دانش صنعت اتصال نرم فویل مس

 

اتصال نرم فویل مسی یک اتصال رسانای انعطاف پذیر با جریان بالا است که توسط فناوری جوشکاری فشار حالت جامد- تشکیل شده است. معمولاً توسط چند لایه از فویل مسی با خلوص بالا روی هم قرار می گیرد و جوش داده می شود. این محصول در زمینه های الکترونیک، برق و انرژی های نو نقش کلیدی ایفا می کند و عمدتاً به اتصالات رسانا کارآمد و قابل اعتماد دست می یابد. اصل کار اصلی آن مبتنی بر انتشار اتمی است: تحت اثر ترکیبی دمای بالا و فشار خارجی، اتم‌های روی سطوح تماس فویل‌های مس مجاور به یکدیگر پخش می‌شوند و پیوندهای فلزی جدیدی تشکیل می‌دهند و در نتیجه یک اتصال جامد- بدون استفاده از لحیم کاری یا شار ایجاد می‌کنند. در میان آنها، شینه مسی انعطاف پذیر به طور گسترده در شرایطی استفاده می شود که لازم است با ارتعاش تجهیزات، انبساط و انقباض حرارتی سازگار شود، یا جایی که فضای نصب به دلیل هدایت الکتریکی عالی (معمولا بالای 98٪ IACS) و انعطاف پذیری مکانیکی عالی محدود است.

در مقایسه با لحیم کاری سنتی یا لحیم کاری قلع، این فرآیند جوشکاری انتشار به طور کامل از پاشش، منافذ، حفره ها، و انتشار مواد مضر از سرب- یا هالوژن-شارهایی که ممکن است در طول فرآیند جوشکاری رخ دهد، جلوگیری می کند، و دارای مزایای قابل توجهی از حفاظت از محیط زیست و قابلیت اطمینان است. علاوه بر این، از آنجایی که ماده سومی معرفی نشده است، مقاومت رابط اتصال تقریباً برابر با مقاومت خود ماتریس مس است، که برای کاربردهایی که برای عبور طولانی مدت به صدها یا حتی هزاران آمپر جریان بالا نیاز دارند، حیاتی است. با توجه به نیازهای دوگانه فعلی تولید سبز و قابلیت اطمینان بالا در صنعت الکترونیک جهانی، اتصالات نرم فویل مسی به یکی از مسیرهای فنی ایده آل برای جایگزینی اتصالات سخت سنتی یا اتصالات سیم بافته شده تبدیل شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

طراحی اتصالات نرم فویل مسی مبتنی بر ادغام عمیق دو ویژگی به ظاهر متناقض رسانایی بالا و انعطاف پذیری بالا است. مواد خام عموماً از نوار مسی T2 یا بالاتر استفاده می کنند (یعنی بدون مس خالص و بالاتر)، محتوای مس کمتر از 99.95٪ نیست، و محتوای ناخالصی کل به شدت در 0.05٪ کنترل می شود تا از بهترین ظرفیت حمل جریان اطمینان حاصل شود. ضخامت یک تکه فویل مسی یکی از پارامترهای اصلی طرح است و محدوده نرمال بین 0.03 میلی‌متر تا 1 میلی‌متر است: هرچه ضخامت نازک‌تر باشد، انعطاف‌پذیری کلی بهتر و شعاع خمش پس از قرار گرفتن چندین لایه کمتر است. با این حال، به همین ترتیب، هر چه لایه‌های بیشتری باید روی هم قرار گیرند، الزامات یکنواختی برای فرآیند جوشکاری بالاتر است. برعکس، فویل مس ضخیم تر می تواند سفتی ساختاری بالاتری را ایجاد کند و برای سناریوهایی که نیاز به نگهداری شکل دارند مناسب است. شکل و ساختار محصول را می توان با توجه به فضای نصب واقعی و جهت الکتریکی بسیار سفارشی کرد. موارد متداول شامل قسمت‌های مستقیم،{13}}U، L{14}}شکل، Z{15}}و{16}}شکل خاص با زاویه پیچش مشخص است. به منظور بهبود مقاومت در برابر خوردگی در محیط های خشن مانند رطوبت، پاشش نمک یا آلودگی های صنعتی، سطح تماس (یعنی انتهای جوش یا قسمت پایانه اتصال) را می توان در صورت نیاز تحت درمان سطح قرار داد. به عنوان مثال، Tinned Copper BusBar به محصولی اطلاق می شود که سطح آن به طور یکنواخت با لایه ای از قلع خالص آبکاری شده است. لایه قلع نه تنها می تواند به طور موثری تماس بین ماتریکس مس و محیط خورنده را جدا کند، بلکه مقاومت تماس را کاهش داده و از تشکیل اکسید مس جلوگیری می کند.

