تلدين رقائق النحاس المدلفنة: إطلاق العنان للأداء المعزز للتطبيقات المتقدمة

في الصناعات ذات التقنية العالية مثل تصنيع الإلكترونيات، والطاقة المتجددة، والفضاء الجوي،رقائق النحاس الملفوفةتتميز رقائق النحاس الملفوفة بموصليتها الممتازة، وقابليتها للطرق، وسطحها الأملس. ومع ذلك، بدون التلدين المناسب، قد تتعرض رقائق النحاس الملفوفة للتصلب الناتج عن العمل والإجهاد المتبقي، مما يحد من قابليتها للاستخدام. التلدين عملية بالغة الأهمية لتحسين البنية الدقيقة لـرقائق النحاسمما يُحسّن خصائصها للتطبيقات الصعبة. تتناول هذه المقالة مبادئ التلدين، وتأثيره على أداء المواد، وملاءمته لمختلف المنتجات عالية الجودة.

1. عملية التلدين: تحويل البنية الدقيقة للحصول على خصائص فائقة

أثناء عملية الدرفلة، تُضغط بلورات النحاس وتُستطيل، مما يُكوّن بنية ليفية مليئة بالخلع والإجهاد المتبقي. يُؤدي هذا التصلب الناتج عن العمل إلى زيادة الصلابة، وانخفاض اللدونة (استطالة بنسبة 3%-5% فقط)، وانخفاض طفيف في التوصيلية الكهربائية إلى حوالي 98% وفقًا للمعيار الدولي للنحاس المُلَدَّن (IACS). يُعالج التلدين هذه المشكلات من خلال تسلسل مُتحكم فيه من "التسخين - التثبيت - التبريد":

1. مرحلة التسخين: الرقائق النحاسيتم تسخينه إلى درجة حرارة إعادة التبلور، والتي تتراوح عادة بين 200-300 درجة مئوية للنحاس النقي، لتنشيط الحركة الذرية.
2. مرحلة الانتظار:إن الحفاظ على هذه درجة الحرارة لمدة تتراوح من 2 إلى 4 ساعات يسمح للحبوب المشوهة بالتحلل، وتشكيل حبوب جديدة متساوية المحاور، بأحجام تتراوح من 10 إلى 30 ميكرومتر.
3. مرحلة التبريد:يمنع معدل التبريد البطيء ≤5 درجة مئوية/دقيقة ظهور ضغوط جديدة.

البيانات الداعمة:

• تؤثر درجة حرارة التلدين بشكل مباشر على حجم الحبيبات. على سبيل المثال، عند 250 درجة مئوية، يتم الوصول إلى حبيبات يبلغ حجمها حوالي 15 ميكرومتر، مما ينتج عنه قوة شد تبلغ 280 ميجا باسكال. يؤدي رفع درجة الحرارة إلى 300 درجة مئوية إلى تكبير حجم الحبيبات إلى 25 ميكرومتر، مما يقلل من قوتها إلى 220 ميجا باسكال.
• يُعدّ اختيار مدة التجميد المناسبة أمرًا بالغ الأهمية. عند درجة حرارة 280 درجة مئوية، يضمن التجميد لمدة 3 ساعات إعادة تبلور بنسبة تزيد عن 98%، كما أثبت تحليل حيود الأشعة السينية.

2. معدات التلدين المتقدمة: الدقة ومنع الأكسدة

تتطلب عملية التلدين الفعالة أفرانًا متخصصة محمية بالغاز لضمان توزيع درجة الحرارة بشكل موحد ومنع الأكسدة:

1. تصميم الفرن:يضمن التحكم المستقل في درجة الحرارة متعدد المناطق (على سبيل المثال، تكوين ست مناطق) بقاء التباين في درجة الحرارة عبر عرض الرقاقة ضمن ±1.5 درجة مئوية.
2. جو وقائي:يؤدي إدخال النيتروجين عالي النقاء (≥99.999%) أو خليط النيتروجين والهيدروجين (3%-5% H₂) إلى إبقاء مستويات الأكسجين أقل من 5 جزء في المليون، مما يمنع تكوين أكاسيد النحاس (سمك طبقة الأكسيد <10 نانومتر).
3. نظام النقليحافظ نقل الأسطوانة بدون شد على استواء الرقاقة. تعمل أفران التلدين الرأسية المتطورة بسرعات تصل إلى 120 مترًا في الدقيقة، بطاقة إنتاجية يومية تبلغ 20 طنًا لكل فرن.

