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Os números mais frequentemente citados na revisão de seleção da fita de folha de cobre resistente a alta temperatura são "resistência à temperatura a longo prazo" e "resistência à temperatura a curto prazo". A rotulagem de 200 a longo prazo e 260 a curto prazo parece suficiente para cobrir a maioria dos cenários de alta temperatura, e os engenheiros julgam com base nisso que "a fita pode funcionar nessa temperatura".
Mas a fonte deste número precisa ser dissecada. O ponto de derreter de folha de cobre é de 1083 [UNK], e cobre não derreterá ou sofrirá significativamente a 200 [UNK]. A resistência à temperatura a longo prazo do substrato PI pode atingir 250 [UNK], e pode resistir temperaturas acima de 260 [UNK] a curto prazo. Se apenas olharmos para o substrato, parece que não há problema com a fita funcionando acima de 200 [UNK]. O problema não é com o substrato, mas com a camada adesiva e a interface entre a camada adesiva e o substrato.
A camada adesiva é a ligação mais fraca da cadeia resistente ao calor, mas sua falha não é devida a "derreter"
O limite superior da resistência à temperatura dos adesivos sensíveis à pressão não é determinado pela "temperatura de descomposição", mas pela "velocidade à qual o módulo diminui com a temperatura". Os adesivos sensíveis à pressão estão em alto estado elástico acima da temperatura de transição do vidro Tg, com um módulo baixo, e dependem de fluxo viscoelástico para molhar a superfície e formar adesão. Quando a temperatura aumenta ainda mais para perto do ponto de suavizamento, o módulo diminui ainda mais, e a camada adesiva passa por correr sob estresse sustentado. A pressão de contato na interface se relaxa, e a força adesiva diminui.
Incompanência de expansão térmica: Quanto mais resistente ao calor o substrato, maior o estresse interfacial pode ser
A resistência à temperatura a longo prazo do substrato PI é alta, mas o coeficiente de expansão térmica (CTE) do PI é geralmente no intervalo de 20-60 ppm/[UNK] (dependendo do grau e orientação). O CTE de cobre é de cerca de 16-17 ppm/, enquanto o CTE de adesivo sensível à pressão está no intervalo de 100-300 ppm/. A amplitude de expansão de materiais de três camadas varia com mudanças de temperatura, resultando em estresse de corte na interface.
Diferenças na expansão térmica de materiais de três camadas
No ciclo de temperatura de temperatura ambiente a 150 [UNK], a amplitude de expansão da camada adesiva é a maior, a amplitude de expansão da fólia de cobre é a menor, e o substrato PI está entre os dois. A interface entre a camada adesiva e a folha de cobre, bem como a interface entre a camada adesiva e o substrato, são sujeitas a corte periódico. Quanto maior a temperatura, maior a diferença de temperatura, e maior a amplitude do estresse de corte. Quando a temperatura se aproxima do intervalo de suavizamento da camada adesiva, o módulo da camada adesiva diminui. Deveria ter absorvido estresse através da deformação viscoelástica, mas a diminuição do módulo também significa que a pressão de contato da interface relaxa. Os dois efeitos competem, e o resultado líquido é a delaminação começando da borda onde o estresse é mais concentrado.
Isso explica um fenômeno contraintuitivo: um pedaço de fita que pode funcionar por um longo tempo a 120 ° C, quando mudado para um ambiente de 180 ° C, falha não de "carbonização de camadas", mas de "distorção e delaminação de bordos". A camada adesiva não se descompose, o substrato não se derreteu, mas a interface já não é contínua.
O segundo caminho de fracasso sob alta temperatura: oxidação sinergística de fólia de cobre e excesso de camada adesiva
A alta temperatura não só muda o estado mecânico da interface, mas também acelera a evolução química da superfície da fólia de cobre. A taxa de oxidação do cobre aumenta significativamente em ambientes de alta temperatura e alta umidade, e a camada de óxido aumenta a resistência ao contato e deteriora a condutividade. Ao mesmo tempo, a camada adesiva suave a altas temperaturas. Se a espessura da camada adesiva é grande ou a densidade de ligação cruzada é insuficiente, o colóide irá sobrevoluir da borda da fólia de cobre, e a camada adesiva sobrevoluída pode contaminar os tampões adjacentes ou mudar o ambiente dielétrico da borda.
Oxidação e excesso são dois caminhos independentes de degradação, mas eles aceleram simultaneamente a altas temperaturas e se sobreporem uns com os outros. A oxidação de folha de cobre aumenta a impedência de sobreposição, e o sobreposição de adesivos altera o limite físico da borda. O efeito líquido dos dois é que a eficácia de escudo e impedência de fundo da fita após envelhecimento de alta temperatura não podem ser previsíveis adicionando o coeficiente de temperatura ao valor inicial à temperatura ambiente.
