CN114318428B - 一种挠性电解铜箔的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种挠性电解铜箔的制备方法，包括：将电解毛箔依次经过预热区预热、拉伸区热拉伸、定型区加热定型，最后进行常规表面处理得到挠性电解铜箔。本发明制备的铜箔挠曲性能优异，具有较高的高温延伸率，同时保持较好的耐热性，在柔性电路板用途中有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于铜箔领域，特别涉及一种挠性电解铜箔的制备方法。
背景技术
挠性电路板具有柔性,摆脱了常规电路平面设计的局限性,可以向三维空间布置线路,其电路更加灵活,技术含量更高。而压延铜箔也由于其本身的柔韧性及抗折弯性,是目前制造挠性印制电路板的主流选择。但压延铜箔的缺点也很明显：一、制造成本较高，对工艺以及设备水平要求很高；二、压延铜箔较厚，受工艺方法所限，很难做薄，因此很难应用在线宽线距50微米以下的高密度挠性印制电路中。这些都限制了压延铜箔的进一步发展和应用。
为了满足挠性板的制造需求，电解铜箔除了应具有与刚性板铜箔一样的电气物理性能外，还应满足以下三点要求：一、具备较好的挠曲性能，一般压延铜箔耐弯折次数是电解铜箔的好几倍；二、具有更高的延伸率，通常刚性板要求4％的延伸率就可满足，挠性版要具有6％以上的延伸率，以适应其耐折性；三、具备较好的耐高温性能，通常两层法FCCL，尤其是涂布法制造2L-FCCL，要承受加热过程中的高温拉力，如果高温下机械强度不够将导致生产无法进行。
针对以上问题，通常采用引入新的添加剂、低温退火等方法。一般电解铜箔有着在厚度方向呈现柱状结构组织发达的特性，目前的方法对这种柱状结构组织改变有限。电解铜箔在反复折动挠曲测试时，裂纹通过在柱状结构组织的晶界界面逐渐传播，使得在折动挠曲运动的较早期时就造成铜箔的结构破坏。此外，现有方法很难实现同时提高电解铜箔的挠曲性能、高温延伸率和耐高温性能。因此，为了解决以上问题，扩大电解铜箔在挠性电路板领域的应用，需要进一步开发新的改善挠曲性能的工艺方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种挠性电解铜箔的制备方法，该方法制备的铜箔挠曲性能优异，具有较高的高温延伸率，同时保持较好的耐热性，在柔性电路板用途中有很好的应用前景。
本发明提供了一种挠性电解铜箔的制备方法，包括：
将电解毛箔依次经过预热区预热、拉伸区热拉伸、定型区加热定型，最后进行常规表面处理得到挠性电解铜箔；其中，预热区温度为600-900℃，拉伸区温度为600-900℃，定型区温度为100-400℃。
所述电解毛箔厚度在210μm以下。
所述热拉伸倍率为1.5-3倍。
所述热拉伸倍率通过在拉伸区设置不同的辊速比实现。
所述热拉伸的比例为60-80％。
所述热拉伸前使用压辊压住拉伸辊。
所述表面处理步骤为酸洗-粗化-固化-灰化-钝化-硅烷涂覆-烘干。
本发明采用加热拉伸的方式。首先，电解得到的毛箔剥离后通过辊传输进入预热区，通过风管进行加热，使铜箔尽快达到拉伸时所需温度，然后进入拉伸区，通过设置不同辊速，对铜箔进行拉伸，高温条件下铜原子运动速率加快，铜箔软化，在拉伸应力作用下，铜箔发生再结晶，同时晶体结构发生转变；最后铜箔经过定型区，在一定张力条件下进行低温热处理，消除铜箔在拉伸过程中产生的内应力，得到尺寸稳定性良好的铜箔。最后，再经过酸洗-粗化-固化-灰化-钝化-硅烷涂覆-烘干的常规表面处理手段得到成品箔。
