有機(jī)硅增強(qiáng)汽車電子產(chǎn)品的可靠性
據(jù)據(jù)估計(jì)，現(xiàn)今所有汽車應(yīng)用創(chuàng)新中85%與電氣和/或電子相關(guān)。由于機(jī)電正逐漸快速的替代傳統(tǒng)機(jī)械和液壓功能，以及消費(fèi)者對新附加價(jià)值的電子功能的要求，一些專家相信，每輛車電子技術(shù)價(jià)值含量不久可達(dá)到平均40%，而十年前人們還認(rèn)為這不可能。不幸的是，由于電氣/電子故障引起的故障率也呈上升趨勢，促使oem和1級供用商采用苛刻的可靠性標(biāo)準(zhǔn)，從而使得許多制造商努力尋求改變這一趨勢的新材料和新設(shè)計(jì)。
?。ㄌ貏e是高濕度和其它不利環(huán)境條件也同時(shí)存在時(shí)）經(jīng)常導(dǎo)致元器件失效。當(dāng)溫度大范圍波動(dòng)時(shí)（汽車應(yīng)用中最常見情況)，接頭和元器件會(huì)經(jīng)歷熱膨脹和收縮引起的疲勞，從而導(dǎo)致機(jī)械故障。金屬樹枝狀結(jié)晶可在電路板痕跡之間的緊湊空間中生長，最終導(dǎo)致短路和元器件失效。人們也發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體器件可靠性和壽命取決于連接點(diǎn)溫度，溫度降低10－15°c就可提高元件壽命兩倍。傳統(tǒng)材料化學(xué),傳統(tǒng)電子設(shè)備材料用于改善汽車電子產(chǎn)品可靠性，包括廣泛的化學(xué)材料和應(yīng)用。材料通常為環(huán)氧樹脂、聚氨酯橡膠、聚異丁烯(pib)、對二甲苯和丙烯酸，每一種材料具有其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)和局限性。應(yīng)用包括粘合劑、密封膠、敷形涂料、凝膠、灌封劑和導(dǎo)熱材料.環(huán)氧樹脂材料通常都能與不同的底材粘結(jié)。它們能在室溫或加熱下固化。但如果長期用于高溫環(huán)境中，它們的性能就會(huì)受限。環(huán)氧樹脂通常堅(jiān)硬，不透明，能提供良好的耐磨損性、耐潮濕性和耐化學(xué)性。和其它硬涂料一樣，環(huán)氧樹脂不能降低元件、電路和基材之間不同程度熱膨脹引起的應(yīng)力。實(shí)際上，它們可導(dǎo)致極端溫度或熱循環(huán)之間的總應(yīng)力。聚氨酯橡膠也能粘結(jié)于不同的常用底材，能在固化材料中提供大范圍的柔軟性(低模量)。盡管能提供良好的耐磨損、耐化學(xué)、耐油特性，但它們通常也需要使用底漆才能獲得與金屬之間的良好粘結(jié)強(qiáng)度。聚氨酯橡膠配方通常展現(xiàn)出較低濕氣穿透性和良好的低溫柔軟性，具有降低應(yīng)力的能力。大多數(shù)聚氨酯橡膠具有有限高溫性能，它們很難應(yīng)付這些高溫環(huán)境，特別是高濕度環(huán)境，而且不易修復(fù)。和聚氨酯橡膠類似，聚異丁烯配方能粘結(jié)于不同底材，固化時(shí)能提供較廣彈性范圍，同時(shí)也提供良好的低溫性能，但是對溶劑、油類、燃油和化學(xué)品的耐受性相對較差。由于能提供非常均勻的涂層、良好的穿透特性和優(yōu)異的針腳覆蓋，對二甲苯被用于敷形涂料合成。但它的缺點(diǎn)，包括相對高成本、對污染物敏感、震動(dòng)時(shí)容易開裂和需要在真空中應(yīng)用本材料，也限制了它的使用。丙烯酸材料與不同底材具有良好粘結(jié)性，能在室溫下固化或在加熱下加速固化。它們具有出色的低濕氣吸收性，良好的操作性和快速干燥，但是它們在熱和水解穩(wěn)定性方面具有明顯缺陷。一般溶劑型配方能固化成硬的耐磨固體，丙烯酸通常被視為低成本選擇，但是基于不斷變化的規(guī)范要求和對溶劑使用的安全考慮，它的競爭力正在下降。由于其堅(jiān)硬性，丙烯酸缺乏降低熱沖擊中膨脹和收縮引起的應(yīng)力的能力。有機(jī)硅材料在電子工業(yè)中，有機(jī)硅經(jīng)常用作不同聚合材料的總稱，大多數(shù)商用有機(jī)硅配方都基于pdms(聚二甲基硅氧烷)分子式。
電子元件制造商以粘結(jié)劑、密封劑、灌封膠、凝膠、敷形涂料、熱管理材料，甚至元件封裝材料和半導(dǎo)體涂料形式提供有機(jī)硅配方。
另外，硅是有機(jī)硅的基本材料。純硅是半導(dǎo)體金屬，是大部分主動(dòng)性半導(dǎo)體元件的主要材料。有機(jī)硅化學(xué)提供一系列不同的保護(hù)材料，包括堅(jiān)韌、耐摩擦彈塑性涂料和軟質(zhì)、消除應(yīng)力彈性體產(chǎn)品。電路板制造商可在一系列的室溫固化(rtv)材料（室溫固化材料能在中溫下加速固化）中進(jìn)行選擇，也可指定適合于高速加工的無溶劑熱固化配方。
有機(jī)硅的性能使得汽車電子產(chǎn)品元件具有更高的可靠性和更長的壽命。這些性能包括:
熱穩(wěn)定性、彈性、耐濕性、對常用底材粘附性、低離子雜質(zhì)以及與加工技術(shù)的相容性。
30年前有機(jī)硅材料第一次用于電子應(yīng)用時(shí)，其最有用的性質(zhì)之一是在廣泛溫度和頻率范圍下穩(wěn)定的介電性能。
有機(jī)硅聚合物分子間作用力隨時(shí)間變化非常小（甚至在很廣的溫度波動(dòng)下也一樣），因而物理性能和電氣性能非常穩(wěn)定。另一個(gè)改善元件可靠性的重要因素是耐濕性。有機(jī)硅憎水性意味著它們不容易吸收水分子。
同時(shí)，高氣體滲透性使得濕氣快速散逸，從而消除潛在腐蝕源。此外，pdms非常低的表面張力和優(yōu)異的潤濕特性，以及通過先進(jìn)的粘性增強(qiáng)劑得到的粘結(jié)特性，幫助實(shí)現(xiàn)無空隙粘結(jié)，從而進(jìn)一步提高整體可靠性。由于彈性材料能幫助減小振動(dòng)影響并能吸收可能破壞敏感組件和底材的熱膨脹差異，因而低模量對于使電子組件應(yīng)力最小化也很重要。在汽車電子典型操作溫度范圍中，當(dāng)前有機(jī)硅配方不顯示出玻璃溫度(tg)，因此模量在這個(gè)周期中保持相當(dāng)恒定。這一表現(xiàn)明顯不同于用于電子的彈性環(huán)氧樹脂。彈性環(huán)氧樹脂的模量在汽車應(yīng)用經(jīng)常遇到的極端高低溫之間增加三個(gè)以上的數(shù)量級。
