رقائق النحاس مادة رقيقة جدًا مصنوعة من النحاس. يمكن تقسيمها حسب عملية التصنيع إلى نوعين: رقائق النحاس المدرفلة (RA) ورقائق النحاس الإلكتروليتية (ED). تتميز رقائق النحاس بموصلية كهربائية وحرارية ممتازة، ولها خاصية حجب الإشارات الكهربائية والمغناطيسية. تُستخدم رقائق النحاس بكميات كبيرة في تصنيع المكونات الإلكترونية الدقيقة. مع تطور التصنيع الحديث، أدى الطلب على منتجات إلكترونية أرق وأخف وزنًا وأصغر حجمًا وأكثر سهولة في الحمل إلى توسيع نطاق استخدامات رقائق النحاس.
يُشار إلى رقائق النحاس المدرفلة باسم رقائق النحاس RA. وهي مادة نحاسية تُصنع بالدرفلة الفيزيائية. وبفضل عملية تصنيعها، تتميز رقائق النحاس RA ببنية كروية داخلية. ويمكن تعديل صلابتها إلى لينة أو صلبة باستخدام عملية التلدين. تُستخدم رقائق النحاس RA في صناعة المنتجات الإلكترونية المتطورة، وخاصة تلك التي تتطلب درجة معينة من المرونة في المادة.
يُشار إلى رقائق النحاس الإلكتروليتي باسم رقائق النحاس ED. وهي مادة تُصنع من رقائق النحاس بعملية الترسيب الكيميائي. وبسبب طبيعة عملية الإنتاج، تتميز رقائق النحاس الإلكتروليتي ببنية عمودية داخلية. وتُعد عملية إنتاج رقائق النحاس الإلكتروليتي بسيطة نسبيًا، وتُستخدم في المنتجات التي تتطلب عددًا كبيرًا من العمليات البسيطة، مثل لوحات الدوائر الإلكترونية والأقطاب السالبة لبطاريات الليثيوم.
تتميز رقائق النحاس RA ورقائق النحاس الإلكتروليتية بمزايا وعيوب في الجوانب التالية:
رقائق النحاس RA أنقى من حيث محتوى النحاس؛
تتمتع رقائق النحاس RA بأداء عام أفضل من رقائق النحاس الإلكتروليتية من حيث الخصائص الفيزيائية؛
لا يوجد فرق كبير بين نوعي رقائق النحاس من حيث الخصائص الكيميائية؛
من حيث التكلفة، فإن رقائق النحاس ED أسهل في الإنتاج بكميات كبيرة نظرًا لعملية التصنيع البسيطة نسبيًا وهي أقل تكلفة من رقائق النحاس المدرفلة.
بشكل عام، يتم استخدام رقائق النحاس RA في المراحل المبكرة من تصنيع المنتج، ولكن مع نضوج عملية التصنيع، ستحل رقائق النحاس ED محلها من أجل تقليل التكاليف.
تتميز رقائق النحاس بموصلية كهربائية وحرارية عالية، كما أنها تتمتع بخصائص حماية جيدة للإشارات الكهربائية والمغناطيسية. لذلك، تُستخدم غالبًا كوسيط للتوصيل الكهربائي أو الحراري في المنتجات الإلكترونية والكهربائية، أو كمادة واقية لبعض المكونات الإلكترونية. وبفضل خصائصها الظاهرية والفيزيائية، تُستخدم أيضًا في الديكور المعماري وفي صناعات أخرى.
المادة الخام لرقائق النحاس هي النحاس النقي، ولكن تختلف حالات المواد الخام باختلاف عمليات الإنتاج. تُصنع رقائق النحاس المدرفلة عادةً من صفائح نحاسية كاثودية إلكتروليتية تُصهر ثم تُدرفل. تتطلب رقائق النحاس الإلكتروليتية وضع المواد الخام في محلول حمض الكبريتيك لإذابتها، ولذلك يُفضل استخدام مواد خام مثل حبيبات النحاس أو أسلاك النحاس لتحسين ذوبانها في حمض الكبريتيك.
