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A inspecção entrante da cinta de fólia de cobre de escudo EMI é geralmente realizada à temperatura ambiente: resistência à superfície é qualificada, resistência à pele é qualificada e eficácia do escudo é qualificada. O lançamento de material, fixado em toda a máquina, passou o teste EMC à temperatura ambiente. O plano parece bem.
O problema ocorre após testes de ciclo de temperatura ou serviço real. Toda a máquina experimenta ciclos de temperatura de -40 °C a 85 °C ou mais, resultando em uma diminuição da eficácia do escudo e um aumento da impedância do fundo. Após inspecção, a aparência da fita de folha de cobre é intacta - não há grandes áreas de bordos curvados, não há oxidação óbvia, nem quebraços visíveis. Mas escudos de alta frequência já não estão ao padrão. O fracasso não está na fólia de cobre, mas na interface.
Três camadas de estrutura, três tipos de coeficientes de expansão térmica
A estrutura típica da EMI protegendo fita de fólia de cobre é de três camadas: fólia de cobre, camada adesiva e substrato. O coeficiente de expansão térmica (CTE) de materiais de três camadas varia muito.
A diferença CTE entre fólia de cobre e camada adesiva é a maior, alcançando mais do que uma ordem de magnitude. Quando a temperatura muda, a amplitude de expansão e contração da camada adesiva é muito maior que a da folha de cobre, e o estresse periódico de corte é gerado na interface. A interface de camada adesiva de fólia de cobre e a interface de substrato de camada adesiva são dois lugares onde ocorre concentração de estresse.
Acumulação de estresse em ciclo de temperatura: De deformação elástica a dano plástico
Durante cada ciclo de ciclo de temperatura, o estresse de corte na interface é carregado e descargado uma vez. Quando o nível de estresse é baixo, a camada adesiva passa por deformação elástica, e a interface retorna ao seu estado original após o estresse ser libertado. No entanto, adesivos sensíveis à pressão são materiais viscoelásticos que passam por relaxamento de resíduos e estresse sob estresse sustentado ou cíclico, resultando em recuperação elástica incompleta.
Debonding local: começando do ponto de concentração do estresse
Depois de centenas de ciclos, a deformação plástica acumulada na interface começa a manifestar-se como desligação local. O desbloqueio começa da localização onde o estresse é mais concentrado - geralmente nas margens, cantos ou áreas adjacentes da fita à estrutura rígida. Uma pequena lacuna de ar é formada entre a camada adesiva e o substrato na área de desligação, com uma espessura de várias dezenas de micrometros que pode não ser visível para o olho nua, mas é suficiente para formar uma descontinuidade de impedância na banda de frequências GHz.
Rubricação de folha de cobre: consequências mecânicas de deslocamento relativo
Embora o CTE da própria fólia de cobre seja relativamente baixo, a interface entre ela e a camada adesiva também é sujeita a corte. Se a camada adesiva passar por deslizamento durante o ciclo de temperatura, o deslocamento relativo entre a folha de cobre e a camada adesiva causará deslizamentos locais na superfície da folha de cobre. A folha de cobre na creme é levantada, formando um canal de vazamento mais óbvio do que desondar.
Por que o fracasso é "invisível": o escondido de defeitos na interface
Os desonduramentos, esmagamentos e microquebramentos na interface são quase invisíveis durante a inspecção visual de rotina. A superfície da fita ainda é plana, as bordas não são significativamente elevadas, e a cor não mudou. Mas a eficácia do escudo de alta frequência é extremamente sensível aos defeitos da interface - algumas dezenas de micrometros de espaço de ar espesso é um ponto de salto significativo na banda de frequências acima de 1 GHz, onde a corrente superficial é forçada a passar e a fuga acumula desses pontos.
É também por isso que a eficácia do escudo diminui após ciclo de temperatura, o que não pode ser explicado por "oxidação de fólia de cobre" ou "reduzida condutividade da camada adesiva". A fólia de cobre não se oxidou e a resistência ao volume da camada adesiva não mudou significativamente. O que mudou foi o estado de contato físico da interface. E o estado da interface não está incluído nos itens de inspecção para materiais entrantes.
