CN104562119A - 一种电解铜箔多段无砷粗化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种电解铜箔多段无砷粗化处理方法：在一个电解槽中设置粗化极板和固化极板组成的极板组，将铜箔浸入电解液，分别控制粗化极板和固化极板的电流密度完成粗化和固化处理，处理完成后进行一次水洗再进入常规表面处理的后续处理过程。本发明将粗化处理、固化处理集中在一个电解槽内进行，电解槽电解液不添加除硫酸铜及硫酸外的任何添加剂，通过控制电解液温度、硫酸铜及硫酸浓度以及多段粗化极板和固化极板的电流密度来完成对铜箔的粗化处理，本粗化工艺较传统粗化工艺相比只需要一次水洗能节约大量用水，降低生产成本，并且因工艺处理过程中不添加任何添加剂，减少对员工、环境的污染，更绿色环保。经本工艺处理后铜箔抗剥离强度大于1.3N/mm。

Description

一种电解铜箔多段无砷粗化处理方法

技术领域

本发明属于电解铜箔生产技术领域，更具体地说涉及一种电解铜箔表面处理技术中多段无砷粗化处理方法。

背景技术

目前我国政府投资以扩大内需以及国家相继采取的一系列促进经济发展的政策的实施，使我国的覆铜板（CCL）及印制电路板（PCB）生产行业呈现良好的态势，电解铜箔作为覆铜板及应刷电路板制造的重要基础材料，其产量也随之有了较大幅度的增长。但随着电子信息技术的飞速进步，PCB超多层化、高密度化、薄型化发展以及人们对环保要求的提高，铜箔也朝着超薄、低轮廓、高剥离强度、高延展性以及更环保方向发展。

电解铜箔表面处理是铜箔生产中的一个重要环节，其工艺包括对铜箔进行预处理、粗化层处理、耐热阻挡层处理、防氧化处理及有机化处理等。其中粗化处理使铜箔与基材之间具有更强的结合力，粗化层处理包括粗化和固化两个过程。我国传统的粗化层处理工艺流程：一次粗化→水洗→二次粗化→水洗→一次固化→水洗→二次固化→水洗，或一次粗化→水洗→一次固化→水洗→二次粗化→水洗→二次固化→水洗，其中会根据电解铜箔使用要求不同会略有变动，即在每一次电镀结束后都必须对箔面进行一次纯水清洗才能进入下一处理槽，清洗需要大量的纯水，导致废水回收处理难度增加，使得铜箔生产成本较大，生产效率降低，造成资源浪费。

目前传统的电解铜箔表面处理工艺过程中粗化处理工艺是在粗化电解液中使用含砷的化合物作为添加剂的电镀工艺，其目的是以含砷化合物来抑制树枝状铜晶粒生长过大，使得电结晶过程中得到均一紧密的铜瘤，从而提高铜箔的抗剥离强度，防止刻蚀后出现“铜粉转移”现象。

但是一方面由于砷是剧毒品，对人体及环境造成极大的危害，砷一旦被人体吸收过量，将破坏人体细胞的氧化还原能力，阻碍细胞的正常新陈代谢，因此含有砷的铜箔已经无法满足人们对环保的要求；另一方面即使使用了这些添加剂仍有存在“掉粉”现象，无法彻底满足压制成型后铜箔与基材板之间抗剥离强度及蚀刻后的外观要求，以及表面电阻等方面的要求，因此迫切需要研发一种新的粗化处理工艺来解决上述问题。

发明内容

本发明提出一种电解铜箔多段无砷粗化处理方法，将粗化处理、固化处理集中在一个电解槽内进行，电解槽电解液不添加除硫酸铜及硫酸外的任何添加剂，通过控制电解液温度、硫酸铜及硫酸浓度以及多段粗化极板和固化极板组成的极板组的电流密度来完成对铜箔的粗化处理。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种电解铜箔多段无砷粗化处理方法，在一个电解槽中设置粗化极板和固化极板组成的极板组，将铜箔浸入电解液，分别控制粗化极板和固化极板的电流密度完成粗化和固化处理，处理完成后进行一次水洗再进入常规表面处理的后续处理过程。

