CN104550235B - 一种利用铸轧坯制备pcb用铝箔的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用铸轧坯制备PCB用铝箔的方法，包括：（1）采用1050或1060铝合金进行熔炼、铸轧；（2）粗轧、中轧、纵剪切边；（3）精轧；（4）清洗矫直；（5）分切、检查、包装得到PCB电子铝箔。本发明所述的方法制备得到的PCB电子铝箔力学性能控制 δb为190～230MPa，延伸率≥2%；表面硬度值小于60HV。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用铸轧坯制备PCB用铝箔的方法，属于金属材料加工方法技术领域。
背景技术
高端PCB用铝箔是经过铝基复合材料运用于PCB钻孔制造过程，将电路板以钻孔机钻出层间电路的导通孔道及焊接零件的固定孔，钻孔时垫在电路板下，与机器台面直接接触的板状垫料，称为垫板；它是一种在印制板机械钻孔时置于待加工板的下面，以满足加工工艺要求的材料。电路板钻孔时即在PCB钻孔加工时,放置在被加工的覆铜板上的板,称为“盖板”，它是一种在印制板机械钻孔时置于待加工板的上面，以满足加工工艺要求的材料。
图1为铝箔的应用状态示意图；图2为铝箔的应用状态截面示意图。
如图1和图2所示：印制电路板（PCB）5的上端为盖板4，下端为垫板1，且盖板4上部还设置有定位孔2，而所述的钻头3则从盖板4处向下钻孔，穿过印制电路板5后达到垫板1。印制电路板5用盖板4和垫板1（简称为盖/垫板）是PCB机械钻孔加工必备的重要辅助材料。由于PCB生产中的需要大量的盖/垫板，并且近些年随着印制电路板钻孔技术快速发展，生产PCB用盖/垫板已成为一个有一定规模的制造行业，我国是世界上最大的生产制造、消费PCB用盖/垫板的国家。PCB用盖/垫板几乎是与PCB同时诞生，刚开始使用的是酚醛树脂盖板4，而普通酚醛树脂较低，逐渐出现钻污等问题。出于这一原因，在PCB业界中一度曾开始使用环氧玻纤板，但是它不能完全解决钻污的问题，而且由于钻速越来越高，产生的热量也越来越多，在80年代后期对盖板4又有了导热的要求，而环氧树脂的导热系数很低，不利于散热，故不能满足生产的要求，同时环氧玻纤板的成本也较高，因此这种环氧玻纤板使用的历史并不很长，就被遗弃。
随着PCB技术高端化、功能化、特殊化发展，作为PCB钻孔辅材盖/垫板技术也逐步朝着多样化、精细化、功能化发展。盖/垫板品质、品种，对确保PCB钻孔加工质量、成品率、生产效率、钻头3使用寿命、PCB的可靠性起到重要作用。高端PCB电子用铝箔适应IC 载板、HDI、PCB、FCCL等微小孔、更细小孔径(0.3mm以下)的钻孔和更高钻速的孔品质要求，而开发的适用于高端PCB涂树脂铝盖板用铝箔，其材料特性、密度、表面硬度、清洁性、平整性、厚度均匀性、材质等都得到明显改进。高端PCB用铝箔与传统普通铝盖板相比优势：① 保护板面（保护覆铜板的铜箔面，或基板镀铜导电层面）,防止压力大压伤板面 ； ②固定钻头3，减少钻孔时钻头3摇摆幅度、偏移，使钻头3能准确定位；提高孔位精度，防止折断钻头3；③防止基板发生上毛头、披峰; 减少入口性毛刺；④协助钻针散发热量；降低钻头3温度；⑤协助清扫钻孔针沟槽的作用，防止腻污孔，减少钻头的磨损和断钻等。它还在提高孔位精度、解决钻头加工中钻头散热问题上，起到重要的功效。目前国内采用1100、8011合金作为普通铝盖板，该普通铝盖板用铝箔表面硬度高、质量差、散热效率低，同时表面清洁度不良，不能进行铝基复合涂覆技术要求，只能适用于表面无涂覆要求普通线路板进行大孔径钻孔，钻孔时定位精度差，易产生划伤，导致钻头打滑，容易断针；无法满足高端PCB涂覆用电子铝箔微型钻孔技术要求。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种高强度、高延伸率、致密性好、表面粗糙度均匀、表面高清洁度的利用铸轧坯生产的动力功能材料用铝箔及其制备方法。