أيونات النحاس نشطة للغاية في الهواء، وتتفاعل بسهولة مع أيونات الأكسجين لتكوين أكسيد النحاس. نقوم بمعالجة سطح رقائق النحاس بمادة مضادة للأكسدة في درجة حرارة الغرفة أثناء عملية الإنتاج، لكن هذا لا يؤدي إلا إلى تأخير تأكسدها. لذا، يُنصح باستخدام رقائق النحاس فور فتح العبوة. يجب تخزين الرقائق غير المستخدمة في مكان جاف ومظلم بعيدًا عن الغازات المتطايرة. درجة حرارة التخزين الموصى بها لرقائق النحاس هي حوالي 25 درجة مئوية، ويجب ألا تتجاوز الرطوبة 70%.
لا يُعدّ ورق النحاس مادة موصلة فحسب، بل هو أيضاً المادة الصناعية الأكثر فعالية من حيث التكلفة. يتميز ورق النحاس بموصلية كهربائية وحرارية أفضل من المواد المعدنية العادية.
شريط رقائق النحاس موصل للكهرباء بشكل عام من جهة النحاس، ويمكن جعل الجهة اللاصقة موصلة أيضًا بإضافة مسحوق موصل. لذا، عليك التأكد من نوع شريط رقائق النحاس الموصل الذي تحتاجه عند الشراء، سواء كان أحادي الجانب أو ثنائي الجانب.
يمكن إزالة رقائق النحاس ذات الأكسدة السطحية الطفيفة باستخدام إسفنجة مبللة بالكحول. أما إذا كانت الأكسدة متراكمة لفترة طويلة أو تغطي مساحة واسعة، فيجب إزالتها بالتنظيف بمحلول حمض الكبريتيك.
لدى شركة CIVEN Metal شريط من رقائق النحاس مصمم خصيصًا للزجاج الملون وهو سهل الاستخدام للغاية.
نظرياً، نعم؛ إلا أنه نظراً لأن عملية صهر المواد لا تتم في بيئة مفرغة من الهواء، ولأن الشركات المصنعة المختلفة تستخدم درجات حرارة وعمليات تشكيل متباينة، بالإضافة إلى اختلاف بيئات الإنتاج، فمن الممكن أن تختلط عناصر نزرة مختلفة بالمادة أثناء التشكيل. ونتيجة لذلك، حتى لو كان تركيب المادة متطابقاً، فقد تظهر اختلافات في اللون بين المواد المصنعة من قبل شركات مختلفة.
أحيانًا، حتى بالنسبة لرقائق النحاس عالية النقاء، قد يختلف لون سطحها من مصنع لآخر. يعتقد البعض أن رقائق النحاس ذات اللون الأحمر الداكن تتميز بنقاء أعلى، إلا أن هذا ليس صحيحًا بالضرورة، فبالإضافة إلى محتوى النحاس، تؤثر نعومة سطح الرقائق أيضًا على اختلاف اللون الذي تراه العين البشرية. على سبيل المثال، تتميز رقائق النحاس ذات السطح الناعم بانعكاسية أفضل، مما يجعل لونها يبدو أفتح، وأحيانًا مائلًا للبياض. في الواقع، هذه ظاهرة طبيعية لرقائق النحاس ذات السطح الناعم، مما يدل على نعومة سطحها وانخفاض خشونة سطحها.
تُنتج رقائق النحاس الإلكتروليتية باستخدام طريقة كيميائية، لذا يكون سطح المنتج النهائي خاليًا من الزيت. في المقابل، تُنتج رقائق النحاس المدرفلة باستخدام طريقة الدرفلة الفيزيائية، وخلال عملية الإنتاج، قد يبقى زيت التشحيم الميكانيكي من البكرات على السطح وداخل المنتج النهائي. لذلك، تُعدّ عمليات تنظيف السطح وإزالة الشحوم اللاحقة ضرورية لإزالة بقايا الزيت. إذا لم تُزل هذه البقايا، فقد تؤثر على مقاومة سطح المنتج النهائي للتقشير. خاصةً أثناء عملية الترقق في درجات حرارة عالية، قد تتسرب بقايا الزيت الداخلية إلى السطح.