علاوه بر این، آبکاری نیکل یا آبکاری نقره نیز برای محیط‌های با دمای بالا یا موقعیت‌هایی که نیاز شدید به مقاومت تماس دارند، مناسب هستند. در سطح طراحی مکانیکی، مهندسان باید به دقت پارامترهای ابعادی کلیدی مانند عرض محصول (A)، ضخامت کل (B)، طول سطح نصب (A1)، زاویه خمش و شعاع خمش را مشخص کنند و اطمینان حاصل کنند که صافی سطح تماس پس از جوشکاری معمولاً از 0.1 میلی متر تجاوز نمی کند تا از تناسب محکم با پایانه های دستگاه اطمینان حاصل شود. پس از تکمیل قالب‌گیری، محصول معمولاً باید صیقل داده شود تا سوراخ‌های لبه از بین برود، برای از بین بردن اکسیدهای سطحی به‌طور شیمیایی تمیز شود، برای حذف رطوبت باقی‌مانده خشک شود، و در صورت نیاز با پوشش‌های عایق PET یا سیلیکونی پوشش داده شود تا نیازهای فاصله خزشی ایمن در سطوح مختلف ولتاژ برآورده شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

با توجه به تفاوت منبع حرارت جوشکاری و مکانیسم اتصال، اتصالات نرم فویل مسی عمدتاً به دو دسته تقسیم می شوند: نوع جوشکاری تحت فشار و نوع لحیم کاری در تولید واقعی. در میان آنها، نوع جوشکاری تحت فشار نشان دهنده اصلی ترین جهت فنی در حال حاضر است. جوشکاری تحت فشار Flexible BusBar از جوشکاری انتشار پلیمری (همچنین به عنوان جوشکاری انتشار مولکولی یا جوش{2}}وضعیت انتشار جامد شناخته می شود) استفاده می کند. این فرآیند از ولتاژ پایین و جریان بالا برای تولید گرمای ژول از طریق الکترود جوشکاری استفاده می‌کند و باعث می‌شود که ناحیه جوش‌شده به سرعت تا 0.6 تا 0.8 برابر نقطه ذوب مس (تقریباً 700 درجه تا 900 درجه) گرم شود، در حالی که فشار محوری ده‌ها تا صدها مگاپاسکال اعمال می‌شود. تحت این شرایط، اتم‌های روی سطح تماس فویل مسی انرژی کافی برای شکستن سد انرژی، انتشار با یکدیگر و تشکیل یک لایه پیوند دانه‌ای کامل بدون هیچ گونه انتقال فاز مایع در کل فرآیند به دست می‌آورند. مناسب‌ترین ضخامت ورق مسی برای این فرآیند 0.05 میلی‌متر تا 0.30 میلی‌متر است، که می‌تواند یک بار{12}}به طور کلی ده‌ها یا حتی صدها لایه فویل مس را جوش‌کاری کند. هنگامی که عرض محصول (A) بیشتر از 90 میلی‌متر و ضخامت کل (B) بیشتر از 60 میلی‌متر است، به منظور اطمینان از توزیع یکنواخت فشار و دما در هر نقطه از سطح تماس با اندازه بزرگ، یک لایه اضافی از صفحه مسی به ضخامت 1 میلی‌متر اغلب به‌عنوان یکسان‌کننده فشار و پس از آن محیط یکسان‌سازی فشار انجام می‌شود.

زمانی که عرض محصول از 140 میلی‌متر و ضخامت کل از 130 میلی‌متر فراتر رود، به دلیل محدودیت‌های ظرفیت گرمایش و یکنواختی فشار تجهیزات جوشکاری انتشار، اغلب از فرآیند لحیم کاری مبتنی بر نقره- استفاده می‌شود. نوع لحیم کاری Flexible Copper Busbar پیش-نقره، مس، فسفر و سایر مواد لحیم کاری را بین لایه های فویل مسی یا در انتها دفع می کند و مواد لحیم کاری را در دمایی کمی بالاتر از نقطه ذوب مواد لحیم کاری ذوب می کند، پس از خنک شدن 80 درجه و اتصال به 80 درجه گرم می شود. اگرچه لحیم کاری می تواند محصولاتی با اندازه های بزرگتر یا اشکال پیچیده تر به دست آورد، اما باید توجه داشت که لایه لحیم کاری خود مقاومت خاصی دارد و ممکن است بر روی حالت بازپخت فویل مسی در دماهای بالا تأثیر بگذارد. علاوه بر این، از دیدگاه قابلیت اطمینان بلندمدت، اتصالات مس مستقیم-به-مس که با جوشکاری انتشاری ایجاد می‌شوند، از نظر پایداری چرخه حرارتی، مقاومت در برابر مهاجرت الکتریکی، و بدون خطر خوردگی رابط، نسبت به اتصالات لحیم کاری شده برتر هستند. بنابراین، اگر شرایط اجازه دهد، فرآیند جوشکاری تحت فشار روش تولید ترجیحی برای باسبارهای مسی با کارایی بالا است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

