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  • 電解銅箔和壓延銅箔的生產(chǎn)方式
    電解銅箔和壓延銅箔的生產(chǎn)方式
  • 電解銅箔和壓延銅箔的生產(chǎn)方式
  •   發(fā)布日期: 2018-12-21  瀏覽次數(shù): 1,362

    銅箔生產(chǎn)的方法有哪些?銅箔生產(chǎn)的工藝流程又是如何的呢?銅箔生產(chǎn)中會(huì)有哪些問(wèn)題呢?我們還是先了解下什么是銅箔吧。銅箔是鋰離子電池及印制電路板中關(guān)鍵性的導(dǎo)電材料。銅箔是一種陰質(zhì)性電解材料,沉淀于電路板基底層上的一層薄的、連續(xù)的金屬箔。

    銅箔根據(jù)不同的分法,可以分成很多種。銅箔根據(jù)厚度可以分為:厚銅箔(大于70μm)、常規(guī)厚度銅箔(大于18μm而小于70μm)、薄銅箔(大于12μm而小于18μm)、超薄銅箔(小于12μm)等。銅箔也可以根據(jù)表面狀況分為:?jiǎn)蚊嫣幚磴~箔(單面毛)、雙面處理銅箔(雙面粗)、光面處理銅箔(雙面毛)、雙面光銅箔(雙光)和甚低輪廓銅箔(VLP銅箔)銅箔等。最后銅箔根據(jù)生產(chǎn)方式的不同分為:電解銅箔和壓延銅箔。那么今天我們就要重點(diǎn)來(lái)說(shuō)說(shuō)電解銅箔和壓延銅箔的生產(chǎn)方式。

     

    銅箔生產(chǎn)

    在說(shuō)銅箔生產(chǎn)的方法前,我們先來(lái)了解一下電解銅箔的定義:是由電解液中的銅離子在光滑旋轉(zhuǎn)不銹鋼板(或鈦板)圓形陰極滾筒上沉積而成,銅箔緊貼陰極滾筒面的面稱為光面,而另一面稱為毛面。

    電解銅箔生產(chǎn)的方法:目前國(guó)內(nèi)多采用輥式陰極、不溶性陽(yáng)極以連續(xù)法生產(chǎn)電解銅箔。

    輥式連續(xù)電解法生產(chǎn)電解銅箔的工藝流程圖:

    輥式連續(xù)電解法生產(chǎn)電解銅箔的具體步驟:

    1、電解溶銅。以電解銅或同等純度的電線返回料為原料,在含有硫酸銅溶液中溶解,在以不溶性材料為陽(yáng)極、底部浸在硫酸銅電解液中恒速旋的陰極輥為陰極的電解槽中進(jìn)行電解,溶液中的銅沉積到陰極輥筒的表面形成銅箔,銅箔的厚度由陰極電流密度和陰極輥的轉(zhuǎn)速所控制。待銅箔隨輥筒轉(zhuǎn)出液面后,再連續(xù)地從陰極輥上剝離,經(jīng)水洗、干燥、卷取,生成原箔。

    2、進(jìn)行的是仍以電化學(xué)反應(yīng)為主體的表面處理工序。該工序分三段進(jìn)行:第一階段為保持銅及氧化銅組成的枝狀結(jié)晶組織的粗化層。第二階黃銅或鋅做為阻擋層。具有阻擋層的銅箔在生產(chǎn)印刷電路的過(guò)程中,才能保證沒有微粒遷移等基板污染現(xiàn)象。第三階段,為了防止搬運(yùn)、存放或?qū)訅簳r(shí)發(fā)生氧化,在銅箔的表面鍍鋅、鎳、錫及其它金屬或合金做為防氧化鍍層。

    3、即分剪包裝。由于分剪包裝部分設(shè)備自帶控制裝置,我們?cè)诖瞬蛔骺紤]。這樣整個(gè)生產(chǎn)工藝可分為:電解溶銅,表面溶銅,10空調(diào)機(jī)組,30萬(wàn)空調(diào)機(jī)組四部分。

    電解銅箔生產(chǎn)的方法中銅溶解過(guò)程:

    1、原理:將處理好的銅料加入到溶銅槽內(nèi),銅料的表面積越大越好,銅料之間要有較小的縫隙,以增大反應(yīng)面積。加入一定數(shù)量的純水和硫酸后,通入壓縮空氣進(jìn)行氧化化合反應(yīng),生成硫酸銅溶液。其化學(xué)反應(yīng)式為:2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O。該反應(yīng)屬固-液、固-氣、液-氣多相反應(yīng)。反應(yīng)速度與槽內(nèi)銅料的總表面積有關(guān),表面積越大,反應(yīng)速度加快。其次與風(fēng)量有關(guān),風(fēng)量增加,反應(yīng)速度也加快。

    2、制箔原料要求:銅箔厚度越薄,質(zhì)量檔次越高,要求電解液中的雜質(zhì)含量越低。為了保證銅箔質(zhì)量,銅材的純度必須大于99.9%。

    制箔的設(shè)備和原理:

    1、陰極輥:隨著客戶要求的提高與技術(shù)的發(fā)展,陰極輥直徑由原來(lái)的1m、1.5m增加到2.2m、2.7m,寬度為1400mm~1500mm,材料現(xiàn)在多為純鈦。陰極輥具有良好的耐腐蝕性,而其表面質(zhì)量直接影響到生(原)箔的表面質(zhì)量和視覺效果,因此輥面粗糙度Ra<0.3μm。< p="">

