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En la evaluación de la selección de cintas de cobre resistentes a altas temperaturas, las cifras más citadas son "resistencia a la temperatura a largo plazo" y "resistencia a la temperatura a corto plazo". Las etiquetas a largo plazo de 200 ° C y a corto plazo de 260 ° C parecen suficientes para cubrir la mayoría de los escenarios de alta temperatura, por lo que los ingenieros juzgan que "la cinta puede funcionar a esta temperatura".
Pero la fuente de este número necesita ser desmontada para verlo. El punto de fusión de la lámina de cobre es de 1083 ° c, y el cobre no se derrite a 200 ° C ni se suaviza significativamente. La resistencia a la temperatura a largo plazo del sustrato Pi puede alcanzar los 250 ° c, y puede soportar más de 260 ° C a corto plazo. Si solo se mira el sustrato, no parece haber ningún problema en que la cinta funcione por encima de 200 grados celsius. El problema no está en el sustrato, en la capa de pegamento, y en la interfaz entre la capa de pegamento y el sustrato.
La capa de pegamento es el eslabón más débil de la cadena resistente a la temperatura, pero su falla no es "fusión"
El límite superior de resistencia a la temperatura del adhesivo sensible a la presión no está determinado por la "temperatura de descomposición", sino por la "velocidad a la que el módulo disminuye con la temperatura". Los adhesivos sensibles a la presión se encuentran en un Estado elástico alto por encima de la temperatura de transición vítrea tg, con un módulo bajo, y dependen del flujo viscoso y elástico para humedecer la superficie para formar un adhesivo. Cuando la temperatura aumenta aún más cerca del punto de ablandamiento, el módulo disminuye aún más, la capa de caucho se arrastra bajo tensión continua, la presión de contacto en la interfaz se relaja y la resistencia a la adherencia disminuye.
Desajuste de expansión térmica: cuanto más "resistente al calor" del sustrato, mayor puede ser el estrés de la interfaz
La resistencia a la temperatura a largo plazo del sustrato Pi es alta, pero el coeficiente de expansión térmica (cte) de Pi suele ser de la magnitud de 20 - 60 ppm / ºC (dependiendo de la marca y la orientación). El Cte del cobre es de aproximadamente 16 - 17 ppm / gradoscelsius, y el CTE del adhesivo sensible a la presión es de 100 - 300 ppm / gradoscelsius. La amplitud de expansión de los tres materiales a medida que cambia la temperatura es diferente, y se produce un esfuerzo de cizallamiento en la interfaz.
Diferencia de expansión térmica de tres capas de materiales
En el ciclo de temperatura de temperatura ambiente a 150 ° c, la capa adhesiva tiene la mayor expansión, la lámina de cobre tiene la menor expansión y el sustrato Pi está entre los dos. La interfaz entre la capa de caucho y la lámina de cobre, la interfaz entre la capa de caucho y el sustrato, al tiempo que soporta el corte periódico. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la diferencia de temperatura y mayor será la amplitud del esfuerzo de Corte. Cuando la temperatura se acerca al rango de suavización de la capa de caucho, el módulo de la capa de caucho disminuye, lo que debería haber absorbido el estrés a través de la deformación viscosa y elástica, pero el descenso del módulo también significa relajación de la presión de contacto de la interfaz, y los dos efectos compiten, y el resultado neto es que La estratificación comienza en el borde donde el estrés está más concentrado.
Esto explica un fenómeno antiintelectual: una cinta adhesiva que puede funcionar durante mucho tiempo a 120 ° c, después de cambiar a un ambiente de 180 ° c, el fallo no comienza con la "carbonización de la capa de pegamento", sino con la "elevación y estratificación del borde". La capa de pegamento no se descompone, el sustrato no se derrite, pero la interfaz ya no es continua.
La segunda ruta de falla a altas temperaturas: la sinergia entre la oxidación de la lámina de cobre y el desbordamiento de la capa de pegamento
Las altas temperaturas no solo cambian el Estado mecánico de la interfaz, sino que también aceleran la evolución química de la superficie de la lámina de cobre. La tasa de oxidación del cobre aumentó significativamente en ambientes de alta temperatura y alta humedad, y la capa de oxidación aumentó la resistencia de contacto y atenuó la conductividad eléctrica. Al mismo tiempo, la capa de caucho se suaviza a altas temperaturas, si el espesor de la capa de caucho es grande o la densidad de enlace cruzado es insuficiente, el coloide Se desbordará hacia afuera desde el borde de la lámina de cobre, y la capa de caucho derramada puede contaminar el entorno dieléctrico adyacente a la almohadilla o cambiar el borde.
La oxidación y el desbordamiento son dos vías de degradación independientes, pero se aceleran simultáneamente a altas temperaturas y se superponen entre sí. La oxidación de la lámina de cobre hace que la resistencia del regazo aumente, y el desbordamiento de pegamento cambia el límite físico del borde. el efecto neto de los dos es que la eficiencia de blindaje y la resistencia a la tierra de la cinta adhesiva después del envejecimiento a alta temperatura a menudo no se pueden predecir con "valor inicial a temperatura ambiente más coeficiente de temperatura".
