CN108425135A - 电解铜箔的生产设备及其电流调整控制装置 - Google Patents

电解铜箔的生产设备及其电流调整控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电解铜箔的生产设备及其电流调整控制装置。电解铜箔的生产设备包括电解槽、电极组件、电解滚筒以及电流调整控制装置，电极组件沿电解槽的槽壁设置，电解滚筒设置于电解槽上，且电解滚筒与电极组件之间具有电解液流道，电流调整控制装置设置于电极组件上，且电流调整控制装置包括一绝缘板及设置于绝缘板上的多个分离的导电片。借此，能有效改善电解铜箔的厚度均匀性。

Description

电解铜箔的生产设备及其电流调整控制装置
技术领域
本发明涉及电解铜箔制造领域，尤其涉及一种电解铜箔的生产设备及其电流调整控制装置。
背景技术
近年来，电子信息技术的快速发展使得铜箔的应用更加广泛，举例来说，铜箔基板(Copper Clad Laminate，简称CCL)作为制造印刷电路板(PCB)的关键性基础材料，其是利用绝缘纸、玻璃纤维布或其他纤维材料等补强材料，通过树脂含浸的黏合片(Prepreg)叠合而成的积层板，在高温高压下，于单面或双面覆加铜箔而成；除此之外，制造用于提供行动通信装置能源的二次电池，也需要用到铜箔。
铜箔根据不同的制造方法，可分为压延铜箔(Rolled Copper Foil)和电解铜箔(Electrode Posited copper)两大类，压延铜箔是对铜板重复进行多次辊轧以制成原箔(或称生箔)，然后根据要求对生箔进行粗化处理。电解铜箔是先溶解原料铜以制成硫酸铜电解液，再于直流电作用下通过硫酸铜电解液在一转动的钛轮上镀铜以制成生箔，然后根据要求对生箔进行表面处理、耐热层处理及防氧化处理等一系列的表面处理，过程中生箔的厚度可通过加快钛轮转动的速度而做到很薄。
然而，随着各种可携式电子产品例如智能型手机、平板电脑、音乐播放器、数码相机等的设计趋势均朝向轻薄短小，电路板上的线路将越来越细且越来越密，激光钻孔的口径亦将越来越小，对铜箔的厚度要求从原先的12微米下降到9微米，未来更会下降到6微米，如此铜箔的厚度均匀性要求将越来越严格；在如此薄的铜箔生产过程中铜箔翘曲及软纹(参附件一所示)，以现在的生产方式是不可避免的。
目前控制铜箔厚度的方法，是利用不同的硫酸铜镀液的流量分配到不同电镀面上，适当调整流量便可达到使铜箔的厚度均匀，常用的装置是分割流量调整器。但是到9微米以下的产品厚度，此方法的精度将不足于应付，伴随而来的是铜箔翘曲及软纹生成。
因此，本发明人有鉴于现有技术利用分割流量调整器来控制电解铜箔的厚度，实在有其改良的必要性，遂以其多年从事相关领域的专业制造经验，积极地进行改良研究，在各方条件的审慎考虑下，终于开发出本发明。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种电解铜箔的生产设备及其电流调整控制装置，其能有效改善电解铜箔的厚度均匀性，并能防止铜箔出现翘曲和软纹。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一个技术方案是：一种电解铜箔的生产设备，其特征在于，所述电解铜箔的生产设备包括一电解槽、一电极组件、一电解滚筒以及至少一电流调整控制装置，所述电解槽具有一电解液入口，所述电极组件沿所述电解槽的一槽壁设置，所述电解滚筒设置于所述电解槽上，且所述电解滚筒与所述电极组件之间具有一电解液流道，至少一所述电流调整控制装置设置于所述电极组件上，其中至少一所述电流调整控制装置包括一绝缘板及设置于所述绝缘板上的多个分离的导电片。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另一个技术方案是：一种电流调整控制装置，用于一电解铜箔的生产设备，其中所述电解铜箔的生产设备包括一电解槽以及一设置于所述电解槽的一槽壁上的电极组件，其特征在于，所述电流调整控制装置包括一绝缘板以及多个导电片，所述绝缘板设置于所述电极组件上，多个所述导电片设置于所述绝缘板上且彼此分离。
