Conocimiento de la industria de conexiones blandas de lámina de cobre.

 

La conexión blanda de lámina de cobre es una conexión conductora flexible de alta-corriente formada mediante tecnología de soldadura por presión de estado sólido-. Por lo general, se superponen y sueldan con múltiples capas de lámina de cobre de alta-pureza. Este producto juega un papel clave en los campos de la electrónica, la electricidad y las nuevas energías, logrando principalmente conexiones conductivas eficientes y confiables. Su principio de funcionamiento central se basa en la difusión atómica: bajo la acción combinada de alta temperatura y presión externa, los átomos en las superficies de contacto de las láminas de cobre adyacentes se difunden entre sí y forman nuevos enlaces metálicos, obteniendo así una conexión sólida-sólida sin utilizar soldadura ni fundente. Entre ellos, la barra colectora de cobre flexible se usa ampliamente en situaciones donde es necesario adaptarse a la vibración, expansión y contracción térmica del equipo, o donde el espacio de instalación es limitado debido a su excelente conductividad eléctrica (generalmente por encima del 98% IACS) y excelente flexibilidad mecánica.

En comparación con la soldadura tradicional o la soldadura con estaño, este proceso de soldadura por difusión evita por completo salpicaduras, poros, huecos y la liberación de sustancias nocivas de los flujos que contienen plomo- o halógenos-que pueden ocurrir durante el proceso de soldadura, y tiene importantes ventajas de confiabilidad y protección ambiental. Además, dado que no se introduce un tercer material, la resistencia de la interfaz de conexión es casi igual a la resistencia de la propia matriz de cobre, lo cual es fundamental para aplicaciones que requieren el paso de cientos o incluso miles de amperios de alta corriente durante mucho tiempo. En el contexto de los requisitos duales actuales de fabricación ecológica y alta confiabilidad en la industria electrónica global, las conexiones blandas de lámina de cobre se han convertido en una de las rutas técnicas ideales para reemplazar las conexiones duras tradicionales o las conexiones de cables trenzados.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El diseño de conexiones blandas de lámina de cobre se basa en la profunda integración de dos propiedades aparentemente contradictorias: alta conductividad y alta flexibilidad. Las materias primas generalmente utilizan cinta de cobre de grado T2 o superior (es decir, cobre puro No. 2 y superior), el contenido de cobre no es inferior al 99,95 % y el contenido total de impurezas se controla estrictamente dentro del 0,05 % para garantizar la mejor capacidad de carga de corriente. El espesor de una sola pieza de lámina de cobre es uno de los parámetros centrales del diseño, y el rango normal está entre 0,03 mm y 1 mm: cuanto más delgado sea el espesor, mejor será la flexibilidad general y menor será el radio de curvatura después de superponer varias capas. Sin embargo, cuantas más capas haya que superponer, mayores serán los requisitos de uniformidad para el proceso de soldadura; por el contrario, una lámina de cobre más gruesa puede proporcionar una mayor rigidez estructural y es adecuada para escenarios que requieren mantenimiento de la forma. La forma y estructura del producto se pueden personalizar en gran medida según el espacio de instalación real y la dirección eléctrica. Las más comunes incluyen piezas rectas, en forma de U-, de L-, de Z-y de formas especiales-con un cierto ángulo de torsión. Para mejorar la resistencia a la corrosión en entornos hostiles como humedad, niebla salina o contaminación industrial, la superficie de contacto (es decir, el extremo de soldadura o la parte del terminal de conexión) puede tratarse según sea necesario. Por ejemplo, Barra colectora de cobre estañado se refiere a un producto cuya superficie está revestida uniformemente con una capa de estaño puro. La capa de estaño no solo puede aislar eficazmente el contacto entre la matriz de cobre y el medio corrosivo, sino que también reduce la resistencia del contacto y previene la formación de óxido de cobre.

Además, el niquelado o el plateado también son adecuados para entornos de alta temperatura o situaciones con requisitos extremos de resistencia de contacto. En el nivel de diseño mecánico, los ingenieros deben especificar con precisión parámetros dimensionales clave, como el ancho del producto (A), el espesor total (B), la longitud de la superficie de montaje (A1), el ángulo de curvatura y el radio de curvatura, y garantizar que la planitud de la superficie de contacto después de la soldadura generalmente no exceda los 0,1 mm para garantizar un ajuste perfecto con los terminales del dispositivo. Una vez completado el moldeado, generalmente es necesario pulir el producto para eliminar las rebabas de los bordes, limpiarlo químicamente para eliminar los óxidos de la superficie, secarlo para eliminar la humedad residual y recubrirlo con fundas aislantes de PET o silicona, según sea necesario, para cumplir con los requisitos de distancia de fuga segura bajo diferentes niveles de voltaje.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Según la diferencia en la fuente de calor de soldadura y el mecanismo de conexión, las conexiones blandas de lámina de cobre se dividen principalmente en dos categorías: tipo de soldadura a presión y tipo de soldadura en la producción real. Entre ellos, el tipo de soldadura a presión representa la dirección técnica más convencional en la actualidad. Soldadura a presión Flexible BusBar utiliza soldadura por difusión de polímeros (también conocida como soldadura por difusión molecular o soldadura por difusión en estado sólido-). Este proceso utiliza bajo voltaje y alta corriente para generar calor Joule a través del electrodo de soldadura, lo que hace que el área a soldar se caliente rápidamente hasta 0,6 a 0,8 veces el punto de fusión del cobre (aproximadamente 700 grados a 900 grados), mientras se aplica una presión axial de decenas a cientos de MPa. En esta condición, los átomos en la superficie de contacto de la lámina de cobre ganan suficiente energía para atravesar la barrera energética, difundirse entre sí y formar una capa de unión de grano completa, sin que se produzca ninguna transición de fase líquida durante todo el proceso. El espesor de lámina de cobre más adecuado para este proceso es de 0,05 mm a 0,30 mm, lo que puede lograr una soldadura global única de docenas o incluso cientos de capas de lámina de cobre. Cuando el ancho del producto (A) es superior a 90 mm y el espesor total (B) es superior a 60 mm, para garantizar una distribución uniforme de la presión y la temperatura en cada punto de la superficie de contacto de gran tamaño, a menudo se une una capa adicional de placa de cobre de 1 mm de espesor a ambos extremos de la pila de láminas de cobre como medio igualador de presión y calor, y luego se realiza la soldadura a presión.