进一步地，所述电解液由去离子水、硫酸铜和硫酸配置组成；

进一步地，所述硫酸铜的浓度为145～165g/L，硫酸的浓度为120～140g/L；

进一步地，所述极板组的极板数大于或等于8块，小于或等于12块；

进一步地，粗化极板为2块，固化极板为6~10块；

进一步地，极板的粗化、固化依次顺序为：第1段为粗化极板，第2段为固化极板，第3段为粗化极板，第4段为固化极板，第5~12段为固化极板；

进一步地，电解液温度为29～31℃，粗化极板电流密度为100～250A/dm²，粗化时间0.8～0.9S；固化极板电流密度为11～14A/dm²，固化处理时间40～48S。

本发明产生的有益效果为：（1）粗化处理、固化处理集中在一个电解槽中进行，减少了表面处理线所需用设备，降低现场操作难度；（2）因减少多个水洗过程，节约了大量水，使水处理成本减少，最终降低铜箔生产成本，提高生产效率；（3）粗化工艺在不添加包括砷在内的任何其他添加剂情况下能在铜箔M面形成紧密均一的铜瘤层，使得铜箔得到良好的粗化效果，提高铜箔抗剥离强度，即能满足现在高Tg、无卤基材板的抗剥离要求，也符合当今的环保要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为铜箔经过粗化处理后的示意图；

图2为铜箔经过多段固化后的示意图；

图3为铜箔经过多段粗化和固化后的2000倍SEM图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下各实施例使用铜箔规格：18微米铜箔，处理之前铜箔毛面Rz：2.5～3.5μm，铜箔两面：S面（光面）、M面（毛面），以下各实施例都是对铜箔M面进行粗化、固化处理。

实施例1

将铜箔浸入到已配置好的电解液中，配置的电解液中硫酸铜的浓度为145g/L，硫酸的浓度为140g/L，将铜箔作为阴极，使极板组通电，按工作温度30℃，进行总计7段极板粗化、极板固化处理，其中2段极板粗化、5段极板固化，粗化、固化顺序为：第1段极板粗化→第2段极板固化→第3段极板粗化→第4段极板固化→第5段极板固化→……→第7段极板固化；其中粗化段极板电流密度200A/dm²，粗化处理时间0.9s，固化电流密度13A/dm²，固化处理时间40 s。

实施例2

将铜箔浸入到已配置好的电解液中，配置的电解液中硫酸铜的浓度为145g/L，硫酸的浓度为140g/L，将铜箔作为阴极，使极板组通电，按工作温度30℃，进行总计8段极板粗化、极板固化处理，其中2段极板粗化、6段极板固化，粗化、固化顺序为：第1段极板粗化→第2段极板固化→第3段极板粗化→第4段极板固化→第5段极板固化→……→第8段极板固化；其中粗化段极板电流密度200A/dm²，粗化处理时间0.9s，固化电流密度13A/dm²，固化处理时间42 s。

实施例3

将铜箔浸入到已配置好的电解液中，配置的电解液中硫酸铜的浓度为165g/L，硫酸的浓度为120g/L，将铜箔作为阴极，使极板组通电，按工作温度29℃，进行总计10段极板粗化、极板固化处理，其中2段极板粗化、8段极板固化，粗化、固化顺序为：第1段极板粗化→第2段极板固化→第3段极板粗化→第4段极板固化→第5段极板固化→……→第10段极板固化；其中粗化段极板电流密度250A/dm²，粗化处理时间0.8s，固化电流密度11A/dm²，固化处理时间44s。

实施例4

将铜箔浸入到已配置好的电解液中，配置的电解液中硫酸铜的浓度为150g/L，硫酸的浓度为130g/L，将铜箔作为阴极，使极板组通电，按工作温度31℃，进行总计12段极板粗化、极板固化处理，其中2段极板粗化、10段极板固化，粗化、固化顺序为：第1段极板粗化→第2段极板固化→第3段极板粗化→第4段极板固化→第5段极板固化→……→第12段极板固化；其中粗化段极板电流密度100A/dm²，粗化处理时间0.8s，固化电流密度14A/dm²，固化处理时间46s。

