Скрытая коррозия проводящей силиконовой резины: как микромасштабная электрохимия подрывает надёжность защиты от электромагнитных помех
На базовых станциях связи и в новых энергетических транспортных средствах, работающих в условиях высокой температуры и влажности, даже усовершенствованная токопроводящая силиконовая резина (также называемая электропроводящей резиной или токопроводящей вспененной резиной ) может внезапно пострадать от ухудшения характеристик электромагнитных помех через 18–24 месяца.
Анализ отказов часто выявляет белые хлопьевидные оксиды на металлических поверхностях, почерневшие края токопроводящей ткани и резкое увеличение контактного сопротивления. Удивительно, но проблема заключается не в старении материала как таковом, а в микромасштабной электрохимической коррозии — скрытой, но критически важной угрозе надежности.
В данной статье рассматривается, как микроконденсация, контакт разнородных металлов и смещение постоянного тока совместно формируют локализованные гальванические элементы на границе раздела проводящей резины, что приводит к миграции ионов, осаждению оксидов и, в конечном итоге, к отказу экранирования ЭМИ.
Технология точного монтажа SMT-прокладок: совместимость с пайкой оплавлением и контроль микронапряжений В этой статье, посвященной надежности механических устройств, мы переходим к электрохимическому измерению: когда встречаются вода, электричество и металлы, начинается настоящее испытание надежности в условиях ЭМИ.
«Трехэлементная модель» электрохимической коррозии
Коррозия начинается только при одновременном наличии следующих трех условий:
Присутствие электролита : Конденсированная влага образует тонкие жидкие пленки (RH > 60%).
Разнородные металлы : никель-медная токопроводящая ткань при контакте с алюминиевыми корпусами создает разность потенциалов (ΔV > 150 мВ).
Путь смещения постоянного тока : разница в заземлении создает микротоки, которые вызывают коррозию.
На этом этапе интерфейс ведет себя как миниатюрный гальванический элемент:
Анод (алюминиевый корпус): Al → Al³⁺ + 3e⁻ (окисление, образование белого Al(OH)₃).
Катод (слой никель–медь): O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ (щелочная среда, ускоряющая коррозию меди).
Путь коррозии: от точечной коррозии до разрушения защиты
Микропористое проникновение – влага проникает через проводящую ткань в металлическое покрытие пены.
Миграция ионов – ионы Cu²⁺ и Ni²⁺ мигрируют под действием смещения, образуя проводящие нити или изолирующие оксиды.
Деградация контактов — оксиды накапливаются на границах раздела, увеличивая сопротивление и снижая экранирование от электромагнитных помех.
Пример: В одном из испытаний автомобильного T-Box контактное сопротивление возросло с 0,2 Ом до 8,7 Ом после воздействия влажного тепла, а эффективность экранирования снизилась на 20 дБ в диапазоне частот от 300 МГц до 1 ГГц.
Инженерные контрмеры: от проводимости до электрохимической изоляции
Решения на уровне материалов
Заменить никель-медные покрытия на серебряное покрытие (меньшая склонность к окислению).
Добавьте нанооксидные диффузионные барьеры между проводящей тканью и пеной.
Стратегии структурного проектирования
Эквипотенциальное заземление : устранение смещения постоянного тока путем выравнивания корпуса и заземления печатной платы.
Гидрофобная герметизация : нанесите водоотталкивающие покрытия на стыки, чтобы предотвратить образование пленки.
Защита окружающей среды
Повысить степень герметизации с IP54 до IP67, чтобы предотвратить проникновение влаги.
Добавьте внутренние осушители для поглощения остаточной влажности.
Обнаружение и раннее предупреждение риска коррозии
Электрохимическая импедансная спектроскопия (ЭИС): обнаруживает изменения сопротивления интерфейса на низкой частоте.
Микрорентгеновская дифракция (μ-XRD): определяет продукты коррозии, такие как Cu₂O или Al(OH)₃.
Ускоренное испытание на воздействие влажного тепла со смещением постоянным током (85 ℃/85% отн. влажн. + 5 В): имитирует долгосрочную деградацию.
Отказы, связанные с электромагнитными помехами: замаскированная электрохимическая авария
Разрушение проводящей силиконовой резины часто обусловлено не дефектами материала, а неучтенными электрохимическими взаимодействиями на системном уровне.
Компания Konlida сотрудничает с клиентами с целью разработки моделей оценки риска коррозии интерфейса , превращая электрохимическую стабильность в новый эталон при выборе материалов для защиты от электромагнитных помех.
Проектирование прокладок SMT с учетом технологичности: обеспечение беспроблемной интеграции в автоматизированные производственные линии подчеркивая точность размещения и сжатия, помните: настоящая надежность означает способность выдерживать электрохимический треугольник воды, напряжения и металла — окончательное испытание для точной электроники.
ABOUT US