PI film nickelé | une pratique innovante du laboratoire à l'électronique haut de gamme

Dans les domaines haut de gamme tels que les stations de base 5G, les systèmes de gestion de batterie de véhicules à énergie nouvelle (BMS), les composants résistants aux températures élevées de l'aérospatiale, une classe appeléeFilm Pi nickeléLes matériaux réinventent le paysage industriel en tant que « champion invisible». Une société de communication bien connue de Shenzhen a récemment acheté des produits de nickelage en couche mince Pi de Advanced Academy Science and Technology pour son composant de blindage électromagnétique de station de base 5g de nouvelle génération, un cas qui reflète la valeur révolutionnaire du matériau dans l'adaptabilité environnementale extrême, l'efficacité du blindage électromagnétique et la contrôlabilité du processus. Cet article analysera comment le nickelage de couche mince pi est devenu un « Monsieur clé» dans la fabrication électronique haut de gamme à partir de trois dimensions: principes techniques, applications industrielles, innovation de processus.

I. recombinaison génétique des matériaux: le « mariage parfait» de Pi avec le nickel

Les films Pi (polyimide) ont longtemps occupé la position de substrat de base dans l'aérospatiale, l'électronique flexible et d'autres domaines, grâce à leur résistance environnementale extrême de - 200 ℃ à 330 ℃, leur résistance à l'isolation élevée (> 200 kV / MM) et leur ténacité mécanique (résistance à la traction > 200 MPa). Cependant, la conductivité d'un film de Pi pur est presque nulle (résistivité volumique > 10¹⁷Ω.cm), une propriété qui devient fatale dans les scénarios nécessitant un blindage électromagnétique ou la transmission de signaux.

L'introduction de la couche de nickel a complètement changé cette situation.

Le Nickel, en tant que métal de transition, a une conductivité IACS de 40% (norme internationale pour le cuivre recuit), un point de fusion élevé (1453 ° c) et une excellente résistance à la corrosion (vitesse de corrosion < 0,01 mm / an dans une solution de NaCl à 3,5%). Après le dépôt d'une couche de nickel de 500 nm - 5 µm d'épaisseur sur la surface du Pi par un procédé de placage chimique ou galvanique, le Composite conserve les propriétés de résistance à haute température du Pi (testé, les produits Advanced House peuvent fonctionner en continu à 260 ℃ pendant 1 000 heures) et obtient la conductivité du nickel avec la capacité de blindage électromagnétique (efficacité de blindage > 40dB@1GHz ).

Prenons l'application de la station de base 5G d'une société de communication à Shenzhen: son radôme de station de base doit fonctionner dans un environnement extérieur de - 40 ℃ à 125 ℃ pendant une longue période, tout en protégeant les interférences électromagnétiques externes (EMI) pour éviter la distorsion du signal. Les produits de nickelage de couche Pi fournis par Advanced Academy ont passé le test standard militaire Mil - STD - 461g, dans l'expérience de durabilité de 10 ans, il n'y a pas eu de chute de couche de nickel ou d'atténuation de l'efficacité du blindage, 40% moins de poids que les blindages métalliques traditionnels et peuvent s'adapter à des formes de surface complexes, améliorant considérablement la flexibilité et l'efficacité énergétique du déploiement de la station de base.

II. Percées technologiques: du laboratoire au « dernier kilomètre » de la production de masse

Le processus de fabrication du revêtement de nickel de couche mince de Pi couvre le choix du substrat de Pi, le prétraitement de surface, le dépôt de couche de nickel, le post - traitement des quatre principaux maillons, où le prétraitement de surface et la technologie de dépôt de couche de nickel sont au cœur de la détermination des performances du produit.

1. Prétraitement de surface: briser la « barrière inerte» des matériaux polymères

Les cycles aromatiques de la chaîne moléculaire Pi avec des groupes imides lui confèrent une inertie chimique, ce qui rend difficile la fixation directe du métal. Advanced House utilise le processus de prétraitement "méthode en trois étapes":

· nettoyage au plasma: bombarder la surface par un plasma d'argon, éliminer les polluants organiques et activer les liaisons moléculaires, de sorte que l'angle de contact de la surface de 120 ° à moins de 20 °;

· grossissement chimique: utilisant la gravure de solution mixte d'acide chromique - sulfurique, formant une structure microporeuse de 50 - 200nm à la surface de Pi, augmentant la surface spécifique;

· activation catalytique: imprégnation d'une solution colloïdale de palladium permettant aux nanoparticules de palladium de se déposer dans les micropores en tant que « graines catalytiques» pour le placage chimique ultérieur.

