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La discusión sobre la selección de cintas de cobre recubiertas de estaño generalmente gira en torno a tres números: resistencia superficial, eficiencia de blindaje y soldabilidad. La intención original del Estaño se resume como "prevenir la oxidación del cobre", una afirmación que no se equivoca, pero no explica un hecho clave de ingeniería: por qué la resistencia al contacto se descontrola después de la oxidación del cobre desnudo, mientras que la resistencia al contacto se mantiene dentro del rango disponible después de la misma oxidación de la lámina de cobre recubierta de Estaño.
La respuesta no es que el estaño "no se oxida", sino que los óxidos de estaño y cobre siguen una lógica completamente diferente en el comportamiento eléctrico.
El óxido de cobre es una "pared" y el óxido de estaño es una "membrana".
El cobre produce óxido de cobre, óxido de cobre e incluso carbonato de cobre básico verde en el aire húmedo. Estos óxidos de cobre son semiconductores e incluso aislantes. Cubren la superficie del cobre de una manera relativamente densa, una vez formada, la resistencia de contacto aumenta significativamente, la continuidad de baja resistencia del Circuito de tierra se destruye y la eficiencia del blindaje disminuye con el tiempo. Lo que es más difícil es que esta película de óxido es difícil de destruir mecánicamente bajo la presión de compresión convencional - se adhiere a la superficie de cobre y no "deja paso" porque la cinta se pega y los dedos se compactan. Para los escenarios que requieren soldadura, la superficie de cobre oxidado no se puede humedecer por soldadura en absoluto, incluso si apenas se solda, la soldadura no es confiable.
Características de ingeniería de la capa de óxido de estaño
La superficie del Estaño también forma óxidos, pero esta película de óxido es extremadamente delgada y frágil. Durante el contacto mecánico del conector o de la interfaz de tierra, esta película se rompe fácilmente y la corriente eléctrica fluye a través del contacto directo entre el metal y el metal. La capa de óxido de estaño no es una "pared" que bloquea la corriente eléctrica, sino una película delgada que puede ser "empujada" bajo presión.
El significado de ingeniería de esta diferencia es muy directo:La fiabilidad a largo plazo de la cinta de cobre recubierta de estaño, el núcleo no radica en "nunca oxidarse", sino en "después de la oxidación, la resistencia al contacto todavía se puede restaurar a niveles bajos a través de la compresión o soldadura".La oxidación del cobre es un aumento acumulativo e irreversible de la resistencia; La oxidación del Estaño es una película superficial que se puede romper localmente bajo la acción mecánica o el calor de soldadura. Es por eso que la resistencia al contacto puede aumentar un orden de magnitud después de que la cinta de cobre desnudo se almacene en un ambiente húmedo durante un período de tiempo, mientras que la cinta de estaño mantiene la continuidad de puesta a tierra disponible en las mismas condiciones.
Espesor de la capa de estaño: 0,7 micras a 3 micras, no un número que se puede llenar casualmente
La elección del grosor de la capa de estaño requiere encontrar un equilibrio entre "proteger la matriz de cobre" y "no introducir demasiada resistencia adicional". La resistencia eléctrica del Estaño es mayor que la del cobre (alrededor de 11,5 muohm · cm vs 1,68 muohm · cm), y la capa de estaño demasiado gruesa aumentará la resistencia superficial; Sin embargo, la capa de estaño es demasiado delgada, los poros y la cobertura son incompletos, y la matriz de cobre todavía estará expuesta a un ambiente corrosivo.
Intervalo de ingeniería típico del espesor de la capa de estaño
El espesor de la capa de estaño galvanizado en caliente es de 0,7 a 2 micras, y la capa de estaño galvanizado es común en 2 a 3 micras. La soldabilidad tiene requisitos claros para el grosor: una capa de estaño de 0,7 a 2 micras puede proporcionar una buena soldabilidad, pero hay diferencias entre "soldable" y "fácil de soldar", y una capa de estaño más gruesa (más de 2 micras) generalmente corresponde a una mejor humectación de soldadura y un tiempo de retención de soldabilidad más largo.