更进一步地，所述电解槽的相对两侧分别具有一转筒入口以及一转筒出口，且至少一所述电流调整控制装置设置于两个所述电极板的其中之一上，并位于所述转筒入口或者所述转筒出口。
更进一步地，所述电解铜箔的生产设备还进一步包括另外一个电流调整控制装置，两个所述电流调整控制装置分别设置于两个所述电极板上，且分别位于所述转筒入口以及所述转筒出口。
更进一步地，所述电流调整控制装置的所述导电片的数量介于3至100之间。
更进一步地，每一个所述导电片的面积介于0.13平方分米至4.6平方分米之间，且施加至每一个所述导电片的一电流密度的范围值介于75至1000安培/平方分米之间。
更进一步地，相邻的两个所述导电片之间具有一绝缘层，且每一个所述导电片电性连接一整流器。
更进一步地，所述电解槽具有一容置腔，且所述电解滚筒的一部分位于所述容置腔内。
更进一步地，所述电解滚筒是由钛或者不锈钢制成。
本发明的有益效果在于，本发明实施例所提供的电解铜箔的生产设备，其可通过“电流调整控制装置设置于电极组件上，且电流调整控制装置包括一绝缘板及设置于所述绝缘板上的多个分离的导电片”的设计，以解决电解铜箔的厚度均匀性不佳且易产生软纹及翘曲等不良的问题。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明的电解铜箔的生产设备的示意图(一)。
图2为本发明的电解铜箔的生产设备的示意图(二)。
图3为本发明的电解铜箔的生产设备的电流调整控制装置的上视图。
图4为本发明的电解铜箔的生产设备的电流调整控制装置的侧视图。
图5为本发明的电解铜箔的生产设备的示意图(三)。
图6为本发明的电解铜箔的生产设备的示意图(四)。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“电解铜箔的生产设备及其电流调整控制装置”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，予以声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的技术范围。
请参阅图1至图6，本发明一较佳实施例提供一种电解铜箔的生产设备Z，其主要包括一电解槽1、一电极组件2、一电解滚筒3以及至少一电流调整控制装置4。
如图1及图2所示，电解槽1用于收纳铜电解液，于实际应用中，为使电解液于电解槽1中进行循环并再生使用，电解槽1的底部设有电解液入口11，且电解槽1的两侧设有电解液出口(未标号)。须说明的是，电解槽1内部有用于调整电解液的浓度、温度、pH值等参数的控制与检测组件是本领域的常规技术，故于此不多加赘述。
电极组件2作为电解反应的阳极，电极组件2沿电解槽1的槽壁12设置，电解滚筒3作为电解反应的阴极，电解滚筒3设置于电解槽1中，并沿顺时钟方向转动。于实际应用中，电极组件2围绕电解滚筒3浸渍于电解液的一部分，且电极组件2与电解滚筒3之间具有电解液流道E，其宽度通常介于2至1000微米(μm)之间，以供电解液流动而进行电沉积；据此，电极组件2与电解滚筒3之间可通过整流器(图未示)维持于一特定电压，且随着电解滚筒3的转动，从电解液中沉积到电解滚筒3上的铜厚度也逐渐增加，并形成具有一定厚度的生箔，其暴露于电解液的面为具有一定粗糙度的粗糙面，与电解滚筒3接触的面则为光泽面。
