O que são filamentos metálicos e qual é a importância deles?
Filamentos metálicos são erupções filamentosas cristalinas que podem crescer a partir de vários filmes de metal. Muitas vezes se pensa que são crescimentos espontâneos, mas a questão é que eles crescem devido ao estresse. Agora, o estresse pode ser fonte interna de estresse no próprio filme, ou uma fonte externa aplicada, como dobrar o filme, arranhões na superfície etc.
Basicamente, à medida que o estresse aumenta no filme... os filamentos crescem para fora da superfície para aliviar o estresse dentro. Filamentos sempre crescem a partir da raiz do filamento, não da ponta, então, muito semelhante ao cabelo. Na verdade, sua forma também é muito semelhante ao cabelo, no fato de serem extremamente finos e muito longos, até milímetros de comprimento. No entanto, são ordens de magnitude menor do que o cabelo humano, tornando-os quase impossíveis de ver a olho nu.
Bem, são crescimentos metálicos e isso significa que eles são eletricamente condutores. E aqui reside a ameaça que eles representam para nossos sistemas eletrônicos. Estes filamentos podem crescer tempo suficiente para ramificar-se de um contato elétrico para seu contato elétrico vizinho, resultando em uma falha elétrica, geralmente na forma de um curto-circuito. Agora nem todos os metais têm essa propensão para formar um filamento. Assim, por exemplo, alguns materiais que são mais conhecidos por suas características de formação de filamentos incluem Cádmio, Zinco, e para nossas discussões hoje temos o caso do estanho.
Um exemplo chave disso são as aplicações de pinos de ajuste de pressão. Aqui temos um pino banhado em estanho que é pressionado em um orifício em uma placa de circuito com um diâmetro menor do que o seu. Aqui fica muito claro que o estresse motivador do crescimento do filamento neste caso é o estresse externo por baixo do orifício no pino banhado. Bem, nem todas as aplicações de pinos de ajuste de pressão têm esse mesmo risco de filamento associado a ele. Por exemplo, o que quero dizer é um filamento que aparece entre dois contatos vizinhos.
Se a tensão através deste filamento for grande o suficiente, então a corrente resultante que flui através do filamento também pode ser facilmente grande o suficiente para essencialmente desintegrar o filamento, resolvendo o problema imediatamente.
Assim, para aplicações de energia ou digital, o crescimento do filamento não é uma preocupação tão grande. No entanto, para aplicações de sinal ou analógicas é aí que o crescimento do filamento se torna uma ameaça muito maior.
Por que os filamentos metálicos são um risco para os fabricantes automotivos hoje?
Por que eles são um problema hoje se, na verdade, estão por aí desde a década de 1940. Mas com o uso de chumbo, em acabamentos de chumbo e estanho, o crescimento do filamento de estanho em si foi essencialmente mitigado, e todo o assunto foi deixado de lado e esquecido por muitos anos. Não foi até pouco mais de uma década atrás, quando eles começaram a proibir e fazer restrições sobre o uso do chumbo, isso resultou no uso de filmes de estanho puro, e foi aí que o crescimento do filamento de estanho realmente se tornou um grande problema. Agora, quando associarmos isso ao fato de que as aplicações de pinos de ajuste de pressão só vão aumentar em nossos sistemas eletrônicos devido à sua alta confiabilidade em conexão, juntamente com as tendências crescentes de miniaturização, é claro que para economizar em espaço e peso, isso realmente se torna uma preocupação para todos os sistemas eletrônicos. E especialmente quando olhamos para o setor automotivo. Aqui, nossos carros têm centenas de pinos em cada veículo que está sendo produzidos hoje.
E isso só vai aumentar, quanto mais implementamos acessórios de alta funcionalidade em nossos carros, e claro, com os carros elétricos, eles já começaram, mas enquanto os carros elétricos lentamente e continuamente substituem nossos carros motorizados, isso vai se tornar um problema ainda maior.
E sem mencionar que o transporte automotivo é a forma de transporte mais utilizada para os passageiros da atualidade, tornando essa confiabilidade desses sistemas extremamente importante a ponto de os fabricantes realmente não poderem arcar com o risco de falhas induzidas por filamentos.
Que ações os fabricantes automotivos devem tomar para evitar os filamentos?
Os fabricantes automotivos precisam encontrar uma nova solução de revestimento que erradique todo o risco de surgimento de filamentos. O estanho em si como grande produtor de filamentos deve ter seu uso evitado sempre que possível, mas isso não é tão fácil de fazer.
Qualquer nova substituição precisa ser também um material sustentável, não tóxico e ambientalmente amigável.
O que é o revestimento LITESURF e como ele resolve o desafio dos filamentos de estanho?
O depósito LITESURF da TE Connectivity, é um depósito baseado em bismuto e, portanto, é um revestimento inofensivo não tóxico. Foi especificamente produzido para substituir facilmente o estanho em qualquer linha de revestimento de produção. Isso vem com muitas vantagens contra o crescimento do filamento.
Primeiro, sendo que aqui temos agora um filme de bismuto, substituindo o que costumava ser um filme de estanho. Então não temos mais estanho. Chega de estanho, chega de filamentos de estanho. Segundo, o bismuto não é um produtor de filamentos altamente motivador como acontece com o estanho. E terceiro é que a condutividade do bismuto é um décimo da do estanho. Agora, lembre-se que o motivo desses filamentos representarem tal ameaça em nossos sistemas eletrônicos está no fato de que eles são eletricamente condutores. Assim, o fato de o bismuto ter um décimo da condutividade do estanho, simplesmente significa que mesmo que um filamento de bismuto apareça, é simplesmente muito menos preocupante ou ameaçador do que o estanho usado atualmente.
Agora, este revestimento LITESURF foi depositado e testado em pinos de pressão de sinal onde reduziu todo o risco de filamentos em mais de 1600 vezes se comparado ao risco do estanho atualmente. Tornando-o, em qualquer caso, uma solução muito promissora para o nosso futuro não apenas para aplicações de pinos de ajuste de pressão, mas para a confiabilidade de todo o setor automotivo.