Cuando el ancho del producto excede los 140 mm y el espesor total excede los 130 mm, debido a las limitaciones de la capacidad de calentamiento y la uniformidad de la presión del equipo de soldadura por difusión, a menudo se utiliza el proceso de soldadura fuerte a base de plata-. La barra colectora de cobre flexible de tipo soldadura fuerte-predispone plata, cobre, fósforo y otros materiales de soldadura fuerte entre las capas de lámina de cobre o en los extremos, y funde el material de soldadura fuerte a una temperatura ligeramente superior al punto de fusión del material de soldadura fuerte (generalmente 650 grados -800 grados) para llenar el espacio de la interfaz y forma una conexión después del enfriamiento. Aunque la soldadura fuerte puede lograr productos con tamaños más grandes o formas más complejas, cabe señalar que la propia capa de soldadura tiene cierta resistividad y puede afectar el estado de recocido de la lámina de cobre a altas temperaturas. Además, desde una perspectiva de confiabilidad-a largo plazo, las conexiones directas de cobre-a-cobre formadas mediante soldadura por difusión son superiores a las uniones soldadas en términos de estabilidad del ciclo térmico, resistencia a la electromigración y ausencia de riesgo de corrosión en la interfaz. Por lo tanto, si las condiciones lo permiten, el proceso de soldadura a presión es el método de fabricación preferido para Barras colectoras de cobre de alto rendimiento.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Las conexiones blandas de lámina de cobre desempeñan un papel irremplazable en muchos campos industriales y de transporte debido a su alta capacidad de carga de corriente-y su función de compensación flexible. En el ámbito de los vehículos de nuevas energías, se trata de una Barra colectora de cobre para automoción que conecta celdas en serie y paralelo dentro del paquete de baterías y entre módulos. Componentes principales: por un lado, su resistencia extremadamente baja (generalmente en el nivel de micro{3}}ohmios) garantiza que la pérdida de energía se minimice bajo cientos de amperios de corriente de carga y descarga; Por otro lado, la estructura de lámina de cobre multi-capa puede absorber perfectamente la expansión y contracción del espesor del núcleo de la batería durante el proceso de carga y descarga (la amplitud es de aproximadamente 1%-3%), al mismo tiempo que resiste la vibración y el impacto del vehículo mientras se conduce, evitando de manera efectiva el desgarro de los terminales o el aflojamiento de los pernos que pueden ser causados ​​por conexiones duras. Además del interior del paquete de baterías, este producto también se usa ampliamente en la interconexión de alto-voltaje de tres sistemas eléctricos, como controladores de motor (MCU), cajas de distribución de energía (PDU) de alto-voltaje, cargadores integrados (OBC) y convertidores de corriente continua (DCDC).

En el campo de los equipos eléctricos, las conexiones blandas de lámina de cobre se utilizan a menudo como puentes flexibles entre las barras colectoras de salida del generador y los casquillos del transformador, lo que puede compensar los errores de alineación durante la instalación y el alargamiento térmico durante el funcionamiento del equipo. También se utilizan comúnmente en conexiones móviles de aparamenta de alta y baja-tensión entre disyuntores y barras colectoras para facilitar la extracción y el mantenimiento de los equipos. En escenarios industriales de alta-corriente, como la fundición electrolítica y la producción de carbón, una barra colectora flexible de cobre puede necesitar transportar decenas de miles de amperios de corriente CC mientras conecta múltiples gabinetes rectificadores y electrolizadores. Su flexibilidad puede adaptarse al asentamiento de los cimientos de la fábrica o a la deformación térmica del equipo.

Además, en las estaciones base de comunicación 5G, la estructura especial de las conexiones blandas de lámina de cobre ayuda a debilitar la interferencia electromagnética de alta-frecuencia; en los equipos de resonancia magnética (MRI), algunas conexiones blandas de lámina de cobre con formas especiales-de ultra-precisión especial- con requisitos de planitud de hasta 0,02 mm se utilizan para enfriar en entornos de baja-temperatura; En el ámbito del transporte ferroviario, se utilizan conexiones blandas de lámina de cobre reforzada entre los convertidores de tracción y los armarios de potencia auxiliares. En general, el rango de temperatura de funcionamiento de las conexiones blandas de lámina de cobre suele ser de -40 grados a +300 grados y, al seleccionar el revestimiento adecuado (como la barra colectora de cobre estañado, que corroe preferentemente la capa de estaño en lugar de la base de cobre en ambientes húmedos), la vida útil del producto en ambientes ácidos o con niebla salina se puede extender significativamente.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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