CN115821260A - 一种用于复合铜箔膜的水电镀方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于复合铜箔膜的水电镀方法及设备，所述水电镀设备包括铜电镀槽和保护电镀槽，形成有金属铜溅射层的聚酯薄膜输入铜电镀槽并形成金属铜电镀层；形成金属铜电镀层的聚脂薄膜从铜电镀槽输入保护电镀槽并形成保护层。本申请通过将形成有金属铜溅射层的聚酯薄膜通过第一导电液体与电源负极联通；将形成有金属铜电镀层的聚酯薄膜通过第二导电液体与电源负极联通，彻底去掉了导电辊，让聚酯薄膜上的金属铜溅射层与第一导电液体和第二导电液体通过非接触的液体方式与电源负极联通，杜绝了现有技术在导电辊上形成刺破薄膜的镀层的情况。

Description

一种用于复合铜箔膜的水电镀方法及设备

技术领域

本申请涉及可用做锂离子电池的负极集流体的复合铜箔膜的制造方法及设备，尤其涉及一种用于复合铜箔膜的水电镀方法及设备。

背景技术

锂离子电池中的集流体由用于导电的金属箔膜组成，主要作用是承载正负极的电极材料，同时收集电流和传导电子。常见的正极集流体采用的是铝箔，常见的负极集流体采用的是铜箔。

CN 114481080 A公开了一种真空镀、水镀一体化设备和超薄铜箔的生产方法，该设备包括真空腔体、绕卷装置和电镀装置，绕卷装置用于对薄膜进行绕卷，真空腔室用于对绕卷装置中的薄膜进行真空蒸镀，电镀装置用于对蒸镀后的薄膜进行电镀。该现有技术的铜箔需要在高温下将靶材蒸发成气体然后附着在非金属的基材层的表面，靶材的蒸发温度越高，基材层越容易出现熔断或烫破之类的缺陷。因而，现有技术通过蒸镀的方式生产的一般是复合铝箔，很少有蒸镀制备复合铜箔的情形，因为铜的蒸发温度更高。靶材的蒸发温度越高，就需要基材层的运转速度越快，因而蒸镀形成的铜层也会越薄，铜箔的导电性能也会相应的变差，并不适于用做锂离子电池的集流体。另外，由于蒸镀需要以较快的速度运转薄膜，因此蒸镀获得的铜层不但厚度很难提升，而且致密性、均匀性都较差，很容易发生脱落。另外，由于蒸镀的铜层的厚度、致密性等缺陷，导致其方阻很大，后续进行水电镀的时候能耗会很高。

关于水电镀工艺，CN 113755917 A公开了一种电镀系统，包括依次设置的放卷机构、多个清洗电镀装置和收卷机构，每个清洗电镀装置包括清洗机构和电镀机构；清洗机构包括第一储液箱、第一过辊、第一导电辊和第二导电辊，第一储液箱内存储有清洗液，第一过辊、第一导电辊和第二导电辊均转动连接在第一储液箱内，且第二导电辊浸没在清洗液的液面以下。该现有技术可解决电镀系统中的导电辊上面容易镀铜和形成晶体从而刺破待镀产品的问题。通过该现有技术的描述可见，在涉及薄膜表面进行电镀的工艺上，需要特别考虑导电辊镀铜问题，以避免导电辊刺破薄膜。然而这需要沿着薄膜的行进方向设置额外的清洗装置，但是这也很难彻底杜绝残留的电镀液逐渐积累到导电辊上，需要定期对导电辊进行停机清洗，这不但增加了成本和能耗，也降低了生产效率。

