Valssatun kuparifolion hehkutus: Parannetun suorituskyvyn avaaminen edistyneissä sovelluksissa

Korkean teknologian aloilla, kuten elektroniikan valmistuksessa, uusiutuvassa energiassa ja ilmailu- ja avaruustekniikassa,valssattu kuparifolioon arvostettu erinomaisen johtavuutensa, muovautuvuutensa ja sileän pintansa ansiosta. Ilman asianmukaista hehkutusta valssattu kuparifolio voi kuitenkin kärsiä muokkauslujittumisesta ja jäännösjännityksistä, mikä rajoittaa sen käyttökelpoisuutta. Hehkutus on kriittinen prosessi, joka hienosäätääkuparifolio, mikä parantaa sen ominaisuuksia vaativissa sovelluksissa. Tässä artikkelissa syvennytään hehkutuksen periaatteisiin, sen vaikutukseen materiaalin suorituskykyyn ja sen soveltuvuuteen erilaisiin huippuluokan tuotteisiin.

1. Hehkutusprosessi: Mikrorakenteen muuttaminen erinomaisten ominaisuuksien saavuttamiseksi

Valssausprosessin aikana kuparikiteet puristuvat kokoon ja venyvät, jolloin syntyy kuitumainen rakenne, joka on täynnä dislokaatioita ja jäännösjännityksiä. Tämä muokkauslujittuminen johtaa kovuuden kasvuun, venymän vähenemiseen (vain 3–5 %:n venymä) ja johtavuuden lievään laskuun noin 98 %:iin IACS:n (International Annealed Copper Standard) mukaisesti. Hehkutus ratkaisee nämä ongelmat kontrolloidun "lämmitys-pito-jäähdytys"-järjestyksen avulla:

1. LämmitysvaiheThekuparifoliokuumennetaan uudelleenkiteytymislämpötilaansa, joka on tyypillisesti 200–300 °C puhtaalle kuparille, atomien liikkeen aktivoimiseksi.
2. PitovaiheTämän lämpötilan ylläpitäminen 2–4 tunnin ajan sallii vääristyneiden jyvien hajoamisen ja uusien, tasa-akselisten jyvien muodostumisen, joiden koko vaihtelee 10–30 μm:n välillä.
3. JäähdytysvaiheHidas jäähdytysnopeus, ≤5 °C/min, estää uusien jännitysten syntymisen.

Tukevat tiedot:

• Hehkutuslämpötila vaikuttaa suoraan raekokoon. Esimerkiksi 250 °C:ssa saavutetaan noin 15 μm:n kokoisia rakeita, jolloin vetolujuus on 280 MPa. Lämpötilan nostaminen 300 °C:seen suurentaa rakeiden kokoa 25 μm:iin, mikä vähentää lujuuden 220 MPa:iin.
• Sopiva pitoaika on ratkaisevan tärkeä. 280 °C:ssa kolmen tunnin pito varmistaa yli 98 %:n uudelleenkiteytymisen, mikä on varmistettu röntgendiffraktioanalyysillä.

2. Edistyneet hehkutuslaitteet: Tarkkuus ja hapettumisen esto

Tehokas hehkutus vaatii erityisiä kaasusuojattuja uuneja tasaisen lämpötilan jakautumisen varmistamiseksi ja hapettumisen estämiseksi:

1. Uunin suunnitteluMonialueinen itsenäinen lämpötilansäätö (esim. kuuden vyöhykkeen kokoonpano) varmistaa, että lämpötilan vaihtelu kalvon leveydeltä pysyy ±1,5 °C:n sisällä.
2. Suojaava ilmakehäKorkean puhtausasteen typen (≥99,999 %) tai typpi-vetyseoksen (3–5 % H₂) lisääminen pitää happipitoisuudet alle 5 ppm:ssä estäen kuparioksidien muodostumisen (oksidikerroksen paksuus <10 nm).
3. KuljetusjärjestelmäJännityksetön telakuljetus ylläpitää folioiden tasaisuutta. Edistykselliset pystysuuntaiset hehkutusuunit voivat toimia jopa 120 metrin minuuttinopeudella ja 20 tonnin päiväkapasiteetilla uunia kohden.