Para aplicaciones con puesta a tierra y blindaje como funciones principales y sin soldadura, la fina capa de estaño de 0,7 a 1 micra ya puede proporcionar protección antioxidante básica y resistencia de contacto restaurable. En los casos en que se requiera soldadura directa, la capa de estaño debe inclinarse entre 2 y 3 micras para garantizar que la soldadura pueda humedecer completamente y formar compuestos intermetálicos confiables. Para las rutas de señal de alta frecuencia, la pérdida de alta frecuencia de la capa de estaño debe incluirse en el presupuesto - aunque la profundidad de la piel del estaño sigue siendo mayor que el espesor típico de la capa en la banda de ghz, la capa de estaño demasiado gruesa aumentará el componente de resistencia superficial y debe evaluarse con más cuidado en la banda de ondas milimétricas.
Conducción de estampado: cuando la capa de pegamento se convierte en parte de la ruta del eje Z
Una estructura común de la cinta de cobre recubierta de estaño es el "pegamento conductor de cobre recubierto de estaño estampado". La función del estampado no es la decoración, sino un mecanismo de conducción mecánica: las protuberancias del patrón estampado perforan la capa de pegamento al ajustarse, estableciendo un contacto metálico directo entre el respaldo de la lámina de cobre y el sustrato pegado.
La ventaja de esta estructura es que elude la Dependencia de "si la capa de pegamento conduce electricidad" y establece un camino de baja resistencia localmente mediante punción mecánica. Los datos del 3M 1345 muestran que la resistencia de contacto de la cinta de cobre recubierta de estaño estampado puede alcanzar una magnitud ≤ 0001 omega, y la eficiencia de blindaje alcanza los 95 DB en 1 ghz. sin embargo, la fiabilidad de la conducción estampada depende de la consistencia de la presión de prensado y el espesor de la capa de caucho: Si la protuberancia estampada no está suficientemente presionada en la capa de caucho y entra en contacto con el sustrato, el punto de conducción está en realidad "suspendido" y la resistencia de contacto será mucho más alta que el valor de especificación. Por lo tanto, la selección de la cinta de estructura de estampado no solo puede ver el valor nominal de "resistencia de contacto ≤ 0001 omega", sino también confirmar si el proceso de prensado puede hacer que la protuberancia de estampado penetre la capa de pegamento de manera estable.
Dos límites de fiabilidad a largo plazo que deben verificarse: el estaño debe suavizarse con altas temperaturas
Si bien la capa de estaño aporta resistencia a la oxidación y soldabilidad, también introduce dos riesgos a largo plazo que generalmente no se destacan en las especificaciones.
El primero es el barba de Estaño.
Los depósitos de estaño puro o alto pueden crecer espontáneamente bigotes metálicos impulsados por la tensión de compresión, con una longitud suficiente para cruzar la brecha entre conductores adyacentes, provocando cortocircuitos. El riesgo de la barba de estaño está estrechamente relacionado con el proceso de recubrimiento: el índice de la barba de estaño brillante (wi) puede estar en la magnitud de 100.000, mientras que el valor de Wi puede reducirse por debajo de 10 para la capa brillante de satén o después de un tratamiento de aleación adecuado. Para aplicaciones de puesta a tierra de alta densidad y espaciamiento estrecho, el estaño debe ser un elemento de fiabilidad que debe confirmarse al proveedor, no solo "solo" chapado en estaño ".
La segunda es la estabilidad de la capa de estaño a altas temperaturas.
El punto de fusión del Estaño es de unos 232 grados celsius, pero el límite superior de temperatura de trabajo a largo plazo de la capa de estaño es mucho menor que este. Los datos de la industria sugieren que bajo condiciones de trabajo superiores a 105 ° C durante mucho tiempo, la capa de estaño puede suavizarse o incluso desprenderse, y la vida útil puede reducirse significativamente. La cinta de cobre recubierta de estaño tiene un rango típico de resistencia a la temperatura a largo plazo de entre - 30 ° C y 130 ° c, y puede soportar la temperatura de soldadura a corto plazo, pero "puede soportar una soldadura de retorno" y "puede mantener la integridad del recubrimiento a altas temperaturas durante mucho tiempo" son dos juicios diferentes. Para escenarios cercanos a elementos de potencia o altas temperaturas a largo plazo, la estabilidad a largo plazo de la capa de estaño debe usarse como un elemento de verificación independiente.
