电解铜箔表面结构及性能影响因素

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电解铜箔铜瘤

电解铜箔铜瘤

电解铜箔铜瘤铜箔是一种常见的金属材料,广泛应用于电子、通信和电器等领域。

而铜箔的生产过程中,往往会出现一种被称为铜瘤的现象。

本文将介绍电解铜箔铜瘤的形成原因和对产品质量的影响。

1. 铜箔的制备过程铜箔是通过电解法制备得到的。

首先,将铜块放入电解槽中,与电解液接触,然后通过电流作用,将铜离子从阳极移动到阴极,最终在阴极上析出纯铜。

这个过程中,电解液中的铜离子会通过铜箔表面的孔洞进入铜箔内部,沿着箔厚方向扩散,形成均匀的沉积层。

2. 铜瘤的形成原因然而,在铜箔电解过程中,由于一些因素的影响,会导致铜箔表面出现凸起的小颗粒,这就是铜瘤。

铜瘤的形成原因主要有以下几个方面:(1) 电解液中杂质含量过高,如氧化铁、氧化铜等,会在铜箔表面形成颗粒;(2) 电流密度不均匀,一些局部区域电流密度过大,导致铜箔表面沉积过厚,形成铜瘤;(3) 电解液中的溶液温度过高,会导致铜箔表面沉积速度加快,形成铜瘤;(4) 电解液中的酸碱度不合适,会影响电解液的稳定性,进而导致铜瘤的形成。

3. 铜瘤对产品质量的影响铜瘤作为一种表面缺陷,会对铜箔的性能和应用产生一定的影响,主要表现在以下几个方面:(1) 降低铜箔的强度和延展性,使得铜箔更容易发生断裂和变形;(2) 影响铜箔的导电性能,增加电阻,降低导电效率;(3) 影响铜箔的表面光洁度和平整度,降低铜箔的外观质量;(4) 影响铜箔的可焊性和可切割性,影响后续加工工艺的进行。

4. 预防和控制铜瘤的方法为了预防和控制铜瘤的产生,可以采取一些措施:(1) 优化电解液配方,减少杂质含量,提高电解液的纯度;(2) 控制电流密度,确保电流在整个铜箔表面均匀分布;(3) 控制电解液的温度,使其保持在适宜的范围内;(4) 控制电解液的酸碱度,保持其稳定性。

通过以上措施的综合应用,可以有效预防和控制铜箔电解过程中的铜瘤问题,提高铜箔的质量和性能。

这对于铜箔在电子、通信和电器等领域的应用具有重要意义。

电解铜箔高温抗氧化白点

电解铜箔高温抗氧化白点

电解铜箔高温抗氧化白点
电解铜箔是一种重要的电子材料,被广泛应用于电路板的制造和其他电子器件的制作中。

在实际使用中,电解铜箔可能会因为高温、氧化等因素产生白点,导致电路板的性能
下降、损坏等问题。

因此,研究电解铜箔的高温抗氧化性能对于提高电子器件的可靠性和
性能非常重要。

电解铜箔的高温抗氧化性能主要取决于其表面氧化膜的厚度和抗氧化能力。

在高温下,铜箔容易发生氧化反应,形成氧化膜。

氧化膜的厚度和抗氧化能力直接影响着铜箔的高温
稳定性和耐久性。

因此,研究氧化膜的形成和抗氧化能力是电解铜箔高温抗氧化性能的关键。

目前,研究表明,电解铜箔中的一些元素可以增强其高温抗氧化性能。

其中,添加氟、氧化锌、氧化铁等元素能够提高铜箔的表面氧化膜的稳定性和硬度,从而提高抗氧化性能。

另外,研究还发现,电解铜箔的高温抗氧化性能与表面纹理结构有关。

表面更加光滑均匀
的铜箔具有更好的高温抗氧化性能。

因此,在生产过程中,应该控制铜箔表面的质量,提
高表面光洁度和均匀性。

此外,采用一些合理的物理、化学处理方法,也可以增强电解铜箔的高温抗氧化性能。

比如,采用高温氢气氛下的退火处理,可以减少铜箔产生氧化反应,提高铜箔的高温稳定性。

同样,采用一些化学添加剂,如氯化氢等,也能有效抑制铜箔表面的氧化反应,提高
其抗氧化能力。

总之,电解铜箔的高温抗氧化性能非常重要,直接影响着电子器件的可靠性和性能。

为了提高电解铜箔的高温抗氧化性能,我们需要深入研究铜箔表面氧化膜的形成机制和抗
氧化机理,并采用一些合理的物理、化学手段对其进行优化和控制。

浅析影响电解铜箔抗剥离强度的因素及对策

浅析影响电解铜箔抗剥离强度的因素及对策
表 1 抛光材料对不锈钢在 10%H so,溶液中的 ER影响
越高 。粗化层 的结 构取 决 于溶 液 中 的 Cu 含 量 和 电流密度,Cun浓度越高 ,所需 电流密度越大,毛面 粗糙度 Rz越大 ,抗剥离强度越高。适当降低溶液中
抛 光 材 料
ER(I/IV)
cun浓度 和电流 密度 (大 于极 限 电流 ),既可 获 得较
2.2 表 处粗化பைடு நூலகம்层影响
 ̄PVA轮与阴极辊表面接触力的大小 ;
表 处粗化层 是为 了保 证铜 箔与基材 之 间具 有较
④冷却 液 的选 择 。
高 的结 合力 。粗 化 层 处 理 包 括 粗 化 和 固化 两 个 过
(2)在线抛光。在线抛光是将抛光装置安装在 程;粗化处理时 ,电解液应控制较低的含铜量及较高
之 钛晶粒 越粗 大 ,生 箔结 晶也 就 越 粗 大 ;见 图 1:钛 晶粒不 同时 的生箔 晶粒对 比。在铜 箔生产 中影 响 阴 极辊 表面状 况 主要 由阴极辊 研磨 、在线抛 光所决 定 。
2 影 响抗剥离强度因素
在 铜箔 生 产过 程 中 ,影 响铜箔 的抗剥 离 强 度 因 素较多 ,但主要 以生 箔 、表处 粗化层 、硅烷 最为 密切 。 2.1 生箔影 响
阴极辊是生产铜箔 的重要设备,目前阴极辊表 面 的材质大 多 数 为钛 。 阴极辊 表 面 钛 晶粒 的状 况 , 在一定程度上直接决定着生箔晶粒大小 、均匀性 。 阴极 辊表 面 的钛 晶粒越 细密 ,生箔 晶粒也越 细密 ;反
图 1 钛晶粒 不同时的生箔 晶粒对比
(1)阴极辊研磨。阴极 辊研磨工艺很多 ,但 目 前所使用 的研磨 材料主要为 :各种规格砂纸 (布)、 尼龙 轮 、尼龙刷 轮 、PVA轮 、研 磨绒 片 、绒 纱 轮 、绒 片 刷等。各铜箔厂根 据研磨工艺选用不 同的研磨材 料 。

电解铜箔的晶粒大小标准

电解铜箔的晶粒大小标准

电解铜箔的晶粒大小标准全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:电解铜箔是一种广泛应用于电子、通信、航空航天等领域的重要材料,具有优良的导电性、热导性和耐腐蚀性。