    2、陽(yáng)極座:為不溶性陽(yáng)極,目前使用的材料,一種為鉛銻合金(或鉛銀合金),另一種為鈦。而前者隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng),合金腐蝕越來(lái)越多,致使極距不斷增大,槽電壓上升,電耗增加;同時(shí)由于腐蝕不很均勻,也影響極距的一致性,從而使銅箔均勻性亦差。后者由鈦基質(zhì)和涂層組成。涂層是銥(56%)和鉭(44%)混合物,這種陽(yáng)極耐腐蝕性較好,在一定限度內(nèi)槽電壓基本不會(huì)升高,故生箔厚度均勻性好,但一次性投資較大。即使涂層受損減薄,也可通過(guò)重新涂覆得到修復(fù)。

    3、生箔制造:采用硫酸銅作電解液,其主要成分是Cu2+和H+。在直流電的作用下,陽(yáng)離子移向陰極,陰離子移向陽(yáng)極。在陰極上Cu2+得到2個(gè)電子還原成Cu,并在陰極輥上結(jié)晶形成生箔。電解液經(jīng)過(guò)電解過(guò)程后,其Cu2+含量下降,H2SO4含量升高。電解液回到溶銅槽調(diào)整,使電解液Cu2+升高而H2SO4含量下降。通過(guò)電解和溶銅兩個(gè)過(guò)程,電解液中的Cu2+和H2SO4含量保持平衡。

    電解銅箔生產(chǎn)后續(xù)工序處理:

    1、固化處理:在粗化層的瘤狀顆粒間隙中沉積一層致密的金屬銅,增大粗化層與毛箔基體的接觸面,降低粗化層表面的粗糙度。微觀上銅箔毛面粗化處理后,箔面凹凸不平,起伏極大,而經(jīng)固化處理后銅箔表面較平坦。固化處理后,粗糙度雖有降低,但因增加了粗化層與毛箔的接觸面積,導(dǎo)致處理層與絕緣基板材料的粘結(jié)強(qiáng)度卻提高了,從根本上消除了處理層與毛箔分層的現(xiàn)象。

    固化處理后的銅箔

    2、鍍鋅阻擋層:銅箔毛面通過(guò)鍍鋅處理后,形成一層阻擋層,以提高銅箔在自然空氣中的防氧化能力,銅箔鍍鋅后外觀看上去會(huì)有變灰的感覺,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的存放此灰色會(huì)轉(zhuǎn)化為銅黃色,鍍得鋅越多銅箔則越黃。

    3、表面鈍化:鍍阻擋層后的銅箔用鉻酸鹽(或鉻酸鹽和鋅鹽)溶液進(jìn)行表面鈍化(即防氧化處理),使銅箔表面形成以鉻(或鉻鋅)為主體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的膜層,使銅箔不會(huì)因直接與空氣接觸而氧化變色,同時(shí)也提高了銅箔的耐熱性(鋅含量高一些,則耐高溫較好),保證了銅箔能達(dá)到3個(gè)月的儲(chǔ)存期限。

    4、硅烷偶聯(lián)劑處理:在防氧化處理后表面噴涂硅烷,一方面可提高銅箔常溫下的抗氧化能力;另一方面在高溫壓板時(shí),硅烷能通過(guò)偶聯(lián)使銅箔和樹脂基材結(jié)合得更好,提高剝離強(qiáng)度。后處理工序-烘干。為防止殘留水分對(duì)銅箔的危害,最后還必須在不低于100℃下烘干,烘干時(shí)溫度也不能太高。

    電解銅箔生產(chǎn)后續(xù)工序處理圖:

    除了銅箔生產(chǎn)的方法介紹,再來(lái)說(shuō)一下壓延銅箔:

    壓延銅箔的定義:是由銅錠<做原材料,經(jīng)熱壓、回火韌化、削垢、冷軋、連續(xù)韌化、酸洗、壓延及脫脂干燥等工序制成。。

    壓延銅箔的缺陷:

    1、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、流程長(zhǎng)、一次性投入高,成本高。

    2、銅箔的極限厚度受到限制。

    3、對(duì)軋輥的質(zhì)量要求也極高。軋輥直徑的大小必須滿足最小軋件厚度的要求,但銅箔的厚度愈小,則要求軋輥的直徑也愈小,軋輥的加工精度也愈高。

    4、銅箔的寬度也受到軋輥的限制,由于軋輥的長(zhǎng)度增加,軋輥的擺差也隨之增大。

    5、壓延銅箔表面粗糙度低,平坦度和外觀一致性比電解銅箔差,但具有較高的延展性。

    壓延銅箔的生產(chǎn)流程圖:

    國(guó)內(nèi)壓延銅箔生產(chǎn)的主要問(wèn)題:

    1、關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備落后:生產(chǎn)厚度小于0.05mm的優(yōu)質(zhì)壓延銅箔,應(yīng)當(dāng)使用幅面寬度符合用戶要求的多輥軋機(jī)。國(guó)內(nèi)有些銅加工廠的軋機(jī)由于其他設(shè)備不配套、或工廠內(nèi)部傳統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等原因,無(wú)法正常投入壓延箔材生產(chǎn)。而有些小型銅箔加工廠,因缺少關(guān)鍵設(shè)備或投資能力,不得不沿用陳舊過(guò)時(shí)的生產(chǎn)設(shè)備和工藝,銅箔產(chǎn)品規(guī)格和技術(shù)指標(biāo)不及國(guó)外產(chǎn)品。

    2、退火工藝:采用罩式退火爐不能保證軟態(tài)成品退火性能的均勻穩(wěn)定性,很難得到均勻細(xì)小的再結(jié)晶結(jié)晶組織。通過(guò)式退火爐目前還不能有效解決銅箔表面擦傷問(wèn)題。

    3、表面處理:目前的表面鈍化工藝,還不能有效防止壓延銅箔軟態(tài)產(chǎn)品存放期表面氧化變色問(wèn)題。同時(shí)沒有進(jìn)行粗化及表面著色(鍍層)處理。


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