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汽车电子与保护材料

【摘要】:
有机硅材料应用在各类汽车电子装置上已有数十年的历史。随著汽车工业与电子工业的发展与紧密結合,各种电子式控制机构和模块已被大量应用于各类控制系统中以提高汽车的性能与乘座的舒适性。而各种精密的电子式控制模块则需要适当的保护材料来保护以确保它的稳定性和可靠性。高性能的有机硅材料以其特有绝缘、防潮、防污、防蚀特性以及特別的低应力和耐热、耐寒等性能确保了各种电子式控制模块的稳定性和可靠性,也提供了汽车电子装

汽车电子与保护材料

    汽车行驶于道路上除了须藉由充沛的动力系统驱动外,更有赖于其灵敏与复杂的操控系统控制,使汽车能安全地在更佳条件下行驶。操控系统是一部汽车的神经中枢,它包含许多复杂而精密的控制机构和控制模块,藉由各种输出、侦测、诊断、反馈等讯息操控系统指导着各部件的运作。随著汽车工业与电子工业的发展与结合,各种电子式控制机构和模块逐渐被导入操控系统中以获得更精准、更敏捷的控制,从而提高汽车的性能。

 

    汽车行驶于道路时必须承受风、砂、雨、雪、高低温、振动等各种地型天候与污染物的侵蚀。因此各种精密的电子式控制模块必须藉由适当的保护材料来保护以确保它的稳定性和可靠性。在汽车电子应用领域中对保护材料的选择除了基本要求绝缘、防潮、防污、防蚀、导热等特性外,特別要求具有低应力和耐热、耐寒等性能。有机硅材料因为同时具备这些性能,因此在汽车电子领域中的应用特別受到重视,在汽车电子中的应用领域也越来越广。

 

有机硅的特性

    有机硅是一种人工合成,结构上以硅原子和氧原子为主链的一种高分子聚合物。由于构成主链的硅-氧结构具有较强的化学键结,因此有机硅高聚物的分子比一般有机高聚物对热、氧稳定得多。

    尽管有机硅在室温下的力学性能与其它材料差异不大,但其在高温及低温下的物理、力学性能表现卓越,温度在-60到+250℃多次交变而其性能不受影响,因而有机硅高聚物可在这个温度区域内长期使用。有些有机硅高聚物更能在低至-100℃下正常使用。又由于有机硅分子内有偶极作用,它能有效缓冲和减弱外部电场的影响,从而对连接在硅原子上的羟基有保护作用,使之不易受物理因素或化学试剂的侵蚀。用聚有机硅氧烷制成的各项产品除基本具有耐腐蚀、耐辐照、耐高低温外,还具有低吸湿性、高绝缘电阻、低介电常数、低应力、减振、环保、低毒性、难燃、和可返修等特性。

    因此有机硅被制成各式各样的粘接密封剂、灌封胶、绝缘涂料和硅脂等成品应用于各种电子装置中。

 

有机硅材料在汽车电子上的应用

    有机硅应用在汽车电子装置上有:粘接与密封剂、灌封胶、凝胶、绝缘涂料、导热胶等材料。这些材料被用于保护发动机控制模块、点火线圏与点火模块、动力系统模块、制动系统模块、废气排放控制模块、电源系统、照明系统、各种传感器、连接器等等。

    粘接与密封剂:使用在各类控制模块中做为对线路板上元器件的粘接固定,或是对大型元器件,例如电容、电感、与线圈做辅助性固定以防止元器件因受振动而脱落,有固定与减振的功能。另外也用做模块外壳粘接与密封,起到密封、防潮、防污、防蚀的功能。若使用导热性粘接剂则同时具有粘接与散热功能,可以用来固定功率器件或粘接散热板以达到粘接与散热功能。道康宁DC7091在各类控制模块外壳的密封、连接器的粘接处得到了广泛的使用。发动机控制模块中线路板与铝质散热外壳间的粘接则是导热性粘接剂的典型应用,道康宁1-9226导热粘结剂非常受欢迎。

