Pós-tratamento de rugosidade de folha de cobre: ​​Tecnologia de interface “Anchor Lock” e análise abrangente de aplicação

No campo defolha de cobreNa fabricação, o pós-tratamento de rugosidade é o processo-chave para liberar a resistência de ligação da interface do material. Este artigo analisa a necessidade do tratamento de rugosidade sob três perspectivas: efeito de ancoragem mecânica, caminhos de implementação do processo e adaptabilidade ao uso final. Também explora o valor da aplicação dessa tecnologia em áreas como comunicação 5G e novas baterias de energia, com base emCIVEN METALavanços técnicos da 's.

1. Tratamento de Rugosidade: De “Armadilha Lisa” a “Interface Ancorada”

1.1 As falhas fatais de uma superfície lisa

A rugosidade original (Ra) defolha de cobresuperfícies é normalmente menor que 0,3 μm, o que leva aos seguintes problemas devido às suas características semelhantes a espelhos:

• Vínculo físico insuficiente:A área de contato com a resina é de apenas 60-70% do valor teórico.
• Barreiras de ligação química: Uma densa camada de óxido (espessura de Cu₂O de cerca de 3-5 nm) dificulta a exposição de grupos ativos.
• Sensibilidade ao estresse térmico: Diferenças no CTE (Coeficiente de Expansão Térmica) podem causar delaminação da interface (ΔCTE = 12ppm/°C).

1.2 Três principais avanços técnicos em processos de desbaste

Ao criar uma estrutura tridimensional em nível de mícron (veja Figura 1), a camada rugosa atinge:

• Intertravamento mecânico: A penetração da resina forma uma ancoragem “farpada” (profundidade > 5μm).
• Ativação Química: A exposição de (111) planos de cristal de alta atividade aumenta a densidade do sítio de ligação para 10⁵ sítios/μm².
• Amortecimento de estresse térmico:A estrutura porosa absorve mais de 60% do estresse térmico.
• Rota do Processo: Solução ácida de revestimento de cobre (CuSO₄ 80g/L, H₂SO₄ 100g/L) + Eletrodeposição de pulso (ciclo de trabalho 30%, frequência 100Hz)
• Características estruturais:
  • Altura do dendrito de cobre 1,2-1,8 μm, diâmetro 0,5-1,2 μm.
  • Conteúdo de oxigênio na superfície ≤200ppm (análise XPS).
  • Resistência de contato < 0,8mΩ·cm².
• Rota do Processo: Solução de revestimento de liga de cobalto-níquel (Co²+ 15g/L, Ni²+ 10g/L) + Reação de Deslocamento Químico (pH 2,5-3,0)
• Características estruturais:
  • Tamanho de partícula da liga CoNi 0,3-0,8 μm, densidade de empilhamento > 8×10⁴ partículas/mm².
  • Conteúdo de oxigênio na superfície ≤150ppm.
  • Resistência de contato < 0,5mΩ·cm².

2. Oxidação Vermelha vs. Oxidação Preta: Os Segredos do Processo por Trás das Cores

2.1 Oxidação Vermelha: A “Armadura” do Cobre

2.2 Oxidação Preta: A “Armadura” da Liga

2.3 Lógica Comercial por Trás da Seleção de Cores

Embora os principais indicadores de desempenho (adesão e condutividade) da oxidação vermelha e preta difiram em menos de 10%, o mercado mostra uma diferenciação clara:

• Folha de cobre oxidada vermelha: Representa 60% da participação de mercado devido à sua significativa vantagem de custo (12 CNY/m² vs. preto 18 CNY/m²).
• Folha de cobre oxidada preta: Domina o mercado de ponta (FPC montado em carros, PCBs de ondas milimétricas) com uma participação de mercado de 75% devido a:
  • Redução de 15% nas perdas de alta frequência (Df = 0,008 vs. oxidação vermelha 0,0095 a 10 GHz).
  • Resistência CAF (Filamento Anódico Condutivo) 30% melhorada.

3. CIVEN METAL:“Mestres de nível nano” da tecnologia de desbaste

3.1 Tecnologia inovadora de “desbaste de gradiente”

Através de um controle de processo de três estágios,CIVEN METALotimiza a estrutura da superfície (ver Figura 2):

1. Camada de semente nanocristalina: Eletrodeposição de núcleos de cobre com tamanho de 5-10 nm, densidade > 1×10¹¹ partículas/cm².
2. Crescimento de dendritos micrométricos: A corrente de pulso controla a orientação do dendrito (priorizando a direção (110)).
3. Passivação de Superfície: O revestimento de agente de acoplamento de silano orgânico (APTES) melhora a resistência à oxidação.

3.2 Desempenho que excede os padrões da indústria

3.3 Matriz de Aplicações de Uso Final

• PCB da estação base 5G: Utiliza folha de cobre oxidada preta (Ra = 1,5 μm) para atingir perda de inserção < 0,15 dB/cm a 28 GHz.
• Coletores de Baterias de Energia: Vermelho oxidadofolha de cobre(resistência à tração 380MPa) proporciona uma vida útil de > 2000 ciclos (padrão nacional 1500 ciclos).
• FPCs aeroespaciais: A camada rugosa resiste a choques térmicos de -196°C a +200°C por 100 ciclos sem delaminação.

4. O futuro campo de batalha para folhas de cobre desbastadas

4.1 Tecnologia de Ultra-rugosidade

Para demandas de comunicação de 6G terahertz, uma estrutura serrilhada com Ra = 3-5μm está sendo desenvolvida:

• Estabilidade da constante dielétrica: Melhorado para ΔDk < 0,01 (1-100 GHz).
• Resistência térmica: Reduzido em 40% (atingindo 15 W/m·K).

4.2 Sistemas de desbaste inteligentes

Detecção de visão de IA integrada + ajuste dinâmico de processo:

• Monitoramento de superfície em tempo real: Frequência de amostragem 100 quadros por segundo.
• Ajuste de densidade de corrente adaptável: Precisão ±0,5A/dm².

O pós-tratamento de desbaste da folha de cobre evoluiu de um “processo opcional” para um “multiplicador de desempenho”. Por meio da inovação do processo e do controle de qualidade extremo,CIVEN METALlevou a tecnologia de rugosidade à precisão atômica, fornecendo suporte material fundamental para a modernização da indústria eletrônica. No futuro, na corrida por tecnologias mais inteligentes, de frequência mais alta e mais confiáveis, quem dominar o "código de nível micro" da tecnologia de rugosidade dominará a posição estratégica de liderança da indústria.folha de cobreindústria.

(Fonte de dados:CIVEN METALRelatório Técnico Anual de 2023, IPC-4562A-2020, IEC 61249-2-21)