اتجاه تطبيق أجزاء ختم نحاس البريليوم في الموصلات عالية الجودة

مع التطور السريع للصناعات مثل اتصالات 5G، ومركبات الطاقة الجديدة، والأتمتة الصناعية، تزايد الطلب في السوق على الموصلات عالية الموثوقية-. باعتبارها مادة أساسية لجهات اتصال زنبرك الموصل، تحل سبائك نحاس البريليوم (Be-Cu) محل برونز الفوسفور التقليدي والفولاذ المقاوم للصدأ تدريجيًا نظرًا لمزاياها المجمعة المتمثلة في القوة العالية، والموصلية العالية، ومقاومة التعب، ومقاومة التآكل. تتناول هذه المقالة التطور التكنولوجي واتجاهات الصناعة لأختام Be-Cu من أربع وجهات نظر: خصائص المواد، وعمليات الختم، ومعالجة الأسطح، والتطبيقات النهائية، مما يوفر مرجعًا لشركات سلسلة الصناعة.

تعتبر اتصالات البريليوم النحاسية الزنبركية عبارة عن سبيكة نموذجية معززة بالترسيب. إذا أخذنا الصف C17200 الشائع الاستخدام (الذي يحتوي على 1.8-2.0% بالوزن) كمثال، فإن خصائصه النموذجية هي كما يلي:

تتكون آلية تقوية نوابض الاتصال الكهربائية BeCu من خطوتين-:
معالجة المحلول (780-800 درجة، تبريد سريع) تنتج مرحلة مفرطة التشبع، مما يحافظ على التوصيل الكهربائي العالي لمصفوفة النحاس؛
تؤدي معالجة الشيخوخة (320-340 درجة، 2-3 ساعات) إلى ترسيب جزيئات متفرقة ″ (مركب Be-Cu)، مما يعيق حركة الخلع ويحقق زيادة كبيرة في القوة.
تجدر الإشارة إلى أن بعض الشركات المحلية قامت بتطوير سبائك منخفضة-Be (0.2-0.7 wt% Be) عن طريق إضافة عناصر مثل Ni وCo لتحقيق تكاليف أقل. ومع ذلك، فإن قوتها وموصليتها الكهربائية لا تزال أقل من تلك الخاصة بالأنظمة عالية Be.

3.1 اختيار المواد والطلاء
تتميز سبائك نحاس البريليوم بصلابة عالية (HRC 38-42 بعد التعتيق) وهي شديدة المقاومة للتآكل-للقوالب. يستخدم الفولاذ القالبي السائد مسحوق الفولاذ عالي السرعة ASP23 أو كربيد YG8 الأسمنتي، جنبًا إلى جنب مع طلاء PVD TiCN (صلابة 2500-3000). HV) يمكنها إطالة عمر القالب إلى أكثر من مليون دورة.

3.2 تقنية التقطيع الدقيقة
بالنسبة للصفائح الزنبركية الرفيعة-(0.05-0.15 مم)، يكون الختم التقليدي عرضة للنتوءات وانهيار الزوايا. أدخلت الصناعة عمليات التقطيع الدقيقة والختم الجزئي:

يستخدم التقطيع الدقيق مكبسًا ثلاثيًا-، مع حامل فارغ على شكل V- وقاذف عكسي، لتحقيق تشطيب سطح القص بـ Ra أقل من أو يساوي 0.4 ميكرومتر.
يستخدم الختم الدقيق - مكبسًا مؤازرًا (مع إمكانية تكرار تبلغ ±0.01 مم) مقترنًا بنظام قياس السُمك بالليزر عبر الإنترنت لضمان تفاوت الأبعاد بمقدار ±0.01 مم.

3.3 مراقبة العملية
قامت الشركات الرائدة بنشر نظام تحذير من تآكل القوالب يعتمد على الانبعاثات الصوتية (AE). ومن خلال تحليل الإشارات عالية التردد- أثناء عملية التقطيع، يمكن تحديد عيوب تقطيع القالب مسبقًا، مما يقلل معدلات عيوب الدفعة إلى أقل من 10 أجزاء في المليون.