本发明所采用的技术方案为：
一种利用铸轧坯制备PCB用铝箔的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）熔炼、铸轧：采用1050或1060铝合金进行熔炼、铸轧成坯料，且坯料的厚度为6.5～6.9mm，熔炼和铸轧过程必须要做到除渣、除气干净，保证成分均匀；
（2）粗轧、中轧、纵剪切边：对步骤（1）所述的坯料进行粗轧，经过3~5个道次轧制成坯料的厚度为0.8～1.25mm，然后经过24h冷却，冷却后的坯料温度小于50℃，再进行中轧形成半成品，所述的半成品的厚度为0.5mm，最后进行半成品的纵剪切边处理，且纵剪切边错层小于2mm；
（3）精轧：对步骤（2）制备得到的半成品进行精轧，经过3~4个道次轧制成厚度为0.1~0.13mm的成品，每个道次的加工率小于35%，保证成品板型平整，成品表面色泽均匀、光亮，成品表面不允许有深度的划伤，不允许有明显印痕，不允许有明显的坑包，且不能有深度；
（4）清洗矫直：进行2+2喷淋式脱脂清洗，所述的2+2为：两个脱脂槽+两个清洗槽，且所述的脱脂槽和清洗槽的处理方式均为喷淋式，然后进行矫直，在矫直步骤中，开卷张力为400～700kg，卷取张力为310～450kg，速度控为50～130m/min，延伸率为0.3～0.46%，矫直后的PCB电子铝箔的边部波浪高度小于2mm；
（5）分切、检查、包装：首先利用酒精或丙酮清擦导路中的各个导辊，然后将步骤（3）制备得到的成品放在铝箔平台上进行成品分切，分切完成后进行产品的尺寸、表面、端面检查，检查完成后进行真空包装，包装形成的套筒的两端用黑色堵头进行封口。
进一步，步骤（1）所述的熔炼过程中，熔炼温度小于770℃，导炉时温度为750±10℃，且熔炼过程中利用电磁搅拌对熔体进行搅拌，确保成分均匀。
且步骤（1）所述的铸轧过程中，采用旋转吹气法进行在线除气，且采用两级板式过滤方式对熔体进行过滤，熔体中氢含量≤0.15ml/100g.Al。
步骤（3）所述的精轧过程中，工作辊表面的粗糙度为0.25~0.35μm，凸度双凸0.04mm，且精轧的速度为小于600m/min。且步骤（3）所述的精轧后的成品的表面划伤个数＜20个/m2，划伤长度＜8mm。
而步骤（4）所述的清洗过程中，两个脱脂槽分别为1#脱脂槽和2#脱脂槽，两个清洗槽分别为3#离子水箱和4#离子水箱，所述的1#脱脂槽和2#脱脂槽中均加入清洗剂，且清洗剂的游离碱值为2～5ml，且1#脱脂槽的温度为80～100℃，2#脱脂槽的温度为70～90℃，3#离子水箱的温度为45～70℃，，4#离子水箱的温度为30～60℃。
且，所述的清洗剂包括碳酸盐、硅酸盐、表面活性剂和水，且所述的碳酸盐、硅酸盐、表面活性剂和水的质量百分含量为：
碳酸盐：12-25%；
硅酸盐：4-12%；
表面活性剂：3-7%；
水：余量。
且步骤（4）所述的清洗处理后的PCB电子铝箔的表面的清洁度达因值＞58dyn。