Après prétraitement, la force de liaison du Pi avec la couche de nickel est passée de moins de 0,5 N / mm à > 2 N / MM, répondant ainsi aux exigences strictes du domaine aérospatial en matière de fiabilité des matériaux.

2. Dépôt de couche de nickel: l'innovation de « double voie » de placage chimique et de placage

Le Collège avancéSelon les différences de scénario d'application, deux voies de processus ont été développées pour le placage chimique et le placage galvanique:

· nickelage chimique: convient aux surfaces courbes complexes ou aux films Pi minces (épaisseur < 25 μm). La réduction des ions nickel par l'hypophosphite de sodium forme une couche homogène de nickel dans la réaction autocatalytique. Ce processus ne nécessite pas de substrat conducteur, mais nécessite un contrôle strict du pH (4,5 - 5,0) et de la température (85 - 90 ° c) du placage pour éviter la fissuration sous contrainte du placage. Advanced House utilise la technologie de placage chimique pulsé pour contrôler l'erreur d'épaisseur de placage à ± 3%, améliorant la précision de 2 fois par rapport au placage DC traditionnel.

· électronickelé: convient pour les films Pi de type plat ou épais (épaisseur ≥ 25 μm). Il faut d'abord déposer une couche de germe de cuivre de 100 nm par Pulvérisation magnétron, puis appliquer le sulfate de nickel comme sel principal. Le processus de placage à gradient développé par Advanced House, qui densifie progressivement la couche de nickel depuis le substrat vers l'extérieur en ajustant la densité de courant (1 - 5a / dm²), résout les problèmes de fissuration dus aux différences de coefficient de dilatation thermique dans le cycle thermique. Testé, son produit a un taux d'intégrité de la couche de nickel de 100% après 1000 chocs de température de - 40 ℃ à 125 ℃.

3. Post - traitement: la « touche finale» pour l'optimisation des performances

Une fois le dépôt de la couche de nickel terminé, un traitement thermique (recuit sous vide à 150 - 200 ° c) est nécessaire pour éliminer les contraintes internes et améliorer la résistance à la corrosion par passivation au chrome trivalent. Le liquide de passivation Nanocomposite développé par Advanced House peut former un film d'oxyde dense contenant du sio₂ et de l'al₂o₃ à la surface de la couche de nickel, prolongeant le temps d'essai du brouillard salin de 500 heures à plus de 2 000 heures dans les processus traditionnels.

Iii. Application industrielle: "adaptateur universel" pour la fabrication électronique haut de gamme

Les propriétés uniques du nickelage du film Pi en font un « juste besoin » multi - domaines:

· véhicules à énergie nouvelle: dans le BMS, les produits de la maison avancée en tant que substrat de carte de circuit imprimé flexible, réalisent une transmission de signal de domaine de température large de - 40 ℃ à 150 ℃, une durée de vie 3 fois plus longue que le substrat de film polyester traditionnel (PET), et peuvent être pliés avec un rayon < 1 mm, adapté aux besoins de disposition compacte du paquet de batterie.

· aérospatiale: un certain type de mécanisme d'entraînement de l'aile solaire du satellite utilise le film de nickelage Pi de l'Académie avancée comme bague de glissement conductrice, dans un environnement sous vide (< 10⁻⁴ pa) pendant 5 ans de fonctionnement continu sans décharge d'arc, ce qui réduit le poids de 60% par rapport à La bague de glissement métallique.

· ÉLECTRONIQUE grand public: le site de charnière du téléphone à écran pliant utilise le film nickelé Pi comme couche de blindage électromagnétique, maintient l'efficacité du blindage stable dans 200 000 tests de pliage et aide la marque de terminal à atteindre la conception « zéro pli».

Conclusion: l'innovation matérielle conduit à la modernisation de l'industrie

Film Pi nickeléLa montée en puissance confirme la logique de transformation scientifique et technologique de la « percée des matériaux de base - innovation des processus - applications industrielles». De la station de base 5G d'une société de communication à Shenzhen à la batterie 4680 d'une voiture, de l'écran pliant d'une marque à l'aile solaire de la station spatiale, ce « film d'or» prend en charge les besoins de mise à niveau de l'industrie manufacturière haut de gamme de trillions de milliards d'unités d'épaisseur. À l'avenir, avec l'introduction de nouvelles technologies telles que le placage pulsé, le dépôt de couche atomique (ALD), les limites de performance des matériaux nickelés Pi continueront à s'étendre pour fournir un support matériel essentiel aux domaines de pointe tels que les communications 6g, l'exploration de l'espace lointain et autres. Dans cette course aux matériaux sans fumée, les entreprises chinoises sont passées de « coureurs de talon» à « coureurs de tête», et l'histoire du nickelage du film Pi n'est peut - être qu'un prologue.