كلما زادت نعومة سطح رقائق النحاس، زادت انعكاسيتها، مما قد يجعلها تبدو بيضاء للعين المجردة. كما أن زيادة نعومة السطح تُحسّن قليلاً من التوصيل الكهربائي والحراري للمادة. إذا تطلّب الأمر طلاءً لاحقاً، يُنصح باختيار الطلاءات المائية قدر الإمكان. أما الطلاءات الزيتية، نظراً لكبر حجم جزيئات سطحها، فهي أكثر عرضة للتقشر.
بعد عملية التلدين، تتحسن مرونة مادة رقائق النحاس وقابليتها للتشكيل، بينما تنخفض مقاومتها الكهربائية، مما يعزز توصيلها للكهرباء. مع ذلك، تصبح المادة المُلدّنة أكثر عرضة للخدوش والانبعاجات عند ملامستها للأجسام الصلبة. إضافةً إلى ذلك، قد تتسبب الاهتزازات الطفيفة أثناء الإنتاج والنقل في تشوه المادة وظهور علامات بارزة عليها. لذا، يلزم توخي الحذر الشديد أثناء عمليات الإنتاج والمعالجة اللاحقة.
نظراً لعدم وجود معايير وأساليب اختبار دقيقة وموحدة في المعايير الدولية الحالية للمواد التي يقل سمكها عن 0.2 مم، يصعب استخدام قيم الصلابة التقليدية لتحديد صلابة أو ليونة رقائق النحاس. ولهذا السبب، تستخدم شركات تصنيع رقائق النحاس المتخصصة قوة الشد والاستطالة لتحديد صلابة أو ليونة المادة، بدلاً من قيم الصلابة التقليدية.
رقائق النحاس الملدنة (الحالة اللينة):
- صلابة أقل وليونة أعلىسهل المعالجة والتشكيل.
- موصلية كهربائية أفضلتعمل عملية التلدين على تقليل حدود الحبيبات والعيوب.
- جودة سطح جيدةمناسب كركيزة للوحات الدوائر المطبوعة (PCBs).
رقائق نحاسية شبه صلبة:
- صلابة متوسطةيتمتع بقدرة معينة على الحفاظ على شكله.
- مناسب للتطبيقات التي تتطلب بعض القوة والصلابة: يستخدم في أنواع معينة من المكونات الإلكترونية.
رقائق النحاس الصلبة:
- صلابة أعلى: لا يتشوه بسهولة، ومناسب للتطبيقات التي تتطلب أبعادًا دقيقة.
- انخفاض الليونةيتطلب مزيدًا من العناية أثناء المعالجة.
تُعدّ قوة الشد والاستطالة لرقائق النحاس مؤشرين هامين للأداء الفيزيائي، تربطهما علاقة وثيقة وتؤثران بشكل مباشر على جودة وموثوقية هذه الرقائق. تشير قوة الشد إلى قدرة رقائق النحاس على مقاومة الكسر تحت تأثير قوة الشد، وتُقاس عادةً بالميغاباسكال (MPa). أما الاستطالة، فتشير إلى قدرة المادة على الخضوع لتشوه لدن أثناء عملية الشد، وتُقاس كنسبة مئوية.
تتأثر قوة الشد والاستطالة لرقائق النحاس بكلٍ من سمكها وحجم حبيباتها. ولوصف هذا التأثير الحجمي، لا بد من استخدام نسبة السمك إلى حجم الحبيبات (T/D) كمعيار للمقارنة. تتفاوت قوة الشد بشكل مختلف ضمن نطاقات مختلفة لنسبة السمك إلى حجم الحبيبات، بينما تقل الاستطالة مع انخفاض السمك عندما تكون هذه النسبة ثابتة.