本发明的有益效果在于：本发明采用1050、1060铝合金材料生产制造高端PCB电子箔，与目前国内采用1100、8011铝合金材料相比，传导效率大大提高，减少了中间退火处理工序，表面软硬度适中，有利于提高对于微型孔钻孔技术的要求，且缩短了生产周期，减少了能源消耗，降低了生产成本，提高了生产效率；同时通过特殊的工艺处理，采用国内先进的2+2段式脱脂清洗和矫直工序步骤，保证板型的平整性、弯曲度、表面清洁性、干净、无油污、色泽均匀；同时处理后的铝箔表面清洁度达因值保证在58dyn以上，满足高端PCB电子铝箔表面涂覆高清洁度的技术要求，且成品质量与轧制性能可完全与热轧铝箔坯料相媲美。而传统电子板经过清洗后表面清洁度达因值只有32-34dyn，不能满足高端PCB电子箔表面涂覆高清洁度技术要求，经过涂覆后附着力低，容易导致涂层脱落无法使用。此外，本发明所述的高端PCB电子铝箔具有以下的优良性能：力学性能控制 δb为190～230MPa,延伸率≥2%；表面硬度值小于60HV。
附图说明：
图1为铝箔的应用状态示意图；
图2为铝箔的应用状态截面示意图。
图中主要附图标记含义为：
1、垫板 2、定位孔 3、钻头 4、盖板 5、印制电路板。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明做具体的介绍。
实施例1：
利用铸轧坯制备PCB用铝箔的方法，包括以下步骤：
（1）熔炼、铸轧：采用1050铝合金进行熔炼、铸轧成坯料，且坯料的厚度为6.5～6.9mm，熔炼和铸轧过程必须要做到除渣、除气干净，保证成分均匀，熔炼温度小于770℃，导炉时温度为750±10℃，且熔炼过程中利用电磁搅拌对熔体进行充分的搅拌，确保成分均匀，而铸轧过程中，采用旋转吹气法进行在线除气，且采用30 PPi+40 PPi两级板式过滤方式对熔体进行过滤，保证熔体中氢含量≤0.15ml/100g.Al，立板及生产时采用小的铸轧区和低的轧制速度，以减少熔体在凝固时过饱和固溶体的析出，并能获得晶粒均匀细小的冶金组织，在本实施例中，1050合金材料中各成分的质量百分比为：Si：0.076%、Fe：0.3%、Cu：0.005%、Mn：0.005%、Mg：0.005%、Zn：0.076%、Ti：0.03%、Al：99.54%；
（2）粗轧、中轧、纵剪切边：对步骤（1）所述的坯料进行粗轧，粗轧（冷轧）时必须更换工作辊，清擦导路中的每一个辊子；开坯时铝卷表面不允许有通长或间断性擦伤、划伤、印痕等有手感的表面缺陷，不允许有亮条、亮带、色差；表面吹扫一定要干净，不允许有残留油污，开坯经过3~5个道次轧制成坯料的厚度为1.25mm，然后经过24h冷却，外圈焊接，并用打包带打紧，冷却后的坯料温度小于50℃，再进行2-3个道次中轧形成半成品，所述的半成品的厚度为0.5mm，最后进行半成品的纵剪切边处理，纵剪切边时必须清擦导路中的每个导辊，用酒精或丙酮清擦各个导辊；确保铝卷表面不能有印痕、粘铝、擦伤、划伤。切边时不允许有毛刺、塔形、荷叶边、边部小碎浪等，中间切边错层必须小于2mm，切边后铝卷不允许直接落地；
（3）精轧：对步骤（2）制备得到的半成品进行精轧，精轧过程中，工作辊表面的粗糙度为0.32μm，凸度双凸0.04mm，且精轧的速度为500m/min，经过3~4个道次轧制成厚度为0.1~0.13mm的成品，每个道次的加工率小于35%，保证成品板型平整，成品表面色泽均匀、光亮，成品表面不允许有深度的划伤，不允许有明显印痕，不允许有明显的坑包，且不能有深度，精轧后的成品的表面划伤个数＜20个/m2，划伤长度＜8mm，轧制时必须更换工作辊，清擦导路中的每一个辊子，支撑棍表面不行必须更换支撑辊，轧制出成品时铝箔表面必须吹扫干净，不允许有残留由污，表面不允许有通长或间断性擦伤、划伤、周期行印痕、亮条及亮带、隐条、白条等任何影响使用的表面缺陷；
