聚体，属单组份，100%固含量，加热液化后通过冷却可使端基NCO与环境湿气反应交联固化。因PUR具有优异的粘接强度、耐高低温、耐水耐磨、耐化学腐蚀和耐老化而广泛应用于电子、汽车、纺织、机电、航空航天等领域。本文将以PUR为例，进行DLTMA-sorption的案例解析。
方法设计
采用直径为3 mm的圆点探针，恒定30˚C条件下在0.01N与-0.01N之间施加正弦式周期性变化力（即常规动态热机械分析仪DMA的施力方式），周期为12s。样品制备时，直接将液体PUR胶黏剂涂敷在石英支架表面，关闭炉体。通过调节湿度发生器，将TMA炉体内的湿度维持在某一恒定数值。测试结束后，固化后的样品可通过高温在氧化性气氛下烧除。
图2 梅特勒-托利多创新性的TMA/SDTA2+
DLTMA-sorption图谱解析
图3下方曲线即为液体PUR胶黏剂在恒定30℃、90%相对湿度下的DLTMA测试曲线。在正弦式周期性变化力下，DLTMA曲线在最大和最小位移之间正弦式变化。最终的包络线分析功能将最小和最大位移分析形成两条新的蓝色曲线。图3上方曲线即为这两条曲线相减得到的曲线，反应了PUR在变化力影响下位移振幅的变化。
在PUR胶黏剂未发生凝胶固化之前，探针不会被粘住，负力技术可使探针自由抬起。直到20min后，这种自由抬起的能力逐渐被减弱。在70至100min内，位移振幅保持在一个恒定的水平，探针不再完全失去与样品的接触。很显然，在液体胶黏剂表面形成了一层粘性的薄膜或者涂层，从而抑制了探针从样品上完全脱除。此外，这种粘性薄膜在样品内部（尚未固化的区域）和潮湿的炉体气氛之间形成了一个“扩散屏障”，因此进一步固化只会发生得非常缓慢。从100min开始，位移振幅才开始显著减小，直到170min后，位移振幅最终变为零，PUR胶黏剂完全固化成凝胶，探针被粘住无法运动。因此，第一步位移振幅减小的台阶，即对应起始点时间T1，描述了样品表面固化薄膜的形成；第二步台阶，T2，说明了胶黏剂内部开始发生固化过程；在第三步台阶T3后，PUR完全固化，即T3为湿气固化型PUR胶黏剂的凝胶时间。
图3 液体PUR胶黏剂在恒定30℃、90%相对湿度下的湿气固化过程.
另测试了PUR胶黏剂在恒定30℃、不同相对湿度下的固化行为。图4描述了上述3个特征起始变化时间T1、T2、T3与相对湿度的变化关系。可以得出结论，炉体内相对湿度越大，固化反应所需的3个特征时间越短，即反应速度越快。但是，相对湿度对形成表面固化薄膜的时间（T1）和样品内部开始固化的时间（T2）的影响比凝胶时间T3要小得多。
图4 起始点时间（T1、T2、T3）与相对湿度的变化关系.
小结
由此可见，TMA/SDTA2+与湿度发生器的联用是研究不同材料的吸附/解吸附行为的一项创新性技术，可以通过使用湿度发生器在等温条件下逐步或连续地改变TMA/SDTA2+炉体内的相对湿度来实现。与此同时，DLTMA-sorption模式创新性地开发了湿气固化型胶黏剂凝胶时间的测试方法。当今，随着电子行业的快速发展，对电子材料在湿气氛围下尺寸的稳定性提出了更高的要求，而TMA-sorption技术可快速提供关键热性能参数，即湿膨胀系数CHE，为电子行业诸多工艺提供数据指导。