发明内容

本申请要解决的技术问题是提供一种用于复合铜箔膜的水电镀方法及设备，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本申请提出了一种用于复合铜箔膜的水电镀设备，所述复合铜箔膜包括由聚酯薄膜构成的基材层、附着在基材层的两侧的金属铜溅射层、以及在金属铜溅射层的外侧形成的金属层电镀层和保护层，其中，所述水电镀设备包括铜电镀槽和保护电镀槽，形成有金属铜溅射层的聚酯薄膜输入铜电镀槽并形成金属铜电镀层；形成金属铜电镀层的聚脂薄膜从铜电镀槽输入保护电镀槽并形成保护层。

优选地，沿着聚脂薄膜输入铜电镀槽的方向，在铜电镀槽的上游和下游分别设置有一个第一液体导电槽，形成有金属铜溅射层的聚酯薄膜通过与第一液体导电槽中的第一导电液体接触而与电源负极联通；沿着聚脂薄膜输入保护电镀槽的方向，在保护电镀槽的上游和下游分别设置有一个第二液体导电槽，形成有金属铜电镀层的聚酯薄膜通过与第二液体导电槽中的第二导电液体接触与电源负极联通；第一液体导电槽和第二液体导电槽中分别浸泡有与电源负极导通的第一金属电极和第二金属电极。

优选地，第一液体导电槽的液面下方设置有第一转向辊，形成有金属铜溅射层的聚酯薄膜从第一液体导电槽的液面上方进入液面下方，并通过围绕第一转向辊而转向液面上方；第二液体导电槽的液面下方设置有第二转向辊形成有金属铜电镀层的聚酯薄膜从第二液体导电槽的液面上方进入液面下方，并通过围绕第二转向辊而转向液面上方。

优选地，第一液体导电槽中的第一导电液体与铜电镀槽的铜电镀液的成分相同；第二液体导电槽中的第二导电液体与保护电镀槽的保护电镀液的成分相同。

优选地，铜电镀槽中的铜电镀液中浸泡有与电源正极导通的铜金属电极；保护电镀槽中的保护电镀液中浸泡有与电源正极导通的保护金属电极。

优选地，铜电镀槽的液面下方至少设置有一个第三转向辊，聚酯薄膜从铜电镀槽的液面上方进入液面下方，并通过围绕第三转向辊而转向液面上方；保护电镀槽的液面下方至少设置有一个第四转向辊，聚酯薄膜从保护电镀槽的液面上方进入液面下方，并通过围绕第四转向辊而转向液面上方。

优选地，第一液体导电槽、铜电镀槽、第二液体导电槽以及保护电镀槽之间设置有多个张紧辊。

本申请还提出了一种用于复合铜箔膜的水电镀方法，所述复合铜箔膜包括由聚酯薄膜构成的基材层、附着在基材层的两侧的金属铜溅射层、以及在金属铜溅射层的外侧形成的金属层电镀层和保护层，其中，所述水电镀方法包括如下步骤：将形成有金属铜溅射层的聚酯薄膜输入铜电镀槽，在金属铜溅射层的外侧采用电镀工艺形成金属铜电镀层；将形成金属铜电镀层的聚脂薄膜从铜电镀槽输入保护电镀槽，在金属铜电镀层的外侧通过电镀工艺形成保护层。

优选地，将形成有金属铜溅射层的聚酯薄膜通过第一导电液体与电源负极联通；将形成有金属铜电镀层的聚酯薄膜通过第二导电液体与电源负极联通。

优选地，第一导电液体和第二导电液体中分别浸泡有与电源负极导通的第一金属电极和第二金属电极，所述聚酯薄膜与所述第一金属电极和第二金属电极通过非接触的液体方式与电源负极联通。

本申请通过将形成有金属铜溅射层的聚酯薄膜通过第一导电液体与电源负极联通；将形成有金属铜电镀层的聚酯薄膜通过第二导电液体与电源负极联通，彻底去掉了导电辊，让聚酯薄膜上的金属铜溅射层与第一导电液体和第二导电液体通过非接触的液体方式与电源负极联通，杜绝了现有技术在导电辊上形成刺破薄膜的镀层的情况。