يجب اختيار الطلاء المستخدم لأختام النحاس البريليوم C17200 بناءً على بيئة التطبيق:

الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية (الهواتف المحمولة وسماعات الرأس):طلاء Ni (1-2 100 ميكرومتر) + طلاء فلاش Au (0.03-0.05 ميكرومتر)، موازنة قابلية اللحام ومقاومة التلامس؛

إلكترونيات السيارات:طلاء Sn (3-5 ميكرومتر) أو طلاء Ag (2-3 ميكرومتر)، يلبي متطلبات التعتيق بدرجة حرارة عالية تبلغ 150 درجة لمدة 1000 ساعة؛

الفضاء الجوي والعسكري:تعمل طبقة الطلاء غير الكهربائية Ni-P + الطبقة النانوية -MoS₂ المركبة على تقليل معامل الاحتكاك إلى 0.08 وتحسين مقاومة التآكل بمقدار ثلاث مرات.

5.1 5G للاتصالات
تتطلب وحدات AAU (وحدات الهوائي النشطة) لمحطة 5G الأساسية عددًا كبيرًا من النوابض النحاسية البريليوم بسمك 0.1 مم - لموصلات اللوحة - إلى - اللوحة (BTB). وتستهلك المحطة الأساسية الواحدة ما يقرب من 200 إلى 300 وحدة، ومن المتوقع أن يصل حجم السوق العالمية إلى 5 مليارات يوان في عام 2025.

5.2 مركبات الطاقة الجديدة
تتطلب الموصلات ذات الجهد العالي- (منصة 800 فولت) نوابض للحفاظ على قوة تلامس أكبر من أو تساوي 8 نيوتن عند 125 درجة. تستخدم أختام نحاس البريليوم NGK، نظرًا لمقاومتها لتخفيف الضغط (125 درجة، 1000 نيوتن/مم2)، على نطاق واسع في تطبيقات السيارات . 000 ساعة، ومعدل تخفيف الضغط<5%), gradually replacing traditional phosphor bronze.

5.3 اختبار أشباه الموصلات
تتطلب العوارض الكابولية في بطاقات مسبار الرقاقة -نوابض مسطحة رفيعة للغاية من نحاس البريليوم تتراوح من 0.02 إلى 0.03 ملم. وقد حصل المصنعون المحليون على شهادة من شركة سوميتومو اليابانية، مما حقق استبدال الواردات.

اختناق المواد الخام:وتتركز موارد البريليوم العالمية بشكل كبير (تمتلك شركة ماتيريون في الولايات المتحدة 70%)، وسيتجاوز سعر البريليوم 2 مليون يوان/طن في عام 2024، مما يتطلب تحقيق اختراقات عاجلة في تكنولوجيا إعادة التدوير.

دقة الختم الدقيقة-:بالنسبة للمنتجات التي يقل سمكها عن 0.05 مم، يكون الإنتاج المحلي أقل بنسبة 20% من مثيله في اليابان، مما يتطلب إجراء أبحاث حول مواد القالب وتقنية التحكم المؤازرة عالية السرعة.

التصنيع الأخضر:غبار البريليوم سام، مما يتطلب إنشاء خط إنتاج مغلق مع نظام إزالة الغبار الرطب لتلبية معايير الانبعاثات GB 25467-2010.

وبالتطلع إلى الفترة 2025-2030، مع إطلاق الطلب المحلي الناشئ على الطائرات الكبيرة والاتصالات الكمومية، فإناتصالات النحاس البريليوم الربيعومن المتوقع أن يحافظ السوق على معدل نمو سنوي مركب يزيد عن 15%. تحتاج شركات سلسلة الصناعة إلى التعاون مع الجامعات لتحقيق اختراقات في "المواد-العمليات-المعدات" والابتكار التعاوني للاستيلاء على المركز الأول في سلسلة قيمة الموصلات العالية الجودة-.