3M 7751导电性胶膜在导电泡棉衬垫的应用.doc

3M导电性胶膜在导电泡棉衬垫的应用3M Conductive Adhesive Film Application in Conductive Foam Gasket3M（中国）研发中心姜疆 刘伟德 邓伟文 何成毅 胡志钧摘要:对比分析了3M 导电胶膜和导电布基双面导电胶带在平滑型不锈钢表面和粗糙的导电布基表面的粘接性和导电性，结果表明，该胶膜可提供更好的表面粘接特性和更低的垂直阻抗,更适合用作导电泡棉衬垫的粘接和安装解决方案。关键词: 导电胶膜；导电布基双面导电胶带；导电泡棉衬垫Abstract: The paper tells 3M conductive film is more suitable than conductive Fabric-based tape for Fabric-over-Foam Gasket as sticking, mounting solution by providing better adhesion strength and lower Z-axis resistance by comparison analysis on adhesion performance and electrical conductivity performance on smooth stainless steel surface and rough conductive fabric surface Keywords: Conductive Film； Conductive Fabric-based Tape； Fabric-over-Foam Gasket第 4 页 共 4 页引言在系统电磁兼容解决方案的设计中，钣金结构本身的电磁屏蔽与接地是整个系统满足电磁兼容要求必不可少的环节。钣金结构本身具有优良的电磁屏蔽性能，但如果没有对钣金结构间的缝隙进行有效的导电连接处理，电磁屏蔽系统的闭合结构就会被破坏,失去应有的屏蔽效能。导电泡棉衬垫是一种被广泛应用于填充钣金结构缝隙、阻止电磁干扰信号通过这些缝隙从而干扰其他临近敏感设备的电磁兼容产品.关于导电泡棉衬垫产品和应用已经有文章详细介绍过了1-5, 本文将重点分析3M的导电胶膜应用导电泡棉胶带的粘接解决方案。1. 导电胶膜和导电布基双面导电胶带导电胶膜是通过在聚合物胶膜中直接混合导电材料来实现导电特性的,其结构如图1所示。图1 导电胶膜结构 图1中, 灰色部分表示胶黏剂成分,黑色椭圆颗粒表示导电粒子,其是导电胶导电通路的重要组成部分.导电胶膜具有优异的粘接特性和垂直导电特性, 因为基材本身是压敏胶系,所以厚度可以做得更薄, 更柔软，辅以离型纸供货, 可以完全满足模切和组装对张力和强度的需求, 是一款很好的电磁屏蔽应用解决方案, 广泛应用于各类电子器件、结构件和电磁衬垫等的导电粘接。导电布基双面导电胶带是将导电胶涂布在导电布基两侧制成的布基导电胶带. 采用不同厚度的导电布基或者不同胶的涂布厚度可以制成各种厚度的双面导电胶带, 其结构如图2所示,与导电胶膜相比多了一层导电布基。图2. 导电布基双面导电胶带结构2. 导电泡棉衬垫导电泡棉衬垫的种类有很多, 本文介绍的导电泡棉衬垫是采用聚醚聚氨基甲酸酯作为海绵芯，在其外层包裹一圈金属化的高导纤维布制成，具有良好的回弹特性和导电性，如图3所示。图3. 导电泡棉布衬垫结构此类型的导电泡棉衬垫具有良好的可加工性，可依据具体需要加工为不同形状，如如图4所示：图4. 不同形状的导电泡棉胶带为了满足安装固定要求,这类泡棉衬垫的一侧都会贴合一层双面胶带,这层双面胶带通常是双面导电胶带, 可实现更好的导电和接地功能,为EMI应用提供更好的导电属性需求.3. 