Μη-Θερμικά μαξιλάρια σιλικόνης: Ο αόρατος κηδεμόνας των αισθητήρων ακριβείας και οι τεχνικές ανακαλύψεις τους

Στον κόσμο των αισθητήρων ακριβείας, όπου κάθε σήμα που έχει συλληφθεί είναι υψίστης σημασίας, η θερμοκρασία βρίσκεται ως αόρατος αντίπαλος στην απόδοση. Για να δαμάσει αυτό το θερμικό θηρίο, τα υλικά θερμικής διασύνδεσης αναπτύχθηκαν για να δρουν ως κρίσιμη γέφυρα, μεταφέροντας θερμότητα από το τσιπ στη ψύκτρα. Μεταξύ των πολλών λύσεων, ένα φαινομενικά εξειδικευμένο υλικό—το μη-θερμικό μαξιλάρι σιλικόνης—έχει ανυψωθεί σε ένα χρυσό πρότυπο στην κοπή-τα πεδία άκρων όπως οι κάμερες αυτοκινήτων και το Lidar, καθιστώντας ένα απαραίτητο στοιχείο. Η άνοδό του δεν είναι μια απλή υποκατάσταση υλικού, αλλά μια απεργία ακριβείας ενάντια στους κινδύνους μόλυνσης και αποτυχίας.
Αυτή η αμείλικτη επιδίωξη ενός "μηδέν-Η μόλυνση "το περιβάλλον προέρχεται από ένα θεμελιώδες ελάττωμα που είναι εγγενές στην παραδοσιακή σιλικόνη-Με βάση θερμικά υλικά: outgassing σιλοξάνης. Υπό λειτουργικές θερμοκρασίες, τα συμβατικά μαξιλαράκια σιλικόνης απελευθερώνουν χαμηλά-μοριακός-Σιλοξάνες βάρους. Αυτές οι μικροσκοπικές μολυσματικές ουσίες μπορούν να μεταναστεύσουν σε οπτικά εξαρτήματα ακριβείας, όπως φακοί κάμερας, φίλτρα IR ή η ίδια η επιφάνεια του αισθητήρα, σχηματίζοντας μια λιπαρή μεμβράνη. Αυτή η μεμβράνη προκαλεί καταστροφική οπτική μόλυνση, οδηγώντας σε μειωμένη μεταφορά φωτός, θολές εικόνες, μειωμένη αντίθεση και ακόμη και φρικιαστική λάμψη ή φάντασμα. Για ένα αυτόνομο σύστημα οδήγησης που βασίζεται σε ένα σαφές οπτικό πεδίο για απόφαση-Κάνοντας, αυτό το "τυφλό" της όρασής του είναι μη-Ερυθρό όριο διαπραγματεύσιμης ασφάλειας. Ομοίως, στα συστήματα LIDAR, ένα μολυσμένο οπτικό παράθυρο αποδυναμώνει τη μετάδοση και τη λήψη λέιζερ, διακυβεύοντας άμεσα το εύρος ανίχνευσης και την ακρίβεια.
Πέρα από την οπτική μόλυνση, τα σιλοξάνη αποτελούν επίσης απειλή για την ηλεκτρική αξιοπιστία μιας συσκευής. Όταν αυτά τα μόρια παρασύρονται και εγκατασταθούν σε ηλεκτρικές επαφές—Μέσα σε ρελέ, διακόπτες ή συνδετήρες—το μικρό-Το Arcing που συμβαίνει κατά τη διάρκεια της λειτουργίας μπορεί να τα σπάσει. Αυτή η διαδικασία, παρουσία οξυγόνου, σχηματίζει ένα σκληρό, μονωτικό στρώμα διοξειδίου του πυριτίου (Σίο). Με την πάροδο του χρόνου, αυτό το μονωτικό στρώμα αυξάνει δραματικά την αντίσταση επαφής, οδηγώντας τελικά σε διακοπή σήματος ή αποτυχία μεταγωγής. Ως εκ τούτου, σε συστήματα με εξαιρετικά υψηλό-Απαιτήσεις αξιοπιστίας όρου, όπως ηλεκτρονικά αυτοκινήτων όπως κάμερες, χιλιοστόμετρο-κύμα ραντάρ και το υψηλό-Υπολογίστε τους ελεγκτές τομέα (ECU/DCU) Αυτό ενσωματώνει, μετριάζοντας αυτόν τον κίνδυνο έχει γίνει μια αρχή πρωταρχικής σχεδίασης. Είναι ακριβώς λόγω αυτών των δύο σημείων πόνου πυρήνα που δεν είναι-Τα θερμικά μαξιλαράκια σιλικόνης έχουν γίνει το υλικό επιλογής, που χρησιμεύει ως "αόρατος κηδεμόνας" της απόδοσης και της αξιοπιστίας του αισθητήρα.
