Nguyên nhân, tiêu chí chấp nhận và kế hoạch khắc phục toàn diện các lỗi phồng rộp và bong lớp cách điện trong thanh cái nhiều lớp

Là thành phần dẫn điện cốt lõi trong thiết bị điện tử công suất hiện đại, thanh cái nhiều lớp Composite đạt được độ tự cảm thấp, khả năng mang dòng-cao và bố cục nhỏ gọn bằng cách kết hợp nhiều lớp dây dẫn đồng với vật liệu cách điện. Trong các ứng dụng như phương tiện sử dụng năng lượng mới, bộ biến tần quang điện, hệ thống vận chuyển đường sắt và nguồn điện công nghiệp, lớp cách điện không chỉ cung cấp khả năng cách ly điện mà còn xác định độ tin cậy-lâu dài của toàn bộ cấu trúc thanh cái.

 

Trong ứng dụng thực tế, thanh cái nhiều lớp có thể có biểu hiện bất thường như phồng rộp cách điện, bong tróc hoặc phồng cục bộ. Những vấn đề này thường không xuất phát từ một lỗi duy nhất mà là do sự tương tác giữa vật liệu, quy trình sản xuất, kiểm soát môi trường và thiết kế kết cấu. Khi lớp cách điện xảy ra hiện tượng tách lớp, các khe hở không khí bên trong có thể hình thành, dẫn đến phóng điện cục bộ (PD), giảm độ bền điện môi hoặc thậm chí đánh thủng điện. Do đó, đối với những sản phẩm có hiện tượng phồng rộp hoặc bong tróc đáng kể, không thể khôi phục hiệu suất đơn giản bằng cách hâm nóng hoặc-ép lại; thay vào đó, nguyên nhân gốc rễ của sự cố phải được phân tích và thực hiện các cải tiến ngay từ đầu.

 

 

1. Hệ thống hấp thụ độ ẩm hoặc cách nhiệt của vật liệu không phù hợp

Vật liệu cách nhiệt bên trong của thanh cái nhiều lớp thường phải chịu-tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ cao, chu kỳ điện áp và ứng suất cơ học. Nếu màng cách nhiệt có tốc độ hấp thụ độ ẩm cao hoặc hệ thống nhựa không đủ khả năng chịu nhiệt thì hơi ẩm có thể bốc hơi trong chu trình nhiệt tiếp theo, tạo ra áp suất bên trong và gây ra bong bóng hình thành trong lớp cách nhiệt.

 

Đối với các ứng dụng-nhiệt độ cao,-công suất cao-chẳng hạn như thanh cái nhiều lớp cho môi trường-nhiệt độ cao hoặc thanh cái biến tần-, điều cần thiết là chọn vật liệu cách nhiệt có nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh cao (Tg), khả năng hấp thụ độ ẩm thấp và đặc tính điện môi tuyệt vời (ví dụ: epoxy biến tính hoặc polyimide/PI). Ngoài ra, việc xử lý bề mặt của dây dẫn đồng phải tương thích với hệ thống nhựa để đảm bảo độ bền liên kết bề mặt ổn định,{8}}lâu dài.

2. Kiểm soát quy trình ép nóng-không đúng cách

Thanh cái nhiều lớp thường được sản xuất bằng quy trình ép nóng chân không-để đạt được liên kết tích hợp giữa lớp đồng và lớp cách điện. Nếu quá trình làm nóng trước và khử khí không đủ trong quá trình-ép nóng thì không thể loại bỏ không khí dư hoặc chất dễ bay hơi bị mắc kẹt trong vật liệu một cách hiệu quả, dẫn đến hình thành bong bóng trong quá trình vận hành ở nhiệt độ-cao tiếp theo.

