电解铜箔制造过程及其生产原理(二)

电解铜箔制造过程及其生产原理(二)

来源：PCB资源网作者：PCB资源网发布时间：2008-09-08 发表评论

(三)原箔制造

原箔制造是电解铜生产的一道关键工序，原箔就是成品电解铜的半成品，它决定了电解铜箔的大部分质量性能。如铜箔致密度、抗拉强度、延伸率、铜纯度、质量电阻率、针孔渗透点等指标，而且还在很大程度上决定了后道工序表面处理质量的好坏，也是对上道工序电解液制备系统先进性和可靠性的检验。

1.原筒制造的基本过程

原箔制造过程即是一种电解过程。它是在一种专用电解设备中完成的。它一般采用由专用铁材制作的铁质表面辐筒作为阴极辘，以含银1% 优质铅银合金(或者采用特殊涂层铁板)作为阳极，在阴阳极之间加入硫酸铜电解液，在直流电作用下，阴极辑上便有金属铜析出。随着阴极辑的不断转动，铜不断地在辑面上析出，而不断地将析出的金属铜从辑面上剥离，再经水洗、烘干，缠绕成卷，这就形成了原筒。调节不同的阴极辐转速，就生产出不同厚度的原筒。

2. 原宿制造主要工艺参数

作为原箔制造过程中，各生产厂家采用的设备特别是阴极辑区别较大，工艺条件也有很大区别，因此，作为原宿制造的主要工艺参数也就有很大的区别，表5-1-7 列出几组有代表性的工艺参数供参考。

由此可以看出，各厂家工艺参数区别相当大，这是正常的。但各参数之间都有一定的匹配关系，每个工艺参数的选择及其相互间的匹配关系，决定了原箔的质量优劣。因此，各厂家也在不断地探索合适的工艺参数组合，以寻求最佳的质量和最高的生产效率。

3. 原宿制造的辅助条件

作为原筒制造所要求的辅助条件，除了电解液制备及供给外，还需要具备直流供电，阴极辐研磨及电解槽引风、添加剂加入等条件。

(1)直流供电目前原宿制造所用直流电属于大电流低电压直流电，一般在1 000~50000A。它由一套变压整流设备来提供。

而对制筒机供电的方式有两种:一种是多机串联供电，一种是单机供电，两种供电方式各有优缺点，但目前比较倾向于单机供电，因为它有利于单机操作及单机产品质量调整。

(2) 添加剂加入电解铜锚的一些特性，如抗拉强度、延伸率、毛面粗糙度、质量电阻率等指标在很大程度上取决于原锚的质量，而要使上述性能达到优良，除了必须供给高纯度的电解液外，还必须向电解液中加入必要的添加剂，如明胶、骨胶、硫服、聚乙烯醇、淀粉以及一些阴离子和金属盐类等。一般只加入其中的一种或几种。添加剂的加入方式有两种:一种是直接加入到电解液循环的整体系统中，称为系统加入法;另一种是在电解液进入制宿机前的管道中加入，称为单机加入法。相比之下，单机加入法更好些，但无论采取哪种方式添加，都必须做到添加剂与电解液要充分均匀地温合。

(3)电解槽引风电解铜锚的生产，对环境的要求是非常严格的，除了对生产空间进行空气净化，调节温度湿度外，还必须对制借机电解槽进行良好的引风，以便使制循机在生产过程挥发的含有酸雾的气体不排人生产环境空间内，而直接被抽走。被抽走的含酸气体，要经过酸雾净化设备分离出硫酸，使气体净化后再排入大气.

(4) 阴极辑研磨阴极辑的表面质量直接影响电解铜宿光面质量及视觉效果，其研磨技术已成为电解铜筒生产的关键莓术之一。在阴极辘研磨这个问题上，各生产厂家所采用的工艺方法很多，区别也很多，但总的来说，所使用的研磨材料有:各规格砂纸(布)、尼龙轮、尼龙刷轮、PYA 轮、研磨绒片、研磨绒盘、绒砂轮、绒片刷等。每个厂家都根据研磨工艺选用不同的研磨材料。阴极辑研磨可分为下线研磨抛光和在线抛光，所谓下线研磨抛光就针对新辑、外表有划伤等缺陷的辑及在线生产使用时间较长表面发生变化较大的情况，在专用设备上，对阴极辑进行一系列研磨及抛光的过程，在线抛光就是将抛光装置安装在制描机上，阴极辐每生产使用一段时间就对阴极辘辘面进行抛光，这样有利于减少阴极辐装卸次数，提高生产效率。

4. 原筒制造的基本原理

原宿制造采用硫酸铜水溶液作为电解液，其主要成分有Cu2 + 、H+ 及少量的其他金属阳离子和OH- 、S042 - 等阴离子。在直流电的作用下，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，阳极一般采用不溶阳极(铅银合金或涂层铁板等)。由于各种离子的析出电位不同，其成分含量差别较大。在阴极上，Cu2 + 得到2 个电子还原成Cu ，在阴极辐面上电化结晶，电极反应如下:

Cu2 + + 2e ==Cu

在阴极上OH 放电后生成氧气和H\ 即: 20H- -2e 一→2H+ +02 ，所以说整个过程还是一个造酸过程。因为氧气跑掉，H\S042 - 结合形成硫酸，即: 2H+ +SO42→H2 S04 。

总反应为:

这样电解液经过该电解过程后，其Cu2 + 含量不断降低，H2 S04 含量不断升高，该过程正好与溶铜过程相反，溶铜过程是使电解液中Cu2 + 含量不断升高，H2 S04 含量不断降低，由此，电解液的循环经过溶铜、电解两个过程来不断维持其中的Cu2 + 和H2 S04 含量得以平衡。

在电解过程中，CU2 + 不断得到电子在阴极辐面上电化结晶，形成原筒，控制各种工艺参数，合理调整阴极辐转速，就能得到不同厚度的铜筒。

对铜箔生产来说，电结晶过程的好坏直接影响到铜箔结晶组织形态，关系到产品的化学成分、电性能、机械性能等。整个电解过程都遵循于电化学原理的法拉第定律、离子迁移理论、电极过程动力学及扩散动力学等。

(四)铜箔表面处理

表面处理是铜箔生产的一个重要环节，它包括对铜箔进行粗化层处理、耐热层处理及防氧化层处理等。其中前二者是在原箔毛面上进行的，而防氧化层处理则是在原循两面上进行，三个方面处理则在同一台表面处理机上分步骤连续完成。

1.表面处理一般工艺过程

目前国内外各铜箔生产企业所采用的铜锚表面处理工艺区别相当大，工艺流程不同，工艺参数也不同，但是应该说都包含粗化、耐热、防氧化三种处理。一般来说，铜箔表面处理的工艺过程可以归纳为:

原箔-预处理-粗化-固化-电镀异种金属-防氧化-涂膜-烘干-表面处理铜箔

2. 预处理

预处理是指对原箔表面进行的清洗，去除氧化及对表面进行浸蚀的过程，原锢在制箱机生产后有较短的存放过程，表面很容易产生氧化层，这是在进行粗化处理前必须去除的。另外，某些处理(如对原筒光面进行粗化处理)前，须要对其表面进行必要的浸蚀处理。这些都需要对原宿进行预处理，预处理一般采用硫酸、双氧水等水溶液或其混合水溶液。

3. 粗化层处理

为使铜箔与基材之间具有更强的结合力，需要对原筒的毛面(与基材结合面)进行粗化层处理，它包括粗化和固化两个过程。在粗化层处理过程中，需要使电解液控制较低的含铜量及