1. Samsetningarkröfur fyrir kopar með mikilli-leiðni
Kopar með mikilli-leiðni vísar almennt til kopar með rafleiðni sem er ekki minna en 100% IACS (International Annealed Copper Standard). Til að uppfylla þessa kröfu er strangt eftirlit með efnasamsetningu nauðsynlegt.
Í fyrsta lagi verður grunn koparhreinleiki að vera nægilega hár. Fyrir venjulegan kopar með-háleiðni ætti massahlutfall kopar að vera að minnsta kosti 99,90%. Fyrir rafeinda- og rafmagnsnotkun með mikilli-nákvæmni er hreinleikinn oft hærri en 99,95% eða nær jafnvel 99,99%. Hærri koparhreinleiki dregur úr rafeindadreifingu af völdum óhreininda og grindargalla og bætir þannig leiðni.
Í öðru lagi verður að takmarka innihald skaðlegra óhreinindaþátta. Algeng óhreinindi eins og fosfór, járn, brennisteinn, súrefni, blý, bismút, antímon, arsen og nikkel draga verulega úr rafleiðni.
Dæmigert samsetningarmörk fyrir kopar með mikilli-leiðni eru:
Fosfór Minna en eða jafnt og 0,005%
Járn minna en eða jafnt og 0,005%
Brennisteinn minna en eða jafnt og 0,005%
Súrefni Minna en eða jafnt og 0,02% (fyrir súrefni-sem ber kopar) eða lægra fyrir súrefnis-lausan kopar
Samtals ó-kopar óhreinindi Minna en eða jafnt og 0,05%–0,10%
Súrefnis-laus kopar (OFC) stjórnar súrefni enn frekar undir 0,001% til að forðast stökkleika og leiðnistap við há-hitavinnslu.
2. Er hærra koparinnihald alltaf betra?
Í hreinum kopar bætir hærra koparinnihald raf- og hitaleiðni, en það er ekki alltaf betra fyrir öll forrit.
Innan ákveðins sviðs dregur aukinn koparhreinleiki úr dreifingu óhreininda og bætir leiðni verulega. Hins vegar, of hár hreinleiki veldur vandamálum:
Kostnaður eykst verulega þar sem ofur-mikil hreinsun krefst flókinna ferla eins og rafgreiningarhreinsunar og lofttæmisbræðslu.
Vélrænni styrkur minnkar vegna þess að hreinn kopar er mjög mjúkur og hefur litla hörku og slitþol.
Í sumum tilfellum geta snefilefni (eins og lítið magn af silfri eða kadmíum í stýrðum styrk) bætt styrk og mýkingarþol án þess að skaða leiðni verulega.
Þess vegna ætti að velja koparhreinleika í samræmi við raunverulegar þarfir. Til dæmis nota algengir rafmagnsíhlutir 99,90%–99,95% hreinleika, en há-tíðnimerki og ofur-nákvæmni tæki þurfa 99,99% eða hærra.
3. Áhrif óhreinindaþátta á leiðni
Næstum öll óhreinindi í fastri lausn eða úrkomuformi draga úr rafleiðni hreins kopars.
Leysanleg óhreinindi (fosfór, járn, nikkel, arsen, antímón, bismút) skekkja kopargrindurnar og dreifa rafeindum mjög, sem leiðir til mikillar lækkunar á leiðni. Jafnvel 0,01% fosfór getur valdið augljósu leiðnistapi.
Óleysanleg eða illa leysanleg óhreinindi (blý, brennisteinn) mynda annars-fasa agnir við kornmörk, auka rafeindadreifingu og einnig draga úr leiðni.
Súrefni myndar Cu₂O agnir, sem hafa áhrif á bæði leiðni og vinnslugetu. Súrefnis-laus kopar er notaður í sérstökum forritum til að forðast þessi áhrif.
Almennt séð, því minni munur á atómradíus og leysni mun á óhreinindum og kopar, því minni skemmdir á leiðni; annars eru áhrifin alvarlegri. Fyrir forrit með mikla-leiðni er að lágmarka innihald óhreininda áhrifaríkasta leiðin til að tryggja afköst.
