電解銅箔生產(chǎn)

《電解銅箔生產(chǎn)》，內(nèi)容簡介:電解銅箔作為一個新興的銅加工產(chǎn)品，在電子材料工業(yè)中的地位越來越重要。電解法生產(chǎn)的銅箔，除仍保持其他方法生產(chǎn)的銅箔所具有的高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、一定的機(jī)械強(qiáng)度、美麗的金屬光澤外，還由于電解銅箔一面光潔，另一面較為粗糙，便于粘貼到其他材料的表面。因此，電解銅箔除像壓延銅箔可以廣泛應(yīng)用于建筑裝飾材料、撓性母線、電波屏蔽板、高頻匯流排及熱能搜集器外，主要用于印刷線路板的導(dǎo)電材料和鋰電池的電極材料。 {zzjj}

第1章 概 論1

1.1 金屬箔的生產(chǎn)

1.1.1 壓延法1

1.1.2 濕式法2

1.1.3 干式法3

1.2 金屬箔材分類5

1.3 電解法生產(chǎn)銅箔的發(fā)展歷史5

1.3.1 電解銅箔的產(chǎn)生5

1.3.2 美國銅箔的發(fā)展6

1.3.3 日本銅箔的發(fā)展6

1.3.4 中國電解銅箔的發(fā)展8

1.3.5 韓國銅箔的發(fā)展9

1.3.6 銅箔技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的的發(fā)展9

1.4 電解銅箔的用途與要求10

1.4.1 銅箔的用途10

1.4.2 電解銅箔的基本要求11

1.4.3 發(fā)展趨勢12

第2章 原料準(zhǔn)備14

2.1 電解銅箔的原料14

2.1.1 銅料14

2.1.2 硫酸17

2.1.3 雙氧水19

2.1.4 硫酸鎳21

2.1.5 鉻酐 21

2.1.6 五氧化二砷22

2.1.7 氫氧化鈉23

2.1.8 硫酸鋅24

2.1.9 氧化鋅25

2.2 純水制備26

2.2.1 電滲析法27

2.2.2 離子交換法27

2.2.3 填充床電滲析29

第3章 溶銅造液33

3.1 溶銅原理33

3.1.1 水的熱力學(xué)穩(wěn)定區(qū)33

3.1.2 Cu-H2O系的電位—pH圖35

3.2 溶銅的方法 37

3.3 溶銅設(shè)備38

3.3.1 溶銅罐38

3.3.2 輸送泵40

3.3.3 換熱器41

3.4 生產(chǎn)實踐47

3.4.1 工藝流程47

3.4.2 溶銅常見故障及處理49

第4章 溶液凈化處理51

4.1 凈化方法51

4.1.1 過濾介質(zhì)的分類51

4.1.2 選擇過濾介質(zhì)的基本要求52

4.1.3 常用過濾介質(zhì)及其主要性能53

4.1.4 助濾劑 55

4.2 有機(jī)物的凈化56

4.2.1 活性炭的分類57

4.2.2 影響粒狀活性炭吸附作用的主要因素58

4.3 過濾設(shè)備58

4.2.1 高效密閉加壓葉濾機(jī)59

4.2.2 濾袋式過濾器 60

4.2.3 板框過濾機(jī)61

4.4 過濾技術(shù)的發(fā)展62

4.4.1 微濾技術(shù)62

4.4.2 超濾法63

4.4.3 過濾精度64

第5章 生箔電解67

5.1 電解基本理論知識 67

5.1.1 濃度67

5.1.2 電解液的導(dǎo)電機(jī)理 68

5.1.3 電解定律70

5.1.4 電流效率72

5.1.5 電解液的性質(zhì)73

5.2 電極過程 76

5.2.1 電極過程76

5.2.2 電極電勢和可逆電極 77

5.2.3 電極反應(yīng)的速率82

5.2.4 極限電流密度84

5.2.5 電勢-pH圖(E-pH圖) 85

5.3 電解銅箔的形成過程 85

5.3.1 銅在陰極上析出86

5.3.2 氫在陰極上析出89

5.3.3 陽離子在陰極上共同放電90

5.3.4 電流在陰極上的分布93

5.3.5 金屬在陰極輥上的分布95

5.3.6 結(jié)晶形態(tài)和結(jié)構(gòu)96

5.4 陽極反應(yīng) 98

5.4.1 陽極反應(yīng)和陽極材料98

