銅箔制造工藝培訓.ppt

1、電解銅箔制造工藝培訓,培訓人：夏日平,一.電解銅箔介紹,光面,毛面,電解銅箔產(chǎn)品(以江銅為例),標準電解銅箔 STD-1 高延伸性電解銅箔 HD-1 高溫延伸性電解銅箔 THE-1 低輪廓電解銅箔 LP-1 極低輪廓電解銅箔 VLP-1 按厚度分: 12um 18um 35um 70um,二.電解銅箔制造工藝流程,1.生產(chǎn)流程,2.電解液制備,電解液制備是指凈原料銅經(jīng)預干處理清洗干凈后投入流銅罐中，使其與氧大面積接觸生成氧化銅，再與硫酸反應迅速生成硫酸銅溶液，再經(jīng)過濾，熱交換制面潔凈的硫酸銅電解液以供生產(chǎn)之用。,3.生箔制造,達到一定要求的硫酸銅電解液，再加入一定量的特殊的添加劑并充分混合均勻

2、，經(jīng)管道輸送到一專用的電解設備（生箔機），在直流電的作用下，陰極發(fā)生還原反應使銅離子沉積在陰極加強上，經(jīng)剝離收入卷而成生箔，又叫原箔或毛箔，這一過程稱為生箔制造。,4.表面處理,生箔經(jīng)一系列電解槽（每個電解槽都有不同的電解質(zhì)溶液和獨立的直流電源）處理后，獲得符合一定要求的特殊性能（如抗剝離強度、耐高溫性、防氧化性能等）的電解銅箔，這一過程稱為表面處理。 表面處理操作是在表面處理機上進行的，銅箔放卷后進入處理機，不停地開卷并由驅(qū)動輥送入處理機，通過帶電輥在陽極前方發(fā)生電解反應，并以蛇形方式通過一系列電解槽。,5.分切包裝,表面處理后的電解銅箔經(jīng)分切機剪切出不同尺寸規(guī)格的銅箔，并經(jīng)質(zhì)量檢驗后，合格

3、銅箔按要求進行包裝，并同時發(fā)放檢測報告，辦理成品入庫。,三.生箔制造原理,生箔制造采用硫酸銅水溶液作為電解液，其主要成分有Cu2+、H+及少量的其它金屬陽離子和OH-、SO42-等陰離子。在直流電的作用下，陽離子移向陰極、陰離子移向陽極。由于各種離子析出的電位不同，其成份含量差別較大。在陰極上，Cu2+得到2個電子還原成Cu，在陰極輥表面上電位結晶 。,1.工作原理,Cu2+2e=Cu 在陰極上OH-放電后生成氧氣和H+，即： 2 OH-2e=2H+O2 所以整個過程是一個造酸過程，因為氧氣跑掉，H+、SO42- 結合成硫酸。即： 2H+SO42-=H2SO4 總的反應為： CuSO4+H2O

4、 = Cu +H2SO4+1/2O2,這樣電解液頃過該電解過程后，其Cu2+含量不斷降低，H2SO4含量不斷升高，正好與溶銅相反，溶銅過程是Cu2+含量不斷升高，H2SO4含量不斷降低，因此，電解液的循環(huán)經(jīng)過溶銅、電解兩個過程不斷維持其中Cu2+和H2SO4含量的平衡。 在電解過程中，Cu2+不斷得到電子在陰極輥面上電化結晶，結晶的數(shù)量遵循法拉第（M.Farasay）定律，即：對各種不同電解質(zhì)溶液，通過96483.309庫侖的電量，在任一電極上發(fā)生得失1mol電子的電極反應，同時與得失1mol電子相對應的任一電極反應的物質(zhì)的量亦為1mol。由此可知，銅的電化當量為1.186，那么每小時生箔機的

5、產(chǎn)量為1.186 I（g），（I為安培，為電流效率一般9596%）。,2.反應原理,作為生箔制造，除了電解液制備及供給外，還需具備直流供電，陰極輥研磨及電解槽引風，添加劑加入等條件。,.直流供電,目前生箔制造所用直流電屬于大電流低電壓的直流電，本項目生箔機電源最大額定電流為5000A。它由一套變壓整流設備提供，主要包括整流器、冷卻裝置、熔絲斷路器和真空斷路器、現(xiàn)場操作盤和遙控操作盤等。 生箔機主整流器是用來將輸入的AC電流轉(zhuǎn)換成生箔機所需的一定量的直流電，以確保生箔機中銅箔厚度均勻。對生箔機供電方式本項目采用多機串聯(lián)供電（每組6臺，共4組）。,3.相關條件,.添加劑的加入,電解銅箔的一些特性，