（4）清洗矫直：进行2+2喷淋式脱脂清洗，所述的2+2为：两个脱脂槽+两个清洗槽，且所述的脱脂槽和清洗槽的处理方式均为喷淋式，然后进行矫直，生产前必须清擦各导辊，不能有印痕、擦划伤产生，卷取端面平整并倒成Φ505套筒，拉矫操作工在生产时必须用苯酮或是酒精清擦胶辊，保证胶辊上不能有铝粉、铝屑纸等异物，在清洗过程中，两个脱脂槽分别为1#脱脂槽和2#脱脂槽，两个清洗槽分别为3#离子水箱和4#离子水箱，所述的1#脱脂槽和2#脱脂槽中均加入清洗剂，且清洗剂包括碳酸盐、硅酸盐、表面活性剂和水，且所述的碳酸盐、硅酸盐、表面活性剂和水的质量百分含量为：碳酸盐：12-25%；硅酸盐：4-12%；表面活性剂：3-7%；水：余量。且清洗剂的游离碱值为3.8ml，而1#脱脂槽的温度为87℃，2#脱脂槽的温度为75℃，3#离子水箱的温度为52℃，，4#离子水箱的温度为45℃，清洗处理后的PCB电子铝箔的表面的清洁度达因值＞58dyn，而在矫直步骤中，开卷张力为450kg，卷取张力为340kg，速度控为70m/min，延伸率为0.40%，矫直后的PCB电子铝箔的边部波浪高度小于2mm，保证板型的平整性、弯曲度，表面清洁性、干净、无油污、色泽均匀；
（5）分切、检查、包装：首先利用酒精或丙酮清擦导路中的各个导辊，确保铝卷表面不能有印痕、粘铝、擦伤、划伤，将步骤（3）制备得到的成品放在铝箔平台上进行成品分切，分切错层必须小于0.5mm，不允许有麻点、印痕等缺陷产生，分切前检查分切用刀，分切边部不允许出现碎浪，皱印等产品缺陷；分切打底不允许有胶带印，使用横向两面胶带处理，保证分切打底的牢固性，分切后铝卷必须在地上垫上一块珍珠棉，不允许直接落地，防止地面异物杠伤铝卷表面，分切完成后进行产品的尺寸、表面、端面检查，主要包括厚度公差、宽度公差、米数；检查表面质量，表面不能有亮线，条纹，擦划伤，黑丝黑条等影响表面外观质量的缺陷；检查端面质量，端面平整，干净，不能有错层，皱印，塔形、污迹等，不能有荷叶边、碎浪等，不能有接头，最后严格执行真空包装，包装后在套筒两端用黑色堵头进行封口。
最终检测的成品性能为：波浪数3个/m, 边浪的高度值0.8mm；表面清洁度达因值：60dyn；机械性能：抗拉强度为210～215MPa，延伸率3～3.5%，HV硬度值53～57。
实施例2
利用铸轧坯制备PCB用铝箔的方法，包括以下步骤：
（1）熔炼、铸轧：采用1060铝合金进行熔炼、铸轧成坯料，且坯料的厚度为6.5～6.9mm，熔炼和铸轧过程必须要做到除渣、除气干净，保证成分均匀，熔炼温度小于770℃，导炉时温度为750±10℃，且熔炼过程中利用电磁搅拌对熔体进行充分的搅拌，确保成分均匀，而铸轧过程中，采用旋转吹气法进行在线除气，且采用30 PPi+50 PPi两级板式过滤方式对熔体进行过滤，保证熔体中氢含量≤0.15ml/100g.Al，立板及生产时采用小的铸轧区和低的轧制速度，以减少熔体在凝固时过饱和固溶体的析出，并能获得晶粒均匀细小的冶金组织，在本实施例中，1060合金材料中各成分的质量百分比为：Si：0.064%、Fe：0.21%、Cu：0.005%、Mn：0.005%、Mg：0.005%、Zn：0.068%、Ti：0.0:22%、Al ：99.54%；