在实际应用中,电解铜箔的质量和性能往往与其晶粒大小密切相关。

制定一份关于电解铜箔晶粒大小的标准显得十分重要。

一、电解铜箔的晶粒大小对性能的影响电解铜箔的晶粒大小是指在铜箔内部晶界的尺寸大小。

晶粒细小的铜箔具有更高的力学强度和导电性能,表面更光滑,耐腐蚀性更好;而晶粒粗大的铜箔则容易发生晶间腐蚀、应力腐蚀等问题,导致铜箔性能下降。

控制电解铜箔的晶粒大小对于提高其性能至关重要。

制定电解铜箔晶粒大小标准,主要依据以下几个方面:1.行业标准行业标准是指在相关领域内针对电解铜箔晶粒大小进行认可的国家标准或行业标准。

这些标准通常由专家组成的标准化委员会制定,根据实际使用需求和技术水平制定相关要求和测试方法,确保电解铜箔的晶粒大小符合国际标准。

2.产品需求不同的应用领域对电解铜箔的晶粒大小要求也不同。

一般来说,电子领域对电解铜箔的晶粒大小要求较高,要求晶粒细小、均匀;而一些通用领域则对晶粒大小的要求相对宽松。

制定晶粒大小标准应参考具体产品的使用需求。

3.生产工艺电解铜箔的晶粒大小与生产工艺密切相关。

在制定晶粒大小标准时,应考虑生产工艺的稳定性和可操作性,确保标准可以实际得到执行。

为了保证电解铜箔的晶粒大小符合标准要求,需要采用适当的测试方法进行检测。

目前常用的电解铜箔晶粒大小测试方法包括:1.金相显微镜观察法:通过对电解铜箔制备金相试样,并在金相显微镜下观察晶粒结构,来评估晶粒大小和分布情况。

2.电子显微镜观察法:利用扫描电子显微镜或透射电子显微镜对电解铜箔进行观察,可以更准确地测定晶粒大小和形状。

3.晶粒大小测定仪测定法:采用晶粒大小测定仪对电解铜箔进行晶粒大小测试,快速、准确地获取晶粒大小的数据。

电解铜箔的晶粒大小标准对于保证其质量和性能至关重要。

制定晶粒大小标准应结合行业标准、产品需求和生产工艺等多方面因素,采用合适的测试方法对电解铜箔晶粒大小进行检测,确保其质量和性能符合标准要求。

电解铜箔表面结构及性能影响因素

电解铜箔表面结构及性能影响因素

实用文档西安工业大学题目:电解铜箔表面结构及性能影响因素姓名:刘畅专业:机械设计制造及其自动化班级:080217班学号:080217指导教师:贾建利电解铜箔表面结构及性能影响因素摘要:对铜箔进行化学处理,考察阴极钛辊表面粗糙度及阴极钛辊的腐蚀对铜箔的性能及表面图像影响。

研究结果表明:增加处理液中 Cu2+浓度及提高电流密度,有利于表面粗糙度增加,抗剥离强度增大,蚀刻因子 Ef降低。

若同时降低浸泡复合液中 Cu2+和 Zn2+浓度,增加 Sb2+浓度,则表面粗糙度及抗剥离强度降低,蚀刻因子增加;复合液中 Sb2+浓度增加也能使表面粗糙度增加,蚀刻因子增加,但是,抗剥离强度基本没有变化。

添加 CuSO4后,阴极钛辊腐蚀速度下降,当 CuSO4质量浓度达到 20 g/L后,钛的耐腐蚀速度在 0.050 mm/a 以下;当钛辊表面粗糙度 Rz降低时,电解铜箔表面相对平整,晶粒大小较均匀,排列较规则。

关键词:电解铜箔;化学处理;表面粗糙度;腐蚀Abstract: Effects of surface roughness and erosion of titanium cathode drum on performance of electrolytic copper foils and surface images were studied by chemical treatments. The results show that surface roughness and contradict debonding intensity increases and etch factorial (Ef) decreases with the increase of copper concentration and electric current density. When the concentration of copper and zinc of leached compound solution decreases, surface roughness and contradict debonding intensity decreases but etch factorial (Ef) increases. When the concentration of Sb2+ of leached compound solution increases, surface roughness and contradict debonding intensity increases but etch factorial (Ef) has litter change. The erosion rate of titanium cathode drum decreases when CuSO4 is added. When the mass concentration of CuSO4 is added up to 20 g/L, the erosion rate is less than 0.050 mm/a. Moreover, the surface of electrolytic copper foils is even and the size is well-proportioned and ranks regularly when surface roughness of titanium cathode drum (Rz) decreases. Key words:electrolytic copper foils; chemical treatment; surface roughness; corrosion0引言高性能电解铜箔是一种缺陷少、晶粒细、表面粗昆山—苏州地区为中心的两大电子工业生产基地。

电解铜箔表面结构及性能影响因素

电解铜箔表面结构及性能影响因素

西安工业大学题目:电解铜箔表面结构及性能影响因素姓名:刘畅专业:机械设计制造及其自动化班级:080217班学号:080217指导教师:贾建利电解铜箔表面结构及性能影响因素摘要:对铜箔进行化学处理,考察阴极钛辊表面粗糙度及阴极钛辊的腐蚀对铜箔的性能及表面图像影响。

研究结果表明:增加处理液中 Cu2+浓度及提高电流密度,有利于表面粗糙度增加,抗剥离强度增大,蚀刻因子 Ef 降低。

若同时降低浸泡复合液中 Cu2+和 Zn2+浓度,增加 Sb2+浓度,则表面粗糙度及抗剥离强度降低,蚀刻因子增加;复合液中 Sb2+浓度增加也能使表面粗糙度增加,蚀刻因子增加,但是,抗剥离强度基本没有变化。

添加 CuSO4后,阴极钛辊腐蚀速度下降,当 CuSO4质量浓度达到 20 g/L后,钛的耐腐蚀速度在 0.050 mm/a以下;当钛辊表面粗糙度 Rz降低时,电解铜箔表面相对平整,晶粒大小较均匀,排列较规则。

关键词:电解铜箔;化学处理;表面粗糙度;腐蚀Abstract:Effects of surface roughness and erosion of titanium cathode drum on performance of electrolytic copper foils and surface images were studied by chemical treatments. The results show that surface roughness and contradict debonding intensity increases and etch factorial (Ef) decreases with the increase of copper concentration and electric current density. When the concentration of copper and zinc of leached compound solution decreases, surface roughness and contradict debonding intensity decreases but etch factorial (Ef) increases. When the concentration of Sb2+ of leachedcompound solution increases, surface roughness and contradict debonding intensity increases but etch factorial (Ef) has litter change. The erosion rate of titanium cathode drum decreases when CuSO4 is added. When the mass concentration of CuSO4 is added up to 20 g/L, the erosion rate is less than 0.050 mm/a. Moreover, the surface of electrolytic copper foils is even and the size is well-proportioned and ranks regularly when surface roughness of titanium cathode drum (Rz) decreases.Key words: electrolytic copper foils; chemical treatment; surface roughness; corrosion0引言高性能电解铜箔是一种缺陷少、晶粒细、表面粗昆山—苏州地区为中心的两大电子工业生产基地。

