Lựa chọn hợp chất đóng gói cho điện tử ô tô: Yêu cầu về nhiệt độ, độ ẩm và AEC-Q

Một hợp chất đóng gói ô tô không được chọn từ bảng dữ liệu một cách cô lập. Nó được chọn dựa trên hồ sơ ứng suất: khởi động lạnh -40 °C, ngâm trong khoang động cơ 125 °C hoặc 150 °C, 85 °C ở 85% độ ẩm tương đối trong 1000 giờ, hàng nghìn chu kỳ nhiệt, rung liên tục, phun muối và tiếp xúc với nhiên liệu, dầu và chất làm mát. Chất bọc phải chịu được tất cả những điều này trong khi vẫn giữ các mối nối hàn bên dưới nó nguyên vẹn — và trong khi không làm mất hiệu lực chứng nhận AEC-Q mà các thành phần đã đạt được.

Hướng dẫn này ánh xạ các yêu cầu đó với các đặc tính vật liệu cụ thể và cung cấp ma trận lựa chọn theo lĩnh vực ứng dụng ô tô.

Một sự hiểu lầm phổ biến: hợp chất đóng gói tự chúng không được chứng nhận AEC-Q. AEC-Q100 áp dụng cho các mạch tích hợp được đóng gói, AEC-Q101 cho các bán dẫn rời, AEC-Q200 cho các thành phần thụ động, AEC-Q102 cho quang điện tử và AEC-Q104 cho các mô-đun đa chip. Nhà cung cấp linh kiện chứng nhận chip và vỏ; chất bọc không được làm suy giảm chứng nhận đó.

Trong thực tế, điều này có nghĩa là vật liệu đóng gói phải:

• Chịu được các bài kiểm tra ứng suất tương tự mà mô-đun được chứng nhận, mà không bị nứt, bong tróc hoặc thoát ra các chất có hại.
• Không gây ô nhiễm ion (clorua, natri, kali) gây ra di chuyển điện hóa hoặc ăn mòn kim loại hóa nhôm và bạc.
• Giữ cho sự sai lệch CTE giữa silicon (≈3 ppm/K), mối hàn, đồng (≈17 ppm/K) và bản thân hợp chất không làm mỏi các mối nối hàn.
• Duy trì độ bền điện môi sau khi tiếp xúc với độ ẩm — một silicone đã đóng rắn hoàn toàn thường giữ > 18 kV/mm; một hợp chất bị hấp thụ độ ẩm hoặc có lỗ rỗng thì không.

Silicone đóng gói thắng trong điện tử ô tô chủ yếu nhờ mô đun thấp. Silicone đã đóng rắn ở Shore A 20–40 hoặc gel ở Shore OO 20–40 với độ giãn dài 150–400% hấp thụ sự sai lệch CTE thay vì truyền nó vào các mối nối hàn. Đối với các gói BGA hoặc chip-scale diện tích lớn, mô đun thấp thường có giá trị hơn độ dẫn nhiệt cao. Mục tiêu: mô đun dưới ~5 MPa cho các gói lớn, độ giãn dài trên 100%.

Silicone không lấp đầy dẫn khoảng 0,2 W/m·K. Các loại được lấp đầy đạt 1,0–3,0 W/m·K, nhưng việc lấp đầy làm tăng mô đun, tăng sự sai lệch CTE với vỏ và làm phức tạp quá trình phân phối. Sử dụng các loại dẫn nhiệt khi nhiệt thực sự phải đi qua hợp chất (mô-đun công suất, OBC/DC-DC, trình điều khiển LED), và giữ các loại không lấp đầy hoặc lấp đầy nhẹ có mô đun thấp cho các bảng điều khiển nơi hợp chất là lớp bảo vệ, không phải là đường dẫn nhiệt.

Hệ thống đóng rắn cộng thêm xúc tác bạch kim (1:1) là mặc định cho ô tô: không có sản phẩm phụ, đóng rắn sâu, thời gian sống có thể kiểm soát, đóng rắn tăng tốc bằng nhiệt. Điểm yếu của chúng là bị ức chế bởi lưu huỳnh, thiếc, amin và một số dư lượng urethane và epoxy — một rủi ro thực sự trong nhà máy nơi các cố định giống nhau tiếp xúc với các hóa chất khác nhau. Hệ thống đóng rắn ngưng tụ (10:1) khoan dung hơn với chất nền nhưng giải phóng rượu hoặc axit axetic trong quá trình đóng rắn, có thể ăn mòn đồng và làm căng các vỏ kín; chúng cũng đóng rắn chậm ở các phần dày. Đối với các mô-đun ô tô kín, đóng rắn cộng thêm 1:1 với khả năng tương thích chất nền đã được xác minh là lựa chọn an toàn hơn.

Siloxan dễ bay hơi có thể ngưng tụ trên các tiếp điểm rơle, bề mặt quang học và cửa sổ cảm biến, gây ra sự trôi điện trở tiếp xúc hoặc mờ. Chỉ định các loại có hàm lượng bay hơi thấp cho bất kỳ thứ gì chứa quang học hoặc rơle, và yêu cầu dữ liệu hàm lượng ion (Cl⁻, Na⁺, K⁺) cho các mạch có trở kháng cao.

