高強(qiáng)極薄銅箔制造過程的質(zhì)量管控要素及常見質(zhì)量問題的應(yīng)對分析

黃開程，楊祥魁，姜洪權(quán)*，周智，陳富民，高建民，程虎躍，朱義剛

（1.西安交通大學(xué) 機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室，陜西 西安 710049；2.山東金寶電子有限公司，山東 招遠(yuǎn) 265400）

電解銅箔廣泛應(yīng)用于芯片封裝、印制電路等高新技術(shù)領(lǐng)域，是覆銅板CCL、印制線路板PCB等產(chǎn)品的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料［1］。電子產(chǎn)品的小型化、輕薄化，對銅箔厚度和性能提出了更高的要求。例如，在集成電路封裝領(lǐng)域，芯片封裝電路線寬/線距（L/S）已由傳統(tǒng)的20 μm縮小到10 μm以下，要求銅箔的厚度由12 μm降低至4.5 μm以下，同時要求銅箔有較高的抗拉強(qiáng)度和延伸率［2-3］。因此，厚度在1.5 ～4.5 μm，且具有更強(qiáng)綜合性能的高強(qiáng)極薄銅箔已經(jīng)成為我國工業(yè)的亟需產(chǎn)品。當(dāng)前，高強(qiáng)極薄銅箔生產(chǎn)還處在試驗研發(fā)階段，其制造過程復(fù)雜且耦合性高，產(chǎn)品質(zhì)量影響因素多［4］，如何實現(xiàn)制造過程的質(zhì)量穩(wěn)定性控制已成為高強(qiáng)極薄銅箔產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的主要瓶頸問題。因此，開展高強(qiáng)極薄銅箔制造過程的質(zhì)量管控要素及常見質(zhì)量問題的應(yīng)對分析，對于實現(xiàn)高強(qiáng)極薄銅箔的高質(zhì)量與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)具有重要的意義。

當(dāng)前，針對銅箔制造過程關(guān)鍵質(zhì)量要素管控技術(shù)的研究主要集中在常規(guī)厚度（6 μm及以上）電解銅箔方面。例如，蔡芬敏［5］通過正交試驗研究不同電沉積參數(shù)組合對18 μm銅箔組織性能的影響，分析得出了最佳的電沉積參數(shù)組合；程曦［6］通過控制變量法系統(tǒng)研究關(guān)鍵參數(shù)對12 μm銅箔組織性能的影響，確定了銅濃度、電流密度和溫度等參數(shù)的最佳取值；袁智斌［7］通過實驗得出最佳的電解參數(shù)組合和添加劑配比，有效解決了8 μm雙面光銅箔的制造工藝不穩(wěn)定難題；楊森［8］研究不同的添加劑單獨(dú)及組合作用對銅箔組織性能的影響，并通過實驗確定了6 μm銅箔的電沉積參數(shù)。由于極薄銅箔與常規(guī)厚度電解銅箔的部分制造過程相似，因此上述研究為極薄銅箔的生產(chǎn)制造奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

近年來，對于極薄銅箔制造過程關(guān)鍵質(zhì)量要素管控技術(shù)的研究也逐漸開始。例如，劉耀［9］研究了不同添加劑配比對5 μm極薄銅箔抗拉強(qiáng)度等性能的影響，并對影響關(guān)系曲線進(jìn)行擬合，為極薄銅箔關(guān)鍵質(zhì)量要素的管控提供了理論依據(jù)；韓國強(qiáng)等［10］通過調(diào)整電解工藝參數(shù)和添加劑比例，制造出組織均勻、性能優(yōu)良的4.5 μm雙面光極薄銅箔。此外，由于生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)設(shè)備和工藝參數(shù)等因素異常波動，容易降低銅箔的良品率。針對常規(guī)厚度電解銅箔的剝離強(qiáng)度、表面缺陷及抗氧化性等無法滿足客戶要求等問題，文獻(xiàn)［11］、［12］則通過大量的工程經(jīng)驗，總結(jié)出常見銅箔質(zhì)量問題的影響因素和應(yīng)對方法。

