Causes, critères d'acceptation et plan de réparation complet pour les défauts de cloques et de délaminage d'isolation dans les barres omnibus laminées composites

En tant que composant conducteur essentiel de l'électronique de puissance moderne, le jeu de barres laminé composite atteint une faible inductance, une capacité de transport de courant élevée-et une disposition compacte en combinant plusieurs couches de conducteurs en cuivre avec des matériaux isolants. Dans des applications telles que les véhicules à énergies nouvelles, les onduleurs photovoltaïques, le transport ferroviaire et les systèmes d'alimentation électrique industriels, la couche d'isolation fournit non seulement une isolation électrique, mais détermine également la fiabilité à long terme de l'ensemble de la structure du jeu de barres.

 

Dans les applications pratiques, les barres omnibus laminées peuvent présenter des anomalies telles que des cloques d'isolation, un délaminage ou un renflement localisé. Ces problèmes ne proviennent généralement pas d’un seul défaut mais résultent de l’interaction des matériaux, des processus de fabrication, des contrôles environnementaux et de la conception structurelle. Une fois que le délaminage se produit dans la couche isolante, des espaces d'air internes peuvent se former, entraînant une décharge partielle (PD), une rigidité diélectrique réduite, voire une panne électrique. Par conséquent, pour les produits présentant des cloques ou un délaminage importants, les performances ne peuvent pas simplement être restaurées par réchauffage ou repressage ; au lieu de cela, la cause profonde de l’échec doit être analysée et des améliorations mises en œuvre à la source.

 

 

1. Absorption de l’humidité des matériaux ou inadéquation du système d’isolation

Les matériaux d'isolation interne des jeux de barres laminés sont généralement soumis à une exposition à long terme à des températures élevées, à des cycles de tension et à des contraintes mécaniques. Si le film isolant a un taux d'absorption d'humidité élevé ou si le système de résine n'a pas une résistance thermique suffisante, l'humidité peut se vaporiser lors des cycles thermiques ultérieurs, générant une pression interne et provoquant la formation de bulles dans la couche isolante.

 

Pour les applications à haute -température et haute-puissance-telles que les jeux de barres laminés pour les environnements à haute-température ou les jeux de barres d'onduleurs-, il est essentiel de sélectionner des matériaux d'isolation avec une température de transition vitreuse (Tg) élevée, une faible absorption d'humidité et d'excellentes propriétés diélectriques (par exemple, époxy modifié ou polyimide/PI). De plus, le traitement de surface des conducteurs en cuivre doit être compatible avec le système de résine pour garantir une force de liaison interfaciale stable et à long terme.

2. Contrôle inapproprié du processus de laminage à chaud-presse

Les barres omnibus laminées sont généralement fabriquées à l'aide d'un processus de pressage à chaud sous vide-pour obtenir une liaison intégrée entre les couches de cuivre et d'isolation. Si le préchauffage et le dégazage sont insuffisants pendant le processus de pressage à chaud-, l'air résiduel ou les substances volatiles piégées dans les matériaux ne peuvent pas être efficacement éliminés, ce qui entraîne la formation de bulles lors du fonctionnement ultérieur à haute -température.

 

Lors de la fabrication de produits tels que des connecteurs de jeux de barres laminés et des solutions d'alimentation, les paramètres tels que la température de pressage à chaud, la pression, la vitesse de chauffage et le niveau de vide doivent être strictement contrôlés. Des vitesses de chauffage excessives peuvent amener la résine à boucher prématurément les voies d'évacuation des gaz, tandis qu'une pression insuffisante entraîne souvent une liaison interlaminaire inadéquate. Par conséquent, le profil de la presse à chaud-doit être optimisé en prolongeant les temps de préchauffage et de dégazage et en garantissant une répartition uniforme de la pression sur toute la zone du produit.

3. Contamination interfaciale réduisant la force de liaison

La qualité de la liaison entre les conducteurs en cuivre et les matériaux isolants est un facteur critique déterminant la fiabilité des jeux de barres feuilletés. Les contaminants présents sur la surface du cuivre-tels que les couches d'oxyde, l'huile, la poussière ou les résidus d'usinage-altèrent la capacité de liaison chimique entre la résine et le cuivre, ce qui rend probable un délaminage interfacial lors d'un cycle thermique à long-terme.

 

Pour les produits à haute-fréquence et haute-fiabilité (par exemple, les barres omnibus en cuivre laminé pour les onduleurs à haute-fréquence), un prétraitement rigoureux-de la surface du cuivre est requis avant la fabrication. Des techniques telles que le nettoyage chimique, la rugosité de la surface ou le traitement au plasma sont utilisées pour améliorer l'activité interfaciale. De plus, l'environnement de production doit être contrôlé en termes de poussière et d'humidité pour éviter qu'une contamination secondaire ne compromette la qualité du laminage.

