の分野では銅箔製造工程において、粗化後処理は材料界面の接合強度を高めるための重要なプロセスです。本稿では、粗化処理の必要性を、機械的アンカー効果、プロセス実装パス、最終用途への適応性の3つの観点から分析します。また、5G通信や新エネルギー電池などの分野におけるこの技術の応用価値についても考察します。シベンメタルの技術的ブレークスルー。
1. 粗面化処理：「滑らかなトラップ」から「アンカーされたインターフェース」へ
1.1 滑らかな表面の致命的な欠陥
元の粗さ（Ra）銅箔表面の粗さは通常 0.3μm 未満であり、鏡のような特性により次のような問題が発生します。
- 不十分な物理的結合：樹脂との接触面積は理論値の60～70％に過ぎません。
- 化学結合障壁: 高密度の酸化物層 (Cu₂O の厚さ約 3 ～ 5 nm) が活性基の露出を妨げます。
- 熱応力感受性: CTE (熱膨張係数) の違いにより、界面の剥離が発生する可能性があります (ΔCTE = 12ppm/°C)。
1.2 粗面化プロセスにおける3つの重要な技術的ブレークスルー
| プロセスパラメータ | 伝統的な銅箔 | 粗面銅箔 | 改善 |
| 表面粗さ Ra (μm) | 0.1～0.3 | 0.8～2.0 | 700～900% |
| 比表面積（m²/g） | 0.05～0.08 | 0.15～0.25 | 200～300% |
| 剥離強度（N/cm） | 0.5～0.7 | 1.2～1.8 | 140～257% |
ミクロンレベルの 3 次元構造 (図 1 参照) を作成することにより、粗化層は次のことを実現します。
- 機械的連動: 樹脂の浸透により「とげのある」アンカーが形成されます (深さ > 5μm)。
- 化学活性化: (111)高活性結晶面を露出させると結合サイト密度が10⁵サイト/μm²に増加します。
- 熱応力緩衝: 多孔質構造により熱応力を60%以上吸収します。
- プロセスルート酸性銅めっき液（CuSO₄ 80g/L、H₂SO₄ 100g/L）+パルス電着（デューティサイクル30％、周波数100Hz）
- 構造上の特徴:
- 銅のデンドライトの高さ1.2〜1.8μm、直径0.5〜1.2μm。
- 表面酸素含有量≤200ppm（XPS分析）。
- 接触抵抗 < 0.8mΩ·cm²。
- プロセスルート：コバルトニッケル合金めっき液（Co²+ 15g/L、Ni²+ 10g/L）+化学置換反応（pH 2.5-3.0）
- 構造上の特徴:
- CoNi合金粒子サイズ0.3〜0.8μm、積層密度>8×10⁴粒子/mm²。
- 表面酸素含有量≤150ppm。
- 接触抵抗 < 0.5mΩ·cm²。
2. 赤酸化と黒酸化：色の背後にあるプロセスの秘密
2.1 赤色酸化：銅の「鎧」
2.2 黒色酸化：合金の「鎧」
2.3 色の選択の背後にある商業的論理
赤酸化と黒酸化の主要性能指標（接着性と導電性）の差は 10% 未満ですが、市場には明確な差別化が見られます。
- 赤色酸化銅箔: コスト面で大きな優位性があるため (12 CNY/m²、ブラックは 18 CNY/m²)、市場シェアの 60% を占めています。
- 黒色酸化銅箔: 以下の理由により、ハイエンド市場（車載FPC、ミリ波PCB）で75%の市場シェアを獲得し、優位に立っています。
- 高周波損失が 15% 削減 (10GHz での Df = 0.008、赤色酸化では 0.0095)。
- CAF (導電性陽極フィラメント) 耐性が 30% 向上しました。
3. シベンメタル：「ナノレベルの粗面化技術の達人」
3.1 革新的な「グラデーション粗面化」技術
3段階のプロセス制御を通じて、シベンメタル表面構造を最適化します（図2参照）。
- ナノ結晶シード層: サイズ5～10nm、密度＞1×10¹¹粒子/cm²の銅コアの電気めっき。
- ミクロンデンドライト成長パルス電流によりデンドライトの配向を制御する（(110)方向を優先）。
- 表面不動態化：有機シランカップリング剤（APTES）コーティングにより耐酸化性が向上します。
3.2 業界標準を超えるパフォーマンス
| テスト項目 | IPC-4562規格 | シベンメタル測定データ | アドバンテージ |
| 剥離強度（N/cm） | ≥0.8 | 1.5～1.8 | +87～125% |
| 表面粗さCV値 | ≤15% | ≤8% | -47% |
| 粉末損失（mg/m²） | ≤0.5 | ≤0.1 | -80% |
| 耐湿性（h） | 96（85℃/85%RH） | 240 | +150% |
3.3 最終用途アプリケーションマトリックス
- 5G基地局PCB黒色酸化銅箔（Ra = 1.5μm）を使用し、28GHzで0.15dB/cm未満の挿入損失を実現します。
- パワーバッテリーコレクター: 赤色酸化銅箔(引張強度380MPa)は、サイクル寿命が2000サイクル以上(国家規格1500サイクル)を実現します。
- 航空宇宙用FPC: 粗面化層は、-196°C ～ +200°C の熱衝撃に 100 サイクル耐え、剥離しません。
4. 粗化銅箔の今後の戦場
4.1 超粗化技術
6Gテラヘルツ通信の要求に応えるため、Ra = 3～5μmの鋸歯状構造を開発しています。
- 誘電率の安定性：ΔDk < 0.01（1-100GHz）に改善されました。
- 熱抵抗：40％削減（15W/m·K達成）。
4.2 スマート粗面化システム
統合AIビジョン検出+動的プロセス調整：
- リアルタイム表面監視: サンプリング周波数は100フレーム/秒です。
- 適応型電流密度調整: 精度±0.5A/dm²。
銅箔の粗化後処理は、「オプションのプロセス」から「パフォーマンスを倍増させる」プロセスへと進化しました。プロセス革新と徹底した品質管理により、シベンメタル粗面化技術は原子レベルの精度にまで押し進められ、エレクトロニクス産業の高度化を支える基盤材料を提供してきました。今後、よりスマートで、より高周波で、より信頼性の高い技術を求める競争において、粗面化技術の「マイクロレベルのコード」を掌握する者が、戦略的優位性を獲得することになるでしょう。銅箔業界。
（データソース：シベンメタル2023年年次技術報告書、IPC-4562A-2020、IEC 61249-2-21)
投稿日時: 2025年4月1日