5.4.2 鉛陽極的陽極過程99

5.4.3 鉛基合金陽極100

5.4.4 鈦陽極102

5.5 輥式連續(xù)電解方法和設(shè)備103

5.5.1 生箔制造工藝流程103

5.5.2 設(shè)備組成104

5.5.3 生產(chǎn)工藝116

5.5.4 陰極輥的拋磨118

5.6 添加劑的影響122

5.6.1 添加劑的類型122

5.6.2 添加劑的作用機(jī)理122

5.6.3 添加劑的選擇方法 125

5.6.4 添加方式127

5.7 設(shè)備選型與計算 127

5.7.1 概述127

5.7.2 計算127

5.8 其他生產(chǎn)技術(shù)128

5.8.1 環(huán)帶式 130

5.8.2 生箔和表面處理同時進(jìn)行的方法130

5.9 生產(chǎn)實踐130

5.9.1 銅箔的內(nèi)應(yīng)力131

5.9.2 外觀缺陷132

5.9.3 物理性能138

5.9.4 銅箔撕邊140

5.9.5 尺寸缺陷143

第6章 表面處理147

6.1 表面處理的意義147

6.2 表面處理理論基礎(chǔ)148

6.2.1 金屬結(jié)晶與合金相圖 148

6.2.2 電沉積合金相圖的特點151

6.2.3 電沉積合金的條件 154

6.2.4 電沉積合金的結(jié)構(gòu)特點156

6.2.5 電解液組成及工藝條件對電沉積合金成分的影響158

6.2.6 合金電沉積的陰極過程160

6.2.7 電沉積合金的陽極過程162

6.3 表面處理技術(shù)165

6.3.1 氧化處理165

6.3.2電化學(xué)粗化168

6.3.3 表面處理工藝174

6.3.4 表面處理設(shè)備177

6.3.5 表面處理常見問題181

6.3.6 脈沖表面處理技術(shù) 183

6.3.7 設(shè)備選型與計算184

第7章 特殊銅箔的生產(chǎn)技術(shù)86

7.1 超薄銅箔生產(chǎn)技術(shù)186

7.1.1 概述186

7.1.2 鋁載體銅箔的生產(chǎn)187

7.1.3 銅載體超薄銅箔189

7.2 涂樹脂銅箔生產(chǎn)技術(shù) 193

7.2.1 涂樹脂銅箔的結(jié)構(gòu)與特性193

7.2.2RCC的生產(chǎn)設(shè)備及要求195

7.2.3 RCC的發(fā)展 197

7.3 上膠銅箔生產(chǎn) 199

7.3.1 生產(chǎn)技術(shù)199

7.3.2銅箔膠對上膠銅箔性能的影響202

7.4 鋰電池用電解銅箔207

7.4.1 鋰電池用銅箔性能要求207

7.4.2 鋰電池用電解銅箔生產(chǎn)技術(shù) 209

7.5 高溫高伸長率電解銅箔211

7.5.1 高溫高伸長率電解銅箔性能211

7.5.2 生產(chǎn)方法212

7.6 高頻電路用銅箔 213

7.6.1 高頻線路的特點213

7.6.2 高頻電路用銅箔生產(chǎn)214

7.7 激光鉆孔銅箔 216

7.7.1 激光鉆孔的現(xiàn)狀216

7.7.2 激光成孔銅箔制造技術(shù)217

7.8 反轉(zhuǎn)銅箔 218

第8章 分切與包裝219

8.1 分切 219

8.1.1 分切的作用219

8.1.2 分切機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理219

8.1.3 控制系統(tǒng)219

8.1.4 分切機(jī)構(gòu) 221

8.1.5 主要技術(shù)指標(biāo)222

8.1.6 分切要求222

8.1.7 常見品質(zhì)問題222

8.2切片生產(chǎn) 223

8.2.1 設(shè)備組成223

8.2.2 設(shè)備性能要求224

8.3 產(chǎn)品包裝224

8.3.1 普通包裝224

8.3.2 真空包裝224

8.3.3 包裝箱要求225