电解铜箔生产常见问题及处理

电解铜箔生产常见问题及处理

电解铜箔生产常见问题及处理电解铜箔是一种高纯度的铜箔,广泛应用于电子、通信、航空航天、电力等行业。

然而,在生产过程中常常会出现一些问题,如铜箔厚度不均匀、氧化层过厚、表面质量不良等,这些问题直接影响着铜箔的质量和使用效果。

下面将介绍一些电解铜箔生产中常见的问题及解决方法。

一、铜箔厚度不均匀1.原因分析:电解铜箔厚度不均匀的原因可能是电流密度不均匀、电解液浓度不均匀、电解液温度不稳定等。

2.处理方法:(1)调整电流密度分布,采用逼流条的方法,增加电解槽中的电流分布均匀性。

(2)控制电解液浓度,定期检测电解液中铜离子浓度并进行调整。

(3)保持电解槽温度稳定,采用恒温装置,并定期检查电解槽的散热情况。

二、氧化层过厚1.原因分析:氧化层过厚可能是由于电解液中含有过多的杂质或电解液中氧气供氧速率太高等原因引起。

2.处理方法:(1)加强电解液的过滤和净化工作,定期清洗和更换电解槽中的过滤设备。

(2)控制氧气供氧速率,根据工艺要求调整供氧量。

(3)采取适当的操作方法和电解条件,减少氧气在电解过程中的消耗。

三、表面质量不良1.原因分析:电解铜箔表面质量不良的原因可能是电解液中杂质太多、电解工艺条件不合理等。

2.处理方法:(1)加强电解液的净化工作,定期清洗和更换电解槽中的过滤设备。

(2)优化工艺条件,合理控制电解温度、电流密度、电解时间等参数。

(3)定期对电解设备进行维护和检查,确保设备的正常运转。

四、其他问题1.电解液成分不稳定:可能是由于电解槽内的溶液浓度不稳定、电解液配制不当等原因引起的。

处理方法:定期检测电解液的成分,并根据需要进行调整和补充。

2.铜箔强度不达标:可能是由于电解液的复配配比不合理、电解温度过高等原因引起的。

处理方法:调整电解液的复配配比,优化工艺条件,控制电解温度在合理范围内。

3.气泡和缺陷:可能是由于电解槽内的电解液中含有杂质、电解温度设定不合理等原因引起的。

处理方法:加强电解液的过滤和净化工作,控制电解温度在合理范围内。

低温退火对电解铜箔组织及力学性能的影响

低温退火对电解铜箔组织及力学性能的影响

低温退火对电解铜箔组织及力学性能的影响
低温退火是指将材料加热到较低的温度,然后缓慢冷却的热处理工艺。

电解铜箔是一
种常用的铜材料,具有较高的导电性和可塑性,被广泛应用于电子设备和通信领域。

低温
退火可以显著改善电解铜箔的组织和力学性能,使其具有更好的性能和工艺可塑性。

低温退火对电解铜箔的晶粒尺寸和分布有显著的影响。

晶粒尺寸是衡量材料晶体粒度
的重要参数,低温退火可以使电解铜箔的晶粒细化,晶粒尺寸减小。

晶粒细化可以提高材
料的强度和硬度,减少织构和晶界异质性对材料性能的影响。

低温退火还可以改善电解铜
箔的晶粒分布,减少晶粒间的大角度晶界,提高晶粒的连续性和一致性,有利于提高材料
的塑性变形和抗拉强度。

低温退火对电解铜箔的位错密度和位错结构也有一定的影响。

位错是材料中晶体结构
的缺陷,会对材料的力学性能产生影响。

低温退火可以降低电解铜箔中的位错密度,通过
位错重新排列和消除来改善材料的力学性能。

低温退火还可以改变电解铜箔中位错的结构,提高位错的密度和分布均匀性,进一步提高材料的强度和塑性。

低温退火对电解铜箔的组织和力学性能有着显著的影响。

通过降低晶粒尺寸、优化晶
粒分布、减小位错密度、改善位错结构、减小残余应力和降低脆性,低温退火可以显著改
善电解铜箔的力学性能,提高其塑性变形和抗拉强度,为其在电子设备和通信领域的应用
提供更好的性能和工艺可塑性。

电解铜箔论文:添加剂对电解铜箔组织性能的影响及优化

电解铜箔论文:添加剂对电解铜箔组织性能的影响及优化

电解铜箔论文:添加剂对电解铜箔组织性能的影响及优化【中文摘要】近年来铜的电沉积已经受到了广泛研究,因为铜箔在印刷电路板和覆铜板行业中得到很好的应用。

而添加剂在铜电沉积过程对铜箔性能的影响中起着很重要的作用,即使是很微量的添加剂也能显著改变沉积层的性能。

本文利用SEM、微机控制万能试验机、高温拉伸机、电子背散射衍射分析技术、应力仪研究了聚二硫二丙烷磺酸钠(SP)、羟乙基纤维素(HEC)、聚乙二醇(PEG)、明胶、稀土铈盐等添加剂单独及共同作用时对铜电沉积的影响。

实验表明:SP整平效果较好,能提高铜箔抗拉强度和延伸率,尤其是高温延伸率。

加入0.2 mgL左右的SP,铜箔综合性能最好。

HEC能促使晶粒面向生长,抑制针孔,但会引起铜箔翘曲。

PEG能加大阴极极化,细化晶粒,使晶粒面向生长。

能抑制杂质金属的电沉积,防止异常晶粒长大。

同时能光滑尖锥状晶粒的峰尖,避免粗糙过度,但PEG过量会降低铜箔高温抗拉强度和延伸率。

P-6000效果要好于P-8000。

明胶具有细化晶粒和整平的效果,能够保证铜箔具有一定的粗糙度和提高铜箔常温抗拉强度和延伸率,但会降低铜箔高温抗拉强度和延伸率。

骨胶的效果要好于胶原蛋白。

适量的硫酸铈盐可以细化晶粒,使晶粒均匀致密,并能改善铜箔的力学性能,当铈离子浓度为6 mg/L,晶粒细化效果最好,力学性能最高。

通过正交试验,研究了不同添加剂配方对铜箔亮面晶粒微观结构、力学性能,以及内应力的影响,利用直观图示和数据分析得出了最优的3种添加剂配方,经过试验验证确定了添加剂最佳配比为:明胶、PEG、SP、HEC浓度分别为1.4mg/L、1.5 mg/L、0.35 mg/L、0.6mg/L。

制备出的铜箔内应力减少,铜箔缺陷也有所减少,亮面晶粒微观结构:孪晶(界)24.3%,(111)织构22.8%,晶粒平均尺寸250.4nm,毛面晶粒分布较均匀,铜箔力学性能也能提高,其中常温和高温抗拉强度分别是:376.5 MPa、197.1MPa,常温和高温延伸率分别是:5.6%、2.8%。

电解铜箔的微量元素ni,cr,zn-概述说明以及解释

电解铜箔的微量元素ni,cr,zn-概述说明以及解释

電解銅箔的微量元素ni,cr,zn-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述电解铜箔作为一种重要的电子材料,在电子产品制造中扮演着关键角色。