TapaustutkimusAsiakkaalla, joka käytti ei-inerttiä kaasua käyttävää hehkutusuunia, havaittiin punertavaa hapettumistakuparifoliopinta (happipitoisuus jopa 50 ppm), mikä johtaa purseiden muodostumiseen syövytyksen aikana. Vaihto suojakaasuuuniin johti pinnan karheuteen (Ra) ≤0,4 μm ja syövytystuloksen parantumiseen 99,6 %:iin.

3. Suorituskyvyn parantaminen: ”Teollisesta raaka-aineesta” ”toiminnalliseen materiaaliin”

Hehkutettu kuparifolioosoittaa merkittäviä parannuksia:

Nämä parannukset tekevät hehkutetusta kuparifoliosta ihanteellisen:

1. Joustavat painetut piirit (FPC:t)Yli 20 %:n venymällä folio kestää yli 100 000 dynaamista taivutussykliä, mikä täyttää taittuvien laitteiden vaatimukset.
2. Litiumioniakkujen virrankerääjätPehmeämmät kalvot (HV<90) kestävät halkeilua elektrodin pinnoituksen aikana, ja erittäin ohuet 6 μm:n kalvot säilyttävät painon tasaisuuden ±3 %:n tarkkuudella.
3. Korkean taajuuden alustatAlle 0,5 μm:n pinnan karheus vähentää signaalihäviötä ja vähentää väliinkytkentähäviötä 15 % 28 GHz:n taajuudella.
4. Sähkömagneettiset suojausmateriaalit101 %:n IACS-johtavuus varmistaa vähintään 80 dB:n suojaustehokkuuden 1 GHz:n taajuudella.

4. CIVEN METAL: Uraauurtava alan johtava hehkutusteknologia

CIVEN METAL on saavuttanut useita edistysaskeleita hehkutustekniikassa:

1. Älykäs lämpötilan säätöKäyttämällä PID-algoritmeja infrapunatakaisinläpäisyllä saavutetaan ±1 °C:n lämpötilan säätötarkkuus.
2. Parannettu tiivistysKaksikerroksiset uunin seinät dynaamisella paineenkompensoinnilla vähentävät kaasunkulutusta 30 %.
3. Viljan suunnan säätöGradienttihehkutuksen avulla tuotetaan pituudeltaan vaihtelevan kovuuden omaavia kalvoja, joiden paikalliset lujuuserot voivat olla jopa 20 %, mikä soveltuu monimutkaisille leimatuille komponenteille.

ValidointiAsiakkaat ovat validoineet CIVEN METALin RTF-3-käänteiskäsitellyn kalvon, joka on jälkikäsitelty hehkutuksen jälkeen, käytettäväksi 5G-tukiasemien piirilevyissä. Se on vähentänyt dielektristä häviötä 0,0015:een 10 GHz:n taajuudella ja lisännyt lähetysnopeutta 12 %.

5. Johtopäätös: Hehkutuksen strateginen merkitys kuparifolion tuotannossa

Hehkutus on enemmän kuin "lämmitys-jäähdytys"-prosessi; se on materiaalitieteen ja -tekniikan hienostunut integraatio. Manipuloimalla mikrorakenteellisia ominaisuuksia, kuten raerajoja ja dislokaatioita,kuparifoliosiirtyy "työkarkaistusta" "toiminnalliseen" tilaan, mikä on 5G-viestinnän, sähköajoneuvojen ja puettavan teknologian kehityksen perusta. Hehkutusprosessien kehittyessä kohti suurempaa älykkyyttä ja kestävyyttä – kuten CIVEN METALin kehittämät vetykäyttöiset uunit, jotka vähentävät hiilidioksidipäästöjä 40 % – valssattu kuparifolio on valmiina avaamaan uusia mahdollisuuksia huippuluokan sovelluksissa.