Die aktuelle Situation und Entwicklungstrends der gewalzten Kupferfolie
Kupferfolie ist ein unverzichtbarer Hauptrohstoff für die Herstellung von Leiterplatten (PCB), kupferkaschierten Laminaten (CCL) und Lithium-Ionen-Batterien. Industrielle Kupferfolie kann je nach Herstellungsverfahren in zwei Kategorien unterteilt werden: gewalzte Kupferfolie und elektrolytische Kupferfolie.
Elektrolytische Kupferfolie wird durch Kupferelektrolyse nach elektrochemischen Prinzipien hergestellt. Die innere Struktur der Rohfolie ist eine vertikale nadelartige Kristallstruktur und ihre Produktionskosten sind relativ niedrig. Gewalzte Kupferfolie wird nach dem Prinzip der Kunststoffverarbeitung durch wiederholte Walz- und Glühvorgänge von Kupferbarren hergestellt. Seine innere Struktur ist eine flockige kristalline Struktur und das gewalzte Kupferfolienprodukt weist eine gute Duktilität auf. Derzeit wird elektrolytische Kupferfolie hauptsächlich bei der Herstellung starrer Leiterplatten verwendet, während gewalzte Kupferfolie hauptsächlich bei flexiblen und Hochfrequenz-Leiterplatten zum Einsatz kommt.
1. Eigenschaften von gewalzter Kupferfolie
Im Vergleich zu elektrolytischer Kupferfolie weist gewalzte Kupferfolie die folgenden Eigenschaften auf.
1.1 Der Produktionsprozess ist komplex und die Produktionskosten hoch
Der Produktionsablauf von gewalzter Kupferfolie (Kathodenkupferschmelzen – Gießen – Erhitzen – Warmwalzen – Mahlen – Kaltvorwalzen – Glühen – Beizen – Kaltfertigwalzen – Glühen – Scheren – Folienwalzen – Oberflächenbehandlung – Scheren) Verhältnis Der Produktionsprozess der elektrolytischen Kupferfolie (Kupferschmelzen – elektrolytische Folienherstellung – Oberflächenbehandlung – Scheren) ist viel komplizierter. Es gibt viele Faktoren, die die Produktqualität und die Ausbeute gewalzter Kupferfolie beeinflussen. Daher ist die Herstellung von gewalzter Kupferfolie schwierig und schwierig herzustellen. höhere Kosten.
1.2 Die Dicke und Breite der Kupferfolie unterliegt Einschränkungen
Gewalzte Kupferfolie wird durch wiederholtes Walzen von Kupferbarren hergestellt. Aufgrund der Verarbeitungsmethode, insbesondere der Einschränkungen der Kupferfolienwalztechnologie, unterliegen Dicke und Breite bestimmten Einschränkungen. Die derzeit kommerziell hergestellte gewalzte Kupferfolie hat eine Grenzdicke von mehr als 6 μm und eine Grenzbreite von weniger als 800 mm. 1.3 Hohe Reinheit, hohe Flexibilität und geringe Oberflächenrauheit
Aufgrund der unterschiedlichen Herstellungsverfahren von gewalzter Kupferfolie und elektrolytischer Kupferfolie kann die Reinheit von gewalzter Kupferfolie 99,9 % erreichen, was höher ist als 99,8 % von elektrolytischer Kupferfolie.
Verglichen mit der flockigen Kristallstruktur gewalzter Kupferfolie und dem vertikalen nadelartigen Kristallzustand elektrolytischer Kupferfolie ist die Biegefestigkeit gewöhnlicher gewalzter Kupferfolie mehr als doppelt so hoch wie die von standardmäßiger elektrolytischer Kupferfolie unter denselben Spezifikationen; und aufgrund des großen Unterschieds zwischen der Rauheit der matten Oberfläche und der Rauheit der glatten Oberfläche. Auch der Biegewiderstand von Standard-Elektrolytkupferfolie unterscheidet sich stark in verschiedenen Biegerichtungen, während der Unterschied im Biegewiderstand von gewalzter Kupferfolie geringer ist. Die Herstellungsweise der gewalzten Kupferfolie bestimmt deren gleichmäßige Glätte auf der Oberfläche. Im Allgemeinen kann die Oberflächenrauheit (Rz) von gewalzter Kupferfolien-Rohfolie 1 μm erreichen, was einem Fünftel der Oberflächenrauheit von standardmäßiger elektrolytischer Kupferfolien-Rohfolie entspricht. Aufgrund des Skin-Effekts von Ladungen im Prozess der Hochfrequenz-Ladungsübertragung sind die elektrischen Eigenschaften von gewalzter Kupferfolie mit geringer Rauheit viel besser als die von elektrolytischer Kupferfolie mit größerer Rauheit. Ein Vergleich der Haupteigenschaften von gerollter Kupferfolie und elektrolytischer Kupferfolie ist in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 2 zeigt die gemessenen Werte der Haupteigenschaften von elektrolytischer Kupferfolie und gerollter Kupferfolie.