然而,电解铜箔的质量和性能往往会受到微量元素的影响。

本篇文章旨在探讨微量元素镍(Ni)、铬(Cr)、锌(Zn)对电解铜箔性能的影响,并总结其对电解铜箔生产的启示。

微量元素Ni的影响镍作为一种微量元素,在电解铜箔中起着重要的作用。

适量的镍能够提高铜箔的强度和延展性,从而改善其加工性能。

此外,镍还能够增加铜箔的耐腐蚀性能和电导率,使其在电子产品中更有效地传导电流。

然而,过量的镍可能导致铜箔产生内部晶粒长大,从而降低了其机械性能和导电性能。

因此,控制适量的镍含量对于获得高质量的电解铜箔至关重要。

微量元素Cr的影响铬是另一种常见的微量元素,对电解铜箔的性能有着重要影响。

适量的铬能够提高铜箔的硬度和耐磨性,使其在电子产品制造中更耐用。

此外,铬还能够改善铜箔的抗氧化性能,降低其与外界环境的氧气和潮湿等因素的反应程度。

然而,过量的铬可能导致铜箔变脆,降低其延展性和机械性能。

因此,在电解铜箔的生产过程中,需要精确控制铬含量,以确保铜箔的性能达到最佳状态。

微量元素Zn的影响锌作为微量元素,在电解铜箔中的影响较为复杂。

适量的锌能够提高铜箔的延展性和塑性,使其在电子产品制造中更易加工。

此外,锌还能够增加铜箔的抗腐蚀性能,减少其在湿度较高环境中的氧化程度。

然而,过量的锌可能会导致铜箔的晶粒粗大,影响其机械性能和导电性能。

因此,在电解铜箔的生产中,对锌含量的控制至关重要,以实现理想的性能。

以上是对微量元素Ni、Cr和Zn对电解铜箔性能的初步概述。

接下来,我们将逐个展开探讨它们的影响,并结合相关实验和研究结果进行详细分析。

通过深入研究微量元素对电解铜箔性能的影响,可以为电子产品制造提供有价值的指导和启示。

1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包括文章的主要分节和各个分节之间的逻辑关系。

深度干货电解铜箔翘曲原因分析

深度干货电解铜箔翘曲原因分析

深度干货电解铜箔翘曲原因分析随着超薄电解铜箔市场的需求扩增,国内厚度≤18μm的电解铜箔产能在逐年扩大。

超薄电解铜箔的生产对设备、工艺和环境的要求极为苛刻,铜箔产品易形成针孔、翘曲、花斑、截面多孔等缺陷。

翘曲是超薄电解铜箔生产过程中较常碰到的问题,一般都是由生产工艺导致,但在双亮面电解铜箔生产过程中较少出现。

铜箔翘曲,一方面影响机器叠版、裁切;另一方面影响铜箔与基板之间的平整均匀粘贴,容易使铜箔产生皱褶、气泡等,严重影响了覆铜板和印制电路板的品质。

1 电解铜箔性能测试及翘曲原因分析对5家生产的厚度为18μm、不同翘曲程度的电解铜箔进行取样,进行内应力、织构、毛面形貌和断面分析。

1.1 残余应力利用X-350A 型X射线应力测定仪,采用侧倾固定φ法,测量残余应力。

测试前,采用XF-1电解抛光机对试样进行电解抛光,消除试样表面应力、氧化层、表面处理层和污染层。

可知各厂铜箔试样亮面和毛面均处于压应力状态,因亮面晶粒较毛面小得多,亮面晶界较多,残余应力主要存在于晶界处。

因此,亮面压应力总是大于毛面压应力,残余应力表现为向毛面的压应力,铜箔朝毛面翘曲,与实际情况符合。

此外还可以发现,残余应力越大,铜箔翘曲程度越大。

1.2 织构、孪晶界与晶粒尺寸铜箔的电沉积过程中,由于各晶面的生长速度不同,将会出现晶面的择优生长。

这会影响铜箔性能。

采用Oxford-instruments HKLEBSD 系统对样品织构、孪晶界与晶粒尺寸进行测试分析。

技术人员解析,晶粒越小,翘曲越明显;孪晶界越多,翘曲程度越低,原因是孪晶界有利于铜箔残余应力的释放。

数据显示,铜箔试样以(220)织构为主,同时还有(111)、(200)、(311)等织构。

翘曲程度较大试样的(220)织构明显偏大,且孪晶界较少,晶粒尺寸偏小。

1.3毛面形貌面颗粒尺寸为5~10μm,颗粒形状多为尖锥状。

从图1可知,除JT厂外其他厂家翘曲程度较低,其表面熟化处理电镀层一般生长在颗粒的尖锥顶部,且颗粒均匀,尖锥状明显;而JT厂试样表面熟化处理电镀层不仅生长在铜颗粒顶部,且在大颗粒间隙的谷底处大量生长,与其他厂试样有着明显区别。

低温退火对电解铜箔组织及力学性能的影响

低温退火对电解铜箔组织及力学性能的影响

低温退火对电解铜箔组织及力学性能的影响一、低温退火工艺低温退火是指在较低温度下进行的一种固态热处理工艺。

通常情况下,电解铜箔在制备过程中会先进行高温退火处理,以消除材料中的应力和提高塑性。

随后进行低温退火,主要是为了进一步优化材料的晶粒结构和提高其力学性能。

低温退火的温度通常控制在200-400摄氏度之间,时间可根据要求在数小时至数十小时不等。

通过低温退火,材料内部的晶格缺陷能够得到修复,晶粒尺寸得到细化,从而提高材料的强度和韧性。

二、低温退火对组织的影响1. 晶粒细化低温退火能够促进铜箔晶粒的细化,主要是通过晶界的迁移和再结晶机制实现的。

在低温条件下,晶界能量得到降低,晶界迁移速度加快,因此晶粒尺寸得以减小。

低温下的再结晶速度较慢,能够有效阻止晶粒的粗化,从而使材料的晶粒尺寸得到细化。

2. 晶界清晰度提高低温退火还能够促进晶界的清晰度提高。

在晶界能量减小的作用下,晶界能够更加清晰地显现出来,这有利于减少晶界滑移和位错运动,从而提高材料的强度和塑性。

3. 晶内位错和固溶体析出低温退火还能够促进晶内位错的自发运动和固溶体的析出。

这些过程能够消除材料中的局部变形,降低应力集中,从而提高材料的韧性和疲劳寿命。

1. 提高抗拉强度通过晶粒细化和晶界清晰度的提高,低温退火能够有效提高铜箔的抗拉强度。

晶粒细化使材料的位错运动受阻,晶界清晰度的提高减少了位错的滑移,这些因素共同作用下,使材料的抗拉强度得到提高。

低温退火还能够提高铜箔的屈服强度。

晶界清晰度的提高和晶内位错的消除,能够减少材料的局部变形,降低材料的屈服点,提高其屈服强度。

3. 提高延展性尽管低温退火能够提高铜箔的强度,但同时也会降低其塑性。

在实际应用中需要在强化和塑性之间寻找平衡点,在确保强度的尽可能提高材料的延展性。

四、结语低温退火对电解铜箔组织及力学性能有着显著的影响。

通过低温退火,铜箔的晶粒得以细化,晶界清晰度得以提高,晶内位错得以消除,从而使材料的力学性能得到了有效提高。

高性能电解铜箔表面处理工艺探讨

高性能电解铜箔表面处理工艺探讨

高性能电解铜箔表面处理工艺探讨摘要:随着科技的发展和人们生活的不断追求,电子产品不断向着轻型化、薄型化、多功能化发展,这也就对电子产品的主要基材-铜箔提出更加严格的要求。

