有机硅粘结剂用作晶片粘着，元件粘着，上盖密封和其他高要求应用，可抵抗极端温度和极端操作环境中的污染

汽车中的发动机电控模块、点火线圈与点火模块、动力模块及各类传感器等的工作温度相当高，环境恶劣，对汽车电子设备材料提出了很高的要求。有机硅材料以其出色的热稳定性、耐氧化性、耐湿性、易粘结性及低应力，广泛用于粘合剂/密封剂、灌封胶、导热产品、敷形涂料中，提高了汽车电子产品的性能表现。

据统计，当今所有汽车的应用创新约有85%与电气或电子相关，机电产品正逐步取代传统的机械和液压产品。专家预测，不久的将来，汽车中电子技术的价值平均能占到整车价值的40%左右。与此同时，由于电气/电子故障引发的汽车故障率呈上升趋势，促使OEM和一级供用商采用苛刻的可靠性标准，努力寻求改善电子产品性能的新材料和新设计。

传统电子设备材料

传统电子设备材料有环氧树脂、聚氨酯橡胶、聚异丁烯(PIB)、对二甲苯和丙烯酸，每一种材料都有其独特的优点和局限性，应用于粘合剂、密封胶、敷形涂料、凝胶、灌封剂和导热材料上。

环氧树脂通常都能与不同的底材粘结，易在室温或加热条件下固化，但耐高温性能有限，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；聚氨酯橡胶的优点是具有较低湿气穿透性、良好的低温柔软性、可降低应力，但是大多数只具有有限高温性能，通常需要使用底漆才能获得与金属之间的良好粘结强度；聚异丁烯的性能和聚氨酯橡胶类似，但对溶剂、油类和化学品的耐受性相对较差；对二甲苯常被用于合成敷形涂料，不足之处是成本较高、对污染物敏感、震动时容易开裂，需要在真空中应用；丙烯酸通常被视为低成本的选择，但是随着规范要求的提高，它的竞争力正在下降。

有机硅材料的性能表现

除了能满足汽车电子产品对绝缘、防潮、防污、防蚀、导热等基本要求,有机硅在热稳定性、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等方面也有出色的表现，这些性能帮助汽车电子产品具有更高的可靠性和更长的寿命。

□ 热稳定性。有机硅聚合物分子间作用力随时间变化非常小，在-50～+200℃内进行操作，物理性能和电气性能非常稳定，能承受恶劣环境。

□ 出色的耐湿性。有机硅不易吸收水分子，同时，其高气体渗透性使得湿气快速散逸，从而消除潜在腐蚀源。

□ 优异的粘附性。有机硅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。

□ 低应力。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玻璃温度(Tg)，因此模量在这个周期中保持相当恒定，这一性能明显优于弹性环氧树脂。

图1 低粘度有机硅敷形涂料喷涂，应用于组装电路板，无需溶剂就能调节粘度，适用于尺寸变化很广的组件、保护要求和加工设备

　　
有机硅在汽车电子中的应用

由于优异的性能表现，有机硅可被制成各种各样的粘结剂、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等成品，应用于保护发动机控制模块、点火线圈与点火模块、动力系统模块、制动系统模块、废气排放控制模块等。

1、粘结剂/密封剂

在汽车电子中，需要材料具有紧密的粘着性和热稳定性。当元件和电路板由于快速热循环膨胀或收缩时，弹性体有机硅粘结剂有助于吸收热膨胀，避免由刚性粘结剂传递至组件的应力。有机硅的独特热稳定性使得它们能在极端温度和反复热冲击下保持弹性。有机硅粘结剂固化后表现出低模量，能有效地消除热应力和机械应力，从而明显增强电子元件的可靠性和使用寿命。

某些特殊应用或加工工艺还需要独特性质的粘结剂。例如，热敏感性元件和底材需要有机硅能在低温下固化；在质量控制验收中，用以验证材料在转移至下一步生产步骤之前是否应用正确。这些案例中，常将有机硅粘结剂和紫外线染料共同设计成允许感应器或照相控制系统核实是否获得必须的覆盖率；特殊中间体也能用于合成具有极端低挥发性的有机硅粘结剂，一些粘结剂的挥发物含量低至可列为航空级别材料；热导有机硅粘结剂设计用于帮助消除组件和电路的热量，从而使得高温条件下发动机舱内元器件的更高可靠性和更长寿命。 

有机硅能利用两种截然不同的粘结机理，即机械粘结和化学粘结。有机硅粘结剂还可提供多方面的加工性，具有很广的固化条件。例如，许多产品能在室温下固化；某些配方易于调节粘度，允许制造商在高速、高热生产线和不可承受高温的温度敏感组件下使用同种粘结剂；具有特定流动性质，无论组装件是否需要固位的高粘度膏剂或能填补空隙和不规则沟道的可流动的自流平粘结剂。

2、敷形涂料

有机硅敷形涂料具有获得所有具有良好粘结力的表面完整覆盖率的能力，成为保护电路的关键因素之一。有机硅非常低的表面张力和优异的润湿特性帮助实现一个无空隙粘结，从而通过不允许任何湿气冷凝的空间而获得整体可靠性。有机硅的透气性意味着任何涂层以下的湿气可散逸。 