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1.4 Flexible Mittel zur Leistungssteigerung und Entwicklung neuer Produkte
Elektrolytkupferfolie wird durch Kupferelektrolyse hergestellt. Wenn Sie die Leistung der elektrolytischen Kupferfolie verbessern oder neue Produkte entwickeln möchten, können Sie dies nur erreichen, indem Sie die Bedingungen des Elektrolyseprozesses der elektrolytischen Kupferfolie anpassen. Die gewalzte Kupferfolie wird aus dem herkömmlichen Band durch wiederholte Walz- und Glühprozesse hergestellt. Dies kann durch Mikrolegierung des Bandmaterials, Steuerung der Verarbeitungsgeschwindigkeit der Kupferfolie und Anpassung der Glühverfahren koordiniert werden. , um gewalzte Kupferfolie mit unterschiedlichen Leistungsanforderungen wie hoher Festigkeit, hoher Flexibilität, hoher Dehnung und hoher Erweichungstemperatur zu erhalten.
2. Aktueller Stand und Entwicklungstrends der gewalzten Kupferfolie
Derzeit befinden sich mehr als 90 % der weltweiten Produktionskapazität für gewalzte Kupferfolien in den Händen japanischer Hersteller, siehe Tabelle 3; und mehr als 80 % der Produktionskapazität japanischer Hersteller sind in Japan konzentriert, siehe Tabelle 4. Da die Produktionskapazität für gewalzte Kupferfolie zu konzentriert und die Produktionskosten hoch sind, sind Produktion und Preis höchst ungewiss. Um Kosten zu senken und Risiken bei der Rohstoffversorgung zu vermeiden, müssen die meisten Branchen wie Leiterplatten und Lithiumbatterien derzeit elektrolytische Kupferfolie anstelle von gewalzter Kupferfolie verwenden, was die Hersteller von elektrolytischen Kupferfolien dazu veranlasst hat, in Elektrolyte mit hoher Duktilität zu investieren Kupferfolie und flaches Elektrolytkupfer. Die Entwicklung spezieller elektrolytischer Kupferfolien wie Folien nimmt zu. Allerdings sind Flexibilität, Oberflächenrauheit und andere Eigenschaften aufgrund des Herstellungsverfahrens immer noch nicht mit gewalzter Kupferfolie vergleichbar.
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Da die Kosten für gewalzte Kupferfolie hoch sind, wird gewalzte Kupferfolie derzeit hauptsächlich in der flexiblen Leiterplattenindustrie verwendet, die eine hohe Folienflexibilität und Oberflächenrauheit, leistungsstarke Lithium-Elektronikbatterien und einige Teile erfordert, die eine Hochfrequenzsignalübertragung erfordern. In der Leiterplattenindustrie hängen die Veränderungen und die Entwicklung der Nachfrage nach gewalzter Kupferfolie eng mit der Entwicklung dieser Branchen zusammen. Bei einer flexiblen Leiterplatte handelt es sich um eine Leiterplatte mit hoher Zuverlässigkeit und hoher Flexibilität, die aus Polyesterfolie oder Polyimid als Grundmaterial besteht und auf Kupferfolie geätzt wird, um Linien zu bilden. Diese Art von Leiterplatte zeichnet sich durch hohe Verdrahtungsdichte, geringe Dicke, geringes Gewicht, minimalen Verdrahtungsraum, Faltbarkeit, hohe Flexibilität und die Fähigkeit aus, sich im dreidimensionalen Raum zu bewegen und auszudehnen, um die Integration von Komponentenmontage und Drahtverbindung zu erreichen . und andere Eigenschaften, die mit der Entwicklungsrichtung elektronischer Produkte in Richtung Leichtigkeit, Dünnheit und Miniaturisierung übereinstimmen.
Mit der Entwicklung elektronischer Produkte in Richtung Leichtigkeit, Dünnheit und Miniaturisierung müssen elektronische Geräte immer komplexer werden und immer mehr Teile erfordern. Die Anforderungen an die Verbindungs- und Einbaudichte von Leiterplattenteilen werden immer höher. Auf der Leiterplatte nimmt der Kontaktabstand von Schaltungskomponenten ab, was den Einsatz hochdichter Verkabelung und Mikrovia-Technologie erfordert, um das Ziel zu erreichen. Je dünner die Kupferfolie ist, desto einfacher ist es, Kurzschlüsse in Mikroschaltungen durch „Seitenerosion“ zu vermeiden und Mikrolochbohrungen zu erreichen, wodurch eine hohe Zuverlässigkeit von Leiterplatten gewährleistet wird.