（2）粗轧、中轧、纵剪切边：对步骤（1）所述的坯料进行粗轧，粗轧（冷轧）时必须更换工作辊，清擦导路中的每一个辊子；开坯时铝卷表面不允许有通长或间断性擦伤、划伤、印痕等有手感的表面缺陷，不允许有亮条、亮带、色差；表面吹扫一定要干净，不允许有残留油污，开坯经过3~5个道次轧制成坯料的厚度为0.85mm，然后经过24h冷却，外圈焊接，并用打包带打紧，冷却后的坯料温度小于50℃，再进行中轧形成半成品，所述的半成品的厚度为0.5mm，最后进行半成品的纵剪切边处理，纵剪切边时必须清擦导路中的每个导辊，用酒精或丙酮清擦各个导辊；确保铝卷表面不能有印痕、粘铝、擦伤、划伤。切边时不允许有毛刺、塔形、荷叶边、边部小碎浪等，中间切边错层必须小于2mm，切边后铝卷不允许直接落地；
（3）精轧：对步骤（2）制备得到的半成品进行精轧，精轧过程中，工作辊表面的粗糙度为0.28，凸度双凸0.04mm，且精轧的速度为小于450m/min，经过3~4个道次轧制成厚度为0.1~0.13mm的成品，每个道次的加工率小于35%，保证成品板型平整，成品表面色泽均匀、光亮，成品表面不允许有深度的划伤，不允许有明显印痕，不允许有明显的坑包，且不能有深度，精轧后的成品的表面划伤个数＜20个/m2，划伤长度＜8mm，轧制时必须更换工作辊，清擦导路中的每一个辊子，支撑棍表面不行必须更换支撑辊，轧制出成品时铝箔表面必须吹扫干净，不允许有残留由污，表面不允许有通长或间断性擦伤、划伤、周期行印痕、亮条及亮带、隐条、白条等任何影响使用的表面缺陷；
（4）清洗矫直：进行2+2喷淋式脱脂清洗，所述的2+2为：两个脱脂槽+两个清洗槽，且所述的脱脂槽和清洗槽的处理方式均为喷淋式，然后进行矫直，生产前必须清擦各导辊，不能有印痕、擦划伤产生，卷取端面平整并倒成Φ505套筒，拉矫操作工在生产时必须用苯酮或是酒精清擦胶辊，保证胶辊上不能有铝粉、铝屑纸等异物，在清洗过程中，两个脱脂槽分别为1#脱脂槽和2#脱脂槽，两个清洗槽分别为3#离子水箱和4#离子水箱，所述的1#脱脂槽和2#脱脂槽中均加入清洗剂，且清洗剂包括碳酸盐、硅酸盐、表面活性剂和水，且所述的碳酸盐、硅酸盐、表面活性剂和水的质量百分含量为：碳酸盐：12-25%；硅酸盐：4-12%；表面活性剂：3-7%；水：余量。且清洗剂的游离碱值为4.5ml，而1#脱脂槽的温度为90℃，2#脱脂槽的温度为70℃，3#离子水箱的温度为48℃，，4#离子水箱的温度为45℃，清洗处理后的PCB电子铝箔的表面的清洁度达因值＞58dyn，而在矫直步骤中，开卷张力为500kg，卷取张力为310kg，速度控为60m/min，延伸率为0.35%，矫直后的PCB电子铝箔的边部波浪高度小于2mm，保证板型的平整性、弯曲度，表面清洁性、干净、无油污、色泽均匀；
（5）分切、检查、包装：首先利用酒精或丙酮清擦导路中的各个导辊，确保铝卷表面不能有印痕、粘铝、擦伤、划伤，将步骤（3）制备得到的成品放在铝箔平台上进行成品分切，分切错层必须小于0.5mm，不允许有麻点、印痕等缺陷产生，分切前检查分切用刀，分切边部不允许出现碎浪，皱印等产品缺陷；分切打底不允许有胶带印，使用横向两面胶带处理，保证分切打底的牢固性，分切后铝卷必须在地上垫上一块珍珠棉，不允许直接落地，防止地面异物杠伤铝卷表面，分切完成后进行产品的尺寸、表面、端面检查，主要包括厚度公差、宽度公差、米数；检查表面质量，表面不能有亮线，条纹，擦划伤，黑丝黑条等影响表面外观质量的缺陷；检查端面质量，端面平整，干净，不能有错层，皱印，塔形、污迹等，不能有荷叶边、碎浪等，不能有接头，最后严格执行真空包装，包装后在套筒两端用黑色堵头进行封口。