8.4 生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)225

第9章 質(zhì)量控制227

9.1 銅箔生產(chǎn)中間過程控制227

9.1.1 生箔電解液分析227

9.1.2 表面處理電解液的分析234

9.2 品質(zhì)的一致性237

9.2.1 品質(zhì)的一致性概述237

9.2.2 品質(zhì)一致性檢驗 238

9.3 統(tǒng)計過程控制(SPC)241

9.3.1 SPC的作用241

9.3.2 SPC技術(shù)原理242

9.3.3 SPC應(yīng)用步驟242

9.3.4 SPC應(yīng)用的優(yōu)勢和不足244

9.3.5 SPC的最新發(fā)展245

第10章 環(huán)境保護(hù)246

10.1 廢水處理246

10.1.1 廢水的來源及水質(zhì) 246

10.1.2 廢水處理方法247

10.2 廢氣治理252

10.2.1 廢氣的分類252

10.2.2 廢氣處理技術(shù)252

參考文獻(xiàn)255

國家標(biāo)準(zhǔn)《印制板用電解銅箔》（GB/T 5230-2020）的制定，為中國印制板用電解銅箔科研、生產(chǎn)提供指導(dǎo)，為印制板用電解銅箔檢驗提供技術(shù)依據(jù)，對促成進(jìn)中國印制板用電解銅箔產(chǎn)業(yè)發(fā)展和產(chǎn)品質(zhì)量提高發(fā)揮積極作用。

電解銅箔表面處理以顏色簡單劃分有三種：鍍紫銅( 紅色) 、鍍鋅( 灰色) 、鍍黃銅( 黃色) ， 如表 l 所示。 通過表1 可以看出， 表面處理的三種工藝， 由于氰化物具有劇毒，廢水處理比較困難，所以采用此工藝規(guī)?；a(chǎn)的工廠較少。鍍紫銅工 藝比較適合鋰離子電池市場，對銅箔的表面外觀和物理性能要求不高， 特別適合一些抗氧化性能處理和表面處理還不過關(guān)的工廠使用。

電解銅箔的抗剝離強(qiáng)度

( 1 ) 毛箔的晶?？刂茷殛P(guān)鍵， 一般每平方英尺面積上有 4 ． 5×1 0 個，低輪廓銅箔 R Z≤3 ． 5 微

米， 一般電解銅箔R Z≤5 微米， 并且毛箔的抗剝力強(qiáng)度須大于0 ． 4 k R / c m 。

( 2 ) l# 鍍銅槽溫度≤3 5 ℃。

( 3 ) l #、 3#鍍銅槽需要添加適量添加劑， 以防止銅箔表面有銅粉脫落，降低抗剝離強(qiáng)度.

鍍鋅面顏色不均勻

( 1 ) 1 #鍍銅槽均鍍能力較差， 添加劑量不夠。

( 2 ) 4#鍍鋅槽 P H值偏酸性，鋅被溶解。

( 3 ) 4# 鍍鋅槽陽極板DS A涂層脫落， 更換陽極板。

( 4 ) 鍍鋅后水洗壓力過大，沖洗掉鍍鋅層：

電解銅箔的抗氧化性能

( 1 ) 4# 鍍鋅槽、 5 #鍍鉻槽工藝參數(shù)穩(wěn)定控制為關(guān)鍵。

( 2 ) 在5#鍍鉻槽添加少量z n ， 使C r " 部分還 原為 C d 。

( 3 ) 鍍鋅面首先必須鍍一層c ，然后C r ' 通過其他吸附或化學(xué)鍵的作用，進(jìn)行填充空隙，進(jìn) 一步加強(qiáng)表面鈍化作用，抑制鍍鋅層的腐蝕。

( 4 ) 電解銅箔表面的鍍層不是合金電鍍 ，而是混合物。

生產(chǎn)過程中產(chǎn)生腐蝕點

( 1 ) 紅點 為電解銅箔表面處理前產(chǎn)生， 被酸蝕刻的點。

( 2 ) 黑點 為電解銅箔表面處理后產(chǎn)生， 被酸蝕刻的點。需要經(jīng)過存放一段時間方可顯露出來。

( 3 ) 白( 亮點) 由于生產(chǎn)空間濕度較大，酸霧點落在電解銅箔表面一段時間后引起。

( 4 ) 以上點處理措施：控制生產(chǎn)空間濕度，加強(qiáng)空氣對流。

其它

電解銅箔表面處理需要現(xiàn)場工作人員的經(jīng)驗和動手能力，一般有許多表面外觀缺陷是在現(xiàn)場可以及時處理掉的，還有些可以及時預(yù)防，所以一些國外銅箔廠都比較注重現(xiàn)場員工的技能培訓(xùn)和流動性。另外還需要嚴(yán)格控制生產(chǎn)車間的環(huán)境衛(wèi)生以及溫濕度。

