有机硅增强汽车电子产品的可靠性

　　人们发现半导体器件可靠性和寿命取决于连接点温度，温度降低10-15°c就可提高元件寿命两倍。

　　传统材料化学

　　传统电子设备材料用于改善汽车电子产品可靠性，包括广泛的化学材料和应用。材料通常为环氧树脂、 聚氨酯橡胶、 聚异丁烯(pib)、对二甲苯和丙烯酸，每一种材料具有其独特优点和局限性。应用包括粘合剂、密封胶、 敷形涂料、 凝胶、灌封剂和导热材料。

　　环氧树脂材料通常都能与不同的底材粘结。它们能在室温或加热下固化。但如果长期用于高温环境中，它们的性能就会受限。环氧树脂通常坚硬，不透明，能提供良好的耐磨损性、耐潮湿性和耐化学性。和其它硬涂料一样，环氧树脂不能降低元件、电路和基材之间不同程度热膨胀引起的应力。实际上， 它们可导致极端温度或热循环之间的总应力。

　　聚氨酯橡胶也能粘结于不同的常用底材， 能在固化材料中提供大范围的柔软性(低模量)。尽管能提供良好的耐磨损、耐化学、耐油特性，但它们通常也需要使用底漆才能获得与金属之间的良好粘结强度。聚氨酯橡胶配方通常展现出较低湿气穿透性和良好的低温柔软性，具有降低应力的能力。 大多数聚氨酯橡胶具有有限高温性能，它们很难应付这些高温环境，特别是高湿度环境，而且不易修复。

　　和聚氨酯橡胶类似，聚异丁烯配方能粘结于不同底材， 固化时能提供较广弹性范围，同时也提供良好的低温性能，但是对溶剂、油类、燃油和化学品的耐受性相对较差。

　　由于能提供非常均匀的涂层、良好的穿透特性和优异的针脚覆盖，对二甲苯被用于敷形涂料合成。但它的缺点，包括相对高成本、对污染物敏感、震动时容易开裂和需要在真空中应用本材料，也限制了它的使用。

　　丙烯酸材料与不同底材具有良好粘结性， 能在室温下固化或在加热下加速固化。 它们具有出色的低湿气吸收性，良好的操作性和快速干燥，但是它们在热和水解稳定性方面具有明显缺陷。 一般溶剂型配方能固化成硬的耐磨固体，丙烯酸通常被视为低成本选择，但是基于不断变化的规范要求和对溶剂使用的安全考虑，它的竞争力正在下降。 由于其坚硬性，丙烯酸缺乏降低热冲击中膨胀和收缩引起的应力的能力。

　　有机硅材料

　　在电子工业中，有机硅经常用作不同聚合材料的总称，大多数商用有机硅配方都基于pdms(聚二甲基硅氧烷)分子式。 电子元件制造商以粘结剂、密封剂、灌封胶、凝胶、敷形涂料、热管理材料，甚至元件封装材料和半导体涂料形式提供有机硅配方。 另外，硅是有机硅的基本材料。纯硅是半导体金属，是大部分主动性半导体元件的主要材料。

　　有机硅化学提供一系列不同的保护材料，包括坚韧、耐摩擦弹塑性涂料和软质、消除应力弹性体产品。 电路板制造商可在一系列的室温固化(rtv)材料(室温固化材料能在中温下加速固化)中进行选择，也可指定适合于高速加工的无溶剂热固化配方。 有机硅的性能使得汽车电子产品元件具有更高的可靠性和更长的寿命。 这些性能包括: 热稳定性、弹性、耐湿性、对常用底材粘附性、低离子杂质以及与加工技术的相容性。

　　30年前有机硅材料第一次用于电子应用时，其最有用的性质之一是在广泛温度和频率范围下稳定的介电性能。 有机硅聚合物分子间作用力随时间变化非常小(甚至在很广的温度波动下也一样)，因而物理性能和电气性能非常稳定。

　　另一个改善元件可靠性的重要因素是耐湿性。 有机硅憎水性意味着它们不容易吸收水分子。 同时，高气体渗透性使得湿气快速散逸，从而消除潜在腐蚀源。此外，pdms非常低的表面张力和优异的润湿特性，以及通过先进的粘性增强剂得到的粘结特性，帮助实现无空隙粘结，从而进一步提高整体可靠性。

　　由于弹性材料能帮助减小振动影响并能吸收可能破坏敏感组件和底材的热膨胀差异，因而低模量对于使电子组件应力最小化也很重要。在汽车电子典型操作温度范围中，当前有机硅配方不显示出玻璃温度(tg)，因此模量在这个周期中保持相当恒定。这一表现明显不同于用于电子的弹性环氧树脂。弹性环氧树脂的模量在汽车应用经常遇到的极端高低温之间增加三个以上的数量级。