綜上所述，當(dāng)前已有眾多學(xué)者研究了銅箔制造過程中關(guān)鍵質(zhì)量要素對于銅箔組織性能的影響，并就常見的銅箔質(zhì)量問題提出了自己的應(yīng)對方式。但是現(xiàn)有研究工作以常規(guī)厚度銅箔制造過程為背景較多；同時，現(xiàn)有研究主要關(guān)注于銅箔制造過程中單一階段的關(guān)鍵質(zhì)量要素，對于極薄銅箔制造全過程的關(guān)鍵質(zhì)量要素的管控及常見的質(zhì)量問題的應(yīng)對分析的研究比較匱乏。

因此，本文首先對高強(qiáng)極薄銅箔的制造過程及其特點進(jìn)行分析，然后以載體箔、剝離層及最終極薄銅箔為對象進(jìn)行質(zhì)量管控要素的剖析，最后結(jié)合銅箔生產(chǎn)實踐經(jīng)驗對常見質(zhì)量問題及應(yīng)對方法進(jìn)行分析，從而為實現(xiàn)高強(qiáng)極薄銅箔的質(zhì)量穩(wěn)定性控制及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 高強(qiáng)極薄銅箔制造過程介紹

高強(qiáng)極薄銅箔的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由載體箔、剝離層、極薄銅箔層和表面處理層構(gòu)成，然后與樹脂壓合，形成基板應(yīng)用于下游產(chǎn)業(yè)。

圖1 高強(qiáng)極薄銅箔的結(jié)構(gòu)Fig. 1 The structure of high-strength and ultra-thin copper foil

圖2為其生產(chǎn)制造流程，一般分為5個工序：溶銅、載體箔制備、剝離層與極薄銅箔制備、表面處理和分切包裝。

圖2 高強(qiáng)極薄銅箔的生產(chǎn)制造流程Fig. 2 The manufacturing process of high-strength and ultra-thin copper foil

（1）溶銅：在溶銅造液系統(tǒng)中用硫酸、純水和空氣，將銅料制成硫酸銅溶液，并經(jīng)過多層過濾，為后面載體箔和極薄銅箔的制備提供高純度的硫酸銅電解液。

（2）載體箔制備：在生箔機(jī)中利用電沉積原理，使得硫酸銅電解液在直流電流（2 ～ 6 V，15～60 kA）的作用下銅離子于陰極輥表面沉積形成金屬銅（Cu2++2e-→Cu），經(jīng)過陰極輥的連續(xù)轉(zhuǎn)動和剝離等工序，收卷制成載體箔［13］。

（3）剝離層制備：主要設(shè)備為特殊制箔機(jī)，清洗載體箔表面后，然后將載體箔放入有機(jī)物溶液中進(jìn)行吸附，形成有機(jī)剝離層，如巰基苯并噻唑（MBT）、油酸等，或放入電鍍液中進(jìn)行電沉積形成無機(jī)剝離層（例如Ni-Mo、Ni-Cr等合金層）［14］。

（4）極薄銅箔制備：該階段也是在特殊制箔機(jī)中進(jìn)行，制備出剝離層后，在鍍銅電解液中，通過電沉積方式在剝離層上沉積一層厚度在1.5 ～ 4.5 μm的極薄銅箔［15］。

（5）表面處理：生產(chǎn)設(shè)備是高精度全自動表面處理機(jī)，其主要目的是提高極薄銅箔和樹脂的剝離強(qiáng)度、極薄銅箔的抗氧化性和可蝕刻性等物理化學(xué)性能，一般包括酸洗、水洗、粗化、固化、防氧化和硅烷偶聯(lián)化等步驟［16］。

