분야에서구리 호일제조 과정에서 거칠기 후처리는 재료의 계면 접합 강도를 높이는 핵심 공정입니다. 본 논문에서는 기계적 고정 효과, 공정 구현 경로, 최종 사용 적응성이라는 세 가지 관점에서 거칠기 후처리의 필요성을 분석합니다. 또한 5G 통신 및 신에너지 배터리와 같은 분야에서 이 기술의 적용 가치를 분석합니다.시븐 메탈의 기술적 혁신.
1. 거칠기 처리: "매끄러운 함정"에서 "고정된 인터페이스"로
1.1 매끄러운 표면의 치명적인 결함
원래 거칠기(Ra)구리 호일표면은 일반적으로 0.3μm 미만으로 거울과 같은 특성으로 인해 다음과 같은 문제가 발생합니다.
- 불충분한 신체적 유대감: 수지와의 접촉면적은 이론치의 60~70%에 불과합니다.
- 화학 결합 장벽: 치밀한 산화물 층(Cu₂O 두께 약 3-5nm)은 활성 그룹의 노출을 방해합니다.
- 열 응력 민감도: CTE(열팽창계수)의 차이로 인해 계면 박리가 발생할 수 있습니다(ΔCTE = 12ppm/°C).
1.2 거칠기 공정의 세 가지 주요 기술 혁신
| 프로세스 매개변수 | 전통 구리 호일 | 거칠어진 구리 호일 | 개선 |
| 표면 거칠기 Ra(μm) | 0.1-0.3 | 0.8-2.0 | 700-900% |
| 비표면적(m²/g) | 0.05-0.08 | 0.15-0.25 | 200~300% |
| 박리 강도(N/cm) | 0.5-0.7 | 1.2-1.8 | 140-257% |
마이크론 수준의 3차원 구조를 생성함으로써(그림 1 참조) 거칠어진 층은 다음을 달성합니다.
- 기계적 연동: 수지 침투로 "가시" 고정이 형성됩니다(깊이 > 5μm).
- 화학적 활성화: (111) 고활성 결정면을 노출시키면 결합 부위 밀도가 10⁵ 부위/μm²로 증가합니다.
- 열 응력 버퍼링: 다공성 구조는 열 응력의 60% 이상을 흡수합니다.
- 프로세스 경로: 산성 구리 도금 용액(CuSO₄ 80g/L, H₂SO₄ 100g/L) + 펄스 전기 도금(듀티 사이클 30%, 주파수 100Hz)
- 구조적 특징:
- 구리 수지상 결정 높이 1.2-1.8μm, 직경 0.5-1.2μm.
- 표면 산소 함량 ≤200ppm(XPS 분석).
- 접촉 저항 < 0.8mΩ·cm².
- 프로세스 경로: 코발트-니켈 합금 도금 용액(Co²+ 15g/L, Ni²+ 10g/L) + 화학 치환 반응(pH 2.5-3.0)
- 구조적 특징:
- CoNi 합금 입자 크기 0.3-0.8μm, 적층 밀도 > 8×10⁴ 입자/mm².
- 표면 산소 함량 ≤150ppm.
- 접촉 저항 < 0.5mΩ·cm².
2. 적색 산화 vs. 흑색 산화: 색상 뒤에 숨겨진 공정 비밀
2.1 적색 산화: 구리의 "갑옷"
2.2 흑색 산화: 합금 "갑옷"
2.3 색상 선택의 상업적 논리
적색 및 흑색 산화의 주요 성능 지표(접착력 및 전도도)는 10% 미만 차이가 있지만 시장에서는 명확한 차별화가 나타납니다.
- 적색 산화 구리 호일: 상당한 비용 이점(12 CNY/m² 대비 검정색 18 CNY/m²)으로 인해 시장 점유율 60%를 차지합니다.
- 검은색 산화 구리 호일: 75%의 시장 점유율로 고급 시장(차량 장착 FPC, 밀리미터파 PCB)을 장악하고 있습니다.
- 고주파 손실이 15% 감소했습니다(Df = 0.008 대비 10GHz에서 적색 산화 0.0095).
- CAF(전도성 양극 필라멘트) 저항성이 30% 향상되었습니다.
3. 시븐 메탈: 거칠기 기술의 "나노 레벨 마스터"
3.1 혁신적인 "그라디언트 러프닝" 기술
3단계 공정 제어를 통해시븐 메탈표면 구조를 최적화합니다(그림 2 참조):
- 나노 결정질 시드층: 5-10nm 크기의 구리 코어 전기 도금, 밀도 > 1×10¹¹ 입자/cm².
- 마이크론 덴드라이트 성장: 펄스 전류는 수지상 돌기 방향을 제어합니다((110) 방향 우선).
- 표면 패시베이션: 유기실란커플링제(APTES) 코팅으로 산화저항성이 향상됩니다.
3.2 업계 표준을 초과하는 성능
| 테스트 항목 | IPC-4562 표준 | 시븐 메탈측정된 데이터 | 이점 |
| 박리 강도(N/cm) | ≥0.8 | 1.5-1.8 | +87-125% |
| 표면 거칠기 CV 값 | ≤15% | ≤8% | -47% |
| 분말 손실(mg/m²) | ≤0.5 | ≤0.1 | -80% |
| 습도 저항성(h) | 96(85°C/85%RH) | 240 | +150% |
3.3 최종 사용 응용 프로그램 매트릭스
- 5G 기지국 PCB: 28GHz에서 < 0.15dB/cm 삽입 손실을 달성하기 위해 검은색 산화 구리 호일(Ra = 1.5μm)을 사용합니다.
- 파워 배터리 수집기: 붉은 산화구리 호일(인장강도 380MPa) 2000회 이상(국가표준 1500회)의 사이클 수명을 제공합니다.
- 항공우주 FPC: 거칠어진 층은 박리 없이 -196°C에서 +200°C까지의 열 충격을 100회 동안 견딥니다.
4. 거칠어진 구리 호일의 미래 전장
4.1 초거칠기 기술
6G 테라헤르츠 통신 요구 사항을 위해 Ra = 3-5μm의 톱니형 구조가 개발되고 있습니다.
- 유전율 안정성: ΔDk < 0.01(1-100GHz)로 개선됨.
- 열 저항: 40% 감소(15W/m·K 달성).
4.2 스마트 거칠기 시스템
통합 AI 비전 감지 + 동적 프로세스 조정:
- 실시간 표면 모니터링: 샘플링 주파수는 초당 100프레임입니다.
- 적응형 전류 밀도 조정: 정밀도 ±0.5A/dm².
구리 호일 거칠기 후처리는 "선택적 공정"에서 "성능 향상"으로 발전했습니다. 공정 혁신과 엄격한 품질 관리를 통해시븐 메탈거칠기 기술을 원자 수준의 정밀도로 끌어올려 전자 산업 발전에 필수적인 소재를 지원해 왔습니다. 앞으로 더욱 스마트하고, 주파수가 높고, 신뢰성이 높은 기술을 향한 경쟁에서, 거칠기 기술의 "마이크로 레벨 코드"를 완벽하게 이해하는 자가 전략적 우위를 차지하게 될 것입니다.구리 호일산업.
(데이터 출처:시븐 메탈2023년 연례 기술 보고서, IPC-4562A-2020, IEC 61249-2-21)
게시 시간: 2025년 4월 1일