電解銅箔生產(chǎn)工序簡單，主要工序有三道：溶液生箔、表面處理和產(chǎn)品分切。其生產(chǎn)過程看 似簡單，卻是集電子、機(jī)械、電化學(xué)為一體，并 且是對生產(chǎn)環(huán)境要求特別嚴(yán)格的一個生產(chǎn)過程。所以，電解銅箔行業(yè)并沒有一套標(biāo)準(zhǔn)通用的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)，各生產(chǎn)商各顯神通，這也是影響國內(nèi)電解銅箔產(chǎn)能及品質(zhì)提升的一個重要瓶頸。

電解銅箔溶銅生箔

隨著市場進(jìn)一步的競爭，哪怕是高附價值的電解銅箔也不得不從生產(chǎn)成本著手進(jìn)行控制。由于生產(chǎn)電解銅箔對其電解溶液( 硫酸銅溶液) 的潔凈度要求非常嚴(yán)格，所以在以往的生產(chǎn)工藝中重復(fù)使用許多過濾系統(tǒng)和上液泵。在這里提供一套新的工藝流程見圖2 ，可從根本上控制產(chǎn)品質(zhì)量 和減少生產(chǎn)成本。

圖2 的工藝流程特點：

( 1 ) 一臺上液泵，根據(jù)不同的位差進(jìn)行 自動控制，即可溶銅又可生產(chǎn)毛箔， 生產(chǎn)成本可大大降低。

( 2 ) 涂覆過濾材料簡單，可操作性強(qiáng)。過濾精度可達(dá)到 0.2 微米。

( 3 ) 總的溶液體積減少， 容易控制生產(chǎn)工藝參數(shù)。 主鹽銅含量可控制在±lg/L， 也可方便采用在線去除雜質(zhì)。

( 4 ) 可減少勞動強(qiáng)度，自動化程度高, 溶銅能力可根據(jù)在線檢測自動調(diào)節(jié)閥門( 溶液回流閥或風(fēng)量) 進(jìn)行控制。

電解銅箔添加劑

電解銅箔毛箔產(chǎn)品質(zhì)量的好壞及穩(wěn)定性，主要取決于添加劑的配方和添加方法。電解銅箔添加劑的配方很多，不同的配方可以調(diào)整出不同的產(chǎn)品晶粒結(jié)構(gòu)，主要有)以日本三井公司為代表的一次性過濾材料的投加，以美國葉茨公司為代表的適量均勻投加。

以日本三井公司為代表的投加方法，吸附材料為一次性投加，在生產(chǎn)開始一段過程中需要較長時間穩(wěn)定期的尋找，并且其添加劑的添加量與吸附量也不是恒定的，比較難控制。而以美國葉茨公司為代表的添加方法比較穩(wěn)定， 在生產(chǎn)過程中采用連續(xù)滴加與勤加的方法同時投加添加劑和吸附材料，無論生產(chǎn)機(jī)組怎樣變化，都容易找到其添加量的比值。

電解銅箔其它

在溶銅生箔段，除了上述比較重要工藝控制外，要生產(chǎn)出高質(zhì)量的毛箔還與陰極輥表面材質(zhì)、電流密度、溶液中雜質(zhì)含量、添加劑成分以及溶 液中氯離子含量等有關(guān)，在此不作詳細(xì)介紹。

近年，國家政策和RoHs指令將一定程度上影響銅箔工藝。歐盟的RoHS指令的全稱是“電氣電子設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令”。該指令要求2006年7月1日以后新投放歐盟市場的機(jī)電產(chǎn)品中，6種有害物質(zhì)即鉛、鎘、汞、六價鉻、多溴聯(lián)苯和多溴二苯醚的含量不能超過RoHS指令規(guī)定的最高限量(鎘為0.01%，其余5種均為0.1%)。各個銅箔廠家必須按照RoHs指令適當(dāng)修改相應(yīng)工藝，否則難以出口和銷往臺資企業(yè)。