目前,我国的电解铜箔技术还处于相对落后阶段,这主要受到其生产工艺过程技术,尤其是表面处理技术。

对高性能电解铜箔进行表面处理工艺技术的探讨分析,可以更好地促进电解铜箔工业的发展。

关键词:高性能;电解铜箔;表面处理;工艺技术1引言电解铜箔是覆铜板(CCL)及印制电路板(PCB)制造的重要的材料。

在当今电子信息产业高速发展中,电解铜箔被称为电子产品信号与电力传输、沟通的“神经网络”。

电子产品向轻、薄、短、小、多功能化及高附加值方向发展的趋势促进了高性能铜箔的发展。

电解铜箔技术是在利用直流电流的沉积作用,在阴极表面获得一层薄铜层,在经过表面处理防止铜直接与外界环境接触,提升其使用性能[1]。

电解铜箔制品的品质优劣不仅与铜箔基体有关,与其生产工艺的控制也有着重要的关系,尤其是表面处理过程。

电解铜箔经过合适的表面处理技术可以获得良好的品质和性能,从而保证其优良的使用性能(耐热性、耐腐蚀性、抗剥离强度),从而有效地保证工业生产的要求。

2电解铜箔技术的发展历史概述1972年美国Yates公司的电解铜箔生产的专利发表,标志世界电解铜箔制造及表面处理技术跨入了新的阶段。

占据世界铜箔生产、技术首位的日本,近年由于印制电路板及覆铜板的发展,使铜箔生产与技术也有了迅速的发展。

并且近年还在北美、中国大陆、台湾地区、东南亚、欧洲等国家、地区建立了日方投资的海外生产厂家。

日本主要电解铜箔生产厂家有:三井金属矿业公司、日本能源公司(原日矿公司)、古河电气公司、福田金属箔粉工业公司、日本电解公司等。

日本电解铜箔生产特点是:近年向着更加高技术、尖端产品发展。

台湾地区电解铜箔产量目前已在全世界列居第二位。

主要大型生产厂家有:长春石化公司、台湾铜箔公司、南亚塑胶公司等。

电解铜箔变形过程中组织与性能演变

电解铜箔变形过程中组织与性能演变

电解铜箔变形过程中组织与性能演变摘要电解铜箔作为电子产品的生产材料,在通信、计算机和运输中起着重要作用。

特别是对电动汽车的耐用性、安全性和舒适性以及电池的能量密度和电路性能的要求不断提高,因此,提取高效电解铜箔是现阶段研究生产的重点。

关键词:电解铜箔;叠轧工艺;组织表现;性能第1章绪论1.1 研究背景电解铜箔作为电子产品的生产材料,在通信、计算机和运输中起着重要作用。

正是因为电解铜箔性能很好,拓宽了电解铜箔在动力电池中更广泛的使用和发展,主要的生产技术流程为:首先添加最基本的生产材料,主要为电解铜或与电解铜一样纯度的原料,能将电解铜物质溶解在含有大量硫酸铜的水溶液中,产生固体或其他物质,同时将不溶于硫酸铜的电解质液材料进行电解。

在电解槽的阴极部分,铜箔会在高速转动的情况下被分离出液面,浸出溶液会剥离阴极上的铜,形成这种铜箔。

薄膜与涂层一起从液体表面排出,然后由阴极连续分离,同时对分离出来的进行擦拭和洗涤、干燥、储存得到原箔,再进行处理获得最终的铜箔。

铜箔作为电解液有两个不同的表面,薄表面(称为光滑表面)对应于可以在层压板上看到的液体,另外一面在液体中的就是粗糙面。

从上面给出了电解铜箔和未加工板材的电解过程,同时从原板材生产出电解铜箔存在加工、处理和检验等多种流程。

电解铜箔作为动力电池中主要的使用材料,它被用作电子传输和负电池材料。

由于对电动汽车的强度、安全性和稳定性的要求越来越高,对蓄电池密度和电路性能提出了越来越高的要求。

提取高效电解铜箔是今后研究生产更高性能动力电池的重要前提.。

1.2 铜箔简介1.2.1 铜箔的分类根据铜箔的厚度,可以分为较厚的铜箔(70微米厚度)、普通铜箔(18-70微米厚度)、较薄的铜箔(12微米厚度)和超薄的铜箔(低于12微米厚度)。

根据制造生产的不同,铜箔可以分为压延与电解铜箔。

压延铜箔是一种铜板轧制工艺产生的,铜箔的长度受到工艺技术的严重限制,生产厚度很低的铜箔困难性很高。

5微米电解铜箔单位面积质量控制范围

5微米电解铜箔单位面积质量控制范围

5微米电解铜箔单位面积质量控制范围概述电解铜箔是一种重要的导电材料,广泛应用于电子、通信、航天等领域。

在制备电解铜箔的过程中,单位面积质量是一个关键的指标,直接影响到其在实际应用中的性能和可靠性。

本文将探讨5微米电解铜箔单位面积质量的控制范围,包括其定义、影响因素、控制方法等内容。

定义单位面积质量是指在给定面积范围内的铜箔质量。

通常以克/平方米(g/m²)作为单位来表示。

对于5微米电解铜箔来说,其单位面积质量控制范围是指在制备过程中,保证每平方米铜箔的质量在一定范围内。

影响因素单位面积质量受到多种因素的影响,主要包括以下几个方面:1. 基材质量基材的质量对单位面积质量有着直接的影响。

基材应具有高纯度、均匀性好、表面光洁度高等特点,以保证电解铜箔制备过程中的质量稳定性。

2. 电解液成分电解液的成分对单位面积质量也有重要影响。

电解液中的铜离子浓度、酸度、温度等参数会直接影响到铜箔的成分和质量,需要通过合理调控来保持单位面积质量的稳定性。

3. 电解工艺参数电解工艺参数包括电流密度、电解时间、搅拌速度等,对单位面积质量也有显著影响。

合理选择和控制这些参数可以有效提高单位面积质量的稳定性。

4. 设备状态电解铜箔制备设备的状态也会对单位面积质量产生影响。

设备的清洁度、运行稳定性、设备间的温度差异等因素都需要得到有效的控制和管理。

控制方法为了控制5微米电解铜箔的单位面积质量,可以采取以下一些方法:1. 建立严格的质量控制体系制定相关的质量控制标准和流程,并建立相应的质量控制体系。

通过严格的质量控制,可以有效地控制单位面积质量的稳定性。

2. 优化工艺参数通过优化电解工艺参数,如调整电流密度、电解时间、搅拌速度等,可以提高单位面积质量的稳定性。

同时,要确保这些参数的稳定性和一致性,以保证长期生产的质量稳定性。

3. 精选优质基材优质的基材是保证单位面积质量的关键。

通过精选高纯度、均匀性好、表面光洁度高的基材,可以提高单位面积质量的稳定性。

电解工艺对电解铜箔组织与性能影响的研究

电解工艺对电解铜箔组织与性能影响的研究

电解工艺对电解铜箔组织与性能影响的探究电解工艺是现代铜箔生产过程中的重要环节之一,其能够直接影响铜箔的组织与性能。

本文通过分析不同电解工艺对电解铜箔组织与性能的影响,探究最优电解工艺的选取以及其对电解铜箔性能的影响。

在探究中发现,电解工艺对电解铜箔晶粒大小、晶体形态、晶格畸变、杂质率、电阻率等方面存在着较大的影响。

选择适合的电解工艺能够明显提高电解铜箔的延展性、屈服强度、表面质量等性能指标,为电解铜箔生产和应用提供了有效的技术支持。

关键词:电解工艺;电解铜箔;组织;性能;影响电解工艺对电解铜箔组织与性能影响的探究一、引言铜箔作为一种重要的工程材料,在电子、机械、传感器等领域得到了广泛的应用。

