Серебро — драгоценный металл, который используется уже тысячи лет. У него много уникальных свойств, которые делают его полезным для различных применений. Одной из областей, где серебро используется сегодня, являются мобильные телефоны и другие мобильные устройства. В этой статье мы рассмотрим различные способы использования серебра в современных мобильных телефонах.
Серебро обладает особыми свойствами, которые делают его хорошо подходящим для использования в электронике, такой как мобильные телефоны:
– Высокая электропроводность. Серебро является самым электропроводным металлом, даже более электропроводным, чем медь. Это свойство позволяет серебру очень эффективно передавать электрические сигналы.
– Высокая теплопроводность. Серебро эффективно проводит тепло. Это помогает рассеивать тепло в электронике и сохранять компоненты прохладными.
– Долговечность. Серебро устойчиво к коррозии и окислению. Это помогает ему сохранять соединения в течение долгого времени.
– Антимикробный – Ионы серебра подавляют рост микробов, что помогает защищать компоненты.
– Паяемость – Серебро легко соединяется с другими металлами, что делает его полезным для паяных соединений.
– Отражательная способность – Серебро эффективно отражает свет. Это позволяет использовать его для таких вещей, как зеркала.
Эти уникальные свойства делают серебро применимым для различных ролей в современной электронике, такой как мобильные телефоны.
Одно из основных применений серебра в мобильных телефонах – это схемы и проводка. Серебро имеет самую высокую электропроводность среди всех металлов. Благодаря этому свойству серебро является идеальным материалом для передачи электрических сигналов в крошечных, сложных схемах внутри мобильного телефона.
Серебряные провода и дорожки встроены в печатные платы (ПП), которые содержат микросхемы и компоненты, составляющие процессор телефона, радио, камеру и другие подсистемы. Это позволяет сигналам быстро проходить по дорожкам ПП для выполнения функций телефона.
По сравнению с другим высокопроводящим металлом, таким как медь, использование серебра в дорожках ПП обеспечивает более высокую проводимость, занимая меньше места. Поскольку мобильные телефоны постоянно уменьшаются в размерах, серебро позволяет делать токопроводящие дорожки меньше и тоньше.
Прочность серебра также позволяет ему поддерживать стабильное соединение с течением времени, в отличие от других металлов, которые деградируют. В целом, превосходная проводимость и долговечность серебра делают его важным металлом, используемым в критически важных телефонных схемах, проводящих электрические сигналы, питающие телефон.
| Металл | Электропроводность |
|---|---|
| Серебро | Самая высокая |
| Медь | Вторая самая высокая |
Еще одно место, где серебро находится внутри мобильных телефонов, — это припой. Припой — это металлический сплав, который плавится и используется для соединения электронных компонентов вместе.
Обычно используемый припой для электроники называется припоем SAC. Он состоит из олова в сочетании с серебром и медью (SAC означает серебро, медь и олово).
Серебро составляет 3-4% припоя. Его добавляют в припой по двум основным причинам:
1. Серебро снижает температуру плавления — добавление серебра в припой снижает его температуру плавления, что облегчает работу с ним. Припой должен плавиться при достаточно низких температурах, чтобы безопасно соединить компоненты телефона.
2. Серебро повышает прочность соединения — добавление серебра создает более прочные соединения между компонентами, установленными на печатной плате. Припой крепко связывается, обеспечивая прочное соединение.
Таким образом, хотя серебро составляет всего несколько процентов припоя, присутствие серебра позволяет припою телефона создавать множество прочных соединений внутри устройства. Эти паяные соединения находятся по всему телефону, прикрепляя такие вещи, как процессор, резисторы, конденсаторы и разъемы к подложке печатной платы.
Современные мобильные телефоны используют литий-ионные батареи для обеспечения питания. Одно из мест, где серебро встречается в телефонах, — это химия этих батарей.
Литий-ионные батареи содержат два электрода — катод и анод. Катод — это место, куда ионы лития перемещаются во время зарядки/разрядки.
Во многих литий-ионных батареях катод содержит химическое соединение фосфата серебра и ванадия. Например, батареи LVP (литий-ванадиевый пентоксид) используют катодный материал из серебра и ванадия.
Серебро улучшает некоторые показатели производительности катода:
– Увеличивает электропроводность
– Улучшает термическую стабильность
– Улучшает структурную стабильность
Это улучшает общую выходную мощность батареи, срок ее службы и безопасность. Таким образом, хотя процент серебра в катоде батареи LVP невелик, его присутствие повышает производительность батареи.
Другие литий-ионные батареи могут использовать другую химию катода, но серебро обычно включается в небольших количествах для улучшения электрических характеристик.
Серебряное покрытие часто используется на контактных точках внутри сотовых телефонов. Например, слот для SIM-карты имеет разъемы с серебряным покрытием на своей поверхности. Разъем для гарнитуры, порт зарядки, кнопки регулировки громкости/питания и многое другое также используют посеребренные контакты.
