電解銅箔的低翹曲工藝研究

樊斌鋒　李應(yīng)恩

摘要：在一定的電解液條件下，加入聚乙二醇及酰胺等添加劑，保持電流密度為50A/dm2，得到性能良好的電解銅箔。結(jié)果表明，用本工藝制備的10um電解銅箔產(chǎn)品，在140℃條件下15min無氧化變色現(xiàn)象，翹曲在10mm以下，有效降低電解銅箔生產(chǎn)過程中由應(yīng)力所產(chǎn)生的翹曲缺陷。同時，工序較為簡單，適宜工業(yè)化生產(chǎn)，具有良好的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：電解銅箔；添加劑；低翹曲

中圖分類號TF8 文獻標識碼A 文章編號2095-6363（2016）06-0157-02

隨著現(xiàn)代電子工業(yè)的高速發(fā)展，具有良好穩(wěn)定性的高品質(zhì)電解銅箔材料顯得愈發(fā)重要。目前，在電解銅箔的生產(chǎn)過程中，由于添加劑的配置、陰極輥表面質(zhì)量、銅箔在陰極輥上剝離的應(yīng)力及表面處理過程中的夾雜物等因素，銅箔的翹曲問題是很多生產(chǎn)廠家面臨的問題。這一問題致使在客戶端難以實現(xiàn)自動裁切、壓板工程，給客戶的生產(chǎn)造成一定的負面影響，翹曲亦會導致PP粉塵飄落到銅箔和鋼板之間而產(chǎn)生不良或?qū)е逻吔钦蹅?/p>

本文的研究是針對我司現(xiàn)有生產(chǎn)條件，從添加劑及電參數(shù)參數(shù)方面入手，探索出了一種新型的低翹曲工藝技術(shù)，能有效降低目前高精電解銅箔生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，從而對翹曲度影響銅箔性能的問題解決有重要意義，具有良好的前景和應(yīng)用價值。

1.試驗內(nèi)容

1.1試驗設(shè)備

試驗所用主要設(shè)備為靈寶華鑫銅箔公司自制循環(huán)平板電鍍槽如圖1，陽極為從生產(chǎn)陽極板上切割的150mm×95mm，厚度為3mm的表面鍍銥的鈦板，陰極為純鈦板，尺寸為130mm×90mm，工作面積為1dm2，其他地方用絕緣膠帶密封，厚度為0.5mm。北京市寶辰新技術(shù)有限公司GGDY500整流器，日本日立S-3400N型掃描電子顯微鏡等。

1.2工藝流程

制備硫酸銅電解液，其中Cu2+濃度70g/L～95g/L、HaS04濃度90g/L～120g/L、羧乙基纖維素3g/L～30g/L、低分子明膠2g/L～35g/L、添加劑A5g/L～35g/L、添加劑Blg/L～20g/L；電解生箔的工藝條件為溫度為45℃～55℃，電流密度為45A/dm2～70A/dm2；添加劑A為聚乙二醇、聚二硫二丙烷磺酸鈉的混合物；添加劑B為酰胺。

1.3性能測試

電鍍結(jié)束后，取出樣品。用純水清洗，吹風機吹干后采用日立S-3000H型掃描電子顯微鏡進行表面形貌測試。用手將裁剪好的銅箔樣品翻至毛面朝上平放在玻璃檢測臺面上，用直角三角板測量銅箔四角翹曲高度。

2.試驗結(jié)果與討論

2.1微觀形貌

圖1為采用本工藝制備的電解銅箔與陰極輥相反的另一面M面×1000SEM照片，經(jīng)過本工藝制備的雙面光電解銅箔晶粒相對均一、平整，沒有出現(xiàn)“丘陵狀”的形貌。同時，并非非常均勻的排布，這在一定程度上，保持了銅箔具有相應(yīng)的粗糙度，利于鋰電池生產(chǎn)過程中的石墨涂布及粘合，不易造成掉料現(xiàn)象的發(fā)生。同時，該形貌有效提高了雙面光電解銅箔的表面積，并保持輕微的凹凸形狀，可能更有利于內(nèi)應(yīng)力的釋放，對改善翹曲缺陷有著很大的作用。

2.2工藝參數(shù)分析

添加劑的影響銅箔的M面、s面均存在不同程度的壓應(yīng)力，且s面壓應(yīng)力大于M面，因此銅箔朝毛面翹曲。添加劑在電解銅箔中有著不可估量的作用。研究結(jié)果證明，添加劑不匹配時，導致銅箔翹曲。本工藝中，粗糙度高時有翹曲，光亮度低時低分子明膠及羧乙基纖維素不變，聚乙二醇及酰胺增加含量可以有效降低翹曲。試驗研究了酰胺含量分別為2g/L、6g/L、10g/L、14g/L、18g/L時的變化，在相同的條件下，在其含量10g/L時，控制銅箔Ra大于0.3um小于0.4um，s面亮度控制在80光澤單位以上，電解銅箔的翹曲在10mm以下，性能良好。分析認為，這些添加劑在一定程度上有效的促使銅離子在陰極輥上均勻電鍍，形成的銅箔鍍層致密均一，對翹曲缺陷的改善有著很大的作用。

電參數(shù)條件。本電解銅箔工藝采用電流密度為45A/dm2～70A/dm2，分別制備了相同添加劑，不同電流密度條件下的電解銅箔。在電流低情況下電鍍時，毛箔的Rz為1.02um～1.35 um、T/s在320MPa，亮度控制在90光澤單位以上，銅箔的翹曲度在8mm～11mm。隨著電流密度的增加，毛面顆粒形狀由丘陵狀向尖錐狀轉(zhuǎn)變，平整性及光滑性能變差。翹曲性能卻呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢，結(jié)果表明，在電流密度為50A/dm2條件下，電解銅箔的翹曲度最好。同時，電流密度在一定條件下的散熱現(xiàn)象也不能忽視，過大的電流易導致陽極板和陰極輥發(fā)熱，在電解液的浸泡下載陰極輥表面形成一定含量的二氧化鈦，試驗證明，該物質(zhì)是產(chǎn)生翹曲及針孔等缺陷的重要因素，這也為后續(xù)的生產(chǎn)提供了極大的指導作用。在實際生產(chǎn)中，需要技術(shù)人員不斷的發(fā)掘不同工藝條件下的銅箔電流密度，才能更好的保持穩(wěn)定且品質(zhì)良好的銅箔。

2.3性能表征

用本工藝制備的10 um電解銅箔產(chǎn)品，在烘箱140℃條件下15min無氧化變色現(xiàn)象；恒溫恒濕實驗測試，溫度80℃，濕度90%，36h后觀察無氧化變色現(xiàn)象。

結(jié)果表明，經(jīng)過本工藝制得的電解銅箔特性優(yōu)良，具有良好的市場前景和應(yīng)用價值。

3.結(jié)論

采用本工藝的電解銅箔，工序較為簡單，適宜工業(yè)化生產(chǎn)。此項技術(shù)從添加劑及電參數(shù)參數(shù)方面入手，有效降低電解銅箔生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的應(yīng)力所產(chǎn)生的翹曲缺陷，各項主要性能參數(shù)等均滿足了下游客戶的使用需求，具有良好的應(yīng)用價值。