（6）分切包裝：根據(jù)客戶對銅箔的幅寬、重量和尺寸等要求，對銅箔進(jìn)行分切、檢驗及包裝等。

綜上所述，高強(qiáng)極薄銅箔的生產(chǎn)制造是典型的流程型生產(chǎn)過程，環(huán)節(jié)眾多且耦合性高、產(chǎn)品質(zhì)量管控要素多，且需分階段管控，因此要實現(xiàn)其高質(zhì)量生產(chǎn)，需要對各制造階段中的工藝參數(shù)、產(chǎn)品參數(shù)及相關(guān)設(shè)備參數(shù)等質(zhì)量要素進(jìn)行識別與分析，從而為后續(xù)構(gòu)建多維度集成質(zhì)量控制提供依據(jù)。

2 高強(qiáng)極薄銅箔制造過程的質(zhì)量管控要素分析

高強(qiáng)極薄銅箔的生產(chǎn)制造流程可知，以生箔機(jī)、特殊制箔機(jī)和表面處理機(jī)3個生產(chǎn)設(shè)備為中心的制造環(huán)節(jié)，是高強(qiáng)極薄銅箔生產(chǎn)的核心，因此本文重點關(guān)注在生箔機(jī)、特殊制箔機(jī)和表面處理機(jī)上進(jìn)行的載體箔制備、剝離層與極薄銅箔制備、表面處理等這幾個核心工序，并對其質(zhì)量管控要素進(jìn)行分析。

2.1 載體箔質(zhì)量管控要素分析

在載體箔制備工序中，針對載體箔的質(zhì)量管控要素主要有：厚度、厚度均勻性、表面粗糙度Ra/Rz等。

（1）厚度控制：載體箔的厚度有機(jī)械厚度和標(biāo)稱厚度兩種，機(jī)械厚度一般指銅箔某些位置的厚度測量值，標(biāo)稱厚度與銅箔的單位面積質(zhì)量相對應(yīng)，亦稱標(biāo)重或基重。載體箔厚度的控制，一般在載體箔制備工序中通過控制生產(chǎn)電流和陰極輥轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，當(dāng)陰極輥直徑固定時，在恒定生產(chǎn)電流下，陰極輥轉(zhuǎn)速越高其標(biāo)重越?。?1］。但是在實際生產(chǎn)過程中，在相同生箔機(jī)上使用相同的生產(chǎn)電流和陰極輥轉(zhuǎn)速得到的載體箔標(biāo)重也不完全一樣，極距、溶液溫度、溶液流速、添加劑的種類和陽極板的涂層狀態(tài)等都會對電沉積速度產(chǎn)生一定的影響。

（2）厚度均勻性控制：為保證后續(xù)剝離層制備時具有更均一平整的結(jié)構(gòu)，要嚴(yán)格控制載體箔縱向和橫向的厚度均勻性，一般通過陽極屏蔽和極間流速調(diào)節(jié)進(jìn)行控制。

陽極屏蔽主要對厚度縱向均勻性進(jìn)行控制，對于鉛陽極而言，陽極腐蝕產(chǎn)生的硫酸鉛會影響陽極電位和電流分布，從而導(dǎo)致各位置的銅離子電沉積速度發(fā)生變化，引起局部厚度的變化。對于鈦陽極，其表面涂覆一層二氧化銥，能夠減緩陽極腐蝕速度，且有利于電流的均勻分布和降低陽極的電極電位，因此銅箔的厚度縱向均勻性更高。極間流速調(diào)節(jié)則是通過控制往生箔機(jī)中輸送液體的多個進(jìn)液管流量的一致性來實現(xiàn)的，進(jìn)液流量一致性越高，則銅箔幅寬方向即橫向的厚度均勻性越高［11-12］。