Qual é a diferença entre "resistência à temperatura do substrato" e "resistência à temperatura da cinta"
Usando o número de resistência à temperatura do substrato como o número de resistência à temperatura da fita pode causar uma sobrestima sistemática na seleção. O substrato PI é etiquetado com 250 [UNK], mas quando parejado com adesivo acrílico modificado para cinta de folha de cobre PI, a temperatura usable a longo prazo normalmente cai dentro do intervalo de 150 [UNK] -180 [UNK], em vez de 250 [UNK]. A cinta de substrato PI com adesivo de silicone pode ser usada por um longo tempo em temperaturas próximas a 200 [UNK] -220 [UNK], mas a adesão inicial do adesivo de silicone é baixa, exigindo proteção adicional de compressão nos cenários da linha de produção que requerem fixação rápida.
O padrão de resistência à temperatura para a fita de folha de cobre de grau industrial tem uma afirmação mais conservadora: a temperatura de trabalho a longo prazo cobre -40 [UNK] a 150 [UNK], e a tolerância a curto prazo é de 180 [UNK]. Dentro dessa gama, o desempenho de condutividade não diminui em mais de 15%, e a camada adesiva não se quebra ou se descompone. O limite de "150 [UNK] a longo prazo" não é determinado pelo substrato, mas pela estabilidade térmica abrangente da "interface de camada adesiva do substrato" como um sistema.
Juízo de seleção baseado em "temperatura de serviço x duração x estresse da interface"
Primeiro, dividir o índice de resistência à temperatura em duas dimensões: "resistência à temperatura da camada adesiva" e "resistência à temperatura da interface", ao invés de apenas olhar para a etiquetagem do substrato
Os fornecedores são obrigados a fornecer tanto os dados de Tg como de ponto de suavemento da camada adesiva e a taxa de retenção da força da pele após envelhecimento em alta temperatura. Um limite de referência de engenharia é uma taxa de retenção da força da pele de ≥ 75% após envelhecimento térmico a 120 [UNK]/168 horas; Se a temperatura alvo for maior, devem ser necessários dados sobre a ordem de 150 [UNK]/1000 horas.
Em segundo lugar, avaliar a utilizabilidade a longo prazo da camada adesiva baseada no produto da temperatura e do tempo, em vez de apenas olhar para picos a curto prazo
A lei de Arrhenius sugere que para cada 10 [UNK] aumento da temperatura, a taxa de envelhecimento do material aproximadamente dobra. O processo de envelhecimento que funciona por 1000 horas a 150 [UNK] pode levar várias vezes mais para ser equivalente a 120 [UNK]. Ao selecionar, é necessário confirmar em que temperatura e duração os dados de resistência à temperatura do fornecedor foram medidos, em vez de aceitar um rótulo isolado de "resistência à temperatura a longo prazo".
Em terceiro lugar, em cenários de alta temperatura, deve ser dada prioridade à seleção de sistemas adesivos de silicone, mas ao custo da adesão inicial e custo
A resistência contínua à temperatura do adesivo de silicone pode atingir 180 [UNK] -220 [UNK], e sua taxa de retenção de adesão e duração de vida em altas temperaturas são geralmente melhores do que ácido acrílico modificado. No entanto, a adesão inicial do adesivo de silicone é relativamente baixa, e durante a instalação é necessário pressionar ou rolar mais cuidadosamente; O custo é geralmente 2-3 vezes o de sistemas de ácido acrílico. Se a temperatura alvo está no intervalo de 120 [UNK] -150 [UNK], ácido acrílico modificado pode ser o ponto de partida para um custo e desempenho mais equilibrados.
Quarto, considerem a interface de bordo como um elemento de verificação independente para a confiabilidade em alta temperatura, em vez de apenas medir a for ça da pele na área central
A tardaminação de alta temperatura começa das bordas, e o teste de força da pele na área central não pode expor a concentração de estresse nas bordas. Para cenários de serviço de alta temperatura, durante o estágio da amostra, a borda da fita deve ser verificada para se verificar o desvio, o desvio da cola ou a delaminação após envelhecimento de alta temperatura, e as mudanças locais na impedência de sobreposição ou efetividade de escudo devem ser reexaminadas na área da borda.
Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd.A linha de produtos de fita de folha de cobre resistente a alta temperatura abrange sistemas adesivos acrílicos e silicones modificados, PI e substratos PET modificados, fornecendo dados de camada adesiva Tg/ponto de suavizamento, dados de retenção de resistência da pele de alta temperatura envelhecimento a 120 [UNK]/168 horas e 150 [UNK]/1000 horas, bem como avaliação do excesso de bordo e da integridade da interface após alta temperatura.
O produto suporta a correspondência do sistema de camada adesiva com o substrato baseado na temperatura e duração do serviço alvo. Para mais informação técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.