UL94 V-0 thường được yêu cầu bên trong các mô-đun xe; cũng xác nhận tuân thủ RoHS/REACH và, đối với các bộ pin EV, các kỳ vọng về khả năng chống cháy liên quan của thiết kế bộ pin.

• Kiểm tra khả năng tương thích chất nền trước khi sản xuất: đóng gói một mẫu vật liệu vỏ thực tế và đóng rắn; kiểm tra sự ức chế, độ bám dính và đổi màu.
• Khử khí ở ≤ 5 mbar; lỗ rỗng là nguyên nhân hàng đầu gây ra lỗi HAST và sốc nhiệt trong các mô-đun được đóng gói.
• Xác minh hồ sơ đóng rắn bằng DSC hoặc sự phát triển độ cứng, không phải bằng cách chạm vào bề mặt. Bề mặt dính trên lõi đã đóng rắn là phổ biến với các hệ thống bị ức chế.
• Kiểm tra lỗ rỗng bằng X-quang hoặc CT trên sản phẩm đầu tiên và sau bất kỳ thay đổi nào về phân phối; xác định tỷ lệ diện tích lỗ rỗng chấp nhận được.
• Tiền xử lý trước các bài kiểm tra độ tin cậy: ngâm ẩm cộng với phơi nhiễm tương đương với hàn lại cho các mô-đun trải qua quá trình hàn lắp ráp.
• Xác minh điện sau kiểm tra: điện trở cách điện, chịu điện áp và kiểm tra chức năng sau mỗi khối ứng suất.
• Kiểm tra kéo độ bám dính trên các mẫu sản xuất theo lô, đặc biệt sau khi thay đổi lớp lót hoặc làm sạch.

• Mỏi mối hàn dưới sốc nhiệt: mô đun hợp chất quá cao hoặc CTE quá xa so với đồng — chuyển sang mô đun thấp hơn, không phải sang lớp dày hơn.
• Bong tróc tại thành vỏ: bề mặt bị nhiễm bẩn, không có lớp lót, hoặc ức chế đóng rắn; cũng bị làm trầm trọng thêm bởi độ dày quá mức và mô đun cao.
• Tăng dòng rò sau khi ẩm nóng: ô nhiễm ion hoặc đóng rắn không hoàn chỉnh — kiểm tra vật liệu đầu vào và tỷ lệ trộn.
• Mờ trên bề mặt quang học: hàm lượng bay hơi quá cao hoặc đóng rắn quá nhanh; chỉ định loại có hàm lượng bay hơi thấp và tốc độ tăng dần chậm hơn.
• Lắng cặn trong quá trình lưu trữ: các loại dẫn điện được lấp đầy cao cần khuấy trước khi phân phối; xác định thời hạn sử dụng và quy trình trộn.

Hợp chất đóng gói có AEC-Q100 được đề cập trên bảng dữ liệu có thực sự tuân thủ không?
Hãy cẩn thận với những tuyên bố như vậy. AEC-Q100 chứng nhận gói IC, không phải chất bọc. Thay vào đó, hãy yêu cầu dữ liệu kiểm tra cho thấy hợp chất vượt qua sốc nhiệt, 85/85 và HAST ở cấp độ mô-đun.

Tôi có thể sử dụng một hợp chất đóng gói cho tất cả các mô-đun ô tô không?
Thường là không. Yêu cầu về độ dẫn nhiệt, mô đun, CTI và thoát khí khác biệt rõ rệt giữa giai đoạn nguồn và đầu cuối radar. Một danh sách ngắn gồm hai hoặc ba loại được chứng nhận là tối ưu thực tế.

Mô đun thấp có nghĩa là bảo vệ kém không?
Không. Mô đun thấp cải thiện khả năng bảo vệ chống lại sự mỏi do CTE gây ra, vốn chiếm ưu thế trong các lỗi thực địa của ô tô. Khả năng bảo vệ chống sốc cơ học chủ yếu đến từ vỏ.

Quá trình chứng nhận mất bao lâu?
Các khối sốc nhiệt và ẩm nóng thường kéo dài 6–12 tuần. Lên kế hoạch lựa chọn vật liệu trước khi đóng băng thiết kế mô-đun, không phải sau đó.

Việc lựa chọn hợp chất đóng gói cho điện tử ô tô là một bài tập chứng nhận, không phải là tra cứu danh mục. Bắt đầu từ hồ sơ ứng suất, chọn hóa học đóng rắn cho các rủi ro ô nhiễm của nhà máy bạn, quyết định xem hợp chất là lớp bảo vệ hay đường dẫn nhiệt, và xác nhận ở cấp độ mô-đun. Chuỗi đó là những gì biến một bảng dữ liệu đạt yêu cầu thành một PPAP đạt yêu cầu.

Phạm vi sản phẩm silicone RTV-2 và hợp chất đóng gói của chúng tôi bao gồm các loại bảo vệ mô đun thấp, các loại dẫn nhiệt từ 1,0 đến 3,0 W/m·K và các hệ thống chống cháy cho các ứng dụng EV. Gửi cho chúng tôi bản vẽ mô-đun và hồ sơ kiểm tra của bạn và chúng tôi sẽ đề xuất một danh sách rút gọn đã được xác nhận với số lượng mẫu.