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        關(guān)于電解銅箔表面處理工藝相關(guān)內(nèi)容的探討

        2020-06-30 02:26:36黃芳恩
        中國金屬通報 2020年2期
        關(guān)鍵詞:粗化剝離強度銅箔

        黃芳恩

        (江西省江銅耶茲銅箔有限公司,江西 南昌 330000)

        1 電解銅箔發(fā)展概述

        眾所周知,電解銅箔在電子工業(yè)中是基礎(chǔ)材料之一,廣泛的應(yīng)用于電子行業(yè)中,對整個電子行業(yè)的發(fā)展起著非常重要的作用。電解銅箔可分為三個發(fā)展期:發(fā)展起步期(1955-1970年),該時期中,印刷電路板用銅箔開始生產(chǎn),厚度是70~100μm??焖侔l(fā)展期(1970-2000年),該時期中,18~35μm的銅箔在市場出現(xiàn),且被日本的銅箔企業(yè)壟斷。發(fā)展成熟期(2000年至今),主要是在電池上應(yīng)用生產(chǎn)3~5μm的銅箔,世界各個國家對此都有著不同程度的研究進(jìn)展。

        電解銅箔的生產(chǎn)品質(zhì)主要決定于生箔基體品質(zhì),但在實際生產(chǎn)當(dāng)中,作為必須經(jīng)過的一道工序,表面處理工藝對最終產(chǎn)品品質(zhì)也有著直接的影響,電解銅箔表面處理工藝中不同成分溶液的使用、不同電流密度的設(shè)定都會使鍍層結(jié)構(gòu)以及銅箔性能發(fā)生不同的變化,如何達(dá)到最佳狀態(tài),實現(xiàn)高品質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量;還需要通過實驗正確總結(jié)其關(guān)系進(jìn)行工藝優(yōu)化。

        2 電解銅箔表面處理工藝及其價值

        2.1 處理工藝

        目前,在銅箔生產(chǎn)中,國內(nèi)外各銅箔生產(chǎn)廠家所應(yīng)用的工藝參數(shù)和表面處理工藝各不相同,但一般都包括抗氧化、耐熱和粗化三種處理工藝。在我國的銅箔生產(chǎn)中,比較常見的電解銅箔表面處理工藝可分為:原箔(生箔)——預(yù)處理——粗化——固化——電鍍異種金屬(合金鍍)——抗氧化——硅烷處理——干燥處理。

        其中,原箔是指企業(yè)生產(chǎn)的未經(jīng)任何處理的箔材,我們也稱生箔。預(yù)處理是指用特定的溶液清洗原箔表面,蝕刻表面,去除表面氧化層的過程。原箔經(jīng)制箔機生產(chǎn)后,儲存過程相對較短,其表面很容易產(chǎn)生氧化層,粗化前應(yīng)將其去除。粗化指的是在特定電解液中通過電解的作用,在銅箔毛面(陰極)發(fā)生銅沉積的過程,我們能提高銅箔的表面積,從而使電解銅箔的抗剝離強度提高。固化指的是基于粗化的基礎(chǔ)上,穩(wěn)固粗化效果,使銅箔的抗剝離強度進(jìn)一步提高。合金鍍指的是在銅箔粗化層面上再鍍一層其他金屬或者合金,使銅箔不和樹脂基材發(fā)生直接接觸,從而提高多層板后的耐熱性及銅箔壓制覆銅板及高溫抗剝離強度??寡趸幚硗ǔJ鞘广~箔作為陰極,通直流電,在銅箔表面沉積一層結(jié)構(gòu)復(fù)雜的抗氧化膜,使銅箔表面與空氣不會直接發(fā)生接觸,從而達(dá)到抗氧化的目的。硅烷處理指的是在銅箔表面涂敷上一層硅烷有機膜,使其在提高抗氧化能力的同時還能進(jìn)一步提高銅箔與基材結(jié)合力。