دراسة الحالة:واجه أحد العملاء الذي يستخدم فرن التلدين بالغاز غير الخامل أكسدة حمراء علىرقائق النحاسالسطح (محتوى الأكسجين يصل إلى 50 جزءًا في المليون)، مما يؤدي إلى نتوءات أثناء النقش. أدى التحول إلى فرن ذي جو واقٍ إلى خشونة سطح (Ra) ≤0.4 ميكرومتر، وتحسين إنتاجية النقش إلى 99.6%.

3. تحسين الأداء: من "المواد الخام الصناعية" إلى "المواد الوظيفية"

رقائق النحاس الملدنةيظهر تحسينات كبيرة:

تجعل هذه التحسينات رقائق النحاس الملدنة مثالية لـ:

1. الدوائر المطبوعة المرنة (FPCs):مع استطالة تزيد عن 20%، تتحمل الرقاقة أكثر من 100000 دورة انحناء ديناميكية، مما يلبي متطلبات الأجهزة القابلة للطي.
2. مجمعات تيار بطارية ليثيوم أيون:تقاوم الرقائق الأكثر نعومة (HV<90) التشقق أثناء طلاء القطب الكهربي، وتحافظ الرقائق فائقة الرقة 6 ميكرومتر على اتساق الوزن في حدود ±3%.
3. ركائز عالية التردد:تؤدي خشونة السطح التي تقل عن 0.5 ميكرومتر إلى تقليل فقدان الإشارة، مما يقلل من فقدان الإدخال بنسبة 15% عند 28 جيجاهرتز.
4. مواد الحماية الكهرومغناطيسية:تضمن موصلية 101% IACS فعالية الحماية بما لا يقل عن 80 ديسيبل عند 1 جيجاهرتز.

4. CIVEN METAL: رائدة في مجال تكنولوجيا التلدين الرائدة في الصناعة

لقد حققت شركة CIVEN METAL العديد من التطورات في تكنولوجيا التلدين:

1. التحكم الذكي في درجة الحرارة:استخدام خوارزميات PID مع ردود الفعل بالأشعة تحت الحمراء، مما يحقق دقة التحكم في درجة الحرارة بمقدار ±1 درجة مئوية.
2. الختم المعزز:تعمل جدران الفرن ذات الطبقتين مع تعويض الضغط الديناميكي على تقليل استهلاك الغاز بنسبة 30%.
3. التحكم في اتجاه الحبوب:من خلال التلدين المتدرج، يتم إنتاج رقائق ذات صلابة متفاوتة على طولها، مع اختلافات قوة موضعية تصل إلى 20٪، وهي مناسبة للمكونات المختومة المعقدة.

تصديق:تم التحقق من صحة رقاقة RTF-3 المعالجة عكسيًا من CIVEN METAL، بعد التلدين، من قبل العملاء للاستخدام في PCBs لمحطة قاعدة 5G، مما أدى إلى تقليل الخسارة العازلة إلى 0.0015 عند 10 جيجاهرتز وزيادة معدلات النقل بنسبة 12%.

5. الخاتمة: الأهمية الاستراتيجية للتلدين في إنتاج رقائق النحاس

التلدين ليس مجرد عملية "تسخين وتبريد"، بل هو تكامل متطور بين علم المواد والهندسة. من خلال التلاعب بالخصائص البنيوية الدقيقة، مثل حدود الحبيبات والخلوع،رقائق النحاسينتقل هذا التحول من حالة "العمل المُجهّز" إلى حالة "التشغيل"، مما يدعم التطورات في اتصالات الجيل الخامس، والمركبات الكهربائية، والتكنولوجيا القابلة للارتداء. ومع تطور عمليات التلدين نحو مزيد من الذكاء والاستدامة - مثل تطوير شركة CIVEN METAL لأفران تعمل بالهيدروجين، مما يقلل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 40% - فإن رقائق النحاس الملفوفة مهيأة لإطلاق العنان لإمكانات جديدة في التطبيقات المتطورة.