ความรู้อุตสาหกรรมการเชื่อมต่อแบบอ่อนฟอยล์ทองแดง

 

การเชื่อมต่อแบบอ่อนด้วยฟอยล์ทองแดงคือการเชื่อมต่อที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่มีความยืดหยุ่นสูง- ซึ่งเกิดขึ้นจากเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยแรงดันโซลิด- โดยปกติแล้วจะซ้อนทับและเชื่อมด้วยฟอยล์ทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูง-หลายชั้น ผลิตภัณฑ์นี้มีบทบาทสำคัญในด้านอิเล็กทรอนิกส์ ไฟฟ้า และพลังงานใหม่ โดยส่วนใหญ่บรรลุการเชื่อมต่อที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ หลักการทำงานหลักขึ้นอยู่กับการแพร่กระจายของอะตอม: ภายใต้การกระทำร่วมกันของอุณหภูมิสูงและความดันภายนอก อะตอมบนพื้นผิวสัมผัสของฟอยล์ทองแดงที่อยู่ติดกันจะกระจายซึ่งกันและกันและก่อให้เกิดพันธะโลหะใหม่ ทำให้เกิดการเชื่อมต่อที่มั่นคง-โดยไม่ต้องใช้บัดกรีหรือฟลักซ์ใดๆ ในหมู่พวกเขา บัสบาร์ทองแดงแบบยืดหยุ่นถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานการณ์ที่จำเป็นต้องปรับให้เข้ากับการสั่นสะเทือนของอุปกรณ์ การขยายตัวและการหดตัวจากความร้อน หรือพื้นที่การติดตั้งมีจำกัดเนื่องจากมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม (โดยปกติจะสูงกว่า 98% IACS) และความยืดหยุ่นทางกลที่ดีเยี่ยม

เมื่อเปรียบเทียบกับการบัดกรีแบบดั้งเดิมหรือการบัดกรีด้วยดีบุก กระบวนการเชื่อมแบบแพร่กระจายนี้จะช่วยหลีกเลี่ยงการกระเด็น รูพรุน ช่องว่าง และการปล่อยสารที่เป็นอันตรายจากตะกั่ว-หรือฮาโลเจน-ที่มีฟลักซ์ที่อาจเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเชื่อมได้อย่างสมบูรณ์ และมีข้อได้เปรียบในการปกป้องสิ่งแวดล้อมและความน่าเชื่อถืออย่างมาก นอกจากนี้ เนื่องจากไม่มีการใช้วัสดุชนิดที่สาม ความต้านทานของอินเทอร์เฟซการเชื่อมต่อจึงเกือบเท่ากับความต้านทานของเมทริกซ์ทองแดงเอง ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานที่ต้องใช้กระแสสูงหลายร้อยหรือหลายพันแอมแปร์ในการผ่านเป็นเวลานาน เมื่อเทียบกับภูมิหลังของข้อกำหนดสองประการในปัจจุบันของการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและความน่าเชื่อถือสูงในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ทั่วโลก การเชื่อมต่อแบบอ่อนฟอยล์ทองแดงได้กลายเป็นหนึ่งในเส้นทางทางเทคนิคในอุดมคติที่จะทดแทนการเชื่อมต่อแบบแข็งหรือการเชื่อมต่อแบบลวดถักแบบดั้งเดิม