最终检测的成品性能为：波浪数2个/m, 边浪的高度值1.5mm；表面清洁度达因值：64dyn；机械性能：抗拉强度为195～203MPa，延伸率2～3.0%，HV硬度值48～50。
上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种利用铸轧坯制备PCB用铝箔的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）熔炼、铸轧：采用1050或1060铝合金进行熔炼、铸轧成坯料，且坯料的厚度为6.5～6.9mm；
（2）粗轧、中轧、纵剪切边：对步骤（1）所述的坯料进行粗轧，经过3~5个道次轧制成坯料的厚度为0.8～1.25mm，然后经过24h冷却，冷却后的坯料温度小于50℃，再进行中轧形成半成品，所述的半成品的厚度为0.5mm，最后进行半成品的纵剪切边处理，且纵剪切边错层小于2mm；
（3）精轧：对步骤（2）制备得到的半成品进行精轧，经过3~4个道次轧制成厚度为0.1~0.13mm的成品，每个道次的加工率小于35%；
（4）清洗矫直：进行2+2喷淋式脱脂清洗，所述的2+2为：两个脱脂槽+两个清洗槽，且所述的脱脂槽和清洗槽的处理方式均为喷淋式，然后进行矫直，在矫直步骤中，开卷张力为400～700kg，卷取张力为310～450kg，速度控为50～130m/min，延伸率为0.3～0.46%，矫直后的PCB电子铝箔的边部波浪高度小于2mm；
（5）分切、检查、包装：首先利用酒精或丙酮清擦导路中的各个导辊，然后将步骤（3）制备得到的成品放在铝箔平台上进行成品分切，分切完成后进行产品的尺寸、表面、端面检查，检查完成后进行真空包装，包装形成的套筒的两端用黑色堵头进行封口；
步骤（4）所述的清洗过程中，两个脱脂槽分别为1#脱脂槽和2#脱脂槽，两个清洗槽分别为3#离子水箱和4#离子水箱，所述的1#脱脂槽和2#脱脂槽中均加入清洗剂，且清洗剂的游离碱值为2～5ml，且1#脱脂槽的温度为80～100℃，2#脱脂槽的温度为70～90℃，3#离子水箱的温度为45～70℃，4#离子水箱的温度为30～60℃。
2.根据权利要求1所述的利用铸轧坯制备PCB用铝箔的方法，其特征在于，步骤（1）所述的熔炼过程中，熔炼温度小于770℃，导炉时温度为750±10℃，且熔炼过程中利用电磁搅拌对熔体进行搅拌。
3.根据权利要求1所述的利用铸轧坯制备PCB用铝箔的方法，其特征在于，步骤（1）所述的铸轧过程中，采用旋转吹气法进行在线除气，且采用两级板式过滤方式对熔体进行过滤，熔体中氢含量≤0.15ml/100g.Al。
4.根据权利要求1所述的利用铸轧坯制备PCB用铝箔的方法，其特征在于，步骤（3）所述的精轧过程中，工作辊表面的粗糙度为0.25~0.35μm，凸度双凸0.04mm，且精轧的速度为小于600m/min。
5.根据权利要求1所述的利用铸轧坯制备PCB用铝箔的方法，其特征在于，步骤（3）所述的精轧后的成品的表面划伤个数＜20个/m2，划伤长度＜8mm。
6.根据权利要求1所述的利用铸轧坯制备PCB用铝箔的方法，其特征在于，所述的清洗剂包括碳酸盐、硅酸盐、表面活性剂和水，且所述的碳酸盐、硅酸盐、表面活性剂和水的质量百分含量为：
碳酸盐：12-25%；
硅酸盐：4-12%；
表面活性剂：3-7%；
水：余量。
7.根据权利要求1所述的利用铸轧坯制备PCB用铝箔的方法，其特征在于，步骤（4）所述的清洗处理后的PCB电子铝箔的表面的清洁度达因值＞58dyn。
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