انتخاب ترکیب گلدانی برای الکترونیک خودرو: الزامات دما، رطوبت و AEC-Q

یک ترکیب گلدانی خودرو به تنهایی از یک دیتاشیت انتخاب نمی شود. این ترکیب در برابر یک پروفیل تنش انتخاب می شود: استارت سرد 40- درجه سانتیگراد، دمای زیر کاپوت 125 درجه سانتیگراد یا 150 درجه سانتیگراد، 85 درجه سانتیگراد در 85 درصد رطوبت نسبی به مدت 1000 ساعت، هزاران چرخه حرارتی، لرزش مداوم، اسپری نمک و تماس با سوخت، روغن و خنک کننده. کپسول باید در برابر همه اینها مقاومت کند و در عین حال اتصالات لحیم کاری زیر آن را سالم نگه دارد - و در عین حال صلاحیت AEC-Q را که قطعات قبلاً کسب کرده اند، باطل نکند.

این راهنما آن الزامات را با خواص مادی مشخص مطابقت می دهد و یک ماتریس انتخاب بر اساس منطقه کاربرد خودرو ارائه می دهد.

یک سوء تفاهم رایج:ترکیبات گلدانی خودشان گواهی AEC-Q ندارند.AEC-Q100 برای مدارهای مجتمع بسته بندی شده، AEC-Q101 برای نیمه هادی های گسسته، AEC-Q200 برای اجزای غیرفعال، AEC-Q102 برای اپتوالکترونیک و AEC-Q104 برای ماژول های چند تراشه ای اعمال می شود. تامین کننده قطعه، تراشه و بسته را واجد شرایط می کند؛ کپسول نباید آن صلاحیت را تضعیف کند.

در عمل این بدان معناست که ماده گلدانی باید:

• بدون ترک خوردگی، جدا شدن یا انتشار گونه های مضر، از همان تست های تنش که ماژول برای آن واجد شرایط است، جان سالم به در ببرد.
• آلودگی یونی (کلریدها، سدیم، پتاسیم) که باعث مهاجرت الکتروشیمیایی یا خوردگی فلزات آلومینیوم و نقره می شود را معرفی نکند.
• اختلاف CTE بین سیلیکون (تقریباً 3 ppm/K)، لحیم، مس (تقریباً 17 ppm/K) و خود ترکیب را از خستگی اتصالات لحیم کاری حفظ کند.
• استحکام دی الکتریک را پس از قرار گرفتن در معرض رطوبت حفظ کند - یک سیلیکون کاملاً پخته شده معمولاً > 18 کیلو ولت بر میلی متر را حفظ می کند؛ یک ترکیب جذب شده از رطوبت یا دارای حفره اینطور نیست.

گلدانی سیلیکونی عمدتاً به دلیل مدول پایین در الکترونیک خودرو برنده می شود. یک سیلیکون پخته شده در Shore A 20-40 یا یک ژل در Shore OO 20-40 با ازدیاد طول 150-400 درصد، اختلاف CTE را جذب می کند به جای اینکه آن را به اتصالات لحیم کاری منتقل کند. برای بسته های BGA با مساحت بزرگ یا بسته های تراشه، مدول پایین معمولاً ارزشمندتر از هدایت حرارتی بالا است. هدف: مدول کمتر از حدود 5 مگاپاسکال برای بسته های بزرگ، ازدیاد طول بیش از 100 درصد.

سیلیکون بدون پرکننده تقریباً 0.2 وات بر متر کلوین را هدایت می کند. درجات پر شده به 1.0-3.0 وات بر متر کلوین می رسند، اما پر کردن مدول را افزایش می دهد، CTE را با محفظه افزایش می دهد و توزیع را پیچیده می کند. از درجات رسانای حرارتی در جایی که گرما واقعاً باید از ترکیب عبور کند (ماژول های قدرت، OBC/DC-DC، درایورهای LED) استفاده کنید و درجات با مدول پایین بدون پرکننده یا با پرکننده کم را برای بردهای کنترلی که ترکیب یک لایه محافظ است، نه یک مسیر حرارتی، نگه دارید.

سیستم های پخت افزایشی کاتالیز شده با پلاتین (1:1) برای خودرو پیش فرض هستند: بدون محصولات جانبی، پخت در عمق، عمر گلدان قابل کنترل، پخت تسریع شده با حرارت. ضعف آنها مهار شدن توسط گوگرد، قلع، آمین و برخی بقایای اورتان و اپوکسی است - یک خطر واقعی در کارخانه ای که همان وسایل از شیمی های مختلف لمس می کنند. سیستم های پخت تراکمی (10:1) نسبت به بسترهای مختلف تحمل بیشتری دارند اما الکل یا اسید استیک را در حین پخت آزاد می کنند که می تواند مس را خورده و محفظه های بسته را تحت فشار قرار دهد؛ آنها همچنین در بخش های ضخیم به آرامی پخت می شوند. برای ماژول های خودروی بسته، پخت افزایشی 1:1 با سازگاری بستر تایید شده، انتخاب ایمن تری است.

سیلوکسان های فرار می توانند روی کنتاکت های رله، سطوح نوری و پنجره های سنسور متراکم شوند و باعث انحراف مقاومت کنتاکت یا مه گرفتگی شوند. برای هر چیزی که حاوی اپتیک یا رله است، درجات با فراریت کم را مشخص کنید و برای مدارهای با امپدانس بالا، داده های محتوای یونی (Cl-, Na+, K+) را درخواست کنید.