附图说明

以下附图仅旨在于对本申请做示意性说明和解释，并不限定本申请的范围。

图1显示的是根据本申请的一个具体实施例的复合铜箔膜的结构示意图。

图2显示的是根据本申请的另一个具体实施例的复合铜箔膜的结构示意图。

图3显示的是根据本申请的一个具体实施例的用于复合铜箔膜的制造系统的结构示意图。

图4显示的是根据本申请的另一个具体实施例的用于复合铜箔膜的制造系统的预镀膜处理设备的结构示意图。

图5显示的是根据本申请的一个具体实施例的用于复合铜箔膜的水电镀设备的结构示意图。

具体实施方式

为了对本申请的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本申请的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

如图1-2所示，本发明提出了一种可用做锂离子电池的负极集流体的复合铜箔膜，该复合铜箔膜由基材层1和附着在基材层1的两侧的导电层2构成，该导电层2主要由金属铜构成。如前所述，由于金属铜的蒸发温度较高，如果通过蒸镀的方式附着在高分子材料构成的基材层1的表面会破坏基材层1的表面结构的均匀性，而且难以获得足够的电气性能所需的厚度，并且堆叠的厚度越大越容易脱落掉粉，不适于用做负极集流体。

有鉴于此，本申请提出了一种复合铜箔膜，其中的导电层2采用了多层导电结构，在图示具体实施例中，导电层2从内向外依次包括金属铜溅射层21、金属铜电镀层22以及保护层23。其中，金属铜溅射层21是采用真空溅射工艺形成在基材层1的两侧表面的一层厚度为5-15nm的金属铜，金属铜电镀层22是采用水电镀工艺在金属铜溅射层21的外表面上生长形成的一层100-500nm的金属铜，保护层23是通过电镀或化学腐蚀工艺对金属铜电镀层22的外表面进行钝化处理后形成的致密保护层，优选的，所述保护层23是通过电镀工艺形成的一层5-15nm的金属铬保护层。

本申请的复合铜箔膜中，真空溅射形成的金属铜溅射层的致密性和附着力远优于蒸镀工艺，而且由于所需厚度很薄，基材层的运转速度可以很快，基本杜绝了基材层出现熔断或烫破之类的缺陷的可能性。金属铜溅射层的厚度虽然很薄，但是可以提供基本的导电性能，因而可以进一步通过水电镀的方式在其表面生长得到较厚的金属铜层。通过真空溅射工艺和水电镀工艺的结合，本申请可以在不破坏基材层表面结构的前提下获得优异的电气性能和附着力，后面将对此进一步说明。

另外，为了避免由于基材层的表面结构不均匀所导致的金属铜层附着力不够的问题，本申请还提出了一种改进的基材层1，在本申请的一个具体实施例中，本申请的基材层1是由添加了聚酯功能母料的聚酯薄膜制成的，所述基材层1可以是表层和底层添加了所述聚酯功能母料的包含表层A、芯层B、底层C的三层结构的聚酯薄膜(图1)，或者是添加了聚酯功能母料的单层结构的聚酯薄膜(图2)。

本发明中所称的聚酯是指由选自包含二元酸的多元羧酸以及它们的成酯性衍生物中的一种或二种以上、与选自包含二元醇的多元醇中的一种或二种以上形成的聚酯；或由羟基羧酸以及它们的成酯性衍生物形成的聚酯；或由环状酯形成的聚酯。聚酯的制造可以按照现有公知的方法进行。例如，以PET的制备为例，其可以通过如下方法获得：对苯二甲酸与乙二醇的酯化后进行缩聚的方法；或者以对苯二甲酸二甲酯之类的对苯二甲酸的烷基酯与乙二醇进行酯交换反应后进行缩聚的方法。本发明的聚酯优选为PET。

