شفرة التصنيع الذكي لرقائق النحاس المترسبة كهربائياً: من الترسيب على المستوى الذري إلى ثورة التخصيص الصناعي

الترسيب الكهربائي (ED)رقائق نحاسيةيُعدّ الليثيوم العمود الفقري غير المرئي للإلكترونيات الحديثة. فبفضل سمكه الرقيق للغاية، ومرونته العالية، وموصليته الممتازة، فهو عنصر أساسي في بطاريات الليثيوم، ولوحات الدوائر المطبوعة، والإلكترونيات المرنة. على عكسرقائق نحاسية ملفوفة، والتي تعتمد على التشوه الميكانيكي،رقائق نحاسية مطلية بالكهرباءيتم إنتاجه بتقنية الترسيب الكهروكيميائي، مما يتيح تحكماً دقيقاً على المستوى الذري وتخصيصاً كاملاً للأداء. تكشف هذه المقالة عن الدقة الكامنة وراء إنتاجه وكيف تُحدث ابتكارات العمليات تحولاً جذرياً في الصناعات.

أولاً: الإنتاج المعياري: الدقة في الهندسة الكهروكيميائية

1. تحضير الإلكتروليت: تركيبة مُحسَّنة بتقنية النانو
يتكون المحلول الإلكتروليتي الأساسي من كبريتات النحاس عالية النقاوة (80-120 غ/ل Cu²⁺) وحمض الكبريتيك (80-150 غ/ل H₂SO₄)، مع إضافة الجيلاتين والثيوريا بنسب ضئيلة جدًا (جزء في المليون). وتتحكم أنظمة التحكم الموزعة المتقدمة بدقة في درجة الحرارة (45-55 درجة مئوية)، ومعدل التدفق (10-15 م³/ساعة)، ودرجة الحموضة (0.8-1.5). وتمتص الإضافات على المهبط لتوجيه تكوين الحبيبات على المستوى النانوي ومنع العيوب.

2. ترسيب الرقائق: الدقة الذرية في العمل
في الخلايا الإلكتروليتية ذات أسطوانات الكاثود المصنوعة من التيتانيوم (Ra ≤ 0.1 ميكرومتر) وأقطاب الأنود المصنوعة من سبائك الرصاص، يعمل تيار مستمر بقوة 3000-5000 أمبير/م² على ترسيب أيونات النحاس على سطح الكاثود باتجاه (220). يتم ضبط سمك الرقاقة (6-70 ميكرومتر) بدقة عن طريق سرعة الدوران (5-20 م/دقيقة) وتعديلات التيار، مما يحقق تحكمًا في السمك بنسبة ±3%. يمكن أن يصل سمك أرق رقاقة إلى 4 ميكرومتر، أي ما يعادل 1/20 من سمك شعرة الإنسان.

3. الغسيل: أسطح فائقة النظافة بالماء النقي
يزيل نظام الشطف العكسي ثلاثي المراحل جميع الرواسب: تستخدم المرحلة الأولى الماء النقي (≤5 ميكروسيمنز/سم)، وتستخدم المرحلة الثانية الموجات فوق الصوتية (40 كيلوهرتز) لإزالة الآثار العضوية، وتستخدم المرحلة الثالثة الهواء الساخن (80-100 درجة مئوية) للتجفيف الخالي من البقع. وينتج عن ذلكرقائق نحاسيةمع مستويات الأكسجين <100 جزء في المليون وبقايا الكبريت <0.5 ميكروغرام/سم².

4. التقطيع والتغليف: دقة تصل إلى الميكرون النهائي
تضمن آلات التقطيع عالية السرعة المزودة بنظام تحكم ليزري في الحواف دقة عرض لا تتجاوز ±0.05 مم. كما تحافظ عبوات التغليف المفرغة من الهواء والمضادة للأكسدة، والمزودة بمؤشرات للرطوبة، على جودة السطح أثناء النقل والتخزين.

ثانيًا: تخصيص معالجة الأسطح: إطلاق العنان للأداء الخاص بكل صناعة

1. معالجات التخشين: التثبيت الدقيق لتعزيز الترابط

علاج العقدة:يؤدي الطلاء النبضي في محلول CuSO₄-H₂SO₄-As₂O₃ إلى تكوين عقد بحجم 2-5 ميكرومتر على سطح الرقاقة، مما يحسن قوة الالتصاق إلى 1.8-2.5 نيوتن/مم - وهو مثالي للوحات الدوائر 5G.

