什么是纳米孪晶铜箔？

纳米孪晶铜箔，Nano-scale twinned Copper Foil，通过脉冲电镀或电解技术沉积的孔隙率小，晶粒细，电阻低和应力小为特点的的带微结构的导电材料。主要优势：低电子迁移（金替代？）高导电性和可靠性。纳米孪晶铜箔，未来将成为新能源电池、印刷电路板和集成芯片互连的关键材料。

脉冲电镀参数的变化会导致形成具有不同微观结构的铜箔。随着频率的降低和占空比的增加，铜的成核率增加，横截面上的晶粒尺寸减小。随着脉冲导通时间的增加，取向晶粒减少，这是由于铜膜中的双轴应力增加，导致应变能量密度最小化，从而推动了取向晶粒的生长。孪晶不仅起到了消除应力的作用，还稳定了铜膜的微观结构，提高了铜箔的强度。这一结果表明，铜微结构中的高密度孪晶将提高微电子互连器件的可靠性。在脉冲电镀溶液中加入硫脲后，铜沉积的成核模式从瞬时成核转变为渐进成核模式，导致铜沉积的成核点数量增加。同时，硫脲在铜晶界的偏析阻碍了铜晶粒在沉积过程中的生长，并细化了晶粒尺寸。有关工艺方法和添加剂作用的报道较多，但有关脉冲和直流电镀方法结合的研究较少。结合直流电的长期稳定输出电流和脉冲电流的较高沉积速率的优点，可以制备出具有低剖面、高强度或高延伸率的铜箔。

纳米孪晶铜箔的抗拉强度远高于普通电镀铜箔。例如，有文献报道纳米孪晶铜材料的抗拉强度最高可达700MPa，而普通电镀铜材的抗拉强度通常不超过250MPa。 此外，纳米孪晶铜箔还表现出良好的导电性能，其室温电导率与无氧高导铜相当，这使得它在电子、通讯和能源等领域具有广泛的应用前景。在锂离子电池领域，纳米孪晶铜箔作为复合集流体材料，能够显著提高电池的能量密度和循环寿命。由于纳米孪晶结构能够增加铜箔的比表面积和活性位点，有利于锂离子的嵌入和脱嵌，从而提高了电池的充放电性能。同时，纳米孪晶铜箔的高强度也保证了电池在长期使用过程中的稳定性和安全性。

此外，纳米孪晶铜箔在柔性电子、微电子封装以及电磁屏蔽EMI等领域也展现出巨大的应用潜力。随着科技的不断发展，对材料性能的要求越来越高，纳米孪晶铜箔作为一种高性能材料，将在这些领域发挥越来越重要的作用。