在一个具体实施例中，构成所述基材层1的所述聚酯薄膜为含有5～20wt％的聚酯功能母料的单层聚酯薄膜，或者为表层A和底层C含有5～20wt％的聚酯功能母料的包含表层A、芯层B、底层C的三层结构的聚酯薄膜，所述聚酯功能母料由包括如下重量份的原料制备而成：聚间苯二亚甲基二酰胺30-50重量份、新癸酸钴1-3重量份、二丁基羟基甲苯3-5重量份、1，4-二碘苯5～10重量份、二氧化硅20～30重量份、PET 50-100重量份。

本发明的聚酯功能母料可以制备成颗粒或者切片形式，在生产聚酯薄膜的过程中添加到普通聚酯中，以制备获得本发明的基材层1。例如，可以将80～95wt％的不含其它成分的聚酯与5～20wt％的本发明的聚酯功能母料进行熔融共混，然后通过拉伸等工艺生产获得单层结构的基材层1，或者通过多层共挤工艺获得本发明的基材层1的表层结构等。

本发明的聚酯功能母料的各原料组分，均可以以颗粒料的形式均匀混合之后，利用诸如挤出机之类的设备挤出、造粒获得本发明的聚酯功能母料。

在一个具体实施例中，可以在常温下，将50-100重量份的粉状PET、20～30重量份的纳米二氧化硅、30-50重量份的粉状聚间苯二亚甲基二酰胺、1-3重量份的粉状新癸酸钴、3-5重量份的粉状二丁基羟基甲苯以及5～10重量份的粉状1，4-二碘苯加入混料机中预分散混合，转速在1500～2000rpm，混合30～60分钟，形成混合料。然后通过双螺杆挤出机进行熔融挤出，之后水冷造粒或切片，获得所述聚酯功能母料。

在另一个具体实施例中，例如，可以在制备获得聚酯功能母料的切片之后，取5～20wt％的聚酯功能母料，添加到80～95wt％的PET颗粒中均匀混合，二者熔融共混，最后通过拉伸等工艺生产获得单层结构的基材层1，或者通过多层共挤工艺获得三层结构的基材层1的表层A和底层B。

下面以单层聚酯薄膜为例，进一步说明本发明的用于复合铜箔膜的聚酯薄膜的制备方法。本发明的用于复合铜箔膜的聚酯薄膜的制备方法包括如下步骤：

将以下重量比的组分：80～95wt％的PET树脂，5～20wt％的聚酯功能母料分别经过电子秤计量，进入混合料仓中进行混合制成混合料。

之后混合料进入排气式双螺杆挤出机，调整双螺杆挤出机的温度为270℃～280℃。

物料在挤出机中熔融后，经过过滤，挤出制成厚片。厚片的厚度、轮廓可以通过挤出机挤出量、铸片辊转速、模头开度进行调整。

将上述厚片在50℃～90℃温度下预热，进入300℃～500℃的红外加热区，用40～150m/min的线速度进行纵向拉伸，纵向拉伸倍率是4.0，得到拉伸片。

将拉伸片在90℃～120℃温度下预热，在100℃～160℃温度下进行横向拉伸，横向拉伸倍率是3.8。之后在160℃～240℃温度下定型，再经过100℃～50℃温度冷却，制得用于复合铜箔膜的聚酯薄膜。

制得的聚酯薄膜的厚度为6-10μm。

下面以三层聚酯薄膜为例，进一步说明本发明的用于复合铜箔膜的聚酯薄膜的制备方法。本发明的用于复合铜箔膜的聚酯薄膜的制备方法包括如下步骤：

将以下重量比的组分：80～95wt％的PET树脂，5～20wt％的聚酯功能母料分别经过电子秤计量，进入混合料仓中进行混合制成混合料。

之后混合料进入排气式双螺杆挤出机E。

将100％的PET树脂，投入预结晶器中，以160℃温度预结晶15分钟，之后PET料进入干燥塔中，在160℃温度下干燥6小时，之后进入单螺杆挤出机F。

调整双螺杆挤出机E和F的温度为270℃～280℃。

物料在两台挤出机中熔融后，经过过滤，以双螺杆挤出机E挤出的物料作为表层A和底层C，单螺杆挤出机F挤出的物料作为芯层B，经过多层共挤工艺制成三层复合的厚片。厚片的厚度、轮廓可以通过挤出机挤出量、铸片辊转速、模头开度进行调整。