Módulo adesivo e ETC: dois parâmetros que precisam ser confirmados simultaneamente
A magnitude do estresse da interface depende da ETC e do módulo da camada adesiva. Quanto maior o CTE, maior a amplitude de expansão/contração da camada adesiva durante as mudanças de temperatura, e maior o estresse de corte interfacial; Quanto mais elevado o módulo, mais difícil é para a camada adesiva liberar energia através da deformação sob estresse, e quanto mais estresse é transmitido à interface, maior é o risco de desondamento.
O sistema adesivo ideal é uma combinação de baixo CTE e módulo moderado - baixo CTE para reduzir o incumprimento térmico, módulo moderado para absorver algum estresse através da deformação viscoelástica. Mas esses dois parâmetros frequentemente se restringem um ao outro na fórmula: reduzir o CTE geralmente requer aumentar o conteúdo de preenchimento, e aumentar o conteúdo de preenchimento aumentará o módulo. Ao selecionar, é necessário encontrar um ponto de equilíbrio entre os dois, em vez de perseguir o valor óptimo de um único parâmetro separadamente.
Juízo de seleção baseado na "integridade da interface após ciclo de temperatura"
Primeiro, os fornecedores são obrigados a fornecer efetividade de escudo ou dados de impedência de fundo após ciclo de temperatura, em vez de apenas fornecer valores iniciais à temperatura ambiente
Os dados à temperatura ambiente não podem refletir a evolução da interface sob estresse térmico. Para veículos montados, no exterior, ou cenários que requerem ciclo de larga gama de temperaturas, a taxa de retenção da eficácia do escudo do separador magnético deve ser confirmada após centenas de ciclos de -40 °C a 85 °C (ou a actual gama de temperaturas de funcionamento). Se o fornecedor só pode fornecer dados à temperatura ambiente, a confiabilidade do ciclo de temperatura não pode ser determinada.
Em segundo lugar, na seleção de sistemas materiais, o CTE e o módulo da camada adesiva são considerados critérios de rastreamento ao lado da condutividade
A baixa ETC reduz a força de condução do incumprimento térmico, enquanto o módulo moderado fornece capacidade de buffer de estresse. Ao selecionar, os dados CTE e os dados módulos (ou temperatura de transição de vidro) da camada adesiva devem ser confirmados com o fornecedor, não apenas os rótulos de tipo de "adesivo acrílico" ou "adesivo de borracha".
Em terceiro lugar, reduzir a concentração de estresse na interface no design estrutural
As bordas, cantos e áreas adjacentes à estrutura rígida da fita são lugares de concentração de estresse. Se o espaço permite, deixar uma pequena "zona de alivio do estresse" na borda da fita ou usar ângulos arredondados em vez de ângulos direitos pode reduzir o estresse do pico de corte na borda. Para camadas de escudo de grande área, considere usar corte de pedaços inteiros em vez de partir para reduzir o número de interfaces nas cores.
Em quarto lugar, reexamina a eficácia do escudo da amostra real após ciclo de temperatura durante o estágio da amostra, em vez de a libertar após testes à temperatura ambiente
Os defeitos da interface após ciclo de temperatura não são visíveis durante inspecção visual e só podem ser expostos através de testes de desempenho elétrico. Para cenários que requerem alta eficácia do escudo, a reestabilização da eficácia do escudo após ciclo de temperatura deve ser considerada como um elemento independente de verificação, em vez de um elemento auxiliar de testes de confiabilidade geral.
Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd.A linha de produto do EMI protegendo a fita de folha de cobre abrange substratos de cobre nua, prato de estanho e prato de níquel, fornecendo coeficiente de expansão térmica e dados módulos para diferentes sistemas de camadas adesivas, bem como dados de retenção da efetividade protegendo após ciclo de temperatura.
O produto suporta a correspondência do sistema de camada adesiva baseado na faixa de temperatura alvo e tempo de ciclo, ajudando os engenheiros a encontrar um equilíbrio aceitável entre estresse térmico da interface e condutividade. Para mais informação técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.