Shanyo запускає серію металевих куполів із золотим-покриттям для накопичення енергії BMS і високочастотного-перемикання

Запит зазвичай надходить із доданим кресленням і запискою про те, що «опір контакту критичний». Для стелажів для зберігання енергії, інфраструктури зарядки електромобілів і високо-частотних комутаційних плат купольний перемикач, який виглядає ідентично споживчій клавіатурі, може вийти з електричної несправності задовго до механічної. Поверхня контакту, а не геометрія купола, вирішує, як довго перемикаючий елемент утримує номінальний опір. Це проблема, навколо якої побудована нова позолочена серія Shanyo-.

Чому накопичувач енергії BMS ставить різні вимоги до купольних комутаторів

Система керування батареєю живе всередині корпусу, який нагрівається, вібрує та залишається під напругою протягом багатьох років. Перемикачі на панелі технічного обслуговування BMS або модулі балансування -елементів несуть невеликі керуючі струми, але вони неодноразово вмикаються та вимикаються під час циклів балансування, і кожна подія-і-розриву стирає контактну поверхню. На оголеному куполі з нержавіючої сталі опір контакту повзе вгору, оскільки поверхневі оксиди ростуть, і кількох десятків міліом дрейфу в контурі керування може бути достатньо, щоб змінити поріг компаратора або викликати помилкову тривогу в схемі захисту.

Для цього класу застосування два параметри важливіші, ніж кількість циклів. Першийстатичний і динамічний контактний опір: скільки міліомів створює закритий купол і наскільки постійно він зберігає це значення протягом тисяч спрацьовувань. Другий єекологічна стабільність: як контактна поверхня поводиться після зміни температури, впливу вологи та помірних корозійних газів, які акумуляторні кімнати накопичують із вентильованих елементів. Купол, який пройшов новий-тест на контакт на заводі, але дрейфував після шести місяців у шафі, є проблемою надійності, а не проблемою якості.

Що змінила нова позолочена-серія

Серія охоплює куполи діаметром від 4 мм до 10 мм із чотирма стандартними групами сил спрацьовування - 100±30 гс, 160±40 гс, 220±50 гс і 300±60 гс - у геометричних формах хреста, трикутника, круглого та центрального-отвору. Конструкція накладає золотистий спалах на нікелевий бар’єр над підкладкою з нержавіючої сталі:

• Нікелевий нижній шар:2,0-3,0 мкм напівсвітлого нікелю, який блокує міграцію елементів підкладки на поверхню та забезпечує тверду основу, на якій сидить золото.
• Золотий спалах:0,1-0,5 мкм твердого золота, достатньої товщини, щоб підтримувати опір контакту протягом усього терміну служби продукту, але достатньо тонкої, щоб контролювати вартість великосерійних деталей.
• Контрольована шорсткість:площа контакту купола має відповідний мікро-профіль, тому площа електричного контакту, а не лише геометричний контакт, повторюється від купола до купола.

Виміряно на виробничих партіях, ця серія має початковий контактний опір від 20 до 45 міліом із типовим дрейфом менше 10 міліом після 100 000 спрацьовувань під час кваліфікаційного випробування. Для порівняння, така сама геометрія в нержавіючій сталі починається приблизно з 80-150 міліом і зазвичай зростає в міру розвитку поверхневих плівок.

Процес покриття, що стоїть за номером

Позолота звучить як проста операція нанесення покриття, але продуктивність залежить від деталей обробки бочки чи стійки. Лінія нанесення покриттів Shanyo контролює три змінні на кожній партії: активацію попередньої{1}}обробки, яка визначає рівномірність нанесення нікелю та золота, поточну щільність, яка задає структуру нанесення (-надто швидке нанесення виходить пористим, а пористе золото поводиться так, ніби золото взагалі немає), а також цикл -промивання й сушіння пластини після-, який не повинен залишати залишків на поверхні контакту.

Кожна виробнича партія перевіряється за чотирма критеріями: товщина покриття за допомогою рентгенівської флуоресценції на зразках куполів, адгезія шляхом відтягування стрічки після циклу випікання, контактний опір на чотири-дротяній установці при фіксованій силі приведення в дію та вплив соляного бризки на зразки з тієї самої партії. Запис партії містить усі чотири результати разом із кодом трасування, тому перевірка замовника може отримати дані покриття для будь-якої відвантаженої коробки куполів.