（3）S面Ra/Rz控制：Ra和Rz是表面粗糙度的常用表征方式，其中Ra表示輪廓算術(shù)平均偏差，Rz表示微觀不平度十點高度。對于載體箔光面S面而言，主要控制的是表面粗糙度Ra和Rz。一般要求，在滿足剝離層與載體箔之間具有適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合強(qiáng)度，S面Ra和Rz越小越好。對于S面Ra和Rz的控制，一般是通過控制陰極輥的表面粗糙度來實現(xiàn)，即陰極輥使用一定時間后，必須進(jìn)行拋磨，降低陰極輥的表面粗糙度到控制范圍，同時去除掉陰極輥表面的氧化層、雜質(zhì)及添加劑分解物。

（4）M面Rz控制：對于載體箔毛面M面而言，主要控制的是表面粗糙度Rz，為保證極薄銅箔電沉積和表面處理完成后，極薄銅箔與載體箔一同收卷時，降低載體箔M面質(zhì)量對極薄銅箔的摩擦、劃傷等不利影響，一般要求載體箔M面的粗糙度Rz越小越好。

對于載體箔M面Rz的控制，載體箔制備時的硫酸銅濃度、硫酸濃度和添加劑類型及濃度、溶液溫度等都有影響［17］，因此在實際生產(chǎn)中，要嚴(yán)格管控電解液的純度、雜質(zhì)含量及添加劑的用量等。

2.2 剝離層質(zhì)量管控要素分析

在剝離層制備工序中，針對剝離層的質(zhì)量管控要素主要有：剝離層與載體箔之間的結(jié)合強(qiáng)度、剝離層與極薄銅箔之間的剝離強(qiáng)度。

如圖3所示，一般要求載體箔、剝離層與極薄銅箔形成“三明治”結(jié)構(gòu)，當(dāng)極薄銅箔與樹脂壓合并在進(jìn)行載體箔揭除時，要求剝離層與載體箔保持結(jié)合，與極薄銅箔相互分離。

圖3 極薄銅箔剝離過程Fig. 3 The peeling process of ultra-thin copper foil

以復(fù)合結(jié)構(gòu)的剝離層為例，一般通過在有機(jī)溶液中吸附形成有機(jī)剝離層，然后在電鍍液中進(jìn)行兩步電沉積形成無機(jī)剝離層Ni-Cr等合金層，通過有機(jī)剝離層和無機(jī)剝離層與載體箔、極薄銅箔之間的結(jié)合力差異，從而實現(xiàn)極薄銅箔的平穩(wěn)剝離。在剝離層制備中，有機(jī)溶液的成分及濃度、添加劑的類型及濃度、電鍍液的成分及濃度、溶液溫度、電鍍電流等都會對剝離層的剝離強(qiáng)度有決定性的影響。

2.3 極薄銅箔質(zhì)量管控要素分析

在極薄銅箔制備工序和表面處理工序中，針對極薄銅箔的質(zhì)量管控要素主要有：厚度、厚度均勻性、表面粗糙度Rz、抗拉強(qiáng)度和延伸率等。

（1）極薄銅箔厚度控制：在鍍銅液中通過多次沉積形成極薄銅箔，厚度為1.5 ～ 4.5 μm，主要通過電鍍電流和沉積時間來控制極薄銅箔的厚度。極薄銅箔電沉積過程滿足法拉第電沉積定律［18］：

式中：m為陰極上沉積的銅質(zhì)量，單位為g；k為銅的電化學(xué)當(dāng)量，值為1.1855 g/（A·h）；I為電鍍電流大小，單位為A；t為電沉積時間，單位為h。

根據(jù)電流效率η，計算出實際的銅沉積量［18］：

式中：m0為實際的銅沉積量，單位為g；ρ為銅的密度，取值為8.9 g/cm3；s為銅箔的表面積，單位為cm2；h為銅箔的厚度，單位為cm。

根據(jù)電沉積時間和導(dǎo)輥直徑，可計算出特殊制箔機(jī)的轉(zhuǎn)速：

式中：d為導(dǎo)輥直徑，單位為m；t為電沉積時間，單位為h；n為轉(zhuǎn)速，單位為m/min。

在實際生產(chǎn)中，根據(jù)式（1）～ 式（3）計算理論轉(zhuǎn)速后，還需要進(jìn)行轉(zhuǎn)速微調(diào)，因為極薄銅箔厚度的影響因素還有電解液濃度、溶液溫度、電沉積次數(shù)以及表處理的粗化層和固化層的沉積量等。