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

การออกแบบการเชื่อมต่อแบบอ่อนของฟอยล์ทองแดงนั้นขึ้นอยู่กับการบูรณาการอย่างลึกซึ้งของคุณสมบัติทั้งสองที่ดูเหมือนจะขัดแย้งกัน นั่นคือมีค่าการนำไฟฟ้าสูงและมีความยืดหยุ่นสูง โดยทั่วไปวัตถุดิบจะใช้เทปทองแดงเกรด T2 หรือสูงกว่า (เช่น ทองแดงบริสุทธิ์ No. 2 ขึ้นไป) ปริมาณทองแดงไม่น้อยกว่า 99.95% และปริมาณสิ่งเจือปนทั้งหมดจะถูกควบคุมอย่างเข้มงวดภายใน 0.05% เพื่อให้มั่นใจถึงความสามารถในการรองรับกระแสไฟที่ดีที่สุด ความหนาของฟอยล์ทองแดงชิ้นเดียวเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์หลักของการออกแบบ และช่วงปกติอยู่ระหว่าง 0.03 มม. ถึง 1 มม. ยิ่งความหนาบางลง ความยืดหยุ่นโดยรวมก็จะยิ่งดีขึ้น และรัศมีการโค้งงอก็จะน้อยลงหลังจากซ้อนทับหลายชั้น อย่างไรก็ตาม ยิ่งต้องมีการซ้อนชั้นมากเท่าใด ข้อกำหนดด้านความสม่ำเสมอสำหรับกระบวนการเชื่อมก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ในทางกลับกัน ฟอยล์ทองแดงที่หนาขึ้นสามารถให้ความแข็งของโครงสร้างที่สูงขึ้น และเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ต้องมีการบำรุงรักษารูปร่าง รูปร่างและโครงสร้างของผลิตภัณฑ์สามารถปรับแต่งได้สูงตามพื้นที่การติดตั้งจริงและทิศทางทางไฟฟ้า ชิ้นส่วนทั่วไป ได้แก่ ชิ้นส่วนรูปทรงตรง - รูปตัว L - รูปตัว Z - และรูปทรงพิเศษ-ที่มีมุมการบิดที่แน่นอน เพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น ความชื้น สเปรย์เกลือ หรือมลพิษทางอุตสาหกรรม พื้นผิวสัมผัส (เช่น ปลายเชื่อมหรือส่วนขั้วต่อ) สามารถบำบัดพื้นผิวได้ตามต้องการ ตัวอย่างเช่น Tinned Copper BusBar หมายถึงผลิตภัณฑ์ที่มีการชุบพื้นผิวอย่างสม่ำเสมอด้วยชั้นดีบุกบริสุทธิ์ ชั้นดีบุกไม่เพียงแต่สามารถแยกการสัมผัสระหว่างเมทริกซ์ทองแดงกับตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ยังช่วยลดความต้านทานการสัมผัสและป้องกันการก่อตัวของคอปเปอร์ออกไซด์

นอกจากนี้ การชุบนิเกิลหรือการชุบเงินยังเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงหรือสถานการณ์ที่มีความต้องการความต้านทานการสัมผัสสูง ในระดับการออกแบบทางกล วิศวกรจำเป็นต้องระบุพารามิเตอร์มิติที่สำคัญอย่างแม่นยำ เช่น ความกว้างของผลิตภัณฑ์ (A) ความหนารวม (B) ความยาวพื้นผิวการติดตั้ง (A1) มุมการดัดและรัศมีการโค้งงอ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าความเรียบของพื้นผิวสัมผัสหลังการเชื่อมมักจะไม่เกิน 0.1 มม. เพื่อให้แน่ใจว่าขั้วต่ออุปกรณ์จะแน่นพอดี หลังจากการขึ้นรูปเสร็จสิ้น โดยปกติแล้วผลิตภัณฑ์จะต้องได้รับการขัดเงาเพื่อขจัดเสี้ยนที่ขอบ ทำความสะอาดทางเคมีเพื่อขจัดออกไซด์ของพื้นผิว อบแห้งเพื่อขจัดความชื้นที่ตกค้าง และเคลือบด้วยปลอกหุ้มฉนวน PET หรือซิลิโคนตามความจำเป็นเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดระยะห่างตามผิวฉนวนที่ปลอดภัยภายใต้ระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ตามความแตกต่างในแหล่งความร้อนในการเชื่อมและกลไกการเชื่อมต่อ การเชื่อมต่อแบบอ่อนฟอยล์ทองแดงส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภท: ประเภทการเชื่อมด้วยแรงดันและประเภทการบัดกรีในการผลิตจริง ประเภทของการเชื่อมด้วยแรงดันถือเป็นทิศทางทางเทคนิคกระแสหลักที่สุดในปัจจุบัน การเชื่อมด้วยแรงดัน บัสบาร์แบบยืดหยุ่นใช้การเชื่อมแบบกระจายโพลีเมอร์ (หรือที่เรียกว่าการเชื่อมแบบกระจายโมเลกุลหรือการเชื่อมแบบกระจายสถานะของแข็ง-) กระบวนการนี้ใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำและกระแสไฟฟ้าสูงเพื่อสร้างความร้อนจูลผ่านอิเล็กโทรดเชื่อม ทำให้บริเวณที่จะเชื่อมได้รับความร้อนอย่างรวดเร็วถึง 0.6 ถึง 0.8 เท่าของจุดหลอมเหลวของทองแดง (ประมาณ 700 องศาถึง 900 องศา) ขณะเดียวกันก็ใช้แรงดันตามแนวแกนตั้งแต่สิบถึงหลายร้อย MPa ภายใต้เงื่อนไขนี้ อะตอมบนพื้นผิวสัมผัสของฟอยล์ทองแดงจะได้รับพลังงานเพียงพอที่จะทะลุผ่านกำแพงพลังงาน กระจายซึ่งกันและกัน และสร้างชั้นพันธะเกรนที่สมบูรณ์ โดยไม่มีการเปลี่ยนเฟสของของเหลวเกิดขึ้นในกระบวนการทั้งหมด ความหนาของฟอยล์ทองแดงที่เหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการนี้คือ 0.05 มม. ถึง 0.30 มม. ซึ่งสามารถเชื่อมฟอยล์ทองแดงได้หลายสิบหรือหลายร้อยชั้นโดยรวมในครั้งเดียว- เมื่อความกว้างของผลิตภัณฑ์ (A) มากกว่า 90 มม. และความหนารวม (B) มากกว่า 60 มม. เพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันและการกระจายอุณหภูมิสม่ำเสมอในแต่ละจุดของพื้นผิวสัมผัสขนาดใหญ่- มักจะติดแผ่นทองแดงหนา 1 มม. เพิ่มเติมที่ปลายทั้งสองด้านของสแต็กฟอยล์ทองแดงเป็นสื่อปรับสมดุลแรงดันและปรับสมดุลความร้อน จากนั้นจึงทำการเชื่อมด้วยแรงดัน