Застосування за межами BMS: де низький контактний опір окупається

Система зберігання енергії BMS є базовою програмою, але однакові вимоги до електрики з’являються на кількох суміжних ринках:

• Станції зарядки електромобілів і заміни акумуляторів:панелі керування та клавіатури обслуговування, які сприймають значні коливання температури та повторювані зміни роз’ємів.
• Високочастотне-перемикання та прилади:клавіатури маршрутизації сигналу та калібрування, де кожен міліом контактного опору знаходиться всередині шляху вимірювання.
• Реле промислового захисту та випробувальне обладнання:кнопкові вимикачі на обладнанні, яке залишається під напругою протягом багатьох років і не повинно повідомляти про дрейф контакту.
• POS та платіжні термінали:середовища з високим -спрацьовуванням, де золотий контакт зберігає постійну електричну продуктивність під час сотень тисяч транзакцій.

Куполи однаково добре працюють як окремі частини для розміщення замовником, так і як попередньо-зібранімасиви листів куполана клейкій несучій плівці, яка економить крок розміщення та зберігає відстань між-куполами-куполів саме для багато-ключових панелей.

Як вимірюється контактний опір і чому він дрейфує

Контактний опір звучить як єдине число в таблиці даних, але налаштування вимірювання вирішує, чи означає це число щось. Під час чотири-вимірювання (за шкалою Кельвіна) постійний постійний струм пропускається через закритий купол, а падіння напруги визначається на окремих проводах, тому опір тестових проводів і приладів випадає з результату. Таким чином Shanyo вимірює контактний опір із визначеною силою спрацьовування -, яка зазвичай у 1,5 рази перевищує номінальну силу купола -, тому що купол, який лише злегка натиснутий, може показувати вище значення, ніж купол, встановлений на повному ході. Повідомлену цифру слід завжди зчитувати разом із випробувальною силою, струмом і тим, чи було проведено вимірювання при новому контакті чи після циклу.

Дрейф над життям має три фізичні причини. По-перше, це мікро-зношення: кожне спрацювання стирає поверхню золота в точці контакту, і протягом сотень тисяч циклів шар м’якого золота може поступово зміщуватися, оголюючи більш твердий нікель під ним. По-друге, це зростання плівки: у середовищі з сіркою або промисловими газами навіть на поверхні золота утворюється тонка адсорбована плівка, якщо золото пористе або досить тонке, щоб хімічні речовини підкладки могли досягти поверхні. Третій – механічний: якщо купол приводиться в дію за межі його проектного ходу або під кутом, точка контакту переміщується за межі призначеної області колодки, а опір зростає. Кваліфікаційна матриця нової серії розроблена таким чином, щоб виявляти всі три до відвантаження деталей, а не після польового збою.

Товщина золота: що насправді купують 0,1 мікрона проти 0,5 мікрона

Вказівка ​​«позолочений» без номера товщини є найпоширенішою помилкою для цього класу деталей, оскільки вся структура вартості та продуктивності залежить від цього одного параметра. З товщиною 0,1 мкм золото, по суті, є пасивуючим шаром: воно зберігає поверхню вільною від оксидів і добре зберігає контактний опір для середнього терміну служби та безпечних середовищ за найнижчої вартості. При 0,3-0,5 мкм золото має фактичний запас зносу: контакт може протирати сотні тисяч спрацьовувань і все ще залишати золото в точці контакту. Між 0,5 і 1,0 мкм приріст зменшується відносно збільшення вартості, тому стандартна серія Shanyo досягає 0,5 мкм для виробничих деталей.

Правильна товщина залежить від бюджету спрацьовування та навколишнього середовища. Панель технічного обслуговування BMS, яку спрацьовують кілька сотень разів на рік у герметичній шафі, не потребує такого самого золота, як клавіатура POS, яку натискають сотні разів на день. Форма цитування Shanyo запитує річну оцінку запуску з цієї причини; Рекомендація класу товщини без цього числа є припущенням.

Поширені помилки в специфікаціях під час вибору-позолоченого купола

Окрім проблеми з товщиною, три помилки в специфікаціях неодноразово виникають у програмах із позолоченими{0}}куполами. По-перше, це вказівка ​​числа контактного опору без методу випробування - «макс. 50 міліом», написане без сили спрацьовування, струму та точки циклу, до якої воно застосовується, не є специфікацією, це бажання. По-друге, ігнорується сполучна поверхня: позолочений-купол на олов’яній-посадці PCB поводиться інакше, ніж той самий купол на позолоченій-подушці, оскільки плівки оксиду олова ростуть на стороні прокладки та домінують у опорі з’єднання після тривалого використання. Третє — надмірне-тестування: виконання вимоги до 1 000 000 циклів для деталі, яка матиме 50 000 циклів за весь термін служби продукту, купує золото, яке ніхто не використовує, а вартість відображається в ціні за одиницю.

