傳統(tǒng)化學(xué)材料的局限性

     傳統(tǒng)電子設(shè)備材料用于改善汽車(chē)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。它們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。但有大多數(shù)它們很難應(yīng)付這些高溫環(huán)境，特別是高濕度環(huán)境，且不易修復(fù)，缺乏降低熱沖擊中膨脹和收縮引起的應(yīng)力的能力，有些材料相對(duì)高成本、對(duì)污染物敏感，也限制了它的使用。

有機(jī)硅新材料—聚二甲基硅氧烷

     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(chēng)，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(chē)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。   

    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?。ㄉ踔猎诤軓V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(聚二甲基硅氧烷)非常低的表面張力和優(yōu)異的潤(rùn)濕特性，以及通過(guò)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(wú)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(duì)于使電子組件應(yīng)力最小化也很重要。在汽車(chē)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(shù)脂。彈性環(huán)氧樹(shù)脂的模量在汽車(chē)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(jí)。固化有機(jī)硅呈化學(xué)惰性，極端穩(wěn)定。許多產(chǎn)品在溫度在250°c 范圍(-50°c~+200°c)內(nèi)變動(dòng)時(shí)進(jìn)行操作，也能保持其物理性質(zhì)。這使得有機(jī)硅成為能承受惡劣環(huán)境（汽車(chē)電子元件必須工作的惡劣環(huán)境）的化學(xué)材料之一。 

聚二甲基硅氧烷在其中的應(yīng)用

除了以上展示，還有以下的應(yīng)用

    按照有機(jī)硅應(yīng)用的用途去分類(lèi)，主要分為以下三類(lèi)：①粘結(jié)劑/密封劑②灌封劑③絕緣凝膠，它們的主要成分是硅酮，即二甲基硅油，分子式：（CH3）3SiO（CH3）2SiOnSi（CH3）3 ，系有機(jī)硅氧化物的聚合物，是一系列不同分子量的聚二甲基硅氧烷，黏度隨分子量增大而增加。

    第一，粘結(jié)劑/密封劑主要用于在電子模塊之中粘結(jié)組件，或用于封裝外殼來(lái)隔離灰塵、水或其它雜質(zhì)。有機(jī)硅粘結(jié)劑主要優(yōu)勢(shì)在于其通過(guò)獨(dú)特的彈性和應(yīng)力消除提高可靠性的潛力。當(dāng)元件和電路板由于快速熱循環(huán)膨脹收縮時(shí)，彈性體有機(jī)硅粘結(jié)劑有助于吸收熱膨脹，避免由剛性粘結(jié)劑傳遞至組件的應(yīng)力。它們的獨(dú)特?zé)岱€(wěn)定性使得它們能在極端溫度和反復(fù)熱沖擊下保持彈性。

    當(dāng)存在散熱問(wèn)題時(shí)，使用導(dǎo)熱填料可顯著增強(qiáng)有機(jī)硅粘結(jié)劑熱導(dǎo)率。熱導(dǎo)有機(jī)硅粘結(jié)劑設(shè)計(jì)用于幫助消除組件和電路的熱量，從而使得高溫條件下發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)元器件的更高可靠性和更長(zhǎng)壽命。  

   在汽車(chē)電子應(yīng)用中，使用具有良好緊密粘著性的材料會(huì)更好，該粘著性能在多種使用環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)期維持其性能不變。由于其固化后低模量，有機(jī)硅粘結(jié)劑能非常有效地消除熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，從而明顯增強(qiáng)可靠性和使用壽命。

   第二，灌封劑是設(shè)計(jì)為完全植入電子元件和電路的保護(hù)材料。它們特別用于將電路與非常惡劣的使用環(huán)境隔離，并為高壓電路提供高壓絕緣，從而保護(hù)接頭免受熱和機(jī)械應(yīng)力的影響。有機(jī)硅灌封劑通常都用于厚層。

    越來(lái)越多的有機(jī)硅灌封劑具有自粘著能力，當(dāng)固化加熱至100°c以上時(shí)， 它們能很好地與許多常用底材粘結(jié)。而其它材料則需要先噴底漆才能獲得完全粘結(jié)。在接近實(shí)際使用條件下的測(cè)試(或加速測(cè)試)對(duì)于預(yù)測(cè)任何應(yīng)用中的長(zhǎng)期性能是很關(guān)鍵的。 

    就像多數(shù)有機(jī)硅產(chǎn)品一樣，灌封劑也能提供多種選擇。它們具有高抗剪強(qiáng)度，光學(xué)清澈性，阻燃性或極端低溫性能。特定材料提供熱導(dǎo)性或揮發(fā)性，而其它材料用于滿(mǎn)足ul規(guī)范。 

    第三，絕緣凝膠是特殊等級(jí)的灌封劑，能固化成具有良好緩沖、彈性和自我修復(fù)性質(zhì)的極軟材料。膠體提供緩解熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的 最佳方法，同時(shí)保持彈性體體積穩(wěn)定。它們特別地用于厚層，用以完全密封更密架構(gòu)，特別是高密度引線(xiàn)。特別材料用于提高性能，諸如高光學(xué)穿透性，耐溶劑性和耐油性，低揮發(fā)性或阻燃性。 

未來(lái)趨勢(shì)

    許多汽車(chē)電子產(chǎn)品市場(chǎng)使用的有機(jī)粘結(jié)劑和保護(hù)材料不能承受新設(shè)計(jì)導(dǎo)致的更高熱量。更高可靠性要求也超過(guò)傳統(tǒng)用于生產(chǎn)元件和電路板的產(chǎn)品極限。更高溫度也會(huì)加劇熱膨脹系數(shù)(cte)的不匹配，增加了元件表面的應(yīng)力，導(dǎo)致彎曲、物理?yè)p壞和過(guò)早故障。

    在目前和剛問(wèn)世的汽車(chē)設(shè)計(jì)中，發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的更高溫度和增加的電子元件功率（特別是在機(jī)電應(yīng)用或hev(混合電氣車(chē)輛)控制單元中）都導(dǎo)致需要更高的耐熱性。此外，光學(xué)清澈的有機(jī)硅正快速進(jìn)入汽車(chē)市場(chǎng)，這越來(lái)越明顯地體現(xiàn)在：它們是發(fā)光二極管和成型光學(xué)儀器和光學(xué)感應(yīng)器穩(wěn)定性保護(hù)的關(guān)鍵因素。

   由于物理性質(zhì)和廣泛商用的加工屬性，有機(jī)硅不久會(huì)成為汽車(chē)電子產(chǎn)品的啟動(dòng)器。通過(guò)改進(jìn)電子、光學(xué)電路和組件的性能并減少其故障，有機(jī)硅材料設(shè)計(jì)用于滿(mǎn)足汽車(chē)工業(yè)對(duì)更安全，更輕型，更高性能元件的需求具有比以往更高的可靠性–能在逐漸惡劣的環(huán)境中應(yīng)用。