将上述厚片在50℃～90℃温度下预热，进入300℃～500℃的红外加热区，用40～150m/min的线速度进行纵向拉伸，纵向拉伸倍率是4.0，得到拉伸片。

将拉伸片在90℃～120℃温度下预热，在100℃～160℃温度下进行横向拉伸，横向拉伸倍率是3.8。之后在160℃～240℃温度下定型，再经过100℃～50℃温度冷却，制得所述三层结构的聚酯薄膜。

制得的聚酯薄膜的厚度为6-10μm，其中A层的厚度为1-2μm，B层的厚度为2-8μm，C层的厚度为1-2μm。

实施例1-5

按照下表的原料重量份比例，分别制备获得聚酯功能母料切片，然后投入普通PET树脂制备获得单层结构的用于复合铜箔膜的聚酯薄膜。

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						聚间苯二亚甲基二酰胺	30	35	40	45	50
新癸酸钴	1	1.5	2	2.5	3
						二丁基羟基甲苯	3	3.5	4	4.5	5
1，4-二碘苯	5	7	7.5	8	10
						二氧化硅	20	22	25	27	30
PET	50	65	75	85	100
						制备单层基材层的切片量	5wt％	10wt％	13wt％	15wt％	20wt％
基材层厚度μm	6	7	8	9	10

对比例6-10

按照上述实施例同样的方法，按下表的原料重量份比例制备作为对比的聚酯薄膜。

	对比例6	对比例7	对比例8	对比例9	对比例10
						聚间苯二亚甲基二酰胺	0	35	40	45	50
新癸酸钴	1	0	2	2.5	3
						二丁基羟基甲苯	3	3.5	0	4.5	5
1，4-二碘苯	5	7	7.5	0	10
						二氧化硅	20	22	25	27	0
PET	80	66.5	79	93	130
						制备单层基材层的切片量	5wt％	10wt％	13wt％	15wt％	20wt％
基材层厚度μm	6	7	8	9	10

分别测试制备获得各聚脂薄膜的性能参数，同时将未添加任何功能母料的纯PET制备的8μm厚的薄膜进行对比，各性能参数如下表所示。

分别通过真空溅射工艺在上表所述聚脂薄膜的两侧表面形成金属铜溅射层，控制真空溅射的两侧金属铜层的厚度均为5nm，测试制备形成的薄膜的表面裂纹参数。

通过上述膜层的性能参数和金属镀层的裂纹情况可见，通过添加本申请的聚酯功能母料制备的聚酯薄膜，其孔隙率、吸水率、氧气透过率等性能均有大幅提升，而且形成金属铜导电层之后未见明显裂纹的扩展。

进一步地，测试上表所示聚酯薄膜的两侧的金属铜溅射层的电阻率差异，如下表所示。

通过添加本申请的聚酯功能母料制备的聚酯薄膜，其上形成的金属铜溅射层的电阻率差异明显小于未添加功能母料的薄膜，表明其两侧结构具有更加优异的一致性。

进一步地，由于本申请需要首先在基材层1的表面形成金属铜溅射层21，因而溅射时基材层1需要控制在较低的温度下运转。虽然改进后的基材层1的聚脂薄膜具有优异的孔隙率、吸水率、氧气透过率等性能，但是仍然需要防范低温下聚脂薄膜表面吸水然后溅射时释放水分对真空度的干扰问题。