Ωστόσο, εγκαταλείποντας το πηγάδι-εκτέλεση και ώριμη σιλικόνη-βασισμένα συστήματα υπέρ του μη-υλικά σιλικόνης (συνήθως ακρυλικό-πολυμερή που βασίζονται) είναι ένα τεχνολογικό μονοπάτι γεμάτο προκλήσεις. Το κύριο αυτών είναι η λεπτή ισορροπία μεταξύ της θερμικής αγωγιμότητας και των μηχανικών ιδιοτήτων. Η υψηλή αγωγιμότητα ενός θερμικού μαξιλαριού βασίζεται σε υψηλή φόρτωση θερμικών πληρωτικών, αλλά το μη-Η μήτρα σιλικόνης είναι εγγενώς λιγότερο εύκαμπτη από τη σιλικόνη. Ένα υπερβολικό φορτίο πλήρωσης κάνει το υλικό σκληρό και εύθραυστο, μειώνοντας τη συμπιεστότητα και την ανθεκτικότητα του. Αυτή η κακή συμμόρφωση την εμποδίζει να γεμίσει αποτελεσματικά τα μικροσκοπικά κενά μεταξύ του τσιπ και της ψεκασμού, αυξάνοντας έτσι τη διεπιφανειακή θερμική αντίσταση και υπονομεύοντας το συνολικό αποτέλεσμα ψύξης. Η επίτευξη τόσο της υψηλής θερμικής αγωγιμότητας όσο και της επαρκείς απαλότητας με χαμηλά χαρακτηριστικά του στρες είναι το πρώτο μεγάλο εμπόδιο για κάθε μηχανικό υλικού.
Στη συνέχεια είναι η δοκιμή του Long-Αξιοπιστία όρου. Το περιβάλλον της αυτοκινητοβιομηχανίας είναι σκληρό, απαιτώντας από τους αισθητήρες και τα εξαρτήματά τους πάνω από 15 χρόνια θερμικής ποδηλασίας, κραδασμών και σοκ χωρίς υποβάθμιση της απόδοσης. Είτε ένα μη-Το υλικό σιλικόνης μπορεί να αντέξει τη δοκιμασία του χρόνου όπως το αντίστοιχο της σιλικόνης—χωρίς σκλήρυνση, ρωγμή ή αποτυχία κάτω-συνθήκες θερμότητας—Απαιτεί επικύρωση μέσω εκτεταμένων και αυστηρών δοκιμών γήρανσης. Επιπλέον, μη-Τα υλικά σιλικόνης εμφανίζουν συχνά υψηλότερη επιφάνεια επιφάνειας, τα οποία μπορούν να παρουσιάσουν προκλήσεις επεξεργασίας στο Die-Κοπή και αυτοματοποιημένο συγκρότημα.
Ενόψει αυτών των τεχνικών φραγμών, οι εξελίξεις στην επιστήμη των υλικών παρέχουν τις ανακαλύψεις. Στο μέτωπο της διατύπωσης, οι καινοτομίες περιλαμβάνουν πρωτοποριακές μήτρες τροποποιημένων πολυμερών και χρησιμοποιούν πολλαπλούς-Τα μίγματα των θερμικών πληρωτικών με ποικίλα μεγέθη σωματιδίων και σχήματα. Αυτό δημιουργεί εξαιρετικά αποτελεσματικές "θερμικές εθνικές οδούς" μέσα στο υλικό. Επιπλέον, η επιφανειακή επεξεργασία των πληρωτικών ενισχύει τη συμβατότητά τους με τη μήτρα πολυμερούς, επιτυγχάνοντας μια βέλτιστη ισορροπία μεταξύ της απαλότητας και της θερμικής απόδοσης. Όσον αφορά την αξιοπιστία, οι κατασκευαστές δημιουργούν πρωτόκολλα δοκιμών που είναι πολύ πιο αυστηρά από τα πρότυπα της βιομηχανίας, προσομοιώνοντας ακραίες συνθήκες για να εξασφαλίσουν σταθερή απόδοση προϊόντων καθ 'όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής του. Το πιο σημαντικό είναι ότι έχει προκύψει μια τάση συνεργατικής ανάπτυξης, όπου οι προμηθευτές υλικών ασχολούνται με σχεδιαστές αισθητήρων από τα πρώτα στάδια για τη δημιουργία προσαρμοσμένων λύσεων για συγκεκριμένες εφαρμογές. Αυτό όχι μόνο βελτιστοποιεί τη θερμική απόδοση αλλά και μετριάζει τους πιθανούς κινδύνους από το έδαφος.
Συμπερασματικά, η ευρεία υιοθέτηση μη-Τα θερμικά μαξιλαράκια σιλικόνης στη βιομηχανία αισθητήρων είναι μια αναπόφευκτη συνέπεια της αναζήτησης της σύγχρονης παραγωγής ακριβείας για τελική απόδοση και απόλυτη αξιοπιστία. Αντιμετωπίζουν όχι μόνο ένα πρόβλημα θερμικής διαχείρισης, αλλά έναν συστηματικό κίνδυνο οπτικής και ηλεκτρικής αποτυχίας που προκαλείται από "μόλυνση σιλικόνης". Αν και τεχνικές προκλήσεις στην εξισορρόπηση των επιδόσεων και τη διασφάλιση πολύ-Η αξιοπιστία του όρου παραμένει, είναι η συνεχής καινοτομία και οι ανακαλύψεις σε αυτόν τον τομέα που παρέχουν το στερεό και αξιόπιστο υλικό θεμέλιο για τη σταθερή πρόοδο της κοπής-τεχνολογίες άκρων όπως αυτόνομη οδήγηση και υψηλή-τελική απεικόνιση