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 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; corrosion

0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