电解铜箔是指通过电化学方法在铜质基板上沉积出的一层薄膜,具有良好的延展性、导电性和热导率等性能。

电解工艺是决定电解铜箔组织与性能的重要环节之一,其优劣直接影响着电解铜箔的质量和应用效果。

随着电子行业的不息进步,对铜箔的性能要求也日益提高。

传统的电解工艺逐渐无法满足生产和应用的需求,因此需要进行一系列深度的探究。

近年来,国内外学者对电解工艺的影响进行了广泛的探究,发此刻不同电解工艺下,电解铜箔的组织与性能存在着差异。

因此,对电解工艺对电解铜箔的影响进行深度探究,对提高电解铜箔的质量和应用效果具有重要意义。

二、电解工艺对电解铜箔组织的影响(一)晶粒大小晶粒大小是衡量电解铜箔组织细度的重要指标之一,其大小直接干系到电解铜箔的延展性、焊接性和导电性能。

目前普遍接受的电解工艺为铜盐水解电解法、酸性电解法和硫酸电解法。

不同电解工艺对电解铜箔晶粒大小的影响存在明显差异。

铜盐水解电解法可以使电解铜箔晶粒细小而匀称,高参数下电化学活性增强,晶粒尺寸呈现出秀丽的形态,并且晶界位错密度较高;但是,该工艺存在电流效率低、耗能大、铜离子浓度难以控制等问题。

酸性电解法可以通过控制电解液的组成、温度等条件,使晶粒得到不息细化和匀称化,晶粒表面产生多种织构,杂质和静电荷载均得到有效控制;但是,该工艺存在铝和氧离子的腐蚀性较强、工艺复杂等问题。

添加剂对电解铜箔组织性能的影响及优化

添加剂对电解铜箔组织性能的影响及优化

会吸附成核中心周围铜离子,导致其周围铜离子浓度变低,进而达到抑制晶粒晶面的生长,促使新的晶面(220)生长。

添加剂能促新成核中心形成,覆盖其他晶粒晶面,晶粒生长状态会受到极大影响。

添加剂会使铜箔晶粒逐渐细化使收缩拉应力变大。

由于铜离子的表面活性较差,导致铜箔剥离后,添加剂电子密度比周围粒子高,粒团体积逐渐变大,则面压应力升高。

2.1 一般添加剂对电解铜箔组织性能的影响目前一般添加剂[5]主要有无机类的氯离子等,有机类的聚醚类化合物和含硫类化合物,明胶等。

2.2 氯离子对电解铜箔组织性能的影响在酸性镀铜中,氯离子[6,7]有整平作用。

以盐酸的形式加入,配合其他添加剂改善阴极沉积物结构。

在铜电沉积中,氯离子能提升电极表面铜的浓度,降低活化极化,助于晶核的生长。

氯离子浓度较低时,以(100)面锥体状单晶平行沉积在钛表面。

氯离子浓度较高时,形成(111)面立方晶体促进阴极极化,当其浓度低于临界值时会产生树叉状条纹。

2.3 聚醚类有机物对电解铜箔组织性能的影响聚乙二醇属于聚醚类化合物,能在阴极与溶液界面上定向排列并产生吸附作用,使表面的界面张力降低[8],增强电解液与阴极界面的润湿性阴极极化能力,提高沉积层的整平性及润湿性,加入后可以增加铜离子的分散能力,可以消除铜镀层的针孔,使镀层的晶粒均匀、细致和紧密。

实验发现,聚乙二醇用量增加,铜(220)织构变多,铜(111)织构先增后减。

对铜箔的抗拉强度影响不大,但会使铜箔伸长率降低。

2.4 明胶对电解铜箔组织性能的影响明胶的分子量会影响铜箔的表面形貌,在阴极表面吸附区域大时,铜箔毛面则呈丘壑状;分子量小时吸附区域小,铜箔毛面则呈尖锥状。

明胶具有细化晶粒和整平作用[9],能提高铜箔常温抗拉强度和延伸率,但会降低铜箔高温抗拉强度和延伸率。

因为能促进(200),(111)织构生长,在酸液中明胶胶团带正电(结构中有氨基),阳离子电泳移动到电流密度高的地方吸附0 引言电解铜箔[1]是电子工业中的重要原料,主要应用于电路板及锂离子电池中。

电解铜箔论文:添加剂对电解铜箔组织性能的影响及优化

电解铜箔论文:添加剂对电解铜箔组织性能的影响及优化

电解铜箔论文:添加剂对电解铜箔组织性能的影响及优化【中文摘要】近年来铜的电沉积已经受到了广泛研究,因为铜箔在印刷电路板和覆铜板行业中得到很好的应用。

而添加剂在铜电沉积过程对铜箔性能的影响中起着很重要的作用,即使是很微量的添加剂也能显著改变沉积层的性能。

本文利用SEM、微机控制万能试验机、高温拉伸机、电子背散射衍射分析技术、应力仪研究了聚二硫二丙烷磺酸钠(SP)、羟乙基纤维素(HEC)、聚乙二醇(PEG)、明胶、稀土铈盐等添加剂单独及共同作用时对铜电沉积的影响。

实验表明:SP整平效果较好,能提高铜箔抗拉强度和延伸率,尤其是高温延伸率。

加入0.2 mgL左右的SP,铜箔综合性能最好。

HEC能促使晶粒面向生长,抑制针孔,但会引起铜箔翘曲。

PEG能加大阴极极化,细化晶粒,使晶粒面向生长。

能抑制杂质金属的电沉积,防止异常晶粒长大。

同时能光滑尖锥状晶粒的峰尖,避免粗糙过度,但PEG过量会降低铜箔高温抗拉强度和延伸率。

P-6000效果要好于P-8000。

明胶具有细化晶粒和整平的效果,能够保证铜箔具有一定的粗糙度和提高铜箔常温抗拉强度和延伸率,但会降低铜箔高温抗拉强度和延伸率。

骨胶的效果要好于胶原蛋白。

适量的硫酸铈盐可以细化晶粒,使晶粒均匀致密,并能改善铜箔的力学性能,当铈离子浓度为6 mg/L,晶粒细化效果最好,力学性能最高。

通过正交试验,研究了不同添加剂配方对铜箔亮面晶粒微观结构、力学性能,以及内应力的影响,利用直观图示和数据分析得出了最优的3种添加剂配方,经过试验验证确定了添加剂最佳配比为:明胶、PEG、SP、HEC浓度分别为1.4mg/L、1.5 mg/L、0.35 mg/L、0.6mg/L。

制备出的铜箔内应力减少,铜箔缺陷也有所减少,亮面晶粒微观结构:孪晶(界)24.3%,(111)织构22.8%,晶粒平均尺寸250.4nm,毛面晶粒分布较均匀,铜箔力学性能也能提高,其中常温和高温抗拉强度分别是:376.5 MPa、197.1MPa,常温和高温延伸率分别是:5.6%、2.8%。