更进一步地说，电解槽1的槽壁12具有一弧形壁面，电极组件2包括两个电极板21，其是以避开电解液入口11的涵盖区域的方式，由电解槽1的底部沿弧形壁面延伸至电解槽1的顶部；电解槽1具有一盛装电解液的容置腔，且电解滚筒3的一部分(下方1/4至1/2左右)位于容置腔内。本实施例中，电极板21可采用不溶性阳极材料，例如铅、铅-锑合金、银-铅合金或铟-铅合金，电极板21也可采用DSA(Dimensionally Stable Anode)或DSE(Dimensionally Stable Electrode)材料，即，在钛等阀金属(valve metal)上被覆铂族金属或其氧化物的材料。
如图3及图4所示，电流调整控制装置4设置于电极组件2上，且与电极组件2电性绝缘，具体地说，电流调整控制装置4主要包括一绝缘板41及设置于绝缘板41上的多个分离的导电片42，其中相邻的两个导电片42通过一绝缘层43彼此分离，且每一个导电片42与一整流器(图未示)电性连接。值得说明的是，由于每一个导电片42能对电解滚筒3上成长的生箔的不同位置提供不同的选定电流密度(75至1000安培数(A)/电镀面积(dm2))，以补偿生箔的不同位置的厚度，因此能解决电解铜箔的厚度均匀性不佳且易产生软纹及翘曲等不良的问题。本实施例中，从性价比的角度考虑，电流调整控制装置4所包括的导电片42的数量可介于3至100之间，较佳介于13至26之间，其中每一个导电片42的面积可介于0.13至4.6平方分米(dm2)。
如图1、图2、图5及图6所示，依实际使用需求，电流调整控制装置4的数量可以是一个、两个或两个以上，具体地说，电解槽1的相对两侧分别具有一转筒入口13及一转筒出口14，若只有单一个电流调整控制装置4，则单一个电流调整控制装置4可设置于其中一电极板21上且位于转筒入口13(如图5所示)，或是设置于另一电极板21上且位于转筒出口14(如图6所示)；若是有两个电流调整控制装置4，则两个电流调整控制装置4可分别设置于两个电极板21上，且分别位于转筒入口13及转筒出口14(如图1所示)，或分别位于转筒入口13及转筒出口14与电解液入口11之间(如图2所示)，其中位于转筒入口13或靠近转筒入口13的电流调整控制装置4主要用于控制铜的结晶长核，位于转筒出口14或靠近转筒出口14的电流调整控制装置4主要用于控制晶体的快速成长。
电解铜箔的生产设备Z于使用时，可以先通过调整流经电解液流道E的电解液的流量以使电解滚筒3上成长的生箔的厚度达到所需的厚度，再利用电流调整控制装置4对生箔的不同位置提供不同的选定电流密度，以补偿生箔的不同位置的厚度，最后再将生箔从电解滚筒3上剥离并连续地卷取。
本发明电解铜箔的生产设备Z的技术细节已说明如上，下面将进一步以实验说明本发明的优势。
实验条件如下：电解滚筒3直径2.7m、宽幅1380mm，电极板21面积553.1dm2，电流密度75A/dm2，铜电解液的铜浓度90g/L、酸浓度100g/L、氯浓度35ppm，电流调整控制装置4的每一个导电片42(HDSA)的长(mm)/宽(mm)＝100mm/104mm、面积1.04dm2。
请参阅下表，以基重273g/m2为基准，目标13个点基重，最大值与最小值差小于1克，设定每一个导电片42的输出电流密度为(a)75A/dm2(b)100A/dm2、(c)150A/dm2、(d)200A/dm2、(e)250A/dm2、(f)300A/dm2以及(g)350A/dm2进行厚度、软纹及翘曲改善测试。
表一 对照例的测试条件
表二 对照例的测试结果(一)
表三 对照例的测试结果(二)
如表一至表三所示，因测试中并未进行个别导电片42的电流调整，故基重未达均一(13个点基重，最大值与最小值差小于1克)，但软纹及翘曲的外观问题有得到改善。
表四 实验例的测试条件
