陸 林，楊東海，陸小蕊，李學(xué)雷

（西安航天動力機(jī)械有限公司，陜西 西安 710025）

銅箔是電子工業(yè)的基礎(chǔ)材料，也是制作印制電路板（PCB）、覆銅板（CCL）和鋰電池的主要原材料。隨著電子信息產(chǎn)品趨于高性能化，電路板的多層化及密集化的發(fā)展，銅箔不但要求厚度越來越薄，而且物理和化學(xué)指標(biāo)都有了更高要求，特別是高品質(zhì)電解銅箔，在電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占有舉足輕重的地位。銅箔品質(zhì)的提高主要依賴于工藝技術(shù)和與之相配套的設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步。眾所周知，銅箔設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)備為電解生箔機(jī)、表面處理機(jī)和相關(guān)的檢測試驗(yàn)設(shè)備，以及排污處理設(shè)備等。其中，與銅箔生產(chǎn)品質(zhì)直接相關(guān)的是電解生箔機(jī)、表面處理機(jī)。

1 電解生箔機(jī)工作原理

目前世界上大多數(shù)國家生產(chǎn)電解銅箔采用輥式連續(xù)電解方法。該方法是在電解槽內(nèi)安裝陰極輥?zhàn)鳛殛帢O和不溶性材料制成的陽極，陰極輥浸入電鍍液中，通電后，電解液中的銅沉積到輥筒表面形成銅箔，再將此剝離、水洗、干燥、卷取，而后進(jìn)一步進(jìn)行表面處理。

該生箔機(jī)結(jié)構(gòu)一般主要由陰極輥、陽極槽、供液裝置、收卷裝置、在線拋光裝置以及電器控制等系統(tǒng)構(gòu)成。在系統(tǒng)部件中陰極輥、陽極槽是生箔機(jī)的關(guān)鍵部件，陽極槽作為電解液容器，要保證電解液不滲漏；并且為生產(chǎn)銅箔提供直流電。圖1為電解銅箔生箔機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 電解銅箔生箔機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2 陽極槽結(jié)構(gòu)及CuSO4溶液滲漏問題分析

2.1 陽極槽結(jié)構(gòu)

陽極槽主要由陽極槽支架、陽極槽PVC組焊件、陽極母板組件、進(jìn)液裝置、陽極槽密封組件、陽極槽屏蔽組件、導(dǎo)電銅排組件等組成。陽極槽的使用溫度為 50°C～60°C。

2.2 CuSO4溶液滲漏問題分析

2012～2013年我公司研制生產(chǎn)的陽極槽在使用過程中出現(xiàn)了PVC板開裂、陽極母板底部滲漏電解液、唇形密封條與陰極輥PVC端板處滲漏電解液、硫酸銅溶液結(jié)晶后侵蝕陽極母板與密封條等問題。

通過對生箔現(xiàn)場作業(yè)過程及陽極槽結(jié)構(gòu)的研究分析，總結(jié)出造成CuSO4溶液滲漏的原因有以下兩點(diǎn)：

（1）陽極槽采用PVC內(nèi)弧板和鈦陽極母板通過螺栓組裝在一起，陽極槽工作溫度56℃左右，停機(jī)狀態(tài)15℃左右，溫差40℃左右。鈦材線膨脹系數(shù)為8.5×10-6（1/℃），PVC線膨脹系數(shù)為80×10-6（1/℃），所以在工作狀態(tài)和停機(jī)狀態(tài)會造成PVC材料焊縫與母材開裂，造成陽極槽CuSO4溶液滲漏，如圖2所示。

圖2 陽極槽PVC弧板開裂圖

（2）陽極槽密封組件中的三元乙丙唇形密封條與陰極輥PVC端板長期摩擦產(chǎn)生間隙，CuSO4溶液結(jié)晶后侵蝕所產(chǎn)生的間隙，造成電解液滲漏，如圖3所示。

圖3 陽極槽密封處滲漏示意圖

3 陽極槽密封方案設(shè)計(jì)優(yōu)化

針對造成CuSO4溶液滲漏的兩點(diǎn)原因，在新型陽極槽設(shè)計(jì)中，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，采用和陽極母板相同材料的鈦襯組件與陽極母板焊接，鈦襯組件主要由4mm厚的鈦板鈑金制作并組焊成，陽極槽鈦襯組件與鈦母板進(jìn)行焊接，形成密閉電解液容器，將陽極槽鈦襯組件、陽極母板及進(jìn)液裝置組焊成陽極槽電解液腔體，從而根本解決陽極槽的電解液滲漏。如圖4所示。

圖4 鈦襯組件與陽極母板焊接圖

同時(shí)設(shè)計(jì)2mm厚的聚四氟乙烯板密封板，安裝在PVC密封板墊板上，并覆蓋在三元乙丙唇形密封條之上。改進(jìn)后的陽極槽密封組件由密封條固定板、密封板墊板、密封板、唇型密封條組裝成，如圖5所示。其中密封條固定板、密封板墊板的材料為PVC板。密封板為聚四氟乙烯材料，聚四氟乙烯具有耐高溫、耐低溫、耐腐蝕、高潤滑、不粘附、電絕緣性良好等特性，是良好的密封材料，耐磨性極好，可以減小與陰極輥PVC端板的摩擦產(chǎn)生的阻力。該組件主要作用是解決陰極輥PVC端板側(cè)漏問題，屬動密封。

圖5 陽極槽密封組件設(shè)計(jì)優(yōu)化后示意圖

鈦襯兩邊弧板上下分別焊接鈦螺母，上部固定密封條固定板。下部連接鈦襯組件和弧形支架，保證鈦襯組件固定可靠的要求。

4 結(jié)束語

陰極輥與陽極槽長期處于高溫、高電流、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)酸性的工作環(huán)境，只有保證陰極輥與陽極槽的密封性，才能保證陰極輥的正常運(yùn)行。本次優(yōu)化設(shè)計(jì)解決了該密封問題，為高質(zhì)量銅箔的生產(chǎn)提供了技術(shù)保證。