晟辉智能制造

镀银导电橡胶条技术如何提升导电性与稳定性?

什么是镀银导电橡胶条?

镀银导电橡胶条,顾名思义,是一种以橡胶为基体,通过表面镀银工艺,使其具备优异导电性能的复合材料

镀银导电橡胶条技术如何提升导电性与稳定性?-图1
(图片来源网络,侵删)

它本质上是一种导电填料(银颗粒)弹性体(橡胶) 的复合体,其核心原理是:利用橡胶的弹性压缩,使得内部的导电填料(银颗粒)相互接触,形成导电通路,从而实现电学连接。

核心特点:

  • 导电性: 表面镀银提供了极低的接触电阻和稳定的导电性能。
  • 弹性: 橡胶基体使其能够压缩变形,适应不平整的表面,提供持续稳定的接触压力。
  • 环境密封性: 在压缩状态下,它能填充缝隙,起到防尘、防水、防电磁干扰(EMI/RFI)的密封作用。
  • 可靠性: 银的化学性质稳定,不易氧化,保证了长期使用的导电可靠性。

核心技术构成

镀银导电橡胶条的技术含量体现在其材料选择、制造工艺和性能控制等多个方面。

基体橡胶材料选择

橡胶是导电橡胶条的“骨架”,决定了其弹性、耐温性、耐化学性和压缩永久变形等关键性能,常见的基体橡胶有:

镀银导电橡胶条技术如何提升导电性与稳定性?-图2
(图片来源网络,侵删)
  • 硅橡胶:

    • 优点: 优异的耐高低温范围(-55℃ ~ 200℃)、良好的弹性、低压缩永久变形、优异的电绝缘性和化学稳定性,是目前应用最广泛的基体材料。
    • 缺点: 强度和耐磨性相对较差,成本较高。
    • 应用: 航空航天、军用电子、医疗设备、高可靠性要求的密封场合。
  • 三元乙丙橡胶:

    • 优点: 优异的耐候性、耐臭氧性、耐化学品性和耐水性,成本低于硅橡胶。
    • 缺点: 耐温范围较窄(50℃ ~ 150℃),弹性不如硅橡胶。
    • 应用: 汽车电子、户外设备、需要良好密封和耐候性的场合。
  • 氟橡胶:

    • 优点: 极高的耐化学性和耐高温性(可达200℃以上)。
    • 缺点: 成本非常高,低温性能差,弹性较差。
    • 应用: 石油化工、汽车发动机舱等极端苛刻环境。
  • 天然橡胶/丁腈橡胶:

    镀银导电橡胶条技术如何提升导电性与稳定性?-图3
    (图片来源网络,侵删)
    • 优点: 成本低,弹性好。
    • 缺点: 耐候性、耐油性、耐高低温性较差。
    • 应用: 对性能要求不高的民用电子产品。

选择依据: 根据产品的使用环境(温度、化学介质、紫外线等)和对弹性、密封性的要求来综合选择。

导电填料 - 银颗粒

银是所有金属中导电性最好的材料,化学性质稳定,不易被氧化,在镀银导电橡胶中,银通常以以下形式存在:

  • 镀银镍粉:

    • 结构: 以镍粉为内核,表面包裹一层纯银。
    • 优点: 成本效益最高,镍作为内核,大大减少了昂贵的银的用量,同时保持了良好的导电性,镍的硬度也提高了橡胶的耐磨性。
    • 缺点: 如果镀层不完整或破损,镍基材可能会暴露并氧化,导致长期可靠性下降。
  • 镀银铝粉:

    • 结构: 以铝粉为内核,表面包裹一层纯银。
    • 优点: 成本比镀银镍粉更低。
    • 缺点: 铝的化学活性比镍高得多,一旦银镀层破损,铝会迅速氧化,导致接触电阻急剧升高,可靠性较差,多用于对成本极其敏感、寿命要求不高的场合。
  • 实心银粉:

    • 结构: 由100%的纯银颗粒构成。
    • 优点: 导电性能最佳,长期可靠性最高,无氧化风险。
    • 缺点: 成本最高,会增加橡胶的硬度和密度,可能影响弹性。

制造工艺

制造工艺是决定最终产品性能的关键环节,主要包括以下几种:

  • 模压成型:

    • 工艺: 将混有导电填料的橡胶原料放入模具中,在高温高压下硫化成型。
    • 优点: 生产效率高,尺寸精度好,适合大批量生产形状复杂的零件。
    • 缺点: 模具成本高,不适合小批量或快速原型制作。
  • 挤出成型:

