熱(特別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(jiàn)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(shù)枝狀結(jié)晶可在電路板痕跡之間的緊湊空間中生長(zhǎng),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(shù)脂、 聚氨酯橡膠、 聚異丁烯(pib)、對(duì)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(shù)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(zhǎng)期用于高溫環(huán)境中,它們的性能就會(huì)受限。環(huán)氧樹(shù)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(shù)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(duì)溶劑、油類、燃油和化學(xué)品的耐受性相對(duì)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(duì)二甲苯被用于敷形涂料合成。但它的缺點(diǎn),包括相對(duì)高成本、對(duì)污染物敏感、震動(dòng)時(shí)容易開(kāi)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?cè)跓岷退夥(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(duì)溶劑使用的安全考慮,它的競(jìng)爭(zhēng)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(wú)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(zhǎng)的壽命。 這些性能包括: 熱穩(wěn)定性、彈性、耐濕性、對(duì)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。