（2）極薄銅箔厚度均勻性控制：為保證極薄銅箔在表面處理時得到均一的微粗化處理結(jié)構(gòu)與合金層，以及穩(wěn)定的內(nèi)在力學(xué)性能，必須對縱向和橫向的厚度均勻性嚴(yán)格控制。一般而言，陽極的涂層狀態(tài)對極薄銅箔厚度的橫向均勻性影響較大，而鍍銅液的成分、濃度、溫度、電鍍電流以及轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性對縱向均勻性影響較大。

（3）極薄銅箔表面Rz控制：對于該項粗糙度Rz，主要由極薄銅箔的輪廓峰值與粗化層決定。在極薄銅箔制備工序中，要高度關(guān)注鍍銅液的質(zhì)量、溫度、流速平穩(wěn)性、添加劑用量等。在表面處理工序中，要嚴(yán)格管控添加劑的種類和用量，因為合適的添加劑在電沉積過程中可以起到極化作用，會形成更多生長點，使粗化層向輪廓山谷生長，從而使得極薄銅箔表面Rz變小，但仍具有較高抗剝離強(qiáng)度［19］。

一般而言，只要極薄銅箔與樹脂的抗剝離強(qiáng)度能夠滿足使用要求，Rz值還是低一點且一致性高更好。因為Rz值過大的話容易導(dǎo)致印制電路板PCB蝕刻時出現(xiàn)殘銅現(xiàn)象，其本質(zhì)原因是因為極薄銅箔的輪廓峰值不均勻和粗化層結(jié)構(gòu)過大引起的。

（4）抗拉強(qiáng)度和延伸率控制：銅箔的抗拉強(qiáng)度和延伸率分為常溫23 ℃和高溫180 ℃兩種表示方式，主要是在極薄銅箔制備工序中通過調(diào)節(jié)添加劑的種類和用量來進(jìn)行控制的。常用的添加劑有聚二硫二丙烷磺酸鈉（SPS）、聚乙二醇（PEG）、羥乙基纖維素（HEC）、Cl-以及明膠等，不同的添加劑種類、用量以及配比方式等都會對極薄銅箔的抗拉強(qiáng)度、延伸率和表面粗糙度Rz產(chǎn)生不同的影響，因此在實際生產(chǎn)過程中，要時刻關(guān)注銅箔的生產(chǎn)狀況，調(diào)節(jié)添加劑的類型和用量，尋找一個平衡點，使得銅箔抗拉強(qiáng)度適中，延伸率合格，Rz較小且均勻。一般而言，抗拉強(qiáng)度和延伸率是負(fù)相關(guān)的，若要求具有較高抗拉強(qiáng)度的同時，延伸率也很高，生產(chǎn)過程中一般使用特殊的混合添加劑。

（5）極薄銅箔與樹脂剝離強(qiáng)度控制：主要影響因素有：極薄銅箔表面Rz的大小及一致性；粗化層的結(jié)構(gòu)與大??；硅烷偶聯(lián)劑的種類和涂覆量；樹脂類型；測試條件等。

極薄銅箔表面Rz越大、輪廓峰越尖銳、一致性越好，極薄銅箔與樹脂間的剝離強(qiáng)度越高；粗化層結(jié)構(gòu)越大、瘤狀顆粒越多、展開角度越大（近45 °），剝離強(qiáng)度越高。

在極薄銅箔表面粗糙度Rz小于1.3 μm的情況下，要保證極薄銅箔與樹脂之間的剝離強(qiáng)度不小于1.2 N/mm，這項要求僅靠粗化和固化等常規(guī)工藝無法實現(xiàn)，要通過粗化、固化、合金化、防氧化及硅烷偶聯(lián)化等工藝的改進(jìn)來實現(xiàn)。