电解铜箔面密度

电解铜箔面密度

电解铜箔面密度电解铜箔是一种常见的金属箔材料,具有广泛的应用领域,如电子、通信、航空航天等。

其表面密度是指单位面积上铜箔的质量,通常以克/平方厘米(g/cm²)为单位。

本文将从电解铜箔的制备方法、表面密度的计算以及影响表面密度的因素等方面进行阐述。

一、电解铜箔的制备方法电解铜箔是通过电解方法在铜阴极上沉积铜层而制备得到的。

具体步骤包括以下几个方面:1. 准备电解液:电解液是由含铜盐和其他添加剂组成的溶液,其中含铜盐通常为硫酸铜溶液。

2. 准备阳极和阴极:阳极为铜板或铜棒,阴极为铜箔。

3. 将阳极和阴极放置在电解槽中,两者之间保持一定的距离,同时将阳极和阴极与电源连接。

4. 通过施加适当的电流和电压,使阳极溶解产生铜离子,并在阴极上沉积成铜层。

5. 经过一定时间的电解反应,即可得到一定厚度的电解铜箔。

二、表面密度的计算方法表面密度是指单位面积上铜箔的质量,可以通过实际测量得到。

常用的计算方法如下:1. 首先,测量铜箔的长度、宽度和厚度,分别用L、W、T表示。

2. 计算铜箔的面积:S = L × W。

3. 计算铜箔的质量:M = S × 表面密度。

4. 表面密度的计算公式为:表面密度 = M / S。

三、影响表面密度的因素1. 电解条件:电解液的成分、浓度、温度以及电流密度等均会影响电解铜箔的质量和表面密度。

合理选择电解条件可以提高铜箔的表面质量。

2. 阴极表面处理:阴极表面的处理方法也会影响铜箔的表面密度。

常见的处理方法包括机械抛光、化学处理等,可以去除表面的杂质和氧化物,提高铜箔的质量。

3. 电解时间:电解时间的长短也会对表面密度产生影响。

通常情况下,电解时间越长,沉积在阴极上的铜层越厚,表面密度也会相应增加。

电解铜箔的表面密度是指单位面积上铜箔的质量,可以通过实际测量和计算得到。

电解铜箔的制备方法主要是通过电解方法在铜阴极上沉积铜层,而影响表面密度的因素包括电解条件、阴极表面处理和电解时间等。

电解铜的影响因素

电解铜的影响因素

1、电解液中杂质的行为⑴、电解液中的悬浮粒子会对电积铜的质量造成很大危害。

悬浮粒子的来源可能是电积时产生的铜或氧化铜微粒,也可能是来自空气中的浮尘。

当然,最主要的来源往往是阳极。

不溶阳极几乎都是铅合金,电积时氧化为硫酸铅或氧化铅,有时脱落下来悬浮中溶液中,当迁移并吸附中阴极表面时,就形成了结晶中心,导致中铜板上长出不同大小的铜颗粒。

分析表明这些颗粒的杂质含量往往是基本铜板的几十倍到几百倍。

现在许多厂采用电解液中加入硫酸钴来解决。

2、有机相的影响电解液中不可避免含有微量有机相当其含量达到一定量时,会引起阴极沉积的铜变色,尤其是阴极的上部表现突出。

这种巧克力色沉积物叫做“有机烧斑”。

中有机烧斑区域的沉积物性质脆弱且呈粉末状,并且中烧斑区多半会发生杂质固体的严重夹带。

有机相烧斑是是由萃取剂引起的,稀释剂影响不大。

只要将电解液中的有机相浓度控制中10mg/L以下,一般也就不会出现有机烧斑现象了。

3、电解液的流量影响电解液的循环速度必须与电流密度和要求的电尾液含铜量相配合。

若电流密度高,二电解液循环速度过小,就会造成阴极附近的铜离子补充不足增大浓差极化现象。

反之,二电解液循环速度过大,又会使电尾液含铜超过规定范围,降低电积效率。

4、电积电流密度的影响在电积过程中阴极铜产出的重量与通过阴极的电流大小成正比,中不增加设备的条件下,提高电流密度能相应地提高铜的产量,提高生产率。

提高电流密度应综合考虑技术和经济因数。

对于制取一定重量的阴极铜来说,电流密度越高其在槽内的沉积时间越短,产量增加;另一方面,会使浓差极化增加,导致槽电压增高。

电流密度过大还会导致阴极铜结晶颗粒变粗,电流密度过小,增加铜沉积时间,产量减少。

因此提高电流密度电积时,必须同时增加电解液的循环速度,适当调整电解液成分。

5、电解液的温度电解液的电阻随着温度升高而降低,硫酸铜中电解液中的溶解度随温度升高人增加,所以中较高温度下电积,能够降低槽电压和允许提高电解液中的酸及铜浓度。

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西安工业大学题目:电解铜箔表面结构及性能影响因素姓名:刘畅专业:机械设计制造及其自动化班级:080217班学号:080217指导教师:贾建利电解铜箔表面结构及性能影响因素摘要:对铜箔进行化学处理,考察阴极钛辊表面粗糙度及阴极钛辊的腐蚀对铜箔的性能及表面图像影响。

研究结果表明:增加处理液中 Cu2+浓度及提高电流密度,有利于表面粗糙度增加,抗剥离强度增大,蚀刻因子 Ef 降低。

若同时降低浸泡复合液中 Cu2+和 Zn2+浓度,增加 Sb2+浓度,则表面粗糙度及抗剥离强度降低,蚀刻因子增加;复合液中 Sb2+浓度增加也能使表面粗糙度增加,蚀刻因子增加,但是,抗剥离强度基本没有变化。

添加 CuSO4后,阴极钛辊腐蚀速度下降,当 CuSO4质量浓度达到 20 g/L后,钛的耐腐蚀速度在 0.050 mm/a以下;当钛辊表面粗糙度 Rz降低时,电解铜箔表面相对平整,晶粒大小较均匀,排列较规则。

关键词:电解铜箔;化学处理;表面粗糙度;腐蚀Abstract:Effects of surface roughness and erosion of titanium cathode drum on performance of electrolytic copper foils and surface images were studied by chemical treatments. The results show that surface roughness and contradict debonding intensity increases and etch factorial (Ef) decreases with the increase of copper concentration and electric current density. When the concentration of copper and zinc of leached compound solution decreases, surface roughness and contradict debonding intensity decreases but etch factorial (Ef) increases. When the concentration of Sb2+ of leachedcompound solution increases, surface roughness and contradict debonding intensity increases but etch factorial (Ef) has litter change. The erosion rate of titanium cathode drum decreases when CuSO4 is added. When the mass concentration of CuSO4 is added up to 20 g/L, the erosion rate is less than 0.050 mm/a. Moreover, the surface of electrolytic copper foils is even and the size is well-proportioned and ranks regularly when surface roughness of titanium cathode drum (Rz) decreases.Key words: electrolytic copper foils; chemical treatment; surface roughness; corrosion0引言高性能电解铜箔是一种缺陷少、晶粒细、表面粗昆山—苏州地区为中心的两大电子工业生产基地。