เมื่อความกว้างของผลิตภัณฑ์เกิน 140 มม. และความหนารวมเกิน 130 มม. เนื่องจากข้อจำกัดของความสามารถในการทำความร้อนและความสม่ำเสมอของแรงดันของอุปกรณ์เชื่อมแบบแพร่ มักใช้กระบวนการบัดกรีแบบใช้เงิน- บัสบาร์ทองแดงแบบยืดหยุ่นชนิดบัดกรีล่วงหน้า-จะกำจัดเงิน ทองแดง ฟอสฟอรัส และวัสดุบัดกรีอื่นๆ ระหว่างชั้นฟอยล์ทองแดงหรือที่ปลาย และละลายวัสดุบัดกรีที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมเหลวของวัสดุบัดกรีเล็กน้อย (ปกติคือ 650 องศา -800 องศา ) เพื่อเติมเต็มช่องว่างของอินเทอร์เฟซ และสร้างการเชื่อมต่อหลังจากการทำความเย็น แม้ว่าการบัดกรีจะทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดใหญ่กว่าหรือมีรูปร่างที่ซับซ้อนมากขึ้น แต่ควรสังเกตว่าชั้นบัดกรีนั้นมีความต้านทานที่แน่นอนและอาจส่งผลต่อสถานะการหลอมของฟอยล์ทองแดงที่อุณหภูมิสูง นอกจากนี้ จากมุมมอง-ความน่าเชื่อถือในระยะยาว การเชื่อมต่อทองแดงโดยตรง-ถึง-การเชื่อมต่อที่เกิดจากการเชื่อมแบบแพร่จะเหนือกว่าข้อต่อแบบประสานในแง่ของความเสถียรของวงจรความร้อน ความต้านทานต่อการเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้า และไม่มีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนของอินเทอร์เฟซ ดังนั้น หากเงื่อนไขเอื้ออำนวย กระบวนการเชื่อมด้วยแรงดันจึงเป็นวิธีการผลิตที่ต้องการสำหรับ Copper BusBars ประสิทธิภาพสูง

