압연 동박 열처리: 고급 응용 분야를 위한 향상된 성능 구현

전자제품 제조, 신재생 에너지, 항공우주와 같은 첨단 산업 분야에서,말아놓은 구리 호일압연 동박은 뛰어난 전도성, 연성 및 매끄러운 표면으로 인해 높이 평가됩니다. 그러나 적절한 어닐링 처리를 하지 않으면 가공 경화 및 잔류 응력이 발생하여 사용성이 저하될 수 있습니다. 어닐링은 미세 구조를 개선하는 데 매우 중요한 공정입니다.구리 호일열처리(어닐링)는 까다로운 응용 분야에 필요한 특성을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 이 글에서는 열처리의 원리, 재료 성능에 미치는 영향, 그리고 다양한 고급 제품에의 적용 가능성에 대해 자세히 살펴봅니다.

1. 어닐링 공정: 우수한 물성을 위한 미세구조 변형

압연 공정 중 구리 결정은 압축되고 늘어나면서 전위와 잔류 응력으로 가득 찬 섬유질 구조를 형성합니다. 이러한 가공 경화로 인해 경도가 증가하고 연성이 감소하며(연신율이 3~5%에 불과함) 전도율이 약 98% IACS(국제 어닐링 구리 표준) 수준으로 약간 저하됩니다. 어닐링은 제어된 "가열-유지-냉각" 과정을 통해 이러한 문제를 해결합니다.

1. 가열 단계: 그구리 호일원자 운동을 활성화하기 위해 재결정 온도(순수 구리의 경우 일반적으로 200~300°C)까지 가열합니다.
2. 보류 단계이 온도를 2~4시간 동안 유지하면 변형된 결정립이 분해되고 10~30μm 크기의 새로운 등축 결정립이 형성됩니다.
3. 냉각 단계냉각 속도가 5°C/min 이하로 느리면 새로운 응력이 발생하는 것을 방지할 수 있습니다.

보충 자료:

• 어닐링 온도는 결정립 크기에 직접적인 영향을 미칩니다. 예를 들어, 250°C에서 어닐링하면 약 15μm 크기의 결정립이 얻어지며, 이때 인장 강도는 280MPa입니다. 온도를 300°C로 높이면 결정립 크기가 25μm로 커지고, 강도는 220MPa로 감소합니다.
• 적절한 유지 시간은 매우 중요합니다. 280°C에서 3시간 동안 유지하면 X선 회절 분석 결과 98% 이상의 재결정이 보장됩니다.

2. 고급 열처리 장비: 정밀도 및 산화 방지

효과적인 어닐링을 위해서는 균일한 온도 분포를 보장하고 산화를 방지하기 위해 특수 가스 보호로가 필요합니다.

1. 용광로 설계다중 구역 독립 온도 제어(예: 6구역 구성)는 포일 폭 전체에 걸쳐 온도 변화가 ±1.5°C 이내로 유지되도록 합니다.
2. 보호 분위기고순도 질소(≥99.999%) 또는 질소-수소 혼합물(3%-5% H₂)을 주입하면 산소 농도가 5ppm 미만으로 유지되어 산화구리(산화막 두께 <10nm) 형성을 방지할 수 있습니다.
3. 운송 시스템: 무장력 롤러 이송 방식은 포일의 평탄도를 유지합니다. 최첨단 수직 소둔로는 분당 최대 120미터의 속도로 작동할 수 있으며, 용광로당 일일 생산량은 20톤입니다.

사례 연구비불활성 가스 어닐링로를 사용하는 한 고객사에서 표면에 붉은색 산화 현상이 발생하는 문제가 발생했습니다.구리 호일표면의 산소 함량이 최대 50ppm에 달해 에칭 과정에서 버(burr)가 발생했습니다. 보호 분위기 가열로로 전환한 결과 표면 조도(Ra)가 0.4μm 이하로 감소하고 에칭 수율이 99.6%까지 향상되었습니다.

3. 성능 향상: "산업용 원자재"에서 "기능성 소재"로

열처리된 구리 호일상당한 개선을 보입니다:

이러한 개선 사항 덕분에 열처리된 구리 호일은 다음과 같은 용도에 이상적입니다.

1. 플렉서블 인쇄 회로(FPC)20% 이상의 신축성을 가진 이 필름은 10만 회 이상의 동적 굽힘 사이클을 견딜 수 있어 접이식 기기의 요구 사항을 충족합니다.
2. 리튬 이온 배터리 전류 수집기: 부드러운 포일(HV<90)은 전극 코팅 중 균열에 강하며, 초박형 6μm 포일은 ±3% 이내의 무게 균일성을 유지합니다.
3. 고주파 기판표면 거칠기가 0.5μm 미만이면 신호 손실이 줄어들어 28GHz에서 삽입 손실이 15% 감소합니다.
4. 전자기 차폐 재료101% IACS의 전도율은 1GHz에서 최소 80dB의 차폐 효과를 보장합니다.

4. 시븐 메탈: 업계를 선도하는 어닐링 기술의 개척자

시븐 메탈은 어닐링 기술에서 여러 가지 발전을 이루었습니다.

1. 지능형 온도 제어적외선 피드백을 이용한 PID 알고리즘을 활용하여 ±1°C의 온도 제어 정밀도를 달성합니다.
2. 강화된 밀봉이중 구조의 노벽과 동적 압력 보상 기능으로 가스 소비량을 30% 절감합니다.
3. 결정립 방향 제어경사 열처리 공정을 통해 길이 방향으로 경도가 다른 포일을 생산하며, 국부적인 강도 차이가 최대 20%에 달하여 복잡한 스탬핑 부품에 적합합니다.

확인CIVEN METAL의 RTF-3 역처리 포일은 후열처리 과정을 거쳐 5G 기지국 PCB에 사용하기에 적합하며, 10GHz에서 유전 손실을 0.0015까지 줄이고 전송 속도를 12% 향상시키는 것으로 고객사에 의해 검증되었습니다.

5. 결론: 동박 생산에서 어닐링의 전략적 중요성

어닐링은 단순히 "가열-냉각" 과정 이상의 의미를 지닙니다. 이는 재료 과학과 공학이 정교하게 통합된 공정입니다. 어닐링은 결정립 경계 및 전위와 같은 미세 구조적 특징을 조작함으로써,구리 호일압연 동박은 "가공 경화" 상태에서 "기능성" 상태로 전환되며, 이는 5G 통신, 전기 자동차 및 웨어러블 기술의 발전을 뒷받침합니다. 어닐링 공정이 더욱 지능적이고 지속 가능한 방향으로 발전함에 따라(예: CIVEN METAL이 CO₂ 배출량을 40% 줄이는 수소 연료 용광로를 개발한 사례), 압연 동박은 최첨단 응용 분야에서 새로운 잠재력을 발휘할 것으로 기대됩니다.