实施例5

将铜箔浸入到已配置好的电解液中，配置的电解液中硫酸铜的浓度为150g/L，硫酸的浓度为130g/L，将铜箔作为阴极，使极板组通电，按工作温度31℃，进行总计13段极板粗化、极板固化处理，其中2段极板粗化、11段极板固化，粗化、固化顺序为：第1段极板粗化→第2段极板固化→第3段极板粗化→第4段极板固化→第5段极板固化→……→第13段极板固化；其中粗化段极板电流密度100A/dm²，粗化处理时间0.8s，固化电流密度14A/dm²，固化处理时间48s。

以上实施例所得铜箔的抗剥离强度（该铜箔在粗化固化后，都经过了常规后续表面处理过程：阻挡层处理、防氧化处理、有机化处理及烘干等工序）及M面铜粒涨势状况及均一性（铜箔抗剥离强度均采用FR-4板检测）如下表：

编号	抗剥离强度（N/mm）	M面铜粒状况	M面Rz值（μm）	M面粉落情况
					实施例1	1.28	不均一、铜粒小	4.5	有轻微粉落
实施例2	1.35	均一、铜粒大小适中	4.9	无粉落
					实施例3	1.40	均一、铜粒大小适中	5.2	无粉落
实施例4	1.43	均一、铜粒大小适中	5.5	无粉落
					实施例5	1.48	不均一、部分铜粒大	5.8	无粉落

根据上表和图1~3可以看出，本发明粗化处理后铜晶粒均匀分布于铜箔表面，通过多段固化处理后铜晶粒表面形成一层保护层，使得形成的保护层可以有效的将铜瘤紧密固定在铜箔表面，得到紧密均一的铜瘤层，提高铜箔的抗剥离强度，并能有效防止“掉粉”现象，经过包括本发明粗化工艺的表面处理后的铜箔其抗剥离强度大于1.3N/mm，满足现在高Tg、无卤基材板的抗剥离要求。处理后铜箔毛面Rz值较未处理前生箔毛面Rz提高2～3μm。固化极板数增加可以提高抗剥离强度，M面Rz值也会随之增长，反之则减小。当固化处理段别小于6次时，粗化层铜粒小，有轻微同分脱落；固化处理段别大于10次时，虽然M面无粉落，但会引起M面的铜粒过大，导致蚀刻不掉，引起铜粉残留，因此极板组的固化极板数控制在6～10次范围内最优。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电解铜箔多段无砷粗化处理方法，其特征在于，在一个电解槽中设置粗化极板和固化极板组成的极板组，将铜箔浸入电解液，分别控制粗化极板和固化极板的电流密度完成粗化和固化处理，处理完成后进行一次水洗再进入常规表面处理的后续处理过程。

2.如权利要求1所述的一种电解铜箔多段无砷粗化处理方法，其特征在于，所述电解液由去离子水、硫酸铜和硫酸配置组成。

3.如权利要求2所述的一种电解铜箔多段无砷粗化处理方法，其特征在于，所述硫酸铜的浓度为145～165g/L，硫酸的浓度为120～140g/L。

4.如权利要求1所述的一种电解铜箔多段无砷粗化处理方法，其特征在于，所述极板组的极板数大于或等于8块，小于或等于12块。

5.如权利要求4所述的一种电解铜箔多段无砷粗化处理方法，其特征在于，粗化极板为2块，固化极板为6~10块。

6.如权利要求5所述的一种电解铜箔多段无砷粗化处理方法，其特征在于，极板的粗化、固化依次顺序为：第1段为粗化极板，第2段为固化极板，第3段为粗化极板，第4段为固化极板，第5~12段为固化极板。

7.如权利要求1-6任一项所述的一种电解铜箔多段无砷粗化处理方法，其特征在于，电解液温度为29～31℃，粗化极板电流密度为100～250A/dm²，粗化时间0.8～0.9S；固化极板电流密度为11～14A/dm²，固化处理时间40～48S。