UL94 V-0 اغلب در داخل ماژول های خودرو مورد نیاز است؛ همچنین انطباق با RoHS/REACH و برای بسته های باتری EV، انتظارات مربوط به مقاومت در برابر آتش طراحی بسته را تأیید کنید.

• تست سازگاری بسترقبل از تولید: نمونه ای از ماده واقعی محفظه را گلدانی کرده و پخت کنید؛ برای مهار، چسبندگی و لکه دار شدن بررسی کنید.
• خلاء زداییدر ≤ 5 میلی بار؛ حفره ها عامل شماره یک شکست HAST و شوک حرارتی در ماژول های گلدانی هستند.
• تأیید پروفایل پختبا DSC یا توسعه سختی، نه با لمس سطح. یک سطح چسبناک روی یک هسته پخته شده با سیستم های مهار شده رایج است.
• بازرسی حفرهبا اشعه ایکس یا CT روی اولین قطعه و پس از هرگونه تغییر در توزیع؛ کسری از ناحیه حفره قابل قبول را تعریف کنید.
• پیش شرط گذاری قبل از تست قابلیت اطمینان:غوطه وری در رطوبت به علاوه قرار گرفتن در معرض معادل لحیم کاری مجدد برای ماژول هایی که لحیم کاری مونتاژ را تجربه می کنند.
• تأیید الکتریکی پس از تست:مقاومت عایق، تحمل دی الکتریک و تست عملکردی پس از هر بلوک تنش.
• تست کشش چسبندگیروی نمونه های تولیدی در هر دسته، به خصوص پس از تغییرات پرایمر یا تمیز کردن.

• خستگی اتصال لحیم کاری تحت شوک حرارتی:مدول ترکیب بیش از حد بالا یا CTE دورتر از مس - به مدول پایین تر تغییر دهید، نه به یک لایه ضخیم تر.
• جدا شدن در دیواره محفظه:سطح آلوده، عدم وجود پرایمر، یا مهار پخت؛ همچنین با ضخامت بیش از حد و مدول بالا تشدید می شود.
• افزایش جریان نشتی پس از گرمای مرطوب:آلودگی یونی یا پخت ناقص - مواد ورودی و نسبت اختلاط را بررسی کنید.
• مه گرفتگی روی سطوح نوری:محتوای فرار بیش از حد بالا یا پخت خیلی سریع؛ درجه با فراریت کم و یک شیب کندتر را مشخص کنید.
• ته نشین شدن پرکننده در انبار:درجات رسانای با پرکننده بالا نیاز به هم زدن قبل از توزیع دارند؛ عمر مفید و رویه اختلاط را تعریف کنید.

آیا یک ترکیب گلدانی با ذکر AEC-Q100 در دیتاشیت واقعاً مطابق است؟
با چنین ادعاهایی با احتیاط برخورد کنید. AEC-Q100 بسته IC را واجد شرایط می کند، نه کپسول را. در عوض، داده های تست را بخواهید که نشان می دهد ترکیب در سطح ماژول از شوک حرارتی، 85/85 و HAST عبور کرده است.

آیا می توانم از یک ترکیب گلدانی در تمام ماژول های خودرو استفاده کنم؟
معمولاً نه. الزامات هدایت حرارتی، مدول، CTI و انتشار گاز بین یک مرحله قدرت و یک جلوی رادار به شدت متفاوت است. یک لیست کوتاه واجد شرایط از دو یا سه درجه، بهینه عملی است.

آیا مدول پایین به معنای حفاظت ضعیف است؟
خیر. مدول پایین حفاظت در برابر خستگی ناشی از CTE را بهبود می بخشد که خرابی های میدانی خودرو را غالب می کند. حفاظت در برابر شوک مکانیکی عمدتاً از طریق محفظه تامین می شود.

صلاحیت چقدر طول می کشد؟
بلوک های شوک حرارتی و گرمای مرطوب معمولاً 6-12 هفته طول می کشند. انتخاب مواد را قبل از انجماد طراحی ماژول برنامه ریزی کنید، نه بعد از آن.

انتخاب یک ترکیب گلدانی برای الکترونیک خودرو یک تمرین صلاحیت است، نه جستجو در کاتالوگ. از پروفیل تنش شروع کنید، شیمی پخت را برای خطرات آلودگی کارخانه خود انتخاب کنید، تصمیم بگیرید که آیا ترکیب یک لایه محافظ است یا یک مسیر حرارتی، و در سطح ماژول اعتبارسنجی کنید. آن دنباله همان چیزی است که یک دیتاشیت موفق را به یک PPAP موفق تبدیل می کند.

محدوده ترکیبات گلدانی و سیلیکون RTV-2 ما شامل درجات محافظ با مدول پایین، درجات رسانای حرارتی از 1.0 تا 3.0 وات بر متر کلوین، و سیستم های مقاوم در برابر شعله برای کاربردهای EV است. نقشه ماژول و پروفیل تست خود را برای ما ارسال کنید و ما یک لیست کوتاه اعتبارسنجی شده با مقادیر نمونه پیشنهاد خواهیم داد.