导电胶膜和导电布基双面胶带的导电衬垫应用分析 粘接强度和垂直导电特性是评价导电衬垫用双面导电胶带的主要参考标准。本实验中, 我们设计了两种不同粗糙度的表面: 选择市场上最常见的平纹导电布包裹制成的导电泡棉衬垫作为基材; 选择标准的304#不锈钢板, 进行180度粘性测试和接触电阻测试。通过数据的比对，观察两类双面导电胶带中,哪一种类型更适合导电泡棉胶带的导电粘接应用。3.1 两种基材表面的180度剥离强度测试 180度剥离强度测试粘性的方法是依照美国材料工程协会标准ASTM D3330来做的，设备为Instron的万能拉力机和本文指定的两种标准的基准表面，1英寸宽,标准的2 kg压力制样, 制样完成后需在室温下静置20分钟后才能进行180度剥离强度测试实验。被测样品:导电胶膜选择3M 7751(厚度0.04 mm)为例进行对比测试, 导电布基双面导电布胶带没有特指牌号,选用了市场上一个常规的牌号(厚度0.05 mm). 180度剥离力结果如图5和图6所示。图5. 以304#不锈钢板为基准粘接面的剥离强度值图6. 以平纹导电布为基准粘接面的剥离强度值从图5的剥离强度数值来看, 针对标准的不锈钢板粘接, 3M导电胶膜同市售的导电布基双面胶带具有等同粘接强度, 但从图6可知, 在平织纹布表面, 3M导电胶膜表现突出, 比导电布基双面胶带的粘接强度高很多, 这来源于3M 导电胶膜本身优异的润湿特性, 相比导电布基双面胶带，胶膜的黏胶可以有效渗入平纹导电布导电纤维之间，增大胶粘剂本身与平纹导电布之间的接触面积，进而大幅度提高对平纹导电布的粘接特性；而钢板表面相对较平，导电胶膜的优良表面润湿特性不容易表现出来,这个特性确保导电胶膜有更优的粗糙性表面的粘接应用,更适合FOF导电泡棉的粘接和固定。3.2 表面电阻和接触电阻测试采用等同的被测样品尺寸, 粘接到同一款导电泡棉衬垫上, 如图7所示。图7 用于电阻测试的两种样品图7中，a表示采用3M 导电胶膜作为粘接、安装解决方案的示意图; b表示采用市售的常规导电布基胶带作为粘接、安装解决方案的示意图。采用MIL-STD-202 307#标准夹具测试接触电阻，测试时, 施加2 kg测试压力;采用MIL-G-83528C表面电阻测试标准夹具测定样品的表面电阻;测试结果如图8和图9所示:图8. 表面电阻测试对比图图9.触电阻测试对比图图8中， 其X方向表示样本数量；Y向(纵向)表示表面电阻。图中显示7751导电胶和导电布基导电胶带的表面电阻均在40 m/以下,但导电布双面胶带具有相对低一些的表面电阻,这是由于导电布基胶带本身所含有的导电布基材，其在一定程度上可以提高胶带得X-Y面的导电连续性,提升导电效果。图9中， 其X方向表示样本数量；Z向(纵向)表示接触电阻(垂直电阻), 图中对比数据显示导电胶膜7751比导电布基双面胶带的Z轴具有更低的接触电阻, 体现出优异的垂直导电特性。注意, 我们看到7751胶膜贴合的导电泡棉衬垫可以让衬垫的垂直接触电阻降低至1 m以下，这对于使用该衬垫获得优异的电磁屏蔽效能是非常有帮助的,可以最大程度地避免导电泡棉衬垫产生”压降”问题, 减少二次辐射。导电胶膜优异的垂直接触电阻来源于结构本身的“峰谷设计”，即通过调整胶膜内部结构，构造类似于“山峰”特点的导电结构，从而在保证粘接强度的基础上大幅度提高导电性能。4. 结论导电胶膜应用于导电泡棉胶带, 可以获得更好的垂直方向导电特性, 同时针对相对比较粗糙的布基表面也有不错的粘接特性, 这些特性明显优于市售导电布基双面导电胶带。参考文献1 林阳,方敬,刘伟德,胡志钧,3M电磁兼容产品在3C市场上的应用J,电磁干扰与兼容。 2011.01：28-33;2沈菊军，