Corrosão oculta da borracha de silicone condutora: como a eletroquímica em microescala prejudica a confiabilidade da EMI
Em estações base de comunicação e veículos de nova energia operando sob alta temperatura e umidade, até mesmo a borracha de silicone condutiva avançada (também chamada de borracha eletricamente condutiva ou borracha de espuma condutiva ) pode sofrer degradação repentina do desempenho de EMI após 18 a 24 meses.
A análise de falhas frequentemente revela óxidos floculentos brancos em superfícies metálicas, bordas escurecidas de tecidos condutores e aumentos acentuados na resistência de contato. Surpreendentemente, o problema não é o envelhecimento do material em si, mas a corrosão eletroquímica em microescala — uma ameaça oculta, porém crítica, à confiabilidade.
Este artigo explora como a microcondensação, o contato de metais diferentes e a polarização CC juntos formam células galvânicas localizadas na interface de borracha condutora, levando à migração de íons, deposição de óxido e eventual falha na blindagem EMI.
Como tecnologia de montagem de precisão de juntas SMT: compatibilidade com soldagem por refluxo e controle de microestresse focado na confiabilidade mecânica, este artigo muda para a dimensão eletroquímica: quando água, eletricidade e metais se encontram, o verdadeiro teste de confiabilidade EMI começa.
O “Modelo dos Três Elementos” da Corrosão Eletroquímica
A corrosão só se inicia quando estas três condições coexistem:
Presença de eletrólitos : A umidade condensada forma finas películas líquidas (UR > 60%).
Metais diferentes : Tecido condutor de níquel-cobre em contato com invólucros de alumínio cria uma diferença de potencial (ΔV > 150mV).
Caminho de polarização CC : diferenças de aterramento geram microcorrentes que provocam corrosão.
Neste ponto, a interface se comporta como uma célula galvânica em miniatura:
Ânodo (carcaça de alumínio): Al → Al³⁺ + 3e⁻ (oxidação, formando Al(OH)₃ branco).
Cátodo (camada de níquel-cobre): O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ (ambiente alcalino acelerando a corrosão do cobre).
Caminho da corrosão: da corrosão por pites à falha da blindagem
Penetração microporosa – A umidade infiltra-se através do tecido condutor no revestimento metálico da espuma.
Migração de íons – íons Cu²⁺ e Ni²⁺ migram sob polarização, formando filamentos condutores ou óxidos isolantes.
Degradação do contato – Óxidos se acumulam nas interfaces, aumentando a resistência e reduzindo a blindagem EMI.
Estudo de caso: Em um teste T-Box automotivo, a resistência de contato aumentou de 0,2 Ω para 8,7 Ω após exposição ao calor úmido, com a eficácia da blindagem caindo em 20 dB na faixa de 300 MHz a 1 GHz.
Contramedidas de engenharia: da condutividade ao isolamento eletroquímico
Soluções em nível de material
Substitua os revestimentos de níquel-cobre por revestimentos de prata (menor tendência à oxidação).
Adicione barreiras de difusão de nano-óxido entre o tecido condutor e a espuma.
Estratégias de projeto estrutural
Aterramento equipotencial : elimine a polarização CC alinhando o aterramento do invólucro e do PCB.
Vedação hidrofóbica : aplique revestimentos repelentes de água nas juntas para bloquear a formação de película.
Proteção ambiental
Atualize a vedação de IP54 para IP67 para bloquear a entrada de umidade.
Adicione dessecantes internos para absorver a umidade residual.
Detecção e Alerta Precoce de Risco de Corrosão
Espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS): detecta alterações na resistência da interface em baixa frequência.
Microdifração de raios X (μ-XRD): identifica produtos de corrosão como Cu₂O ou Al(OH)₃.
Teste de calor úmido acelerado com polarização CC (85℃/85% UR + 5 V): Simula degradação a longo prazo.
Falhas de EMI: um acidente eletroquímico disfarçado
A falha da borracha de silicone condutiva geralmente não se deve a defeitos do material, mas a interações eletroquímicas negligenciadas no nível do sistema.
A Konlida está colaborando com clientes para desenvolver modelos de avaliação de risco de corrosão de interface , tornando a estabilidade eletroquímica uma nova referência na seleção de materiais de blindagem EMI.
Como as juntas SMT são projetadas para fabricação: garantindo integração perfeita em linhas de produção automatizadas enfatizando a precisão no posicionamento e na compressão, lembre-se disso: a verdadeira confiabilidade significa sobreviver ao triângulo eletroquímico de água, voltagem e metal — o teste definitivo da eletrônica de precisão.
ABOUT US