有益效果
本发明可以同时提高电解铜箔的挠曲性能、高温延伸率和耐高温性能；工艺简单，适用范围宽，便于控制；制备的铜箔挠曲性能优异，具有较高的高温延伸率，同时保持较好的耐热性，在柔性电路板用途中有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图；
图2(a)和(c)分别为一般电解铜箔(对比例1)的平面和截面EBSD晶体方位图；(b)和(d)分别实施例2的平面和截面EBSD晶体方位图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
电解机台生产35μm规格毛箔后，依次进行以下处理：
(1)步骤一：电解毛箔进入预热区预热，预热区设置温度为650℃，使铜箔在拉伸前尽快达到拉伸温度。
(2)步骤二：拉伸区加热拉伸，拉伸区设置温度为650℃，如图1所示，设置拉伸区辊2与辊1速度比为1.6:1，辊2后面的辊速保持与辊2速度一致。对铜箔进行60％的拉伸处理。
(3)步骤三：定型区加热定型，定型区设置温度为250℃，消除拉伸应力。
(4)步骤四：进行常规的表面处理，对经上述处理后的铜箔进行酸洗-粗化-固化-粗化-固化-镀锌灰化-镀铬钝化-硅烷涂覆-烘干的铜箔表面处理，得到35μm规格的成品铜箔。
实施例2
电解机台生产35μm规格毛箔后，依次进行以下处理：
(1)步骤一：电解毛箔进入预热区预热，预热区设置温度为750℃，使铜箔在拉伸前尽快达到拉伸温度。
(2)步骤二：拉伸区加热拉伸，拉伸区设置温度为750℃，如图1所示，设置拉伸区辊2与辊1速度比为1.7:1，辊2后面的辊速保持与辊2速度一致。对铜箔进行70％的拉伸处理。
(3)步骤三：定型区加热定型，定型区设置温度为250℃，消除拉伸应力。
(4)步骤四：进行常规的表面处理，对经上述处理后的铜箔进行酸洗-粗化-固化-粗化-固化-镀锌灰化-镀铬钝化-硅烷涂覆-烘干的铜箔表面处理，得到35μm规格的成品铜箔。
实施例3
电解机台生产35μm规格毛箔后，依次进行以下处理：
(1)步骤一：电解毛箔进入预热区预热，预热区设置温度为850℃，使铜箔在拉伸前尽快达到拉伸温度。
(2)步骤二：拉伸区加热拉伸，拉伸区设置温度为850℃，如图1所示，设置拉伸区辊2与辊1速度比为1.8:1，辊2后面的辊速保持与辊2速度一致。对铜箔进行80％的拉伸处理。
(3)步骤三：定型区加热定型，定型区设置温度为250℃，消除拉伸应力。
(4)步骤四：进行常规的表面处理，对经上述处理后的铜箔进行酸洗-粗化-固化-粗化-固化-镀锌灰化-镀铬钝化-硅烷涂覆-烘干的铜箔表面处理，得到35μm规格的成品铜箔。
实施例4
电解机台生产35μm规格毛箔后，依次进行以下处理：
(1)步骤一：电解毛箔进入预热区预热，预热区设置温度为750℃，使铜箔在拉伸前尽快达到拉伸温度。
(2)步骤二：拉伸区加热拉伸，拉伸区设置温度为750℃，如图1所示，设置拉伸区辊2与辊1速度比为1.3:1，辊3速度与辊2速度一致，辊4与辊3速度比为1.3:1，后面的辊速保持与4速度一致。对铜箔进行两步拉伸处理，最终拉伸比例为70％。
(3)步骤三：定型区加热定型，定型区设置温度为120℃，处理时间为5min。
(4)步骤四：进行常规的表面处理，对经上述处理后的铜箔进行酸洗-粗化-固化-粗化-固化-镀锌灰化-镀铬钝化-硅烷涂覆-烘干的铜箔表面处理，得到35μm规格的成品铜箔。
对比例1
采用普通生产工艺：先电解生产35μm毛箔，然后对毛箔进行酸洗-粗化-固化-粗化-固化-镀锌灰化-镀铬钝化-硅烷涂覆-烘干的铜箔表面处理，得到35μm规格的成品铜箔。电解过程参数如下：
