CN106884201B - 一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺，处理工艺中使用钨酸钠、钼酸钠、亚硝酸钠、硫酸亚锡、盐酸、硫酸铈、硫酸高铈中的至少3种化合物构成的组合添加剂；该组合添加剂代替了高毒性添加剂砷的使用，防止了对环境以及人体的危害；并且，该组合添加剂能使铜箔上的一些列孤立的节点形成松散的瘤体，更具有高展开的粗糙面，与基材之间的渗透性及附着力更强，外观色度更加均匀。另外，本发明公开了处理工艺所采用的设备，包括用于盛放粗化处理液的粗化槽，所述粗化槽内固定联接有多个用于传送铜箔的滚筒，所述滚筒上、下间隔设置，以使所述铜箔围绕在所述滚筒外周构成波浪形形状，可根据实际需要延长或缩短铜箔在粗化处理液中的时间。

Description

一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺及设备
技术领域
本发明涉及电解铜箔技术领域，更具体地说是一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺及设备。
背景技术
电解铜箔表面处理通常包括对粗化层、耐热阻挡层和防氧化层的处理；粗化处理层的目的是为了使铜箔与基材之间具有更强的附着力。
现有技术中，提高附着力的方法是在粗化处理过程中引入砷，抑制树枝状铜的形成，在生箔的孤立的节点上形成松散的瘤体，从而提高其粗糙面的粗糙程度，增强树脂渗入的附着嵌合力；但是，砷属于高毒性的物质，对人体以及环境有着巨大危害，同时也禁止带有高毒性添加剂的铜箔出口，由此，给我国铜箔出口增加了新的贸易壁垒。
因此，有必要研发一种新型环保的组合添加剂工艺配方用于电解铜箔，以代替高毒性砷的使用，同时能够达到粗化处理工艺的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺及设备，在粗化处理过程中，通过一种新型的组合添加剂来代替高毒性砷的使用，同时能够达到粗化处理工艺的要求。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺，所述的处理工艺中使用钨酸钠、钼酸钠、亚硝酸钠、硫酸亚锡、盐酸、硫酸铈、硫酸高铈中的至少3种化合物构成的组合添加剂。
其进一步技术方案为：所述组合添加剂包括如下浓度的组分：钨酸钠含量10～100ppm、硫酸亚锡含量5～50ppm、盐酸10～100ppm、硫酸铈20～150ppm。
其进一步技术方案为：所述组合添加剂包括如下浓度的组分：钨酸钠30ppm、硫酸亚锡20ppm、盐酸30ppm、硫酸铈50ppm。
其进一步技术方案为：所述组合添加剂包括如下浓度的组分：钨酸钠50ppm、硫酸亚锡30ppm、盐酸30ppm、硫酸铈100ppm。
一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺，所述工艺的步骤如下：
步骤S1：取铜含量为6～20g/L，硫酸含量为90～190g/L，温度为35～80℃的电解液；
步骤S2：向所述电解液中添加所述的组合添加剂，使电解液在流量为9-40m3/h，电流密度2500～5000A/m2的参数下进行粗化处理。
其进一步技术方案为：所述工艺的步骤如下：
步骤S1：取铜含量为6-15g/L，硫酸含量为90-160g/L，温度为35～60℃的电解液；
步骤S2：向所述电解液中添加所述组合添加剂，使电解液在流量为9～25m3/h，电流密度2500～4000A/m2的参数下进行粗化处理。
其进一步技术方案为：所述工艺的步骤如下：
步骤S1：取铜含量为15-20g/L，硫酸含量为160～190g/L，温度为60～80℃的电解液；
步骤S2：向所述电解液中添加所述组合添加剂，使电解液流量为25～40m3/h，电流密度4000～5000A/m2条件下进行粗化处理。
一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺的设备，包括用于盛放粗化处理液的粗化槽，所述粗化槽内固定联接有多个用于传送铜箔的滚筒，所述滚筒上、下间隔设置，以使所述铜箔围绕在所述滚筒外周构成波浪形形状。
其进一步技术方案为：还包括升降装置，所述升降装置包括一活动架，及驱动所述活动架做升降运动的驱动机构；设于所述粗化槽内上方的滚筒与所述活动架固定联接，所述驱动机构为二个，分别包括伺服电机，与所述活动架两个端部旋转式联接的联接杆；所述联接杆上端固定联接有带中空腔的滑柱，所述滑柱与机架滑动联接，所述滑柱上端固定联接有一螺母，所述螺母传动联接有一丝杆，所述丝杆上端与伺服电机的输出端传动联接，机架设有用于固定伺服电机的固定座；二个伺服电机分别或同时驱动活动架两端的丝杆旋转，以带动螺母竖向运动，从而使活动架的一端或者两端做升降运动。
