電解銅箔殘銅產(chǎn)生的原因分析和解決措施

吳 鵬

（江銅耶茲銅箔有限公司，江西 南昌 330029）

電解銅箔是制造覆銅箔板（CCL）和印制電路板（PCB）的主要原料。隨著PCB朝著多化、薄型化、高密度化、高速化方向發(fā)展,銅箔也朝著具有超薄、低輪廓、高強(qiáng)度、高延展性等高品質(zhì)、高性能的方向發(fā)展。為了滿足這些要求，銅箔需要進(jìn)行特殊的表面處理，即生箔經(jīng)過(guò)一系列電解槽（每個(gè)電解槽都有不同的電解質(zhì)溶液和獨(dú)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(qiáng)度、耐高溫性、防氧化性能等）的電解銅箔，這一過(guò)程稱為表面處理。電解銅箔按照表面處理方式分為單面處理銅箔、雙面處理銅箔和涂膠銅箔。

銅箔銅粉、粒子、殘銅在CCL壓合過(guò)程中易產(chǎn)生銅箔局部偏厚，蝕刻線路厚容易導(dǎo)致銅箔蝕刻不凈的缺陷，造成線路板出現(xiàn)內(nèi)部短路缺陷，致使整個(gè)板材報(bào)廢，因此，業(yè)界內(nèi)部PCB和CCL客戶對(duì)殘銅零容忍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年由于箔面殘銅導(dǎo)致多家銅箔生產(chǎn)廠家被訴，江銅耶茲銅箔有限公司高度重視殘銅類的風(fēng)險(xiǎn)，多次召開(kāi)專題會(huì)議強(qiáng)調(diào)殘銅管控措施，在殘銅管控方面走在業(yè)內(nèi)前列。

1 工藝流程簡(jiǎn)介

江銅耶茲銅箔有限公司采用電解銅箔生產(chǎn)工藝，主要的生產(chǎn)工序包括如下：

（1）溶銅工序：溶銅工序的功能是將銅線等銅原料進(jìn)行溶解，形成硫酸銅溶液，為生箔工序提供足夠的Cu2+濃度。

（2）生箔工序：生箔工序的功能是利用電解生箔機(jī)，通過(guò)電沉積將Cu2+還原成Cu，并附著在陰極輥上，通過(guò)剝離和收卷，制成生箔。

（3）表面處理工序：表面處理工序的功能是將生箔工序制成的生箔，通過(guò)表面處理機(jī)，對(duì)其毛面和亮面進(jìn)行電鍍和噴涂處理，達(dá)到PCB和CCL生產(chǎn)廠家的性能要求。

2 殘銅現(xiàn)狀及原因分析

2.1 殘銅現(xiàn)狀

江銅耶茲銅箔有限公司關(guān)于殘銅的目標(biāo)要求為：客訴為0、切邊不良次數(shù)下降60%、粒子廢箔重量降低70%。按照規(guī)定銅粉個(gè)數(shù)大于20或者銅粉大小大于50um均界定為不合格產(chǎn)品。今年生箔切邊不良造成銅粉事故頻發(fā)，特別是西安六院新生箔機(jī)臺(tái)，卷中容易跳刀，異常下卷，嚴(yán)重影響產(chǎn)品合格率和平均卷重。據(jù)統(tǒng)計(jì)切邊不良、粒子原因異常缺陷下卷69卷，每卷廢箔約25kg（每卷下卷廢箔月3kg、拋光廢箔約12kg、每卷在表處廢箔約10kg），合計(jì)廢箔1725kg。切邊不良、粒子原因異常缺陷下卷，不僅僅增加廢箔，并且，增加現(xiàn)場(chǎng)操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，其不利于生產(chǎn)工作。生箔機(jī)切邊不良，檢查邊部銅粉較多，還有個(gè)別超過(guò)50um較大顆粒。

圖1 電解銅箔生產(chǎn)表面處理工藝流程圖

2.2 原因分析

（1）切邊質(zhì)量原因。切刀依靠彈簧固定，切邊過(guò)程中，易發(fā)生刀片固定不牢造成移位影響切邊質(zhì)量，切刀位置較高，切刀與切割輥的切點(diǎn)位置銅箔未與切割輥完全貼合，導(dǎo)致邊部產(chǎn)生銅屑，通過(guò)查看銅屑的微觀圖片，表明銅屑是造成毛面殘銅的要因。餌料與機(jī)架摩擦，造成銅粉飄到箔面，餌料與切割輥之間的包角小，餌料走向接觸收卷下方機(jī)架，與機(jī)臺(tái)金屬機(jī)架摩擦掉落銅粉。