التخشين ذو الذروتين:تعمل جزيئات النحاس ذات الحجم الميكروي والنانوي على زيادة مساحة السطح بنسبة 300٪، مما يحسن من التصاق الملاط في مصاعد بطاريات الليثيوم بنسبة 40٪.

2. الطلاء الوظيفي: درع على المستوى الجزيئي لزيادة المتانة

طلاء الزنك/القصدير:تعمل طبقة معدنية بسمك 0.1-0.3 ميكرومتر على زيادة مقاومة رذاذ الملح من 4 إلى 240 ساعة، مما يجعلها خيارًا مثاليًا لأقراص بطاريات السيارات الكهربائية.

طلاء سبيكة النيكل والكوبالت:تحقق طبقات الحبيبات النانوية المطلية بالنبض (≤50 نانومتر) صلابة HV350، مما يدعم الركائز القابلة للانحناء للهواتف الذكية القابلة للطي.

3. مقاومة درجات الحرارة العالية: البقاء على قيد الحياة في الظروف القاسية
تساعد طبقات SiO₂-Al₂O₃ المحضرة بتقنية سول-جل (100-200 نانومتر) الرقائق المعدنية على مقاومة الأكسدة عند 400 درجة مئوية (الأكسدة <1 ملغم/سم²)، مما يجعلها مناسبة تمامًا لأنظمة الأسلاك الفضائية.

ثالثًا: تمكين ثلاثة قطاعات صناعية رئيسية

1. بطاريات الطاقة الجديدة
تزيد رقائق CIVEN METAL بسمك 3.5 ميكرومتر (قوة شد ≥200 ميجا باسكال، استطالة ≥3%) من كثافة طاقة بطارية 18650 بنسبة 15%. وتساعد الرقائق المثقبة المصممة خصيصًا (مسامية 30-50%) على منع تكوّن التشعبات الليثيومية في بطاريات الحالة الصلبة.

2. لوحات الدوائر المطبوعة المتقدمة
تُقلل الرقائق ذات السماكة المنخفضة (LP) بمعامل انعكاس (Rz) ≤ 1.5 ميكرومتر من فقدان الإشارة في لوحات الموجات المليمترية لشبكات الجيل الخامس بنسبة 20%. وتدعم الرقائق ذات السماكة المنخفضة للغاية (VLP) ذات التشطيب المعالج عكسيًا (RTF) معدلات نقل بيانات تصل إلى 100 جيجابت/ثانية.

3. الإلكترونيات المرنة
مُلدّنرقائق نحاسية مطلية بالكهرباء(استطالة ≥20٪) مغلفة بأغشية PI تتحمل أكثر من 200000 انحناء (نصف قطر 1 مم)، وتعمل كـ "هيكل مرن" للأجهزة القابلة للارتداء.

رابعًا: سيفن ميتال: الشركة الرائدة في مجال تخصيص رقائق النحاس بتقنية الترسيب الكهربائي

باعتبارها قوة هادئة في رقائق النحاس ED،سيفن ميتاللقد أنشأ نظام تصنيع مرنًا ووحداتيًا:

مكتبة الإضافات النانوية:أكثر من 200 تركيبة إضافية مصممة خصيصًا لتحقيق قوة شد عالية، واستطالة، وثبات حراري.

إنتاج رقائق معدنية موجهة بالذكاء الاصطناعي:تضمن المعايير المحسّنة بواسطة الذكاء الاصطناعي دقة في السماكة تبلغ ±1.5% ومستوى تسطح ≤2I.

مركز معالجة الأسطح:12 خط إنتاج مخصص يوفر أكثر من 20 خيارًا قابلاً للتخصيص (التخشين، والطلاء، والطبقات).

ابتكار التكلفة:تعمل عملية استعادة النفايات المدمجة على زيادة استخدام النحاس الخام إلى 99.8٪، مما يقلل تكاليف الرقائق المخصصة بنسبة 10-15٪ عن متوسط ​​السوق.

من التحكم في الشبكة الذرية إلى ضبط الأداء على نطاق واسع،رقائق نحاسية مطلية بالكهرباءيمثل هذا حقبة جديدة في هندسة المواد. ومع تسارع التحول العالمي نحو الكهرباء والأجهزة الذكية،سيفن ميتالتقود الصين المسيرة بنموذجها "الدقة الذرية + ابتكار التطبيقات"، مما يدفع التصنيع المتقدم في الصين نحو قمة سلسلة القيمة العالمية.