Последующая обработка медной фольги для придания ей шероховатости: технология интерфейса «Anchor Lock» и комплексный анализ ее применения

В областимедная фольгапроизводство, постобработка шероховатости является ключевым процессом для раскрытия прочности связи интерфейса материала. В этой статье анализируется необходимость обработки шероховатости с трех точек зрения: эффект механического закрепления, пути внедрения процесса и адаптивность конечного использования. В ней также исследуется прикладная ценность этой технологии в таких областях, как связь 5G и новые энергетические батареи, на основеЦИВЕН МЕТАЛЛтехнические прорывы.

1. Обработка шероховатости: от «гладкой ловушки» до «закрепленного интерфейса»

1.1 Фатальные недостатки гладкой поверхности

Первоначальная шероховатость (Ra)медная фольгаповерхности обычно составляет менее 0,3 мкм, что приводит к следующим проблемам из-за его зеркальных характеристик:

• Недостаточная физическая связь: Площадь контакта со смолой составляет всего 60-70% от теоретического значения.
• Химические связующие барьеры: Плотный оксидный слой (толщина Cu₂O около 3-5 нм) препятствует выходу активных групп на поверхность.
• Чувствительность к термическому стрессу: Различия в КТР (коэффициенте теплового расширения) могут привести к расслоению интерфейса (ΔКТР = 12 ppm/°C).

1.2 Три ключевых технических прорыва в процессах шероховатости

Создавая трехмерную структуру на микронном уровне (см. рисунок 1), шероховатый слой достигает:

• Механическая блокировка: Проникновение смолы образует «зазубренное» крепление (глубина > 5 мкм).
• Химическая активация: Экспонирование (111) кристаллических плоскостей высокой активности увеличивает плотность мест связывания до 10⁵ мест/мкм².
• Буферизация термического напряжения: Пористая структура поглощает более 60% термической нагрузки.
• Маршрут процесса: Кислотный раствор для меднения (CuSO₄ 80 г/л, H₂SO₄ 100 г/л) + Импульсное электроосаждение (рабочий цикл 30%, частота 100 Гц)
• Конструктивные особенности:
  • Высота дендрита меди 1,2–1,8 мкм, диаметр 0,5–1,2 мкм.
  • Содержание кислорода на поверхности ≤200 ppm (анализ XPS).
  • Контактное сопротивление < 0,8 мОм·см².
• Маршрут процесса: Раствор для гальванического покрытия сплавом кобальта и никеля (Co²+ 15 г/л, Ni²+ 10 г/л) + Реакция химического замещения (pH 2,5-3,0)
• Конструктивные особенности:
  • Размер частиц сплава CoNi 0,3–0,8 мкм, плотность укладки > 8×10⁴ частиц/мм².
  • Содержание кислорода на поверхности ≤150 ppm.
  • Контактное сопротивление < 0,5 мОм·см².

2. Красное окисление против черного окисления: секреты процесса, скрывающиеся за цветами

2.1 Красное окисление: «броня» меди

2.2 Черное окисление: сплав «Броня»

2.3 Коммерческая логика выбора цвета

Хотя основные показатели эффективности (адгезия и проводимость) красного и черного оксидирования различаются менее чем на 10%, на рынке наблюдается четкая дифференциация:

• Фольга медная оксидированная красная: занимает 60% доли рынка благодаря значительному ценовому преимуществу (12 юаней/м² по сравнению с черным 18 юаней/м²).
• Черная оксидированная медная фольга: Доминирует на рынке высокотехнологичных плат (автомобильные FPC, печатные платы миллиметрового диапазона) с долей рынка 75% благодаря:
  • 15% снижение высокочастотных потерь (Df = 0,008 по сравнению с красным окислением 0,0095 при 10 ГГц).
  • На 30% улучшено сопротивление CAF (проводящей анодной нити).

3. ЦИВЕН МЕТАЛЛ: «Мастера наноуровня» технологии шероховатости

3.1 Инновационная технология «градиентной шероховатости»

Благодаря трехступенчатому контролю процесса,ЦИВЕН МЕТАЛЛоптимизирует структуру поверхности (см. рисунок 2):

1. Нанокристаллический затравочный слой: Электроосаждение медных ядер размером 5-10 нм, плотностью > 1×10¹¹ частиц/см².
2. Рост дендритов на микрон: Импульсный ток контролирует ориентацию дендритов (отдавая приоритет направлению (110)).
3. Пассивация поверхности: Покрытие на основе органического силанового связующего агента (APTES) улучшает стойкость к окислению.

3.2 Производительность, превосходящая отраслевые стандарты

3.3 Матрица конечного использования

• Печатная плата базовой станции 5G: Используется черная оксидированная медная фольга (Ra = 1,5 мкм) для достижения вносимых потерь < 0,15 дБ/см на частоте 28 ГГц.
• Сборщики аккумуляторных батарей: Красный окисленныймедная фольга(предел прочности на разрыв 380 МПа) обеспечивает срок службы > 2000 циклов (национальный стандарт 1500 циклов).
• Аэрокосмические FPC: Шероховатый слой выдерживает термический удар от -196°C до +200°C в течение 100 циклов без расслоения.

4. Будущее поле битвы за шероховатую медную фольгу

4.1 Технология сверхшероховатости

Для нужд терагерцовой связи 6G разрабатывается зубчатая структура с Ra = 3-5 мкм:

• Стабильность диэлектрической проницаемости: Улучшено до ΔDk < 0,01 (1-100 ГГц).
• Тепловое сопротивление: Снижение на 40% (достижение 15 Вт/м·К).

4.2 Умные системы шероховатости

Интегрированное обнаружение зрения ИИ + динамическая корректировка процесса:

• Мониторинг поверхности в реальном времени: Частота дискретизации 100 кадров в секунду.
• Адаптивная регулировка плотности тока: Точность ±0,5 А/дм².

Последующая обработка медной фольги для придания шероховатости превратилась из «дополнительного процесса» в «умножитель производительности». Благодаря инновациям в процессе и строгому контролю качества,ЦИВЕН МЕТАЛЛпродвинул технологию шероховатости до атомной точности, обеспечив фундаментальную материальную поддержку для модернизации электронной промышленности. В будущем, в гонке за более умные, высокочастотные и более надежные технологии, тот, кто овладеет «микроуровневым кодом» технологии шероховатости, будет доминировать на стратегически высоком уровнемедная фольгапромышленность.

(Источник данных:ЦИВЕН МЕТАЛЛЕжегодный технический отчет 2023 г., IPC-4562A-2020, IEC 61249-2-21)