熱(特別是高濕度和其它不利環(huán)境條件也同時存在時)經(jīng)常導致元器件失效。當溫度大范圍波動時(汽車應用中最常見情況), 接頭和元器件會經(jīng)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(jié)晶可在電路板痕跡之間的緊湊空間中生長,最終導致短路和元器件失效。人們也發(fā)現(xiàn)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(tǒng)材料化學
傳統(tǒng)電子設備材料用于改善汽車電子產(chǎn)品可靠性,包括廣泛的化學材料和應用。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特優(yōu)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(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,它們的性能就會受限。環(huán)氧樹脂通常堅硬,不透明,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(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力。實際上, 它們可導致極端溫度或熱循環(huán)之間的總應力。
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、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,它們很難應付這些高溫環(huán)境,特別是高濕度環(huán)境,而且不易修復。
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(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,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(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(yè)中,有機硅經(jīng)常用作不同聚合材料的總稱,大多數(shù)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(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(zhì)、消除應力彈性體產(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(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)以及與加工技術的相容性。