其进一步技术方案为：还包括控制系统，所述控制系统包括微控制器，及与所述微控制器电性联接的位置传感器和粗化液泵；所述微控制器接收到位置传感器的位置信号指令，从而控制所述驱动电路分别或同时驱动二个伺服电机；所述微控制器控制所述粗化液泵对所述粗化槽内的粗化处理液进行冲液、换液。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺中使用钨酸钠、钼酸钠、亚硝酸钠、硫酸亚锡、盐酸、硫酸铈、硫酸高铈中的至少3种化合物构成的组合添加剂代替了高毒性添加剂砷的使用，防止了对环境以及人体的危害；并且，该组合添加剂能使铜箔上的一些列孤立的节点形成松散的瘤体，更具有高展开的粗糙面，与基材之间的渗透性及附着力更强，外观色度更加均匀；另外，用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺的设备中，设有的粗化槽内固定联接有多个用于传送铜箔的滚筒，滚筒上、下间隔设置，且设在上方的滚筒通过设有的活动架在驱动机构的带动下，可上、下移动，可根据实际需要延长或缩短铜箔在粗化处理液中的时间，同时不影响其它工序的进行。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺的流程方框图；
图2为本发明一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺的设备的示意图；
图3为本发明一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺的设备的电路方框图。
附图标记
1 粗化槽 11 粗化处理液
12 铜箔 13 弧形加热板
2 升降装置 21 伺服电机
22 固定座 23 丝杆
24 螺母 25 滑柱
26 联接杆 27 活动架
3 微控制器 31 温度传感器
32 位置传感器 4 粗化液泵
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
本实施例是对电解铜箔的粗化处理工艺中所采用的某一种组合添加剂的具体说明，一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺，处理工艺中使用钨酸钠、钼酸钠、亚硝酸钠、硫酸亚锡、盐酸、硫酸铈、硫酸高铈中的至少3种化合物构成的组合添加剂。具体地，组合添加剂包括如下浓度的组分：钨酸钠含量10～100ppm、硫酸亚锡含量5～50ppm、盐酸10～100ppm、硫酸铈20～150ppm。
于其它实施例中，一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺，处理工艺中使用钨酸钠、钼酸钠、亚硝酸钠、硫酸亚锡、盐酸、硫酸铈、硫酸高铈中的至少3种化合物构成的组合添加剂。具体地，组合添加剂包括如下浓度的组分：钨酸钠30ppm、硫酸亚锡20ppm、盐酸30ppm、硫酸铈50ppm。
于其它实施例中，一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺，处理工艺中使用钨酸钠、钼酸钠、亚硝酸钠、硫酸亚锡、盐酸、硫酸铈、硫酸高铈中的至少3种化合物构成的组合添加剂。具体地，组合添加剂包括如下浓度的组分：钨酸钠50ppm、硫酸亚锡30ppm、盐酸30ppm、硫酸铈100ppm。
请参阅图1，本实施例中，一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺，工艺的步骤如下：
步骤S1：取铜含量为6～20g/L，硫酸含量为90～190g/L，温度为35～80℃的电解液；
步骤S2：向电解液中添加组合添加剂，使电解液在流量为9-40m3/h，电流密度2500～5000A/m2的参数下进行粗化处理。
于其它实施例中，一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺，工艺的步骤如下：
步骤S1：取铜含量为6-15g/L，硫酸含量为90-160g/L，温度为35～60℃的电解液；
步骤S2：向电解液中添加组合添加剂，使电解液在流量为9～25m3/h，电流密度2500～4000A/m2的参数下进行粗化处理。