Cu2+：100g/L，
H2SO4：120g/L，
温度：58℃
电流密度：450A/m2
对比例2
采用羟乙基纤维素(HEC)添加剂工艺：电解生产35μm毛箔过程中，在电解液中引入HEC添加剂，其中电解液中HEC添加剂浓度控制在2mg/L。对经上述处理后的毛箔进行酸洗-粗化-固化-粗化-固化-镀锌灰化-镀铬钝化-硅烷涂覆-烘干的铜箔表面处理，得到35μm规格的成品铜箔。电解过程参数如下：
对比例3
采用低温退火工艺：电解机台生产35μm毛箔后，采用酸洗-粗化-固化-粗化-固化-镀锌灰化-镀铬钝化-硅烷涂覆-烘干的铜箔表面处理流程，然后放入烤箱中，在250℃下低温退火1h得到35μm规格的成品铜箔。
对比例4
电解机台生产35μm规格毛箔后，依次进行以下处理：
(1)步骤一：电解毛箔进入预热区预热，预热区设置温度为500℃，使铜箔在拉伸前尽快达到拉伸温度。
(2)步骤二：拉伸区加热拉伸，拉伸区设置温度为500℃，如图1所示，设置拉伸区辊2与辊1速度比为1.6:1，辊2后面的辊速保持与辊2速度一致。对铜箔进行60％的拉伸处理。
(3)步骤三：定型区加热定型，定型区设置温度为250℃，消除拉伸应力。
(4)步骤四：进行常规的表面处理，对经上述处理后的铜箔进行酸洗-粗化-固化-粗化-固化-镀锌灰化-镀铬钝化-硅烷涂覆-烘干的铜箔表面处理，得到35μm规格的成品铜箔。
对上述实施例和对比例制备的电解铜箔进行性能测试，结果统计如表1所示。
表1.实施例和对比例制备35μm铜箔性能对比
分析表1可以发现：(1)经过加热拉伸处理后，铜箔的常温和高温下的抗拉强度和延伸率都得到改善，且随着拉伸比例增加，改善效果越明显；(2)经过加热拉伸处理后，铜箔的耐弯折性能较对比例提高了一倍左右，且随着拉伸比例增加，改善效果越明显；(3)对比实施例3和实施例4，两步拉伸比一步拉伸更有效。(4)通过比较实施例1、对比例1和对比例4，当铜箔在较低的温度下进行拉伸时，对抗拉强度、延伸率以及耐弯折性能提升不明显。
图2可看到铜箔经加热拉伸后，晶体尺寸明显增加，晶粒内的等轴晶被拉长，出现大量的位错，晶粒取向从{101}向{112}转变，这有利于提高铜箔的延伸率和抗拉强度。同时电解铜箔的柱状晶体结构被破坏，转变为类似压延铜箔的层状晶体结构。这种晶体结构不利于传播粒子界面内的裂纹，从而表现出优异的耐弯折性能。
Claims (4)
1.一种挠性电解铜箔的制备方法，包括：
将电解毛箔依次经过预热区预热、拉伸区热拉伸、定型区加热定型，最后进行常规表面处理得到挠性电解铜箔；其中，预热区温度为600-900 ℃，拉伸区温度为600-900 ℃，定型区温度为100-400 ℃；所述电解毛箔厚度在210 μm以下；所述热拉伸的拉伸倍率为1.5-3倍，所述热拉伸的拉伸倍率通过在拉伸区设置不同的辊速比实现。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述热拉伸的比例为60-80%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述热拉伸前使用压辊压住拉伸辊。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述表面处理步骤为酸洗-粗化-固化-灰化-钝化-硅烷涂覆-烘干。
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