发动机舱内电子元器件要求敷形涂料具有更强的柔软性，以避免脚距和极小元件上出现不必要的应力。硬质敷形涂料、底材及元件之间的热膨胀系数(CTE)差异实际上能损坏细小引脚和接头，特别是在反复温度循环条件下，这使得涂层损坏了用做被保护的底材。弹性有机硅涂料帮助降低热循环导致的电线损坏率和电路损坏，从而具有更高可靠性和更低质量问题。

传统上通过喷涂、浸渍、注射或流涂应用，有机硅越来越多地用于选择性涂布和自动涂布操作，从而使高速自动加工成为可能。一些配方设计用于室温或加热加速固化，另一些配方则专门为高速、高温加工而开发。

3、灌封剂

灌封剂是设计为完全植入电子元件和电路的保护材料。它们特别用于将电路与非常恶劣的使用环境隔离，并为高压电路提供高压绝缘，从而保护接头免受热和机械应力的影响。有机硅灌封剂通常都用于厚层。 越来越多的有机硅灌封剂具有自粘着能力，当固化加热至100℃以上时，不需要预先喷底漆，它们就能很好地与许多常用底材粘结。此外，它还具有高抗剪强度、光学清澈性、阻燃性和极端低温性能，特定材料配方还可提供热导性或挥发性，有些配方可用于满足UL规范。

有机硅灌封剂通常以无溶剂双组分液体的形式提供，该液体的混合比率为1:1 (基于固化剂)。当以恰当的比例混合时，它们固化成有弹性的无应力弹性体。有些材料在室温下就可以固化。有机硅灌封剂的皱缩通常都最小，它们不释放热量(放热曲线)或有害副产品。即使在完全密闭条件下，无论厚薄，它们均可固化。

4、绝缘凝胶

绝缘凝胶是特殊等级的灌封剂，能固化成具有良好缓冲、弹性和自我修复性质的极软材料。胶体提供缓解热应力和机械应力的最佳方法，同时保持弹性体体积稳定。它们特别地用于厚层，特别是高密度引线。有些特别材料用于提高性能，诸如高光学穿透性、耐溶剂性、耐油性、低挥发性或阻燃性。

凝胶材料的主要特性是其本身固化后具有粘性表面，这使其能在无需底漆的情况下保持对多数底材的物理粘性。这一粘性使得有机硅在固化胶受损或被切割时能自我修复，从而有效地重新密封组装件。这一自我修复能力也允许在无需牺牲材料保护的情况下，使用探针直接通过胶体来进行电路测试。

凝胶也具有良好的润湿特性，能与底材和元件紧密接触，使得聚集湿气的微观空隙降低到最小。固化胶体容易排除液态水，允许周围环境的湿气穿透。

图2 双组分有机硅凝胶能在特殊混合器中混合，提供1:1的比率，混合蓝色和黄色组分后呈现的均匀绿色可证实这一点

有机硅胶体通常以双组分低粘度液体的方式提供，但也可以以单组分材料的方式提供，这样就消除了计量和混合的需要。双组分材料能在室温或温和加温下固化，而单组分材料需要加热固化，但是不产生热量或副产品危害。有些胶体专为用于高速加工的极快速紫外线光固化而设计。和许多有机硅材料一样，某种阻止固化的杂质可影响凝胶固化。使用常用底材清洁剂，诸如VMS(挥发性甲基硅氧烷)、异丙醇、甲苯或丙酮能得到最佳结果。

5、热界面材料

随着发动机越来越紧凑，以及汽车内耗能组件的增多，驱使工程师关注消除过量热量的创新技术。热界面材料（TIM）是在热源和其他表面或介质(例如散热片或周围空气)之间的热导通道，是电子设计中重要的热阻源。TIM的一个重要特点是它具有与底材紧密接触的能力，这可减小空气空隙，帮助热传递。由于有机硅材料能获得优异的表面接触和底材无空隙覆盖，在热管理应用中具有出色稳定性，TIM经常选择有机硅材料。

有机硅TIM可以以不同物理形式生产，包括热导粘结剂、空隙填充剂、凝胶、灌封剂、预成型片，甚至在特定温度下从固体至非流动膏剂的相变材料。类似于其他有机硅材料，有机硅TIM低模量意味着它们的弹性足以吸收热膨胀系数(CTE)的差异，不会传递应力至组件或底材。 

热管理材料能用于特殊条件，包括低挥发性、阻燃性、低粘结厚度或其他要求。因为具有多种物理状态，有机硅TIM能满足不同应用的要求。

有机硅的市场应用前景

汽车电子产品的创新设计对生产元件和电路板的产品提出了更高可靠性要求，超出了传统产品的极限，更高的工作温度也会加剧热膨胀系数(CTE)的不匹配，增加了元件表面的应力，导致弯曲、物理损坏和过早故障。在目前和刚问世的汽车设计中，发动机舱中的更高温度和增加的电子元件功率，特别是在机电应用或HEV(混合电气车辆)控制单元中，都导致需要更高的耐热性。此外，光学清澈的有机硅正快速进入汽车市场，尤其体现在它们是发光二极管、成型光学仪器和光学感应器稳定性保护的关键因素。

由于物理性质和广泛商用的加工属性，有机硅不久会成为汽车电子产品的启动器。通过改进电子、光学电路和组件的性能并减少其故障，有机硅材料将被设计用于满足汽车工业对更安全，更轻型、更高性能元件的需求，具有比以往更高的可靠性，适应逐渐恶劣的环境。