Juicio de selección a partir de la "capacidad de recuperación después de la oxidación"
Primero, cambiar la lógica de verificación de "resistencia de contacto inicial" a "recuperación de resistencia de contacto después de la oxidación"
Tanto el cobre desnudo como la lámina de cobre recubierta de estaño pueden medir la resistencia de contacto calificada en el Estado inicial, y la diferencia aparece después del Envejecimiento. Al seleccionar el modelo, se debe exigir al proveedor que proporcione datos sobre los cambios en la resistencia al contacto después de la niebla salada o el envejecimiento húmedo y térmico, en lugar de proporcionar solo los valores iniciales de las muestras frescas. Un límite de ingeniería de referencia es que 96 horas después de la niebla salina neutral, el área de oxidación de la superficie es inferior al 5%, y la tasa de variación de la resistencia se controla dentro del 3%. Si el proveedor solo puede proporcionar resistencia de contacto inicial, su capacidad de predicción de fiabilidad a largo plazo es limitada.
En segundo lugar, la orientación del espesor de la capa de estaño se determina en función de si se solda y si es de alta frecuencia, respectivamente.
Aplicaciones de puesta a tierra / blindaje sin soldadura, la fina capa de estaño de 0,7 a 1 micra ya puede proporcionar suficiente protección antioxidante y restaurar el contacto; En los escenarios en los que se necesita soldadura, la capa de estaño debe inclinarse hacia 2 - 3 micras y confirmar la compatibilidad del proceso de soldadura (soldadura de estaño, soldadura láser). La ruta de señal de alta frecuencia debe confirmar tanto el espesor de la capa de estaño como la rugosidad del sustrato de lámina de cobre, ya que el componente de resistencia de alta frecuencia de la capa de estaño y la pérdida de la piel del sustrato se superpondrán.
En tercer lugar, la selección de la cinta de estructura de estampado debe estar vinculada a la verificación del proceso de prensado, no solo a la resistencia nominal de contacto.
La baja resistencia de la conducción de estampado depende de que las protuberancias penetren la capa adhesiva y formen contacto metálico con el sustrato. En la etapa de muestra, la resistencia de emparejamiento debe medirse en las condiciones reales de presión de la línea de producción para confirmar si la protuberancia de estampado está efectivamente conectada, en lugar de asumir que "la pegatina está conectada".
En cuarto lugar, en escenarios de larga vida o alta temperatura, el riesgo de barba de estaño y la estabilidad de la capa de estaño a alta temperatura se consideran elementos de confirmación independientes.
Pregunte al proveedor sobre el tipo de proceso de recubrimiento (brillante / satén / aleación) y las medidas de control de estaño para confirmar si la temperatura de trabajo a largo plazo está dentro del rango estable del recubrimiento. Para las condiciones de trabajo por encima de 105 ° C durante mucho tiempo, el riesgo de ablandamiento y desprendimiento de la capa de estaño debe incluirse en la evaluación de la vida útil, en lugar de basarse únicamente en la "resistencia a la temperatura a corto plazo de 232 ° c" como condición suficiente.
Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.La línea de productos de cinta de cobre recubierta de estaño adopta un sustrato de cobre calandrado de alta pureza. el espesor de la capa de estaño se puede ajustar de acuerdo con las necesidades de la aplicación en el rango de 0,7 a 3 micras, admitiendo opciones de estaño de un solo lado / doble cara, conducción de estampado y pegamento sensible a La presión conductor / no conductor.
El producto puede proporcionar datos de cambio de resistencia de contacto después del envejecimiento de la niebla de sal, sugerencias de espesor de la capa de estaño soldable y un plan de emparejamiento del proceso de prensado de la estructura de estampado. Adecuado para escenarios como la puesta a tierra de equipos electrónicos, el blindaje emi, la ingeniería de comunicaciones y los entornos de niebla de alta sal. Para más información técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.