 

灌封胶使用于各类控制模块上,对元器件做整体、一般性的灌封,以达到防潮、防污、防腐蚀的基本要求。使用有机硅灌封胶可达到减低应力与承受高低温冲击的功能。对于高功率的控制模块则采用导热性灌封胶,以达到散热的功能。雨刷控制器与电源系统模块等器件广泛的应用了有机硅灌封材料。HIDHigh Intensity Discharge)灯模块的灌封就是典型的应用。HID模块包含了点火器和转换器。使用的灌封胶必须具有良好的粘结性能和优异的介电性能,能防尘和防渗水,起到足够的绝缘保护作用;灌封胶必须比较柔软,能防止焊点的脱落;由于模块内部含有一些发热元件,所以灌封胶需要具有一定的导热作用;为了防止挥发性物质在灯管和折射器上发生雾化,灌封胶是精炼型的;灌封胶必须是UL94V-0阻燃级别。红叶硅胶HY-215TT双组份灌封胶应用于HID模块中就非常合适。

 

凝胶凝胶灌封材料是汽车电子装置中的主要用胶。功能与灌封胶相似,但提供更进一步的减低应力与减振的功能。对于精细线路在承受振动和承受很低温的情况下的线路保护特別具有功能。有机硅凝胶灌封材料的低应力与有机硅原有的绝缘、防潮性能使得有机硅凝胶灌封材料成为汽车电子中主要的灌封保护材料。保护发动机控制模块、点火线圏等便是其中典型的应用。而先进的汽电共享发动机的动力模块更使用了红叶硅胶HY-9400低温有机硅凝胶做为其灌封保护材料。这种灌封材料需要具有优异的防尘和防渗水性能,并且要求柔软度高,可以保护连线不受应力影响,甚至在-55℃环境下依旧保持高柔软度。

 

绝缘涂料涂布于各类控制系统或模块中的线路板上或半导体元件上,以达到防潮、防污、防蚀的目的。也可以涂布于电压或电流较高的电极上以防止跳火与短路。通过涂覆,能够使线路板和元件表面形成一绝缘和防潮层,也避免污染物引起短路,减少元器件与环境的接触并延阻腐蚀。并且保护电子装置中的金属接点免受环境的损坏,从而使产品的耐环境可靠性有一个质的飞跃。保护各种模块中的线路板和传感器等是其中典型的应用,例如雨刮器中的线路板就可以使用红叶硅胶HY-TT640无溶剂型敷形涂料加以保护,起到防水及其它液体的侵蚀。

 

导热材料:各种电子式控制模块中有许多高功率元器件在使用中会伴随产生大量的热,这会使得模块在工作中温度逐渐升高。为避免温度过高而损坏元器件和线路,必须有适当的散热途经以维持控制模块于适当的温度中工作。无论采用何种散热途经都必须使用导热材料做为介质来减低界面接触热阻,增加散热效能。有机硅材料中包括具有导热性的粘接剂、灌封胶、凝胶灌封材料,其中导热粘接剂被用来粘结固定功率组件与散热片。导热性灌封胶和凝胶被用来做为模块灌封,在发动机控制模块和动力系统模块中便使用了该技术的材料,例如道康宁1-9226导热粘结剂。

 

有机硅材料的应用发展

     有机硅材料应用在各类汽车电子装置上已有数十年的历史。随著汽车工业与电子工业的发展与紧密結合,各种电子式控制机构和模块已被大量应用于各类控制系统中以提高汽车的性能与乘座的舒适性。而各种精密的电子式控制模块则需要适当的保护材料来保护以确保它的稳定性和可靠性。高性能的有机硅材料以其特有绝缘、防潮、防污、防蚀特性以及特別的低应力和耐热、耐寒等性能确保了各种电子式控制模块的稳定性和可靠性,也提供了汽车电子装置的进一步发展和汽车工业技术进一步发展的空间。

 

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