    • 工艺: 将混炼好的橡胶通过特定形状的模具连续挤出,再经过硫化。
    • 优点: 适合生产长条、片材等截面形状简单的产品,生产速度快。
    • 缺点: 尺寸精度相对模压稍差,导电填料在挤出方向上可能会有取向,导致导电性能各向异性。
  • 浸涂成型:

    • 工艺: 将已成型的橡胶条(或泡沫橡胶)浸入含有银的导电涂料(如银浆)中,然后进行干燥和固化。
    • 优点: 工艺简单,成本较低,可以在复杂形状的橡胶表面形成均匀的导电层。
    • 缺点: 导电层主要依赖表面涂层,耐磨性较差,长期在摩擦环境下使用,导电层可能被磨掉,导电性能也依赖于涂层的质量。

关键性能指标

评价一条镀银导电橡胶条的好坏,主要看以下几个指标:

  1. 接触电阻:

    • 定义: 在规定压力下,橡胶条与金属电极之间的电阻值,这是衡量导电性能最核心的指标。
    • 要求: 通常要求在几十毫欧姆到几百毫欧姆的范围内,且越低越好,越稳定越好。
  2. 屏蔽效能:

    • 定义: 衡量其抑制电磁干扰的能力,通常用分贝表示。
    • 要求: 根据应用场景而定,民用电子设备通常要求>60dB,军用或航空航天设备可能要求>80dB甚至更高。
  3. 应力松弛与压缩永久变形:

    • 定义: 应力松弛指在恒定压缩下,压力随时间衰减的程度,压缩永久变形指压缩后撤去压力,无法恢复的形变。
    • 要求: 这两个指标越低越好,意味着橡胶条能长期提供稳定可靠的接触压力,保证导电和密封性能不衰减。
  4. 耐环境老化性:

    • 测试: 在高温、高湿、盐雾等恶劣环境下进行老化测试后,重新测量其接触电阻和屏蔽效能。
    • 要求: 性能衰减越小,说明材料可靠性越高,使用寿命越长。
  5. 防火等级:

    • 定义: 如UL94 V-0, V-1, V-2等级,衡量材料的可燃性。
    • 要求: 在电子设备中,通常要求至少达到V-0级,以防止火灾风险。

主要应用领域

镀银导电橡胶条凭借其“导电+弹性+密封”三位一体的特性,在高端领域不可或缺。

  • 航空航天与国防: 飞机、卫星、雷达、导弹等设备的机箱、舱门、面板之间的电磁屏蔽和接地密封,要求极高的可靠性。
  • 通信设备: 基站、服务器、路由器等机箱的电磁屏蔽,防止内部电路干扰外部设备,也防止外部信号干扰。
  • 医疗设备: MRI(核磁共振)设备的屏蔽室,精密医疗仪器(如ECG心电图机)的信号屏蔽和接地,确保测量精度和患者安全。
  • 汽车电子: ECU(电子控制单元)、T-Box(智能网关)、ADAS(高级驾驶辅助系统)等模块的电磁兼容性屏蔽,应对日益复杂的车内电磁环境。
  • 消费电子: 手机、笔记本电脑、平板电脑等内部连接器的屏蔽,以及摄像头模组、指纹识别模组的接地和防尘。
  • 工业控制: 在有电磁干扰的工业环境中,PLC柜、变频器等设备的屏蔽和密封。

技术发展趋势

  1. 低成本化: 开发更高效的镀银工艺(如更均匀、更薄的镀层)和使用新型低成本导电填料(如石墨烯、碳纳米管与银的复合),以降低成本,扩大应用范围。
  2. 多功能集成: 将导电、导热、密封等功能集成于一体,满足设备小型化和集成化的需求。
  3. 超薄型与精密化: 随着电子产品越来越轻薄,对导电橡胶条的厚度和尺寸精度要求越来越高。
  4. 环保与无卤化: 符合RoHS、REACH等环保法规,使用无卤阻燃的橡胶材料,减少对环境和人体的危害。
  5. 仿真与设计优化: 利用有限元分析等仿真软件,在设计阶段就预测和优化导电橡胶条的导电性能和密封效果,缩短研发周期。

镀银导电橡胶条技术是一个集材料科学、化学和精密制造于一体的综合性技术,其核心在于通过“橡胶的弹性”“银的导电性” 的完美结合,解决了现代电子设备中“可靠连接”“电磁兼容”两大难题,随着5G、物联网、新能源汽车等产业的快速发展,对高性能、高可靠性的镀银导电橡胶条的需求将持续增长,其技术也将不断迭代创新。

分享:
扫描分享到社交APP
上一篇
下一篇