 

 

Pour les jeux de barres laminés présentant des cloques ou un délaminage, une évaluation de la défaillance doit être effectuée en premier. Si une séparation interlaminaire importante ou des vides internes sont présents-ou si le délaminage est confirmé par-analyse transversale-le composant doit être mis au rebut. Étant donné que la liaison interlaminaire formée lors du pressage à chaud sous vide-est une connexion structurelle permanente, une fois l'intégrité de la liaison compromise, un réchauffage standard ou une nouvelle-application de pression ne peut pas restaurer les performances d'origine.

 

Pour les applications telles que les jeux de barres laminés pour les E/S IGBT des onduleurs d'éoliennes, les entraînements à fréquence variable (VFD/VSD) et les entraînements CA, des méthodes de diagnostic professionnelles-y compris-l'analyse transversale, les tests de décharge partielle et l'analyse thermique (DSC/TGA)-sont nécessaires pour identifier le mécanisme de défaillance spécifique.

 

Concernant l'amélioration des processus, la gestion du stockage des matériaux isolants devrait être renforcée ; des méthodes telles que l’utilisation d’armoires sèches ou d’emballage sous vide doivent être utilisées pour empêcher l’absorption d’humidité. Pendant la production, il est recommandé de maintenir l'humidité ambiante dans une plage appropriée et de précuire les matériaux avant le processus de laminage pour empêcher l'humidité de se transformer en gaz pendant l'étape de pressage à haute température.

 

De plus, pour les-applications à haute puissance-telles que les jeux de barres pour les PDU, les générateurs éoliens et les SVG (générateurs de variables statiques)-une optimisation de la conception structurelle est nécessaire. Les mesures comprennent l'augmentation de l'épaisseur de la couche d'isolation pour augmenter la tension de démarrage de décharge partielle (PDIV), le chanfreinage des bords des conducteurs en cuivre pour réduire la concentration du champ électrique aux points pointus et l'utilisation de techniques de scellement/d'empotage dans les zones critiques pour minimiser le risque d'entrefer.

 

 

Pour garantir que les nouveauxJeu de barres composite laminéou si les lots améliorés répondent aux-exigences opérationnelles à long terme, un processus de validation systématique doit être établi. Les tests de fiabilité comprennent généralement des tests de tension de tenue, des tests de décharge partielle (PDIV), des tests de cycles thermiques et une analyse structurelle interne.

 

Pour les nouvelles applications énergétiques-telles que les jeux de barres laminés pour la distribution d'énergie des véhicules électriques, l'électronique de puissance et les systèmes de contact de cellule intégrés-, il est nécessaire de simuler les environnements d'exploitation réels. La validation de la stabilité de la couche d'isolation est obtenue grâce à des cycles de température élevée- et basse- (par exemple, -40 degrés à 125 degrés), des tests de charge de tension à long terme et des tests de contrainte mécanique.

 

De plus, dans la fabrication de -produits de haute fiabilité-tels que des barres omnibus laminées pour le transport ferroviaire, des-électroniques de puissance à courant élevé et des barres d'alimentation laminées-un système de contrôle qualité complet doit être mis en œuvre, couvrant tout, depuis l'inspection des matières premières et la surveillance des paramètres de production jusqu'à l'échantillonnage du produit fini. En contrôlant des facteurs tels que la teneur en humidité des matériaux, la teneur en résine, les profils de pressage à chaud-et les performances d'isolation, les risques de défaillance potentiels peuvent être évités de manière proactive.

 

 

Les performances d'isolation des jeux de barres laminés dépendent non seulement du choix des matériaux, mais également étroitement des capacités globales de conception et de fabrication. Les applications allant des shunts et barres laminés aux barres pour transformateurs, machines à souder électriques et appareillages de commutation nécessitent des conceptions adaptées aux exigences spécifiques en matière de courant, de tension, de fréquence et d'environnement de fonctionnement.

 

Une conception de jeu de barres laminée bien conçue minimise efficacement l'inductance parasite, améliore la dissipation thermique et réduit les contraintes thermo-mécaniques pendant-un fonctionnement à long terme. De plus, le contrôle coordonné des processus-tels que l'emboutissage de précision, le soudage, le placage et le laminage de l'isolation-améliore la cohérence du produit et réduit le risque de défaillance de l'isolation.

 

 

Si vous développez des jeux de barres composites laminés pour des secteurs tels que les véhicules à énergies nouvelles, l'électronique de puissance, les onduleurs industriels ou le transport ferroviaire, et que vous rencontrez des problèmes de cloquage d'isolation, de délaminage ou de validation de fiabilité, veuillez nous contacter. Nous proposons une assistance en matière d'optimisation structurelle, d'adaptation des matériaux et de processus de fabrication adaptés aux exigences de votre application, contribuant ainsi à améliorer la stabilité et la durée de vie du produit.