Інженерна перевірка Shanyo позначає ці три проблеми на кожному вхідному кресленні, а пакет кваліфікаційних даних дозволяє клієнту перевірити фактичний компроміс-між товщиною, терміном служби та ціною за допомогою виміряних цифр замість обіцянок у таблиці даних.

Кваліфікаційні дані з програми випуску

Кваліфікація випуску проходила по 20 виробничим партіям і включала такі умови:

• Стабільність контактного опору:початковий 20-45 міліом; після 100 000 спрацьовувань при 12 В/10 мА постійного струму середнє збільшення залишалося нижче 10 міліом для всіх відібраних партій.
• Температурний цикл:500 циклів від –40 градусів до +85 градусів без вимірюваної зміни сили приведення в дію та без порушення адгезії покриття.
• Сольовий спрей:72 години впливу 5% NaCl відповідно до ISO 9227 з контактним опором, який залишається в початковому діапазоні після відновлення.
• Висока вологість:1000 годин при 85 градусах / 85% відносної вологості, після чого перевіряють контактний опір, який не відповідає специфікації серії.
• Вібрація:довільна вібрація 10-500 Гц на профіль автомобільного стилю з куполом у закритому положенні; переривчастого контакту не виявлено.

За запитом Shanyo публікує повну матрицю тестів і результати для-партії кваліфікованим клієнтам. Мета полягає в тому, щоб дозволити групі розробників BMS один раз перевірити сімейство куполів із даними, замість повторного-проведення екологічних випробувань кожної нової конструкції панелі.

Дизайн-на підтримку: сила, геометрія та золото

Позолочені-серії не є постійним каталогом деталей; більшість програм налаштовують принаймні один параметр. Найпоширенішими налаштуваннями є сила спрацьовування (налаштована відповідно до ковпачка клавіш і очікуваного тактильного відчуття оператора), діаметр купола та хід (узгоджено з компонуванням панелі друкованої плати та стеком накладок), а також товщина золота (0,1 мкм спалаху для-дешевих споживчих застосувань проти 0,3-0,5 мкм для суворіших промислових і складських умов).

Команда інженерів Shanyo разом переглядає креслення та робоче середовище перед тим, як подавати пропозиції. Якщо програма працює всередині запечатаного споживчого пристрою, зазвичай достатньо стандартного золота. Якщо панель розташована всередині промислової шафи з рейтингом IP-з циркуляцією повітря, може бути рекомендовано товще золото або геометрія з подвійним-контактом. Огляд безкоштовний і зазвичай зберігає кваліфікаційний цикл.

Для прототипів Shanyo підтримує свійметалевий куполМожливість швидкого-відбору зразків: зразки позолоченої-серії, як правило, доступні протягом 3-5 робочих днів після затвердження креслення, включаючи спеціальну силу та геометрію. Обсяги виробництва стандартних розмірів вказано 3-4 тижні; спеціальні інструменти додають час виготовлення інструменту, зазвичай 2-3 тижні для нової форми купола.

Ціноутворення та структура поставок

Оскільки позолочені-серії замінюють окремий нікельований-етап золотим покриттям, ціна за одиницю знаходиться між сімейством чистої нержавіючої сталі та сімейством преміум-класу проти-сульфування. Обсягова ціна вказана за розміром і групою сил; підтримується змішане{4}}замовлення в кошику для стандартної серії, тож програма BMS може об’єднати кілька розмірів купола в одному замовленні. Для програм, які також купують куполоподібні панелі або силіконові клавіатури, позолочені-куполи входять до тієї самої зведеної ціни.

Як почати кваліфікацію

Інженери, які оцінюють серію для BMS або комутаційної програми, повинні надіслати команді Shanyo три речі: компонування друкованої плати або креслення купола, електричні характеристики, які мають найбільше значення (цільовий опір контакту, струм, напруга, очікувані спрацьовування) та робоче середовище (діапазон температур, вологість, чи герметична панель, очікуваний термін служби). Команда повертає вибір купола або спеціальну пропозицію сили/геометрії з термінами виконання та пакетом кваліфікаційних даних.

Shanyo є виробником точних компонентів у Циндао-металеві куполи, масиви купольних листів, силіконові клавіатури, мембранні перемикачі, вузли FPC і штамповані шини для виробників автомобільної, медичної, промислової та побутової електроніки по всьому світу. Позолочена серія — це останнє доповнення до портфоліо контактної техніки компанії, що підтримується тією самою системою якості IATF 16949 і можливістю відстеження партії, які використовуються на виробничих лініях.