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        機硅增強汽車電子產品的可靠性

        日期:2022-05-06 12:03
        瀏覽次數:226
        摘要:

        據估計,現今所有汽車應用**中85%與電氣和/或電子相關。由于機電正逐漸快速的替代傳統機械和液壓功能,以及消費者對新附加價值的電子功能的要求,一些專家相信,每輛車電子技術價值含量不久可達到平均40%,而十年前人們還認為這不可能。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準,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計。

        熱(特別是高濕度和其它不利環境條件也同時存在時)快速溫變試驗箱經常導致元器件失效。當溫度大范圍波動時(汽車應用中*常見情況), 接頭和元器件會經歷熱膨脹和收縮引起的疲勞,從而導致機械故障。金屬樹枝狀結晶可在電路板痕跡之間的緊湊空間中生長,*終導致短路和元器件失效。人們也發現半導體器件可靠性和壽命取決于連接點溫度,溫度降低10-15°c就可提高元件壽命兩倍。

        傳統材料化學

        傳統電子設備材料用于改善汽車電子產品可靠性,包括廣泛的化學材料和應用。材料通常為環氧樹脂、 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特優點和局限性。應用包括粘合劑、密封膠、 敷形涂料、 凝膠、灌封劑和導熱材料。

        環氧樹脂材料通常都能與不同的底材粘結。它們能在室溫或加熱下固化。但如果長期用于高溫環境中,它們的性能就會受限。環氧樹脂通常堅硬,不透明,快速溫變試驗箱能提供良好的耐磨損性、耐潮濕性和耐化學性。和其它硬涂料一樣,環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力。實際上, 它們可導**端溫度或熱循環之間的總應力。

        聚氨酯橡膠也能粘結于不同的常用底材, 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、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強度。聚氨酯橡膠配方通常展現出較低濕氣穿透性和良好的低溫柔軟性,具有降低應力的能力。 大多數聚氨酯橡膠具有有限高溫性能,它們很難應付這些高溫環境,特別是高濕度環境,而且不易修復。

        和聚氨酯橡膠類似,聚異丁烯配方能粘結于不同底材, 固化時能提供較廣彈性范圍,同時也提供良好的低溫性能,但是對溶劑、油類、燃油和化學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異的針腳覆蓋,對二甲苯被用于敷形涂料合成。但它的缺點,包括相對高成本、對污染物敏感、震動時容易開裂和需要在真空中應用本材料,也限制了它的使用。

        丙烯酸材料與不同底材具有良好粘結性, 快速溫變試驗箱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。 由于其堅硬性,丙烯酸缺乏降低熱沖擊中膨脹和收縮引起的應力的能力。

        有機硅材料

        在電子工業中,有機硅經常用作不同聚合材料的總稱,大多數商用有機硅配方都基于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體涂料形式提供有機硅配方。 另外,硅是有機硅的基本材料。純硅是半導體金屬,是大部分主動性半導體元件的主要材料。

        有機硅化學提供一系列不同的保護材料,包括堅韌、耐摩擦彈塑性涂料和軟質、消除應力彈性體產品。 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。 有機硅的性能使得汽車電子產品元件具有更高的可靠性和更長的壽命。 這些性能包括: 熱穩定性、彈性、耐濕性、對常用底材粘附性、低離子雜質以及與加工技術的相容性。

        30年前有機硅材料**次用于電子應用時,東莞賽思檢測設備其*有用的性質之一是在廣泛溫度和頻率范圍下穩定的介電性能。 有機硅聚合物分子間作用力隨時間變化非常?。ㄉ踔猎诤軓V的溫度波動下也一樣),因而物理性能和電氣性能非常穩定。

        另一個改善元件可靠性的重要因素是耐濕性。 快速溫變試驗箱有機硅憎水性意味著它們不容易吸收水分子。 同時,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異的潤濕特性,以及通過先進的粘性增強劑得到的粘結特性,幫助實現無空隙粘結,從而進一步提高整體可靠性。

        由于彈性材料能幫助減小振動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力*小化也很重要。在汽車電子典型操作溫度范圍中,快速溫變試驗箱當前有機硅配方不顯示出玻璃溫度(tg),因此模量在這個周期中保持相當恒定。這一表現明顯不同于用于電子的彈性環氧樹脂。彈性環氧樹脂的模量在汽車應用經常遇到的極端高低溫之間增加三個以上的數量級。

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