Im Vergleich zu anderen Hochleistungsbatterien bieten elektronische Lithiumbatterien die Vorteile einer hohen spezifischen Energie, keinem Memory-Effekt, einer langen Lebensdauer, keiner Umweltverschmutzung, einer geringen Größe und eines geringen Gewichts und sind zur bevorzugten Stromquelle für tragbare elektronische Produkte geworden. Die Anwendung von gewalzter Kupferfolie in der Hochleistungs-Lithiumbatterieindustrie (insbesondere in gewalzten Batterien) nimmt aufgrund ihrer geringen Oberflächenrauheit und guten Duktilität nach der Wärmebehandlung, die für Batterieherstellungsprozesse geeignet ist, allmählich zu. Bei der Hochfrequenzsignalübertragung kommt es aufgrund des „Skin-Effekts“ dazu, dass sich die Signale der Leiterplatte auf der Oberfläche des Leiters ansammeln. Daher ist Kupferfolie ein wichtiger Bestandteil der leitenden Schicht des Leiterplattensubstrats, und ihre Oberflächenrauheit spielt eine wichtige Rolle beim Signalübertragungsverlust. Der Einfluss ist sehr wichtig (bei hohen Frequenzen gilt: Je höher die Oberflächenrauheit, desto größer der Signalübertragungsverlust). Um den Übertragungsverlust von Hochfrequenzsignalen zu reduzieren, ist die Verwendung von Kupferfolie mit niedrigem Profil (Rz: 2,7–3,3 μm) oder glatter Oberfläche (Rz: kleiner oder gleich 1,7 μm) erforderlich. Um sich an die rasante Entwicklung der Informationsnetzwerktechnologie und die immer höheren Anforderungen an die Geschwindigkeit und Effizienz der Informationsverarbeitung elektronischer Produkte anzupassen, soll das niedrige Profil der Kupferfolienoberfläche die Signalübertragungsgeschwindigkeit des Leiterplattensubstrats erhöhen und verringern der Signalverlust bei der Übertragung von Hochgeschwindigkeitssignalen. wichtigste Mittel zur Dämpfung.
Um sich an die Entwicklungsbedürfnisse elektronischer Produkte anzupassen, hat die Entwicklung neuer gewalzter Kupferfolienmaterialien in den letzten Jahren gewisse Fortschritte gemacht. Beispiel: Walzkupferfolie mit extrem geringer rauer Oberfläche wird durch Änderung der Walzprozessbedingungen mit einer Oberflächenrauheit (Rz) von bis zu 0,4 μm hergestellt, was für die Übertragung von Hochfrequenzen besser geeignet ist Signale; Hergestellt durch Kombination verschiedener Walzprozessbedingungen mit Glühen. Es wurde eine gewalzte Kupferfolie mit kubisch rekristallisierter Struktur hergestellt. Nach Tests ist seine Biegefestigkeit mehr als viermal so hoch wie die von gewöhnlichem gewalztem Kupfer. Die hergestellte flexible Leiterplatte weist eine höhere Biegezuverlässigkeit auf; durch Mikrolegierung der gewalzten Kupferfolie durch chemische Behandlung zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit und Elastizität der Kupferfolie zur Anpassung an die Herstellungsprozesse und Anforderungen verschiedener flexibler kupferkaschierter Laminate.
3. Fazit
(1) Hohe Reinheit, hohe Flexibilität, geringe Oberflächenrauheit und flexible Möglichkeiten zur Verbesserung der Produktleistung oder zur Entwicklung neuer Produkte sind die Hauptmerkmale von gewalzter Kupferfolie.
(2) Komplexe Produktionsprozesse, hohe Produktionskosten und eine übermäßige Konzentration der Produktionskapazität sind die Hauptfaktoren für die Entwicklung gewalzter Kupferfolie; Die Reduzierung der Produktionskosten und der Abbau von Industriemonopolen sind wichtige Mittel zur Verbesserung der Marktwettbewerbsfähigkeit gewalzter Kupferfolie.
(3) Die Portabilität elektronischer Produkte, die Entwicklung und weit verbreitete Anwendung der Hochfrequenzsignalübertragung, die Anforderungen der elektronischen Installationstechnologie mit hoher Verbindungsdichte und die rasante Entwicklung der Lithiumbatterieindustrie bestimmen, dass gewalzte Kupferfolie weiterhin zu einem werden wird starke Konkurrenz für elektrolytische Kupferfolie im zukünftigen Gegner.
