Woraus besteht Kupferfolie?
Es überrascht nicht, dass Kupferfolie hauptsächlich aus Kupfer besteht . Seine genaue Zusammensetzung und sein Herstellungsverfahren sind jedoch darauf zugeschnitten, bestimmte Eigenschaften für den vorgesehenen Verwendungszweck zu erreichen. Hier ist eine detaillierte Aufschlüsselung:
1. Kernmaterial: Kupfer
◉ Reinheit: Das Grundmetall ist typischerweise hochreines Elektrolytkupfer mit einer Reinheit von 99,8 % bis 99,99 %. Die hohe Reinheit gewährleistet eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit.
◉ Wichtige Legierungszusätze: Manchmal werden Spuren anderer Elemente hinzugefügt, um bestimmte Eigenschaften zu verbessern:
– Zink, Zinn oder Nickel: Wird in sehr geringen Mengen (oft weniger als 0,1 %) hinzugefügt, um die Festigkeit, Glühbeständigkeit (Widerstand gegen Erweichen beim Erhitzen) oder Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen.
– Häufiges Beispiel: ED-Kupferfolie (elektrolytisch abgeschieden) für Leiterplatten enthält oft winzige, kontrollierte Mengen dieser Elemente, um die Leistung beim Laminieren und Ätzen zu optimieren.
2. Herstellungsprozesse (die die Folie definieren)
Die Produktionsmethode ist entscheidend und führt zu zwei Haupttypen von Kupferfolie mit leicht unterschiedlichen Strukturen:
◉ Galvanisch abgeschiedene (ED) Kupferfolie:
– Wie es hergestellt wird: Eine rotierende Edelstahltrommel wird in eine Elektrolytlösung getaucht, die gelöstes Kupfersulfat enthält. Es wird ein elektrischer Strom angelegt, der dazu führt, dass sich Kupferionen auf der Trommeloberfläche ablagern. Die Dicke wird durch den Strom und die Trommelgeschwindigkeit gesteuert. Anschließend wird das durchgehende Kupferblech abgezogen.
-- Struktur: Hat eine raue/unebene Seite (die Seite, die an der Trommel lag) und eine glänzende/glatte Seite (die Seite, die der Lösung zugewandt ist). Die raue Seite ist behandelt, um die Haftung auf PCB-Substraten zu verbessern.
-- Verwendung: Der vorherrschende Typ, der in der überwiegenden Mehrheit der Leiterplatten (PCBs) verwendet wird.
◉ Walzgeglühte (RA) Kupferfolie:
– Wie es hergestellt wird: Es beginnt mit einem massiven Kupferbarren, der wiederholt gerollt und erhitzt (geglüht) wird, bis er die gewünschte Dicke erreicht (manchmal bis auf wenige Mikrometer).
-- Struktur: Hat eine Kornstruktur, die es duktiler und flexibler als ED-Folie macht. Beide Seiten sind glatt.
-- Verwendung: Bevorzugt für Anwendungen, die wiederholtes Biegen erfordern, wie z. B. flexible gedruckte Schaltkreise (FPCs), Kabel und elektromagnetische Abschirmdichtungen.
3. Oberflächenbehandlungen und Beschichtungen
Rohkupfer oxidiert und haftet möglicherweise nicht gut. Deshalb erhält Folie fast immer Oberflächenbehandlungen:
◉ Bindungsbehandlung: Eine mikroskopisch kleine Schicht aus Knötchen (häufig Kupfer oder Zinklegierung) wird galvanisch auf die „Zahnseite“ der Folie (die raue Seite der ED-Folie) aufgebracht, um sie mechanisch im Harz der Leiterplatte (normalerweise Epoxidharz oder Polyimid) zu verankern.
◉ Anlaufschutz-/Barrierebeschichtungen: Eine dünne Schutzschicht (z. B. Zink, Nickel, Chrom oder organische Verbindungen wie Silan) wird aufgetragen, um Oxidation während der Lagerung und Verarbeitung zu verhindern.
◉ Haftvermittler: Chemikalien, die die chemische Bindung zwischen Kupfer und Substrat verbessern.
Wichtige Anwendungen bestimmen die Formel:
◉ Leiterplatten (PCBs): Verwendet ED-Folie mit spezieller Rauheit und Behandlung für starke Laminierung und präzises Ätzen.
◉ Lithium-Ionen-Batterien: Verwendet ultradünne, hochreine ED-Folie (bis zu 6 μm dünn) als Stromkollektor für die Anode. Einheitlichkeit und Reinheit sind entscheidend.
◉ Elektromagnetische Abschirmung: Aufgrund ihrer Flexibilität wird häufig RA-Folie verwendet, die auf Gehäuse oder als Klebeband aufgebracht wird.
◉ Kunst, Kunsthandwerk und Dekoration: Es kann kostengünstigere, unbehandelte gewalzte Kupferfolie verwendet werden.
Zusammenfassend:
Kupferfolie besteht im Wesentlichen aus hochreinem Kupfer, wird jedoch durch präzise Herstellung (elektrolytisch abgeschieden oder gewalzt) und Oberflächenbehandlungen entwickelt, um ein spezielles Material mit optimierten Eigenschaften für Leitfähigkeit, Festigkeit, Bindungsfähigkeit und Oxidationsbeständigkeit für die Zielanwendung zu schaffen.
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