Что такое нано-медная фольга?

Наноразмерная двойная медная фольга - это микроструктурированный проводящий материал, характеризующийся малой пористостью, мелким размером зерна, низким сопротивлением и малым напряжением, полученный методом импульсного нанесения покрытия или электролиза. Основные преимущества: низкая электромиграция (замещение золота). Высокая проводимость и надежность. В будущем нано-медная фольга станет ключевым материалом для новых энергетических батарей, печатных плат и межсоединений интегральных микросхем.

Изменение параметров импульсного осаждения приводит к формированию медных фольг с различной микроструктурой. С уменьшением частоты и увеличением длительности рабочего цикла увеличивается скорость зарождения меди и уменьшается размер зерен в поперечном сечении. Уменьшение количества ориентированных зерен с увеличением времени включения импульса связано с увеличением двухосных напряжений в медной пленке, что приводит к минимизации плотности энергии деформации, которая стимулирует рост ориентированных зерен. Двойники не только сыграли роль в снятии напряжений, но и стабилизировали микроструктуру медной пленки и повысили прочность медной фольги. Этот результат позволяет предположить, что высокая плотность двойников в микроструктуре меди повысит надежность микроэлектронных соединительных устройств. Добавление тиомочевины в раствор для импульсного осаждения изменило режим нуклеации при осаждении меди с переходного на прогрессивный, что привело к увеличению количества мест нуклеации при осаждении меди. В то же время смещение тиомочевины на границах медных зерен препятствовало росту медных зерен в процессе осаждения и уточняло размер зерна. Существует больше отчетов о методах обработки и роли добавок, но меньше исследований, посвященных сочетанию импульсного и постоянного тока в методах осаждения. Сочетание преимуществ длительного стабильного выходного тока постоянного тока и более высокой скорости осаждения импульсным током позволяет получать медные фольги с низким профилем, высокой прочностью и большим удлинением.

Прочность на разрыв нанотвинной медной фольги гораздо выше, чем у обычной гальванической медной фольги. Например, в литературе сообщалось, что прочность на растяжение нанооловянных медных материалов может достигать 700 МПа, в то время как прочность на растяжение обычных гальванических медных материалов обычно не превышает 250 МПа. Кроме того, нанооловянная медная фольга демонстрирует хорошую электропроводность, а ее проводимость при комнатной температуре сравнима с проводимостью бескислородной меди высокой проводимости, что открывает широкие перспективы для ее применения в области электроники, связи и энергетики. В области литий-ионных аккумуляторов наносвинцовая медная фольга в качестве композитного коллекторного материала может значительно повысить плотность энергии и срок службы батареи. Поскольку наностержневая структура позволяет увеличить удельную площадь поверхности и активные участки медной фольги, она способствует внедрению и высаживанию ионов лития, что улучшает характеристики зарядки и разрядки батареи. В то же время высокая прочность нано-двойной медной фольги обеспечивает стабильность и безопасность батареи при длительном использовании.

Кроме того, нано-медная фольга также демонстрирует большой потенциал применения в области гибкой электроники, микроэлектронной упаковки и электромагнитного экранирования EMI. С непрерывным развитием науки и техники требования к характеристикам материалов становятся все выше и выше, и нано-оловянная медная фольга, как высокоэффективный материал, будет играть все более важную роль в этих областях.