 

Trong quá trình sản xuất các sản phẩm như đầu nối thanh cái nhiều lớp và giải pháp nguồn, các thông số bao gồm nhiệt độ ép nóng, áp suất, tốc độ gia nhiệt và mức chân không phải được kiểm soát chặt chẽ. Tốc độ gia nhiệt quá cao có thể khiến nhựa bịt kín các đường thoát khí sớm, trong khi áp suất không đủ thường dẫn đến liên kết giữa các lớp không đủ. Do đó, cấu hình ép nóng phải được tối ưu hóa bằng cách kéo dài thời gian làm nóng trước và khử khí cũng như đảm bảo phân bổ áp suất đồng đều trên toàn bộ khu vực sản phẩm.

3. Ô nhiễm bề mặt làm giảm độ bền liên kết

Chất lượng liên kết giữa dây dẫn đồng và vật liệu cách điện là yếu tố quan trọng quyết định độ tin cậy của thanh cái nhiều lớp. Các chất gây ô nhiễm trên bề mặt đồng-chẳng hạn như các lớp oxit, dầu, bụi hoặc cặn gia công-làm suy yếu khả năng liên kết hóa học giữa nhựa và đồng, khiến có thể xảy ra hiện tượng tách lớp bề mặt trong quá trình-chu trình nhiệt dài hạn.

 

Đối với các sản phẩm có tần số-cao, độ tin cậy-cao (ví dụ: thanh cái đồng nhiều lớp cho bộ biến tần tần số- cao), cần phải xử lý sơ bộ nghiêm ngặt bề mặt đồng trước khi sản xuất. Các kỹ thuật như làm sạch bằng hóa chất, làm nhám bề mặt hoặc xử lý bằng plasma được sử dụng để tăng cường hoạt động của bề mặt. Hơn nữa, môi trường sản xuất phải được kiểm soát bụi và độ ẩm để ngăn ngừa ô nhiễm thứ cấp ảnh hưởng đến chất lượng cán màng.

 

 

Đối với các thanh cái nhiều lớp có hiện tượng phồng rộp hoặc bong tróc, trước tiên phải tiến hành đánh giá hư hỏng. Nếu có sự phân tách giữa các lớp đáng kể hoặc có khoảng trống bên trong-hoặc nếu sự tách lớp được xác nhận thông qua-phân tích mặt cắt ngang-thì thành phần đó phải được loại bỏ. Vì liên kết giữa các lớp được hình thành trong quá trình ép nóng chân không-là một kết nối cấu trúc cố định nên một khi tính toàn vẹn của liên kết bị tổn hại, việc hâm nóng hoặc-áp dụng lại áp suất tiêu chuẩn sẽ không thể khôi phục hiệu suất ban đầu.

 

Đối với các ứng dụng như thanh cái nhiều lớp cho I/O IGBT của biến tần tuabin gió, bộ truyền động tần số thay đổi (VFD/VSD) và bộ truyền động AC, cần có các phương pháp chẩn đoán chuyên nghiệp-bao gồm phân tích mặt cắt ngang, thử nghiệm phóng điện cục bộ và phân tích nhiệt (DSC/TGA){2}}để xác định cơ chế lỗi cụ thể.

 

Về cải tiến quy trình, cần tăng cường quản lý bảo quản vật liệu cách nhiệt; nên sử dụng các phương pháp như sử dụng tủ khô hoặc đóng gói chân không để ngăn chặn sự hấp thụ độ ẩm. Trong quá trình sản xuất, bạn nên duy trì độ ẩm xung quanh trong phạm vi thích hợp và nướng trước-các vật liệu trước quá trình cán màng để ngăn hơi ẩm giãn nở thành khí trong giai đoạn ép nhiệt độ-cao.

