قانون التصنيع الذكي لرقائق النحاس المترسب كهربائيًا: من الترسيب على المستوى الذري إلى ثورة التخصيص الصناعي

الترسيب الكهربائي (ED)رقائق النحاسيُعدّ العمود الفقري غير المرئي للإلكترونيات الحديثة. تصميمه فائق الرقة، ومرونته العالية، وموصليته الممتازة تجعله أساسيًا في بطاريات الليثيوم، ولوحات الدوائر المطبوعة، والإلكترونيات المرنة. على عكسرقائق النحاس الملفوفة، والتي تعتمد على التشوه الميكانيكي،رقائق النحاس EDيُنتَج عن طريق الترسيب الكهروكيميائي، مما يحقق تحكمًا ذريًا وتخصيصًا للأداء. يكشف هذا المقال عن دقة إنتاجه وكيف تُحدث ابتكارات العمليات تحولات في الصناعات.

1. الإنتاج الموحد: الدقة في الهندسة الكهروكيميائية

1. تحضير الإلكتروليت: تركيبة مُحسَّنة نانويًا
يتكون الإلكتروليت الأساسي من كبريتات النحاس عالية النقاء (80-120 غ/لتر من النحاس²⁺) وحمض الكبريتيك (80-150 غ/لتر من كبريتات الكبريتيك)، مع إضافة الجيلاتين والثيويوريا بمستويات جزء في المليون. تتحكم أنظمة التحكم الموزع المتقدمة في درجة الحرارة (45-55 درجة مئوية)، ومعدل التدفق (10-15 متر مكعب/ساعة)، ودرجة الحموضة (0.8-1.5) بدقة. تمتص المواد المضافة إلى الكاثود لتوجيه تكوين الحبيبات النانوية ومنع العيوب.

2. ترسيب الرقائق: الدقة الذرية في العمل
في الخلايا التحليلية الكهربائية المزودة بلفائف كاثود من التيتانيوم (Ra ≤ 0.1 ميكرومتر) وأنودات من سبائك الرصاص، يُحفّز تيار مستمر بقوة 3000-5000 أمبير/متر مربع ترسيب أيونات النحاس على سطح الكاثود باتجاه (220). يُضبط سمك الرقاقة (6-70 ميكرومتر) بدقة عبر سرعة اللفة (5-20 متر/دقيقة) وتعديلات التيار، مما يُحقق تحكمًا في السمك بنسبة ±3%. يمكن أن يصل سمك أرقّ 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 ماءً نقيًا (≤5 ميكروثانية/سم)، وتستخدم المرحلة الثانية موجات فوق صوتية (40 كيلوهرتز) لإزالة الآثار العضوية، وتستخدم المرحلة الثالثة هواءً ساخنًا (80-100 درجة مئوية) لتجفيف خالٍ من البقع. ينتج عن ذلكرقائق النحاسمع مستويات الأكسجين <100 جزء في المليون وبقايا الكبريت <0.5 ميكروجرام/سم².

4. التقطيع والتغليف: الدقة حتى الميكرون النهائي
تضمن ماكينات التقطيع عالية السرعة المزودة بتحكم بالليزر في الحواف تفاوتات عرض في حدود ±0.05 مم. كما أن التغليف المفرغ من الهواء المضاد للأكسدة المزود بمؤشرات رطوبة يحافظ على جودة السطح أثناء النقل والتخزين.

ثانيًا: تخصيص معالجة الأسطح: إطلاق العنان للأداء المتخصص في الصناعة

1. معالجات التخشين: التثبيت الدقيق لتعزيز الترابط

علاج العقيدات:يؤدي طلاء النبض في محلول CuSO₄-H₂SO₄-As₂O₃ إلى إنشاء عقيدات بحجم 2-5 ميكرومتر على سطح الرقاقة، مما يحسن قوة الالتصاق إلى 1.8-2.5 نيوتن/مم - وهو مثالي للوحات الدوائر 5G.

خشونة ذات ذروة مزدوجة:تزيد جزيئات النحاس ذات الحجم الصغير والنانوي من مساحة السطح بنسبة 300%، مما يحسن التصاق الملاط في أنودات بطاريات الليثيوم بنسبة 40%.

2. الطلاء الوظيفي: درع على المستوى الجزيئي لضمان المتانة

طلاء الزنك/القصدير:تمتد مقاومة رذاذ الملح من 4 إلى 240 ساعة بفضل طبقة معدنية تبلغ 0.1–0.3 ميكرومتر، مما يجعلها الخيار الأمثل لعلامات تبويب بطاريات السيارات الكهربائية.

طلاء سبائك 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: النجاة من الظروف القاسية
تساعد طلاءات Sol-gel SiO₂-Al₂O₃ (100–200 نانومتر) على مقاومة الرقاقة للأكسدة عند 400 درجة مئوية (الأكسدة <1 مجم/سم²)، مما يجعلها ملائمة تمامًا لأنظمة الأسلاك الفضائية.

ثالثًا: تمكين ثلاث جبهات صناعية رئيسية

1. بطاريات الطاقة الجديدة
رقاقة CIVEN METAL بسمك 3.5 ميكرومتر (شد ≥ 200 ميجا باسكال، استطالة ≥ 3%) تزيد كثافة طاقة بطارية 18650 بنسبة 15%. تساعد الرقاقة المثقبة المُصممة خصيصًا (بمسامية 30-50%) على منع تكوّن شجيرات الليثيوم في بطاريات الحالة الصلبة.

2. لوحات الدوائر المطبوعة المتقدمة
رقاقة منخفضة الارتفاع (LP) بمعامل نقل بيانات ≤1.5 ميكرومتر، تُقلل فقدان الإشارة في لوحات الموجات المليمترية لشبكات الجيل الخامس بنسبة 20%. رقاقة منخفضة الارتفاع للغاية (VLP) بطبقة نهائية معالجة عكسية (RTF) تدعم معدلات بيانات تصل إلى 100 جيجابايت/ثانية.

3. الإلكترونيات المرنة
مُلَدَّنرقائق النحاس ED(استطالة ≥20٪) مغلفة بأغشية PI تتحمل أكثر من 200000 انحناء (نصف قطر 1 مم)، وتعمل بمثابة "الهيكل المرن" للأجهزة القابلة للارتداء.

رابعًا. سيفن ميتال: الشركة الرائدة في تخصيص رقائق النحاس ED

كقوة هادئة في رقائق النحاس ED،سيفن ميتاللقد قامت ببناء نظام تصنيع مرن وقابل للتعديل:

مكتبة النانو المضافة:أكثر من 200 تركيبة مضافة مصممة خصيصًا لتحقيق قوة الشد العالية والاستطالة والاستقرار الحراري.

إنتاج الرقائق الموجهة بالذكاء الاصطناعي:تضمن المعلمات المحسّنة بالذكاء الاصطناعي دقة سمك ±1.5% وتسطيح ≤2I.

مركز معالجة السطح:12 خطًا مخصصًا يوفر أكثر من 20 خيارًا قابلًا للتخصيص (التقشير، والطلاء، والطلاءات).

الابتكار في التكلفة:تعمل عملية استعادة النفايات المباشرة على تعزيز استخدام النحاس الخام بنسبة 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 النحاس EDيمثل عصرًا جديدًا في هندسة المواد. مع تسارع التحول العالمي نحو الكهرباء والأجهزة الذكية،سيفن ميتالوتقود الصين هذه الجهود من خلال نموذجها القائم على "الدقة الذرية + الابتكار في التطبيقات" ــ وهو ما يدفع التصنيع المتقدم في الصين نحو قمة سلسلة القيمة العالمية.