6、如抗拉強度、延伸率、毛面粗糙度、質(zhì)量電阻率等指標在很大程度上取決于生箔的質(zhì)量，而要使上述性能達到優(yōu)良，除了必須供給高純度的電解液外，還必須向電解液中加入必要的添加劑（如明膠、CL和金屬鹽類等），一般只加入其中的一種或二種。 添加劑的加入方式有兩種：一種是直接加入到電解液循環(huán)的整體系統(tǒng)中，稱為系統(tǒng)加入法；另一種是在電解液進入生箔機前的管道中加入，稱為單機加入法。,.電解槽引風,電解銅箔的生產(chǎn)，對環(huán)境的要求是非常嚴格的，除了對生產(chǎn)空間進行空氣凈化，調(diào)節(jié)溫度濕度外，還必須對箔機電解槽進行良好的引風，以便使制箔機在生產(chǎn)過程中揮發(fā)的含有酸霧的氣體不排入生產(chǎn)環(huán)境空間內(nèi)，而直接被抽走。被抽走的含酸氣體，要經(jīng)

7、過酸霧凈化塔分離出硫酸進行中各，使氣體凈化后排入大氣。,.陰極輥研磨,陰極輥的表面質(zhì)量直接影響電解銅箔光面質(zhì)量及視覺效果，其研磨技術已成為電解銅箔生產(chǎn)的關鍵技術之一。在陰極輥研磨問題上，各生產(chǎn)廠家所采用的工藝方法很多，區(qū)別也很大，但總的來說，所使用的研磨材料有：各種規(guī)格砂紙（布）、尼龍輪、尼龍刷輪、PVA輪、研磨絨片、研磨絨盤、絨紗輪、絨片刷等。每個廠家都根據(jù)研磨工藝選用不同的研磨材料。陰極輥研磨可分為下線研磨拋光，所謂下線研磨拋光就是針對新輥外表有劃傷等缺隙的輥子及在線生產(chǎn)使用時間較長表面發(fā)生變化較大的情況，在專用設備上，對陰極輥進行一系列研磨及拋光的過程，在線拋光就是將拋光裝置安裝在生箔機

8、上，陰極輥每生產(chǎn)使用一段時間就對陰極輥輥面進行拋光，這樣有利于減少陰極輥裝卸次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。,在生箔制造過程中，各生產(chǎn)廠家采用的設備特別是陰極輥區(qū)別較大，工藝條件也有很大區(qū)別，因此，作為生箔制造的主要工藝參數(shù)也就有很大區(qū)別。 必須指出的是這些參數(shù)并不是單一的獨立的，是相互影響的，必須匹配相應的技術指標,4.工藝參數(shù),四.表面處理,表面處理是銅箔生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)，它包括對銅箔進行粗化層處理，耐熱層處理及防氧化層處理等。其中前兩者是在生箔毛面上進行的，而防氧化層處理則是在生箔毛面和光面兩表面上進行的，三個方面的表面處理都是在同一臺表面處理機上分步驟連續(xù)完成的。,目前，國內(nèi)外各銅箔生產(chǎn)企業(yè)所采

9、用的銅箔表面處理工藝區(qū)別相當大，工藝流程不同，工藝參數(shù)也不同，但是應該說都包含粗化、耐熱、防氧化三種處理。,1.表面處理工藝流程,放 卷,清 洗,鍍銅,鍍銅,鍍銅,鍍銅,鍍銅,鍍鋅,防氧化處理,硅烷化,烘干,收卷,其中鍍銅、鍍銅、鍍銅為粗化，鍍銅、鍍銅為固化，粗化加固化統(tǒng)稱為粗化層處理以穩(wěn)定粗化層，鍍鋅是耐熱層處理的一種方法（灰化），硅烷化就是在銅箔毛面涂覆有機硅烷以增加抗剝離強度,表面處理基本原理是采用化學或電化學方式對銅箔表面進行處理，改善銅箔單面或雙面特性，以適應層壓板或印制電路板的要求，如銅箔的抗剝性能，耐高溫性能和防氧化性能都是經(jīng)過表面處理后才獲得的。,2.表面處理基本原理,.預處理