اتصالات نرم فویل مسی به دلیل ظرفیت حمل{0} جریان بالا و عملکرد جبران انعطاف پذیر، نقشی بی بدیل در بسیاری از زمینه های صنعتی و حمل و نقل ایفا می کنند. در زمینه وسایل نقلیه انرژی جدید، این یک اتوبوس مسی خودرو است که سلول ها را به صورت سری و موازی در بسته باتری و بین ماژول ها به هم متصل می کند. اجزای اصلی: از یک طرف، مقاومت بسیار کم آن (معمولاً در سطح میکرو اهم) تضمین می کند که اتلاف انرژی تحت صدها آمپر جریان شارژ و دشارژ به حداقل می رسد. از سوی دیگر، ساختار فویل مسی چند لایه می‌تواند کاملاً انبساط ضخامت و انقباض هسته باتری را در طول فرآیند شارژ و دشارژ جذب کند (دامنه حدود 1%{8}}3%)، در حالی که در مقابل لرزش و ضربه وسیله نقلیه در حین رانندگی مقاومت می‌کند، به طور موثری از پارگی پایانه یا شل شدن پیچ و مهره ناشی از اتصالات سخت جلوگیری می‌کند. علاوه بر داخل بسته باتری، این محصول همچنین به طور گسترده در{9}}اتصال ولتاژ بالا سه سیستم الکتریکی مانند کنترل‌کننده‌های موتور (MCU)، جعبه‌های توزیع ولتاژ بالا (PDU)، شارژرهای داخلی (OBC) و مبدل‌های جریان مستقیم (DCDC) استفاده می‌شود.

در زمینه تجهیزات قدرت، اتصالات نرم فویل مسی اغلب به عنوان جامپرهای انعطاف پذیر بین شین های خروجی ژنراتور و بوشینگ های ترانسفورماتور استفاده می شود که می تواند خطاهای تراز در هنگام نصب و افزایش طول حرارتی در حین کار تجهیزات را جبران کند. همچنین معمولاً در اتصالات متحرک تابلوی ولتاژ بالا و پایین بین کلیدهای مدار و شینه ها برای تسهیل استخراج و نگهداری تجهیزات استفاده می شود. در سناریوهای صنعتی با جریان بالا مانند ذوب الکترولیتی و تولید کربن، یک شینه انعطاف‌پذیر مسی ممکن است نیاز به حمل ده‌ها هزار آمپر جریان DC داشته باشد در حالی که چندین کابینت یکسو کننده و الکترولیز را به هم متصل می‌کند. انعطاف پذیری آن می تواند با نشست پایه کارخانه یا تغییر شکل حرارتی تجهیزات سازگار شود.

علاوه بر این، در ایستگاه های پایه ارتباطی 5G، ساختار ویژه اتصالات نرم فویل مسی به تضعیف تداخل الکترومغناطیسی با فرکانس بالا کمک می کند. در تجهیزات تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI)، برخی از اتصالات نرم فویل مسی فوق‌العاده دقیق-شکل خاص با نیاز صافی تا 0.02 میلی‌متر برای خنک‌سازی در محیط‌های با دمای پایین-استفاده می‌شود. در زمینه حمل و نقل ریلی از اتصالات نرم فویل مسی تقویت شده بین مبدل های کششی و کابینت های برق کمکی استفاده می شود. به طور کلی، محدوده دمای عملیاتی اتصالات نرم فویل مسی معمولاً 40- درجه تا +300 درجه است و با انتخاب آبکاری مناسب (مانند گذرگاه مسی قلع اندود که ترجیحاً لایه قلع را به جای پایه مسی در محیط های مرطوب خورده می کند)، طول عمر محصول در اسپری نمک یا محیط های اسیدی را می توان به میزان قابل توجهی افزایش داد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

برای بحث در مورد نحوه استفاده بهتر با ما تماس بگیریدجوش شینه روکش فویل مسبرای کمک به پروژه شما برای رسیدن به انتقال انرژی ایمن و کارآمد.