（6）耐化學(xué)性控制：對于極薄銅箔毛面，即極薄銅箔與樹脂的黏合面，耐腐蝕性過強(qiáng)會導(dǎo)致蝕刻不凈，制作電路板PCB時會發(fā)現(xiàn)基材變暗，線路絕緣性較差。耐腐蝕性過弱，則容易出現(xiàn)線條側(cè)面腐蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重的會造成線條脫落。無論是耐腐蝕性過強(qiáng)，還是過弱，大都與表面處理有關(guān)［20-21］。

一般來講耐化學(xué)性與極薄銅箔表面的阻擋層、耐高溫層的厚度和比例有關(guān)，與防氧化層也有一定的關(guān)系。通常狀況，阻擋層、耐高溫層、防氧化膜一般是一層很?。s50 nm）的銅-砷合金、鋅-鎳合金等二元合金，然后加鋅鉻酸鹽膜進(jìn)行防氧化。因此，對于極薄銅箔的耐化學(xué)性，一般通過控制阻擋層、耐高溫層和防氧化層等的成分和結(jié)構(gòu)來進(jìn)行。

（7）極薄銅箔顏色控制：極薄銅箔的表面顏色實際上對PCB在蝕刻方面沒有影響，但是CCL和PCB等下游廠家都希望銅箔的顏色保持穩(wěn)定。不同表面顏色的極薄銅箔如圖4所示。

圖4 不同表面顏色的銅箔［22］Fig. 4 Copper foil with different surface colors［22］

極薄銅箔表面顏色的穩(wěn)定狀態(tài)能夠反映極薄銅箔制備和表面處理工序的生產(chǎn)工藝控制水平。一般來講，影響極薄銅箔表面顏色的主要因素有：極薄銅箔表面Rz的大小及一致性；粗化層的結(jié)構(gòu)與大小；鹽膜的成分、結(jié)構(gòu)與厚度；溶液的狀態(tài)參數(shù)濃度、溫度等；電鍍電流的大小等。

極薄銅箔表面粗糙度Rz越大，單位面積內(nèi)的輪廓峰數(shù)目越少，粗化處理后銅箔的比表面積越小，同等表面處理條件下沉積量越少，顏色越淺；而粗化層的展開度越大或者粗化層越厚，顏色越深［22］。

極薄銅箔表面顏色的控制難點在于：鍍液濃度、溫度和進(jìn)液流量的穩(wěn)定性、添加劑的配比和用量等。同時，保證鍍液的純度也十分重要，因為雜質(zhì)的存在會改變銅離子沉積時的結(jié)晶取向，從而影響到表面粗糙度Rz進(jìn)而影響到極薄銅箔的表面顏色。

（8）抗氧化性控制：極薄銅箔的抗氧化性分為常溫20 ℃和高溫200 ℃或260 ℃兩種狀態(tài)，一般指極薄銅箔毛面的抗氧化性。通常情況下，在鈍化鹽膜中鋅量越高，銅箔的高溫抗氧化性越強(qiáng)，鉻含量越高，常溫存放能力越強(qiáng)。

常溫抗氧化性較差，會形成黑色小點，雖然在PCB制造過程中可以通過微蝕或磨刷去掉，但由于影響CCL的外觀，客戶一般不接受。常溫抗氧化性過強(qiáng)，在PCB制作覆膜的過程中，容易造成結(jié)合力下降，容易脫膜，造成蝕刻線條不平滑或殘銅廢品。因此，生產(chǎn)過程中需要嚴(yán)格控制防氧化鹽膜的沉積量及結(jié)構(gòu)，在抗氧化性、耐化學(xué)性等性能要求間尋找最佳平衡點。