10、,預處理是指對生箔表面進行的清洗，去除氧化及對表面進行浸蝕的過程，原箔在生箔機生產(chǎn)后有較短的存放過程，表面很容易產(chǎn)生氧化層，這是在粗化處理前必須去除的。另外某些處理（如對生箔光面進行粗化處理）前，須對其表面進行必要的浸蝕處理，這些都需要對生箔進行預處理，預處理一般采用硫酸、雙氧水等水溶液或其混合水溶液,為使銅箔與基材之間具有更強的結合力，需要對生箔的毛面進行粗化層處理，它包括粗化和固化兩個過程。在粗化層處理過程中，需要使電解液控制較低的含銅量及較高的含酸量，通過電解作用，在銅箔毛面（銅箔用為陰極）發(fā)生銅沉積，在表面形成粗大的粒狀和樹枝狀結晶，并且具有較高展開度的粗糙面，達到高比表面積，這就加強

11、了樹脂（基材上的樹脂或銅箔粘合劑樹脂）滲入的附著嵌合力，帶可增加銅箔與樹脂的化學親合力。,.粗化層處理,一般的粗化處理都采用酸性電解工藝方式，即生箔為陰極，在硫酸銅的電解液中進行幾次電沉積，通過控制不同的工藝條件（電解液濃度、電流密度、溫度等）來對銅箔表面進行粗化及固化處理，使銅箔表面形成松散的瘤體，但這層粗化層與銅箔連接并不牢固，為此在粗化之后的表面再加上一層銅，使粗化瘤體被正常的銅鍍層所包圍及加固，這就是固化。固化處理的電解液含銅量比粗化電解液的較高，酸含量較低，經(jīng)固化處理后，粗化層與銅箔基本結合牢固，形成最終的化層。 對電解銅箔來說，銅箔厚度不同以及使用用途不同，要求銅箔表面粗化層也不同

12、，有的需要高峰值粗化層，有的需要低峰值粗化層，這就要求銅箔生產(chǎn)過程采用不同工藝條件的表面粗化工藝來實現(xiàn)。,耐熱層處理的主要目的是為了提高銅箔壓制覆銅板及多層板后的耐熱性及高溫抗剝離強度。這是因為電路板在整機元器件裝配焊接時，由于受到高溫影響，其樹脂是的固化劑雙氰胺容易裂解產(chǎn)生胺類物，它與裸銅表面接觸，將發(fā)生反應而可能出現(xiàn)水分，進而汽化，引起氣泡產(chǎn)生，使銅箔與基本分離。,.耐熱層處理,銅箔的耐熱層處理一般采用電鍍其它金屬的辦法，也就是在銅箔粗化層面上再鍍一層其它金屬，使銅箔表面不與基材直接接觸，避免問題出現(xiàn)。 目前所鍍金屬一般有：鍍一層鋅，顏色為灰色，稱為灰化處理，些種銅箔叫鍍鋅銅箔；鍍一層銅鋅

13、合金，即黃銅，顏色呈黃色，稱為黃化處理，此種銅箔叫鍍黃銅銅箔；鍍一層鎳，顏色為黑色，稱為黑化處理，此種銅箔叫做鍍鎳銅箔。 耐熱層處理不但可以阻擋胺類物對銅箔表面的攻擊，而且有助于增加銅箔與基材的化學親和力，進而提高抗剝強度。,銅箔在貯存、運輸及壓板生產(chǎn)過程中，常會遇到一定濕度的空氣及較高的溫度，很容易使銅箔表面發(fā)生氧化變色，它會影響銅箔表面的可焊性及對油墨的親和力性，并且引起銅箔厚度的微小變化，還會導致線路電阻增大，因此在銅箔生產(chǎn)過程中要對銅箔兩表面（光面和毛面）進行防氧化處理，有時也叫鈍化處理或穩(wěn)定性處理。 常見的防氧化處理有采用酸性工藝的，也有采用堿性工藝的，所謂酸性工藝就是所用溶液呈酸性，而堿性工藝的溶液則呈堿性，都使銅箔作為陰極，通直流電，使得銅箔表面形成以鋅、鉻為主體的結構復雜的防氧化膜，以使銅箔不直接與空氣接觸，達到防氧化的目的。,.防氧化處理,五.電解銅箔生產(chǎn)主要設備,電解銅箔生產(chǎn)主要設備包括造液設備（溶銅罐、過濾器和熱交換器等）、生箔機、表面處理機和分切機等,1.溶銅罐,溶銅罐是用來將銅溶解成硫酸銅溶液，并保證生產(chǎn)所需的溶銅速度，主要有浸泡式和噴淋式兩種,2.過濾罐,過濾器是用來過濾電解液中懸浮的固體顆粒，使電解液達到一定凈度的一種裝置。過濾器有立式或臥式兩種,3.熱交換器,熱交換器用