        2.2 工藝價值

        從成品箔的生產(chǎn)過程來看,在最初利用生箔機制造的生箔,其只有延伸率以及抗拉強度兩項物理性能滿足成品箔的標(biāo)準(zhǔn),因此,還需要通過后續(xù)的工藝提升其側(cè)蝕性能、抗剝離強度、耐貯藏性能、抗氧化性能等,而提升這些性能,就需要采用表面處理工藝來實現(xiàn)。該工藝以生箔作為處理對象,通過處理槽利用燒焦鍍與包覆鍍使生箔粗糙的表面得到處理,形成均勻的結(jié)瘤狀銅粗化層,此粗化層能有效地提升銅箔的比表面積,較大程度提高樹脂滲透時的粘合力,增加銅箔毛面與樹脂之間的結(jié)合力,即:提高銅箔與基板的物理結(jié)合力。再通過電沉積銅-銻-鋅使生箔表面形成隔離層,因銅箔基板在焊接時,高溫產(chǎn)生的沖擊將導(dǎo)致銅箔與基材的分離,而該處理工藝可以在銅箔表面形成保護層,避免銅箔和基材直接接觸,以此來提升銅箔的耐熱性能。再次經(jīng)過電鍍鉻鋅鎳使生箔表面形成致密的高復(fù)雜性的抗氧化膜,使得銅箔不能直接與空氣進(jìn)行接觸,這一操作針對生箔毛面與光面。最終將硅烷耦合劑涂抹于生箔的毛面,形成硅烷處理層,此工藝處理目的是提升抗氧化能力和銅箔與基材的化學(xué)結(jié)合力。經(jīng)過這一系列的處理,生箔的剝離強度、側(cè)蝕性能、常溫耐貯藏、高溫防氧化和化學(xué)粘合力等性能都得到了有效提升[1]。

        3 實驗分析電解銅箔表面處理工藝對銅箔性能及鍍層結(jié)構(gòu)影響

        基于上述原理展開實驗,分為5次實驗:第一次實驗:1.原料箔(生箔)進(jìn)行預(yù)處理,使用18m電解銅箔,其毛面粗糙度將達(dá)到RZ3.0m,再用濃度為10%的硫酸溶液酸洗銅箔20s,再進(jìn)行水洗;2.形成粗化層;3.形成復(fù)合層;4.形成常規(guī)硅烷耦合處理層;5.查看鍍層結(jié)構(gòu);6.高溫抗氧化后觀察顏色變化;7.展開耐濕實驗;8.檢測剝離強度;9.計算蝕刻因子。第二次實驗與第一次試驗在第二步驟存在差異,處理條件進(jìn)行調(diào)整,降低銅、溫度、電流密度以及處理時間。第三次實驗第二步驟處理條件提高了銅含量。第四次實驗第三步驟在第一次實驗基礎(chǔ)上調(diào)整處理條件,降低銅、鋅、鎳、銻的含量。第五次實驗第三步驟提高銻的含量。具體信息如表1、表2所示。

        表2 復(fù)合層實驗處理條件

        表1 粗化層實驗處理條件

        實驗最終結(jié)果如表3所示。

        表3 電解銅箔表面處理工藝條件與鍍層結(jié)構(gòu)、銅箔性能變化

        3 結(jié)語

        綜上所述,文章基于電解銅箔表面處理工藝原理,分5次實驗設(shè)定不同處理條件,分析工藝條件變化與鍍層結(jié)構(gòu)、銅箔性能之間的變化,發(fā)現(xiàn)在銅箔處理過程中,Cu2+濃度處于20%~30%、電流密度處于25A/dm2~35A/dm2時,能夠使剝離強度處于最佳狀態(tài);鋅含量過高會影響蝕刻因子、鉻含量過高影響棕化。因此,在電解銅箔表面處理工藝過程中,應(yīng)合理調(diào)整處理的工藝條件,才能很好地保證銅箔產(chǎn)品質(zhì)量。

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