电化度低、强度和延展性高、厚度薄的铜箔。

它经过适子产业带动印刷电路板产业高速增长,促使铜箔消费当的表面处理,在印刷电路板 (PCB)制造中具有高蚀量猛增[]。

据中国电子材料行业协会覆铜板分会刻系数、低残铜率,可避免短路、适用于高频,可制统计,2006年,我国铜箔市场需求量约 14万 t。

目前,成高密度细线化、薄型化、高可靠性 PCB用的铜国内具有一定规模的电解铜箔生产厂家有 15家左箔[]。

近年来,我国形成了以广东东莞—深圳、江苏右,总生产能力为 8万 t,出口万 t,进口 10万 t,尤其是高档电解铜箔几乎全部依赖进口,存在较大的生产缺口。

另外 , 今后几年受成本、市场及环境等各种因素的影响,日、美、欧等国家和地区的电解铜箔生产也将逐步转向中国 [3]。

阴极辊是电解铜箔生产的关键设备,硫酸铜电解液中的铜离子在外电场的作用下电沉积到阴极辊表面,阴极辊做匀速圆周旋转,铜离子连续电沉积到阴极辊表面,沉积到一定厚度经剥离收成卷,连续生产出电解铜箔 []。

所以,有人将阴极辊称为电解铜箔生产的心脏 [7]。

电解铜箔是在阴极辊表面电沉积生成,是阴极辊表面晶体结构的延续。

阴极辊表面形态决定了电解铜箔亮面的形态,是阴极辊表面状况的反映。

阴极辊表面晶粒大小、几何形状、平整度、粗糙度直接影响到电解铜箔的亮面质量 []。

阴极辊表面晶粒粒径越小,则电解铜箔晶粒越细小,几何排列越均匀;反之,则越粗糙,铜箔表面极易氧化,铜箔亮面色泽不均,出现雪花斑,严重时甚至出现亮面铜粉、乌化现象。

阴极辊表面状况不但直接影响电解铜箔的亮面品质,而且对毛面晶体结构有十分关键的影响 []。

金属表面的粗糙度不同导致在电解液中的电化学行为不同。

表面越粗糙,晶格变大,实际面积变大,实际电流密度下降,阴极极化变小。

严重时,造成部分的实际电极电位达不到铜的析出电位或偏低,导致电解铜箔晶粒大小不均、排列杂乱,甚至出现渗透孔 []。

如何提高电解铜箔质量,成为了我国电解铜箔业迅速发展的关键。

在此,本文作者在生产经验的基础上,开展电解铜箔表面结构及性能影响因素的工艺研究。

1实验实验原料实验所用钛材由宝鸡钛业股份有限公司提供,其化学成分(质量分数 )如表 1所示。

实验方法首先,将电解铜箔用 10%的硫酸溶液酸洗 20 s,再水洗;然后,在常温下,在一定的电流密度及铜离子浓度下,用 110 g/L硫酸浸泡 12 s进行粗化处理;再在常温下用含重金属的复合液浸泡 12 s固化后,用 % T-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷处理 10 s,在 90℃下烘干。

同时,考察工业纯钛在 20% H2SO4及添加 20 g/L CuSO4后,腐蚀速度的变化。

检测方法镀层形貌采用 KYKY2800电子显微镜观察。

将烘干的电解铜箔置于 213℃的电烘箱中,于 2 h后观察颜色变化,研究其高温抗氧化性能。

置于相对湿度 90%,温度 60℃的湿度实验箱中,于 48 h后观察颜色变化,检测耐湿性能。

用玻璃环氧树脂板作为基板,在 168 ℃下,用相当于 FR-4 压力 MPa)加压 90 min,然后剥离,测量抗剥离强度。

用覆铜板蚀刻制作线宽为 50 μm和线间距为 50 μm的精细线路,检测其腐蚀情况。

蚀刻因子为:式中:H为铜箔厚度; WB为线路底部宽度; WT为线路顶部宽度。

2 结果与讨论化学处理在直流电的作用下, Cu2+被还原成 Cu ,并在阴极辊上电化结晶形成生箔。

为了获得较高的抗剥离强度,必须对生箔进行化学处理,其处理结果如表 2所示,所得铜箔毛面结晶图像如图 1所示。

表2 表面处理工艺条件与物性变化Table 2 Technological conditions of surface treatment and physics quality of copper foils注:ρ0, Cu2+和J 分别表示粗化处理溶液中Cu2+质量浓度及粗化处理的电流密度;ρCu2+和ρZn2+分别表示复合液中Cu2+和Zn2+质量浓度;Rz 表示铜箔毛面表面粗糙度;Ib 为抗剥离强度。

(a) 实验(a);(b) 实验(b);(c) 实验(c);(d) 实验(d)图1铜箔毛面结晶图像Images of electrolytic copper foils 4种方法处理的铜箔高温抗氧化及耐湿性能检测后,均无颜色变化,表明高温抗氧化及耐湿性能较好。

比较实验(b)和实验(a)发现:增加 Cu2+质量浓度及提高电流密度,导致表面粗糙度增加,抗剥离强度增大,蚀刻因子降低。

比较实验(a)和实验 (c)发现:同时降低浸泡复合液中 Cu2+和 Zn2+质量浓度,增加浸泡复合液中 Sb2+质量浓度,则表面粗糙度及抗剥离强度降低,蚀刻因子增加。

比较实验 (c)和实验 (d)发现:复合液中 Sb2+质量浓度增加也能使表面粗糙度增加,蚀刻因子增加,但是,抗剥离强度基本没有变化。

这说明浸泡复合液中 Sb2+质量浓度的增加能导致蚀刻因子增加。

从图 1也可以看出:实验 (a)的铜箔粗糙度最大,实验(c)的铜箔粗糙度最小,说明粗化处理电流密度对其影响较大。

这可能是在一定电流密度下,电结晶不同所致。

Bockris等[1]研究了 CuSO4溶液中镀铜的交换电流密度 i和过电位η的关系。

根据塔菲尔方程:η=a±blg|i|,阳极过程和阴极过程具有不同的传递系数,即使η有微小变动也能导致电流密度 i的改变很大。

同样地,提高电流密度也能使过电位η增加,同时,电流密度的提高将使电化学极化及浓度极化增大,表面生成晶核数目增加,表面粗糙度 Rz增加。

而且在 12 s粗化处理过程中, Cu2+质量浓度越高,生成晶核数目越多。

Rz越大,抗剥离强度越高,但它太高又容易造成蚀刻残铜[6]。

适当降低溶液中 Cu2+质量浓度和电流密度(大于极限电流 ),既可获得较低的Rz,又可使抗剥离强度基本不变。

若 Cu2+质量浓度和电流密度太低,则不能电解形成树枝状结构而是形成粉状,对生产不利,一般取 Cu2+质量浓度为 20~30 g/L、电流密度为 25~35 A/dm2为最佳。

钛辊表面粗糙度对电解铜箔 (亮面)的影响图 2和图 3所示分别为钛辊表面粗糙度 Rz不同时,得到的电解铜箔亮面及毛面结晶图像。

从图 2和图 3可以看出:当钛辊表面粗糙度为时,电解铜箔表面有明显凸起,亮面明显色泽不均,而且有聚集成团的趋势;而当钛辊表面粗糙度为时,电解铜箔表面亮面相对平整、晶粒粒径均匀、排列规则。

这说明金属表面的粗糙度不同,导致在电解液中的电化学行为不同。

表面越粗糙,晶格越大,实际接触面积越大,而实际电流密度下降,阴极极化变小,严重时甚至会造成部分实际电极电位达不到铜的析出电位或偏低,导致电解铜箔晶粒粒径不均、排列杂乱,使电解铜箔表面明显凸起。

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