1. Zahtjevi za sastav bakra visoke{1}}kodljivosti
Visoko{0}}bakar visoke provodljivosti se općenito odnosi na bakar čija je električna provodljivost ne manja od 100% IACS (Međunarodni standard žarenog bakra). Da bi se ispunio ovaj zahtjev, neophodna je stroga kontrola hemijskog sastava.
Prvo, osnovna čistoća bakra mora biti dovoljno visoka. Za standardni bakar visoke provodljivosti, maseni udio bakra treba biti najmanje 99,90%. Za visoko{4}}precizne elektronske i električne aplikacije, čistoća je često viša od 99,95% ili čak dostiže 99,99%. Veća čistoća bakra smanjuje rasipanje elektrona uzrokovano nečistoćama i defektima rešetke, čime se poboljšava provodljivost.
Drugo, sadržaj štetnih nečistoća mora biti strogo ograničen. Uobičajene nečistoće kao što su fosfor, željezo, sumpor, kisik, olovo, bizmut, antimon, arsen i nikl značajno smanjuju električnu provodljivost.
Tipične granice sastava za bakar visoke{0}}provodljivosti uključuju:
Fosfor manji ili jednak 0,005%
Gvožđe manje od ili jednako 0,005%
Sumpor manji ili jednak 0,005%
Kiseonik Manje ili jednako 0,02% (za bakar koji sadrži kisik-) ili manje za bakar bez kisika{{2}
Ukupne nečistoće koje nisu -bakre manje od ili jednako 0,05%–0,10%
Bakar bez kiseonika-(OFC) dalje kontroliše kiseonik ispod 0,001% kako bi se izbegao krhkost i gubitak provodljivosti tokom -obrade na visokim temperaturama.
2. Da li je veći sadržaj bakra uvijek bolji?
U čistom bakru, veći sadržaj bakra poboljšava električnu i toplotnu provodljivost, ali nije uvijek bolji za sve primjene.
Unutar određenog raspona, povećanje čistoće bakra smanjuje rasipanje nečistoća i značajno poboljšava provodljivost. Međutim, pretjerano visoka čistoća donosi probleme:
Trošak naglo raste jer ultra-visoko prečišćavanje zahtijeva složene procese kao što su elektrolitička rafinacija i vakuumsko topljenje.
Mehanička čvrstoća se smanjuje jer je čisti bakar veoma mekan i ima nisku tvrdoću i otpornost na habanje.
U nekim slučajevima, korisni elementi u tragovima (kao što su male količine srebra ili kadmijuma u kontroliranim koncentracijama) mogu poboljšati snagu i otpornost na omekšavanje bez ozbiljnog oštećenja vodljivosti.
Stoga, čistoću bakra treba odabrati prema stvarnim potrebama. Na primjer, uobičajene električne komponente koriste čistoću od 99,90% – 99,95%, dok visoko{3}}signali i ultra{4}}precizni uređaji zahtijevaju 99,99% ili više.
3. Utjecaj elemenata nečistoća na vodljivost
Gotovo svi elementi nečistoće u čvrstom rastvoru ili u obliku precipitacije smanjuju električnu provodljivost čistog bakra.
Rastvorljive nečistoće (fosfor, željezo, nikal, arsen, antimon, bizmut) iskrivljuju bakrenu rešetku i snažno raspršuju elektrone, što dovodi do oštrog pada vodljivosti. Čak i 0,01% fosfora može uzrokovati očigledan gubitak provodljivosti.
Nerastvorljive ili slabo rastvorljive nečistoće (olovo, sumpor) formiraju čestice druge{0}}faze na granicama zrna, povećavajući rasipanje elektrona i takođe smanjujući provodljivost.
Kiseonik formira čestice Cu₂O, koje utiču i na provodljivost i na performanse obrade. Bakar bez kiseonika- koristi se u posebnim aplikacijama da bi se izbegli ovi efekti.
Općenito, što je manja razlika u atomskom radijusu i razlika u rastvorljivosti između nečistoće i bakra, to je manje oštećenje provodljivosti; u suprotnom, uticaj je ozbiljniji. Za aplikacije visoke{1}}provodljivosti, minimiziranje sadržaja nečistoća je najefikasniji način za osiguranje performansi.