于其它实施例中，一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺，工艺的步骤如下：
步骤S1：取铜含量为15-20g/L，硫酸含量为160～190g/L，温度为60～80℃的电解液；
步骤S2：向电解液中添加组合添加剂，使电解液流量为25～40m3/h，电流密度4000～5000A/m2条件下进行粗化处理。
于其它实施例中，一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺，工艺的步骤如下：
步骤S1：取铜含量为13g/L，硫酸含量为100g/L，温度为40℃的电解液；
步骤S2：向电解液中添加组合添加剂，使电解液流量为13m3/h，电流密度2800A/m2条件下进行粗化处理。
本实施例制备的是35微米电解铜箔，其毛面粗糙度Rz≤7μ，常态抗拉强度≥400Mpa，常态延伸率≥15％，180℃抗拉强度≥250Mpa，180℃延伸率≥10％，抗剥≥16N/cm，劣化率≤5％。进一步提高了电解铜箔的质量。
于其它实施例中，一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺，工艺的步骤如下：
步骤S1：取铜含量为18g/L，硫酸含量为170g/L，温度为70℃的电解液；
步骤S2：向电解液中添加组合添加剂，使电解液流量为30m3/h，电流密度4500A/m2条件下进行粗化处理。
本实施例制备的是18微米电解铜箔，其毛面粗糙度Rz≤5μm，常态抗拉强度≥400Mpa，常态延伸率≥15％，180℃抗拉强度≥250Mpa，180℃延伸率≥10％，抗剥≥12N/cm，劣化率≤3％。大大提高了电解铜箔的质量。
以下实施例是对无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺所采用的设备的具体结构的说明，请参阅图2、3，一种用于无铅焊电解铜箔12的粗化处理工艺的设备，包括用于盛放粗化处理液11的粗化槽1，粗化槽1内固定联接有多个用于传送铜箔12的滚筒，滚筒上、下间隔设置，以使铜箔12围绕在滚筒外周构成波浪形形状。增加了铜箔12在粗化槽1处理的时间，同时呈波浪状的滚动，有助于铜箔12表面处理得更均匀。还包括升降装置2，升降装置2包括一活动架27，及驱动活动架27做升降运动的驱动机构；设于粗化槽1内上方的滚筒与活动架27固定联接，驱动机构为二个，分别包括伺服电机21，与活动架27两个端部旋转式联接的联接杆26；联接杆26上端固定联接有带中空腔的滑柱25，滑柱25与机架滑动联接，滑柱25上端固定联接有一螺母24，螺母24传动联接有一丝杆23，丝杆23上端与伺服电机21的输出端传动联接，机架设有用于固定伺服电机21的固定座22；二个伺服电机21分别或同时驱动活动架27两端的丝杆23旋转，以带动螺母24竖向运动，从而使活动架27的一端或者两端做升降运动。还包括控制系统，控制系统包括微控制器3，及与微控制器3电性联接的位置传感器32和粗化液泵4；其中，位置传感器32有四个，其中两个设于活动架27的一端，分别位置活动架27升降行程的最高点和最低点，另外两个位置传感器32设于活动架27的另外一端，分别位置活动架27升降行程的最高点和最低点；微控制器3接收到位置传感器32的位置信号指令，从而控制驱动电路分别或同时驱动二个伺服电机21；微控制器3控制粗化液泵4对粗化槽1内的粗化处理液11进行冲液、换液。
其中，两个伺服电机21是独立操控的，可以根据实际需要，同时启动，或者其中一个启动，以此满足不同的需求。当两个伺服电机21同时启动时，活动架27上升或者下降，上升时，可使设于活动架27的滚轮与下方的滚轮之间的间距增大，在滚轮转动速度与之间速度不变的情况下，可增加铜箔12在粗化处理液11中处理的时间，使铜箔12处理效果更好；当下降时，可使设于活动架27的滚轮与下方的滚轮之间的间距减小，在滚轮转动速度与之间速度不变的情况下，可减小铜箔12在粗化处理液11中的处理的时间，可以满足不同的处理需求；另外，两个伺服电机21不同时启动，使活动架27两端上升或者下降不同步，来满足不同处理需要；还可只启动两个伺服电机21中的其中一个，由于粗化处理液11在粗化槽1内是循环流动，其中一个伺服电机21使其中一端的活动架27高于另外一端，而形成高度差，利于粗化处理液11的流动，有助于对铜箔12的处理更均匀。
另外，在滚筒的外侧设有弧形加热板13，还设有与微控制器3电性联接的温度传感器31，温度传感器31可检测粗化槽1内的温度，根据实际需要，温度传感器31采集到的数据传送至微控制器3，微控制器3以调控弧形加热板13进行加热。设置弧形加热板13，利于滚轮拐角处铜箔12的粗糙面的展开，使铜箔12表面处理更加均匀。