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

การเชื่อมต่อแบบอ่อนฟอยล์ทองแดงมีบทบาทที่ไม่อาจทดแทนได้ในด้านอุตสาหกรรมและการขนส่งหลายประเภท เนื่องจากมีความสามารถในการรับกระแสไฟสูง-และฟังก์ชันการชดเชยที่ยืดหยุ่น ในด้านยานยนต์พลังงานใหม่ คือบัสบาร์ทองแดงสำหรับยานยนต์ที่เชื่อมต่อเซลล์แบบอนุกรมและขนานภายในชุดแบตเตอรี่และระหว่างโมดูล ส่วนประกอบหลัก: ในด้านหนึ่ง ความต้านทานที่ต่ำมาก (โดยปกติจะอยู่ที่ระดับไมโคร-โอห์ม) ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการสูญเสียพลังงานจะลดลงเหลือน้อยที่สุดภายใต้กระแสประจุและกระแสคายประจุหลายร้อยแอมป์ ในทางกลับกัน โครงสร้างฟอยล์ทองแดงหลายชั้น-สามารถดูดซับการขยายตัวและการหดตัวของแกนแบตเตอรี่ได้อย่างสมบูรณ์แบบในระหว่างกระบวนการชาร์จและคายประจุ (แอมพลิจูดประมาณ 1%-3%) ในขณะที่ทนทานต่อการสั่นสะเทือนและการกระแทกของยานพาหนะในขณะขับขี่ หลีกเลี่ยงการฉีกขาดของขั้วหรือการคลายน็อตที่อาจเกิดจากการเชื่อมต่ออย่างแน่นหนาได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกเหนือจากด้านในของก้อนแบตเตอรี่แล้ว ผลิตภัณฑ์นี้ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าสูง-ของระบบไฟฟ้าสามระบบ เช่น ตัวควบคุมมอเตอร์ (MCU) กล่องจ่ายไฟแรงดันสูง (PDU) - อุปกรณ์ชาร์จออนบอร์ด (OBC) และตัวแปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DCDC)

ในด้านอุปกรณ์ไฟฟ้า การเชื่อมต่อแบบอ่อนด้วยฟอยล์ทองแดงมักใช้เป็นจัมเปอร์แบบยืดหยุ่นระหว่างบัสบาร์ทางออกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและบูชหม้อแปลง ซึ่งสามารถชดเชยข้อผิดพลาดในการจัดตำแหน่งระหว่างการติดตั้งและการยืดตัวเนื่องจากความร้อนระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ นอกจากนี้ ยังมักใช้ในการเชื่อมต่อสวิตช์เกียร์แรงดันไฟฟ้าสูงและต่ำ-ที่เชื่อมต่อแบบเคลื่อนย้ายได้ระหว่างเซอร์กิตเบรกเกอร์และบัสบาร์ เพื่ออำนวยความสะดวกในการแยกและบำรุงรักษาอุปกรณ์ ในสถานการณ์ทางอุตสาหกรรมระดับสูง-ในปัจจุบัน เช่น การถลุงด้วยไฟฟ้าและการผลิตคาร์บอน Copper Busbar ที่ยืดหยุ่นอาจจำเป็นต้องจ่ายกระแสไฟฟ้า DC หลายหมื่นแอมป์ ในขณะที่เชื่อมต่อกับตู้วงจรเรียงกระแสและอิเล็กโทรไลเซอร์หลายตัว ความยืดหยุ่นสามารถปรับให้เข้ากับการตั้งถิ่นฐานของโรงงานหรือการเปลี่ยนรูปเนื่องจากความร้อนของอุปกรณ์

นอกจากนี้ ในสถานีฐานการสื่อสาร 5G โครงสร้างพิเศษของการเชื่อมต่อแบบอ่อนด้วยทองแดงฟอยล์ช่วยลด-การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง ในอุปกรณ์สร้างภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) การเชื่อมต่อแบบอ่อนด้วยฟอยล์ทองแดงรูปทรงพิเศษ-แม่นยำสูง-บางประเภทที่ต้องการความเรียบสูงถึง 0.02 มม. ใช้สำหรับระบายความร้อนในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ- ในด้านการขนส่งทางรถไฟ มีการใช้การเชื่อมต่อแบบอ่อนด้วยฟอยล์ทองแดงเสริมแรงระหว่างแทรคชันคอนเวอร์เตอร์และตู้จ่ายไฟเสริม โดยรวมแล้ว ช่วงอุณหภูมิการทำงานของการเชื่อมต่อแบบอ่อนของฟอยล์ทองแดงมักจะอยู่ที่ -40 องศาถึง +300 องศา และโดยการเลือกการชุบที่เหมาะสม (เช่น บัสบาร์ทองแดงชุบดีบุก ซึ่งกัดกร่อนชั้นดีบุกมากกว่าฐานทองแดงในสภาพแวดล้อมที่ชื้น) อายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ในสเปรย์เกลือหรือสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดสามารถขยายได้อย่างมีนัยสำคัญ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ยินดีต้อนรับที่จะติดต่อเราเพื่อหารือเกี่ยวกับวิธีการใช้งานที่ดีขึ้นการเชื่อมบัสบาร์เคลือบฟอยล์ทองแดงเพื่อช่วยให้โครงการของคุณบรรลุการส่งผ่านพลังงานที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