 

Ngoài ra, đối với-các ứng dụng công suất cao-chẳng hạn như thanh cái cho PDU, máy phát điện gió và SVG (Máy tạo biến áp tĩnh)-việc tối ưu hóa thiết kế cấu trúc là cần thiết. Các biện pháp bao gồm tăng độ dày lớp cách điện để tăng Điện áp khởi động phóng điện một phần (PDIV), vát cạnh các cạnh của dây dẫn đồng để giảm nồng độ điện trường tại các điểm sắc nét và sử dụng kỹ thuật bịt kín/đóng bầu ở những khu vực quan trọng để giảm thiểu nguy cơ có khe hở không khí.

 

 

Để đảm bảo rằng mớiThanh cái nhiều lớp compositehoặc các lô được cải tiến đáp ứng các yêu cầu-hoạt động lâu dài thì phải thiết lập quy trình xác thực có hệ thống. Kiểm tra độ tin cậy thường bao gồm kiểm tra điện áp chịu được, kiểm tra phóng điện cục bộ (PDIV), kiểm tra chu trình nhiệt và phân tích cấu trúc bên trong.

 

Đối với các ứng dụng năng lượng mới-chẳng hạn như thanh cái nhiều lớp để phân phối điện cho xe điện, thiết bị điện tử công suất và hệ thống tiếp xúc tế bào tích hợp-cần phải mô phỏng môi trường vận hành thực tế. Việc xác thực độ ổn định của lớp cách nhiệt đạt được thông qua chu trình nhiệt độ cao- và-thấp (ví dụ: -40 độ đến 125 độ ), kiểm tra tải điện áp dài hạn và kiểm tra ứng suất cơ học.

 

Hơn nữa, trong quá trình sản xuất-các sản phẩm có độ tin cậy cao-chẳng hạn như thanh cái nhiều lớp cho vận chuyển đường sắt,-thiết bị điện tử có công suất cao và thanh nguồn nhiều lớp-cần triển khai một hệ thống kiểm soát chất lượng toàn diện, bao gồm mọi thứ từ kiểm tra nguyên liệu thô và giám sát thông số sản xuất đến lấy mẫu thành phẩm. Bằng cách kiểm soát các yếu tố như độ ẩm của vật liệu, hàm lượng nhựa, cấu hình ép nóng-và hiệu suất cách nhiệt, bạn có thể chủ động ngăn chặn rủi ro hỏng hóc tiềm ẩn.

 

 

Hiệu suất cách nhiệt của thanh cái nhiều lớp không chỉ phụ thuộc vào việc lựa chọn vật liệu mà còn phụ thuộc chặt chẽ vào khả năng thiết kế và sản xuất tổng thể. Các ứng dụng từ shunt và thanh nhiều lớp đến thanh cho máy biến áp, máy hàn điện và thiết bị đóng cắt đều yêu cầu thiết kế phù hợp với các yêu cầu về dòng điện, điện áp, tần số và môi trường vận hành cụ thể.

 

Thiết kế thanh cái nhiều lớp được thiết kế tốt giúp giảm thiểu hiệu quả điện cảm ký sinh, tăng cường khả năng tản nhiệt và giảm ứng suất cơ học về nhiệt trong quá trình vận hành lâu dài. Hơn nữa, việc phối hợp kiểm soát các quy trình-như dập chính xác, hàn, mạ và cán màng cách nhiệt-cải thiện tính nhất quán của sản phẩm và giảm nguy cơ hỏng cách điện.

 

 

Nếu bạn đang phát triển các sản phẩm thanh cái nhiều lớp Composite cho các lĩnh vực như phương tiện sử dụng năng lượng mới, điện tử công suất, bộ biến tần công nghiệp hoặc vận tải đường sắt và đang gặp phải vấn đề về phồng rộp, tách lớp cách điện hoặc xác nhận độ tin cậy, vui lòng liên hệ với chúng tôi. Chúng tôi cung cấp hỗ trợ về tối ưu hóa cấu trúc, kết hợp vật liệu và quy trình sản xuất phù hợp với yêu cầu ứng dụng của bạn, giúp nâng cao độ ổn định của sản phẩm và tuổi thọ sử dụng.