（2）電解液影響。電解液中含有雜質(zhì)影響電鍍?cè)斐闪Ｗ?；電解槽?nèi)部備件老化，污染溶液造成粒子；電解槽密封不良，造成粒子。

（3）其它原因。一期生箔機(jī)進(jìn)液管2側(cè)密封不良，塑料進(jìn)液管與金屬弧板連接處密封靠CPVC塑料焊條堆焊密封，受開(kāi)停機(jī)時(shí)槽內(nèi)熱脹冷縮影響，塑料焊條與金屬弧板密封效果不佳；槽內(nèi)備件老化污染造成箔面粒子；添加劑管路臟、過(guò)濾器過(guò)濾不良造成粒子；機(jī)臺(tái)周邊5S不合格，清理時(shí)污染造成粒子；切刀刀刃加工質(zhì)量不高。新增機(jī)臺(tái)人員調(diào)刀操作技能不足，導(dǎo)致切邊不良。

3 解決措施

切邊質(zhì)量改進(jìn)措施：將西安六院機(jī)臺(tái)的切刀裝置更換PNT切刀裝置，并將切刀調(diào)節(jié)手柄通過(guò)電焊進(jìn)行固定，不僅解決了切邊過(guò)程中，易發(fā)生刀片固定不牢造成移位，導(dǎo)致邊部銅屑的問(wèn)題，并且杜絕了調(diào)節(jié)手柄掉落碰傷鈦輥的事故發(fā)生。更換切刀固定裝置降低切刀位置，使切刀切點(diǎn)在銅箔包角下方，如圖2所示，有效避免銅須。

圖2 切刀切點(diǎn)與銅箔包角位置是示意圖

餌料與機(jī)架位置改進(jìn)措施：改變餌料導(dǎo)桿位置，餌料與切割輥之間的包角增加了10°，包角增加后餌料運(yùn)行平穩(wěn)減少餌料抖動(dòng)，餌料走向繞開(kāi)收卷下方機(jī)架，有效避免了與機(jī)架摩擦造成的銅粉。一期生箔機(jī)進(jìn)入液管兩側(cè)增加四氟密封條，由之前的硬鏈接密封改為軟連接密封。

管理措施改進(jìn)：①開(kāi)展生箔機(jī)臺(tái)停機(jī)時(shí)檢查培訓(xùn)；電解槽內(nèi)唇形密封、四氟密封、邊部、側(cè)封座等備件老化情況，槽內(nèi)備件定期更換，以此預(yù)防老化污染造成箔面粒子。②與中控工段溝通，工作人員針對(duì)接近更換周期的添加劑、精過(guò)濾器濾芯在換卷或停機(jī)時(shí)進(jìn)行預(yù)防性更換。③生箔機(jī)臺(tái)責(zé)任到人、定期執(zhí)行機(jī)臺(tái)清潔保養(yǎng)。④切刀進(jìn)廠檢測(cè)，確保切刀質(zhì)量符合要求。⑤每日班組、工段檢查切邊質(zhì)量。⑥切刀更換及調(diào)整培訓(xùn)，提高員工操作技能，并開(kāi)展調(diào)整切刀專題工匠課堂。

4 改進(jìn)效果評(píng)價(jià)

通過(guò)切邊銅粉質(zhì)量攻關(guān)，提高了全面管控銅箔殘銅風(fēng)險(xiǎn)的能力，降低了操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度。餌料收卷穩(wěn)定，無(wú)銅粉、無(wú)缺口，提高了生箔卷長(zhǎng)及產(chǎn)品質(zhì)量，降低了客訴風(fēng)險(xiǎn)。

切刀調(diào)整降低了調(diào)刀、換刀難度，班組成員基本掌握調(diào)刀技能，因此，大大節(jié)約了人工成本。

2020年銅粒廢箔相對(duì)于2019年下降81%，2020年切邊不良次數(shù)下降69.6%。年增加產(chǎn)量5242kg，產(chǎn)品質(zhì)量得到客戶一致認(rèn)可，提升了公司在業(yè)界品牌影響力。

圖3 2019年和2020年切邊銅粉重量對(duì)比情況

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)切邊銅粉質(zhì)量攻關(guān)，采取切邊質(zhì)量改進(jìn)措施，并調(diào)整切刀與機(jī)架的位置，實(shí)現(xiàn)生箔卷長(zhǎng)及產(chǎn)品質(zhì)量的顯著提高，在大大節(jié)約了人工成本的同時(shí)，提升了公司在業(yè)界品牌影響力。