¿¿ cuál es la brecha entre la "resistencia a la temperatura del sustrato" y la "resistencia a la temperatura de la cinta"?
Tomar el número de resistencia a la temperatura del sustrato como el número de resistencia a la temperatura de la cinta adhesiva causará una sobreestimación sistemática en la selección del modelo. El sustrato Pi está marcado con 250 ° c, pero la temperatura disponible a largo plazo de la cinta de cobre Pi con pegamento acrílico modificado suele caer en el rango de 150 ° C a 180 ° C en lugar de 250 ° c. Con la cinta de base Pi del pegamento de silicona, la temperatura disponible a largo plazo puede acercarse a 200 ℃ – 220 ℃, pero la adherencia inicial del pegamento de silicona es baja, lo que requiere una garantía adicional de presión en escenarios de línea de producción que requieren una fijación rápida.
Los estándares de resistencia a la temperatura de las cintas de cobre de grado industrial tienen una expresión más conservadora al respecto: la temperatura de trabajo a largo plazo cubre de - 40 ° C a 150 ° c, y la tolerancia a corto plazo es de 180 ° c. dentro de este rango, la conductividad eléctrica no disminuye más del 15%, y la capa de caucho no se agrieta ni se cae. Este límite de "150 ° C a largo plazo" no está determinado por el sustrato, sino por la estabilidad térmica integral de la "interfaz de película adhesiva del sustrato" como un sistema.
Juicio de selección a partir de "temperatura de servicio × duración × tensión de interfaz"
En primer lugar, el índice de resistencia a la temperatura se divide en dos dimensiones: "resistencia a la temperatura de la capa de pegamento" y "resistencia a la temperatura de la interfaz", en lugar de mirar solo la etiqueta del sustrato.
Se requiere que el proveedor proporcione datos de Tg o punto de ablandamiento de la capa de caucho al mismo tiempo, así como la tasa de retención de la resistencia a la descamación después del envejecimiento a alta temperatura. La tasa de retención de la resistencia a la desprendimiento ≥ 75% después del envejecimiento térmico de 120 ° C / 168 horas es un límite de ingeniería de referencia; Si la temperatura objetivo es más alta, se deben solicitar datos de la magnitud de 150 ° C / 1000 horas.
En segundo lugar, evaluar la disponibilidad a largo plazo de la capa de caucho por el producto de "temperatura × tiempo", en lugar de mirar solo los picos a corto plazo
La Ley de arenius sugiere que por cada aumento de la temperatura de 10 ° c, la velocidad de envejecimiento del material se duplica aproximadamente. La cantidad de envejecimiento que se opera durante 1000 horas a 150 ° C puede tardar varias veces en ser equivalente a 120 ° c. La selección debe confirmar en qué temperatura y duración se miden los datos de resistencia a la temperatura del proveedor, en lugar de aceptar una etiqueta aislada de "resistencia a la temperatura a largo plazo".
En tercer lugar, se da prioridad al sistema de pegamento de silicona en escenarios de alta temperatura, pero hay que aceptar el costo de la adherencia inicial y el costo.
La resistencia continua a la temperatura de los adhesivos de silicona puede alcanzar los 180 ° C a 220 ° c, y la tasa de retención de la fuerza de unión y la vida útil a altas temperaturas suelen ser mejores que las del ácido acrílico modificado. Sin embargo, la adherencia inicial del pegamento de silicona es baja y se necesita una compresión o rodadura más completa al pegar; El costo suele ser de 2 a 3 veces mayor que el de los sistemas acrílicos. Si la temperatura objetivo está en el rango de 120 ° C a 150 ° c, el ácido acrílico modificado puede ser un punto de partida más equilibrado entre el costo y el rendimiento.
En cuarto lugar, la interfaz de borde se utiliza como un elemento de verificación independiente de la fiabilidad de alta temperatura, en lugar de medir solo la resistencia de desprendimiento de la zona central.
La estratificación a alta temperatura comienza en el borde y la prueba de resistencia a la descamación en la zona central no puede exponer la concentración de esfuerzo en el borde. Para los escenarios de servicio a alta temperatura, la fase de muestra debe comprobar si el borde de la cinta se ha deformado, desbordado o estratificado después del envejecimiento a alta temperatura, y volver a medir los cambios locales en la resistencia del regazo o la eficiencia del blindaje en la zona del borde.
Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.La línea de productos de cinta de cobre resistente a altas temperaturas cubre el sistema de resina acrílica y silicona modificada, Pi y el sustrato PET modificado, que puede proporcionar datos de capa adhesiva Tg / punto de ablandamiento, datos de retención de resistencia a la descamación después del envejecimiento a alta temperatura de 120 ° C / 168 horas y 150 ° C / 1000 horas, así como la evaluación del desbordamiento de borde y la integridad de la interfaz después de altas temperaturas.
El producto admite que el sistema de película adhesiva coincida con el sustrato de acuerdo con la temperatura y duración de servicio objetivo. Para más información técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.