表五 实验例的测试结果
如表四及表五所示，因测试中进行了个别导电片42的电流调整，故基重可达均一(13个点基重，最大值与最小值差小于1克)，且软纹及翘曲的外观问题得到明显改善，由此可知，软纹数量的降低幅度与导电片42所施加的电流有很大关系。
实施例可能的技术效果
本发明实施例所提供的电解铜箔的生产设备，其可通过“电流调整控制装置设置于电极组件上，且电流调整控制装置包括一绝缘板及设置于所述绝缘板上的多个分离的导电片”的设计，以解决电解铜箔的厚度均匀性不佳且易产生软纹及翘曲等不良的问题。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims (13)

1.一种电解铜箔的生产设备，其特征在于，所述电解铜箔的生产设备包括：
一电解槽，所述电解槽具有一电解液入口；
一电极组件，所述电极组件沿所述电解槽的一槽壁设置；
一电解滚筒，所述电解滚筒设置于所述电解槽上，且所述电解滚筒与所述电极组件之间具有一电解液流道；以及
至少一电流调整控制装置，至少一所述电流调整控制装置设置于所述电极组件上，其中，至少一所述电流调整控制装置包括一绝缘板以及设置于所述绝缘板上的多个分离的导电片。
2.根据权利要求1所述的电解铜箔的生产设备，其特征在于，所述电解液入口位于所述电解槽的底部，所述电极组件包括两个电极板，且两个所述电极板是以避开所述电解液入口的涵盖区域的方式，由所述电解槽的底部沿所述槽壁延伸至所述电解槽的顶部。
3.根据权利要求2所述的电解铜箔的生产设备，其特征在于，所述电解槽的相对两侧分别具有一转筒入口以及一转筒出口，且至少一所述电流调整控制装置设置于两个所述电极板的其中之一上，并位于所述转筒入口或者所述转筒出口。
4.根据权利要求3所述的电解铜箔的生产设备，其特征在于，所述电解铜箔的生产设备还进一步包括另外一个电流调整控制装置，两个所述电流调整控制装置分别设置于两个所述电极板上，且分别位于所述转筒入口以及所述转筒出口。
5.根据权利要求4所述的电解铜箔的生产设备，其特征在于，所述电流调整控制装置的所述导电片的数量介于3至100之间。
6.根据权利要求5所述的电解铜箔的生产设备，其特征在于，每一个所述导电片的面积介于0.13平方分米至4.6平方分米之间，且施加至每一个所述导电片的一电流密度的范围值介于75安培/平方分米至1000安培/平方分米之间。
7.根据权利要求1所述的电解铜箔的生产设备，其特征在于，相邻的两个所述导电片之间具有一绝缘层，且每一个所述导电片电性连接一整流器。
8.根据权利要求1所述的电解铜箔的生产设备，其特征在于，所述电解槽具有一容置腔，且所述电解滚筒的一部分位于所述容置腔内。
9.根据权利要求1所述的电解铜箔的生产设备，其特征在于，所述电解滚筒是由钛或者不锈钢制成。
10.一种电流调整控制装置，其用于一电解铜箔的生产设备，所述电解铜箔的生产设备包括一电解槽以及一设置于所述电解槽的一槽壁上的电极组件，其特征在于，所述电流调整控制装置包括：
一绝缘板，所述绝缘板设置于所述电极组件上；以及
多个导电片，多个所述导电片设置于所述绝缘板上且彼此分离。
11.根据权利要求10所述的电流调整控制装置，其特征在于，所述导电片的数量介于3至100之间。
12.根据权利要求10所述的电流调整控制装置，其特征在于，每一个所述导电片的面积介于0.13平方分米至4.6平方分米之间，且施加至每一个所述导电片的一电流密度的范围值介于75安培/平方分米至1000安培/平方分米之间。
13.根据权利要求10所述的电流调整控制装置，其特征在于，相邻的两个所述导电片之间具有一绝缘层，且每一个所述导电片电性连接一整流器。
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