综上所述：本发明用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺中使用钨酸钠、钼酸钠、亚硝酸钠、硫酸亚锡、盐酸、硫酸铈、硫酸高铈中的至少3种化合物构成的组合添加剂代替了高毒性添加剂砷的使用，防止了对环境以及人体的危害；并且，该组合添加剂能使铜箔12上的一些列孤立的节点形成松散的瘤体，更具有高展开的粗糙面，与基材之间的渗透性及附着力更强，外观色度更加均匀；另外，用于无铅焊电解铜箔12的粗化处理工艺的设备中，设有的粗化槽1内固定联接有多个用于传送铜箔12的滚筒，滚筒上、下间隔设置，且设在上方的滚筒通过设有的活动架27在驱动机构的带动下，可上、下移动，可根据实际需要延长或缩短铜箔12在粗化处理液11中的时间，同时不影响其它工序的进行。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺，其特征在于，所述的处理工艺中使用钨酸钠、钼酸钠、亚硝酸钠、硫酸亚锡、盐酸、硫酸铈、硫酸高铈中的至少3种化合物构成的组合添加剂，所述组合添加剂包括如下浓度的组分：钨酸钠含量10～100ppm、硫酸亚锡含量5～50ppm、盐酸10 ～100ppm、硫酸铈20～150ppm。
2.根据权利要求1所述的一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺，其特征在于，所述组合添加剂包括如下浓度的组分：钨酸钠30ppm、硫酸亚锡20ppm、盐酸30ppm、硫酸铈50ppm。
3.根据权利要求1所述的一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺，其特征在于，所述组合添加剂包括如下浓度的组分：钨酸钠50ppm、硫酸亚锡30ppm、盐酸30ppm、硫酸铈100ppm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺，其特征在于，所述工艺的步骤如下：
步骤S1：取铜含量为6～20g/L，硫酸含量为90～190g/L，温度为35～80℃的电解液；
步骤S2：向所述电解液中添加所述的组合添加剂，使电解液在流量为9-40m3/h，电流密度2500～5000A/m2的参数下进行粗化处理。
5.根据权利要求4所述的一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺，其特征在于，所述工艺的步骤如下：
步骤S1：取铜含量为6-15g/L，硫酸含量为90-160g/L，温度为35～60℃的电解液；
步骤S2：向所述电解液中添加所述组合添加剂，使电解液在流量为9～25m3/h，电流密度2500～4000A/m2的参数下进行粗化处理。
6.根据权利要求4所述的一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺，其特征在于，所述工艺的步骤如下：
步骤S1：取铜含量为15-20g/L，硫酸含量为160～190g/L，温度为60～80℃的电解液；
步骤S2：向所述电解液中添加所述组合添加剂，使电解液流量为25～40m3/h，电流密度4000～5000A/m2条件下进行粗化处理。
7.一种用于无铅焊电解铜箔的粗化处理工艺的设备，其特征在于，包括用于盛放粗化处理液的粗化槽，所述粗化槽内固定联接有多个用于传送铜箔的滚筒，所述滚筒上、下间隔设置，以使所述铜箔围绕在所述滚筒外周构成波浪形形状；所述设备包括升降装置，所述升降装置包括一活动架，及驱动所述活动架做升降运动的驱动机构；设于所述粗化槽内上方的滚筒与所述活动架固定联接，所述驱动机构为二个，分别包括伺服电机，与所述活动架两个端部旋转式联接的联接杆；所述联接杆上端固定联接有带中空腔的滑柱，所述滑柱与机架滑动联接，所述滑柱上端固定联接有一螺母，所述螺母传动联接有一丝杆，所述丝杆上端与伺服电机的输出端传动联接，机架设有用于固定伺服电机的固定座；二个伺服电机分别或同时驱动活动架两端的丝杆旋转，以带动螺母竖向运动，从而使活动架的一端或者两端做升降运动；所述设备还包括微控制器，及与所述微控制器电性联接的位置传感器和粗化液泵；所述微控制器接收到位置传感器的位置信号指令，从而控制所述驱动电路分别或同时驱动二个伺服电机；所述微控制器控制所述粗化液泵对所述粗化槽内的粗化处理液进行冲液、换液。
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