（9）表面外觀控制：常見的銅箔表面缺陷有凹坑和劃傷，褶皺，黃點、藍(lán)點和紅點等斑點，針孔和滲透點等4種類型。典型的銅箔表面缺陷如圖5所示。

圖5 典型的銅箔表面缺陷Fig. 5 Typical surface defects of copper foil

凹坑是銅箔受外界作用力而產(chǎn)生局部變形，主要由于生產(chǎn)環(huán)境的凈化不良造成的。劃傷一般是外界固態(tài)雜質(zhì)造成的銅箔蹭傷或磨傷，一般通過加強(qiáng)過濾以提高電解液的純度得到解決。

褶皺有兩種類型，一種是在外力作用下銅箔發(fā)生的塑性形變而產(chǎn)生，一般為設(shè)備的導(dǎo)輥不水平或張力不穩(wěn)定造成。另一種是彈性形變，拉緊狀態(tài)會不明顯，一般由厚度的橫向致密性不一致導(dǎo)致的。

至于黃點、藍(lán)點和紅點，一般在表面處理工序中形成的，與水洗、溶液雜質(zhì)、通風(fēng)等條件有關(guān)。

如圖6所示，針孔和滲透點是在極薄銅箔制備工序中產(chǎn)生的，針孔是透光的直孔，滲透點是疏松鍍層形成的曲孔，這兩類缺陷一般都是由微小的顆粒狀雜質(zhì)引起。雜質(zhì)的存在，引起了析氫電位的變化造成過飽和氫氣析出，針孔和滲透點因而產(chǎn)生。

圖6 針孔和滲透點Fig. 6 Pinhole and penetration point

3 高強(qiáng)極薄銅箔制造過程常見質(zhì)量問題的應(yīng)對分析

3.1 溶液質(zhì)量問題應(yīng)對分析

針對銅箔生產(chǎn)中使用的溶液，如生箔機(jī)中的硫酸銅電解液、表面處理機(jī)中的金屬鍍液等，當(dāng)這些溶液出現(xiàn)質(zhì)量問題時，一般采取的應(yīng)對方法如下。

3.1.1 電解液質(zhì)量問題的應(yīng)對方法

（1）在溶銅造液中，原材料陰極銅或生產(chǎn)設(shè)備的油性物質(zhì)等進(jìn)入電解液，引入金屬離子或不溶性雜質(zhì)，導(dǎo)致電解液純度偏低，一般的應(yīng)對方法為檢查或更換過濾裝置，將電解液中的雜質(zhì)吸附過濾。

（2）若電解液濃度波動過大，使得載體箔和極薄銅箔的制備出現(xiàn)質(zhì)量不合格時，應(yīng)對方法為將不合格銅箔作為銅料進(jìn)行電解液的重新制備。

3.1.2 金屬鍍液質(zhì)量問題的應(yīng)對方法

（1）在表面制液環(huán)節(jié)中，進(jìn)行不同的金屬鍍液的調(diào)配時，若出現(xiàn)多余的雜質(zhì)離子或者不溶性物質(zhì)，一般是通過加強(qiáng)過濾進(jìn)行應(yīng)對。

（2）若在某個時間段內(nèi)，其濃度和溫度變化過大，導(dǎo)致極薄銅箔制備和表面處理工序出現(xiàn)異常，一般需要停機(jī)進(jìn)行檢查，重新調(diào)配鍍液的濃度和溫度，直至產(chǎn)品質(zhì)量恢復(fù)到合格狀態(tài)。

3.2 關(guān)鍵部件質(zhì)量問題應(yīng)對分析

針對生產(chǎn)設(shè)備上關(guān)鍵部件的質(zhì)量問題，如陰極輥和陽極板，一般采取的應(yīng)對方法如下。

3.2.1 陰極輥質(zhì)量問題的應(yīng)對方法

（1）載體箔生產(chǎn)時間的增加，陰極輥表面的機(jī)械和電化學(xué)腐蝕越嚴(yán)重，載體箔光面狀態(tài)也隨之變差。因此陰極輥使用一定時間后需進(jìn)行在線或離線拋磨，將陰極輥表面因腐蝕而生成的氧化膜去除。