Серебряное покрытие обеспечивает несколько преимуществ:
– Высокая проводимость – серебро оптимизирует электрический поток от вилок и шнуров к внутренним компонентам телефона.
– Коррозионная стойкость – серебро препятствует повреждению от влаги и окислению, повышая долговечность.
– Твердость – посеребрение наносит тонкий слой закаленного серебра поверх основных металлов, обеспечивая стойкость к истиранию.
– Антимикробность – ионы серебра предотвращают накопление микробов на часто используемых поверхностях.
Хотя толщина серебряного покрытия на контактах составляет всего несколько микрон, оно улучшает передачу питания и сигналов в устройство, одновременно снижая коррозию в течение срока службы телефона.
Помимо припоя, серебро иногда смешивают с сплавами, используемыми в мобильных телефонах:
– Оксид серебра и кадмия (AgCdO)
– Оксид серебра и цинка (AgZn)
– Оксид серебра и олова (AgSnO2)
Эти составы, содержащие следовые количества серебра, выбираются для таких вещей, как экранирование радиочастот или электрические контакты в телефонах.
Серебро улучшает паяемость, проводимость и коррозионную стойкость. Оно также делает сплавы более устойчивыми к нагреву и УФ-излучению. Таким образом, серебро в качестве добавки к сплаву обеспечивает улучшенные характеристики в нишевых приложениях.
Токопроводящие клеи используются в сотовых телефонах в качестве альтернативы припою для крепления компонентов. Традиционный припой требует нагрева соединяемых деталей, что может повредить чувствительные к температуре детали телефона.
Вместо этого токопроводящие клеи могут склеивать компоненты без нагрева. Многие клеи, используемые для телефонов, содержат частицы серебра микронного размера, что делает их электропроводящими.
Частицы серебра соединяются вместе, образуя множество крошечных электрических путей через клей. Это позволяет электрическому току проходить через клей, обеспечивая проводимость от одной части к другой.
Эти заполненные серебром электропроводящие клеи полезны для приклеивания выводов аккумуляторов, чипов, конденсаторов и других деталей, которые не переносят высокую температуру. Серебро обеспечивает проводимость, а клей обеспечивает связь.
Конденсатор — это небольшой электрический компонент, используемый для временного хранения электрического заряда. Сотовые телефоны содержат много конденсаторов разных размеров.
Некоторые конденсаторы содержат серебро в своей конструкции. Например, некоторые типы используют серебряно-палладиевые электроды. Серебро улучшает проводимость и позволяет конденсатору нормально функционировать.
Серебро также иногда используется в керамических конденсаторах. Они содержат серебряные электроды и слои, которые полезны для обеспечения высокой емкости и низких потерь.
Использование серебра вместо других металлов в этих конденсаторах улучшает их электрические характеристики. Это критически важно в цепях сотовых телефонов, где конденсаторы должны быстро заряжаться и разряжаться.
Хотя серебро явно дает преимущества в сотовых телефонах, есть и некоторые недостатки, которые ограничивают его использование:
– Стоимость – Серебро стоит существенно дороже, чем такие металлы, как медь или олово. Это ограничивает количество используемого серебра. Только следовые количества или покрытия являются экономически эффективными.
– Вес – Серебро имеет плотность почти в 10 раз больше, чем плотность пластика, используемого в телефонах. Поэтому серебро или его сплавы добавляют вес по сравнению с другими материалами. Сохранение легкости телефонов ограничивает количество серебра.
– Ограничения по поставкам – В земной коре меньше серебра по сравнению с более распространенными металлами. Глобальные поставки серебра ограничены, что делает его более дорогим.
– Термическая обработка. Некоторые этапы сборки телефонов требуют нагревания до высоких температур. Серебро имеет тенденцию выщелачиваться или мигрировать из сплавов при обработке при высоких температурах, что ограничивает его использование.
– Проблемы с паяемостью. Хотя серебро улучшает паяемость, оно иногда может создавать оловянные усы на паяных соединениях. Это может ухудшить проводимость, поэтому оптимальное содержание серебра должно быть сбалансировано.
В заключение следует отметить, что серебро используется в небольших, но важных количествах во многих областях современных мобильных телефонов:
– Схемы и проводка
– Припой
– Аккумуляторы
– Контактные точки и разъемы
– Специализированные сплавы и клеи
– Конденсаторы
Присущие серебру свойства, включая высокую проводимость, тепловые свойства, отражательную способность и антимикробную способность, обеспечивают уникальные преимущества для функциональности и надежности телефона.
Однако стоимость, доступность, вес и проблемы обработки ограничивают его использование в основном следовыми количествами для покрытий, соединений и добавок, повышающих производительность. В дальнейшем, достижения в области технологий, вероятно, расширят роль серебра в максимизации производительности в невероятно сложной электронике мобильных устройств.