（2）離線拋磨是將陰極輥吊離生箔槽，在特定的拋磨機(jī)上進(jìn)行，由于需要停機(jī)停產(chǎn)進(jìn)行，影響生產(chǎn)效率，因此使用的頻次一般為1～3個月。

（3）在線拋磨就是陰極輥不吊離生箔槽，一邊生產(chǎn)一邊進(jìn)行拋磨，但這時生產(chǎn)的載體箔是廢箔。一般每天進(jìn)行一次在線拋磨，有利于陰極輥表面保持較好的狀態(tài)，同時保證載體箔的質(zhì)量。

3.2.2 陽極板質(zhì)量問題的應(yīng)對方法

（1）使用時間的增加，鉛陽極腐蝕越來越嚴(yán)重，致使極距增大，槽電壓上升，導(dǎo)致各位置的銅離子電沉積速度發(fā)生變化，引起局部厚度變化，對此應(yīng)對方法是使用有涂覆層的鈦陽極，其耐腐蝕性較好，有利于提高銅箔的厚度均勻性。

（2）對于鈦陽極，根據(jù)人工經(jīng)驗和產(chǎn)品質(zhì)量狀態(tài)，一般使用3～ 6個月后更換整套陽極板。

3.3 銅箔外觀質(zhì)量問題應(yīng)對分析

針對典型的極薄銅箔表面缺陷，例如針孔、滲透點等，一般采取的應(yīng)對方法如下。

3.3.1 針孔、滲透點的應(yīng)對方法

（1）原材料陰極銅或生產(chǎn)設(shè)備的油性物質(zhì)進(jìn)入電解液中導(dǎo)致的針孔、滲透點，無規(guī)律，一般通過活性炭或吸油濾布來吸附解決。

（2）陰極輥表面粘附有機(jī)物類雜質(zhì)或拋磨后清洗不干凈導(dǎo)致出現(xiàn)針孔，需要重新拋磨處理。

3.3.2 疙瘩、褶皺的應(yīng)對方法

（1）疙瘩：對生箔機(jī)槽體內(nèi)部進(jìn)行清洗，將各種雜質(zhì)通過排污口排出，或者對過濾系統(tǒng)進(jìn)行檢查、更換，確保沒有跑濾現(xiàn)象出現(xiàn)。

（2）褶皺：解決方法一般為嚴(yán)格控制張力大小及穩(wěn)定性、陽極表面涂層狀態(tài)、陰極表面電流分布和烘干溫度等。

4 結(jié) 語

本文針對高強(qiáng)極薄銅制造過程中各階段產(chǎn)品的質(zhì)量管控要素、質(zhì)量管控方式以及常見問題的應(yīng)對方法，進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與探討，主要結(jié)論如下：

（1）針對高強(qiáng)極薄銅箔的制造過程復(fù)雜且耦合性強(qiáng)、質(zhì)量管控要素眾多且影響關(guān)系復(fù)雜等特點，本文開展了高強(qiáng)極薄銅箔制造過程中的關(guān)鍵質(zhì)量要素及其管控方式的分析，可為企業(yè)實現(xiàn)高強(qiáng)極薄銅箔的高質(zhì)量和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供質(zhì)量控制依據(jù)。

（2）針對高強(qiáng)極薄銅箔制造過程中的溶液質(zhì)量問題、關(guān)鍵部件質(zhì)量問題和典型表面缺陷的質(zhì)量問題，分析了不同質(zhì)量問題的常規(guī)應(yīng)對方法。不僅能為企業(yè)改進(jìn)高強(qiáng)極薄銅箔的生產(chǎn)工藝提供指導(dǎo)，同時也可以為后續(xù)智能化和系統(tǒng)化的質(zhì)量控制技術(shù)與軟件系統(tǒng)的研發(fā)提供知識支撐。