因此，在一个具体实施例中，如图2所示，为了避免溅射时基材层1的水分吸收和释放问题，导电层2和基材层1之间的基材层1的外侧还溅射形成有一层阻隔层11，以提高导电层2的性能。具体地，可以通过双旋转阴极、中频反应磁控溅射的方式在基材层1的两侧表面分别沉积一层2-3nm的二氧化硅构成的阻隔层11，以对基材层1的表面形成包覆隔绝，并在基材层1的表面形成疏水结构。

再进一步地，由于阻隔层11的厚度很小，为了提高阻隔层11在基材层1的表面的附着力，在溅射形成阻隔层11之前，优选对基材层1的表面进行电晕处理，以在基材层1的表面形成一层1-2nm厚的电晕层10，阻隔层11形成在电晕层10的外侧。电晕处理是一种现有技术，其基本原理是利用高频率高电压在被处理的塑料表面电晕放电，使基材层1的表面变粗糙，以增加基材层1的表面对阻隔层11的附着能力。

当然，本领域技术人员应当理解，所述电晕层10和阻隔层11同样也可以形成在图1所示的三层结构的聚酯薄膜构成的基材层1的表面。

下面参照图3-4进一步说明本申请的用于复合铜箔膜的制造系统。

如图所示，本申请的用于复合铜箔膜的制造系统包括用于制备构成基材层1的聚脂薄膜的制膜设备100、用于对聚酯薄膜进行预处理并在其两侧形成金属铜溅射层21的预镀膜处理设备200、以及在金属铜溅射层21的外侧形成金属层电镀层22和保护层23的水电镀设备300。

其中，所述制膜设备100包括用于制备聚酯功能母料的混料机101和第一挤出机102。如前所述，可以在常温下在混料机101中添加如下重量份的原料：聚间苯二亚甲基二酰胺30-50重量份、新癸酸钴1-3重量份、二丁基羟基甲苯3-5重量份、1，4-二碘苯5～10重量份、二氧化硅20～30重量份、PET 50-100重量份。更具体地，可以将50-100重量份的粉状PET、20～30重量份的纳米二氧化硅、30-50重量份的粉状聚间苯二亚甲基二酰胺、1-3重量份的粉状新癸酸钴、3-5重量份的粉状二丁基羟基甲苯以及5～10重量份的粉状1，4-二碘苯加入混料机101中预分散混合，转速在1500～2000rpm，混合30～60分钟，形成混合料。然后通过第一挤出机102(例如，双螺杆挤出机)进行熔融挤出，之后水冷造粒或切片，获得所述聚酯功能母料。

从第一挤出机102输出的聚酯功能母料与普通PET树脂进料管103输入的普通PET树脂通过管道输入混合料仓104中均匀混合并进一步输入第二挤出机105。如前所述，例如，可以将第一挤出机102获得的5～20wt％的聚酯功能母料与普通PET树脂进料管103输入的80～95wt％的普通PET树脂，输入到混合料仓104中进行混合制成混合料，然后进入第二挤出机105(例如，排气式双螺杆挤出机E)。

通过第二挤出机105熔融的聚酯功能母料分别通过表层管道和底层管道输入薄膜制备机构108制备获得聚酯薄膜的表层A以及底层C，普通PET树脂通过第三挤出机109(例如，单螺杆挤出机F)以及芯层管道输入薄膜制备机构108制备获得聚脂薄膜的芯层B。如前所述，例如，以双螺杆挤出机E挤出的物料作为表层A和底层C，单螺杆挤出机F挤出的物料作为芯层B，经过薄膜制备机构108的多层共挤工艺制成三层复合的厚片；将上述厚片在50℃～90℃温度下预热，进入300℃～500℃的红外加热区，用40～150m/min的线速度进行纵向拉伸，纵向拉伸倍率是4.0，得到拉伸片；将拉伸片在90℃～120℃温度下预热，在100℃～160℃温度下进行横向拉伸，横向拉伸倍率是3.8；之后在160℃～240℃温度下定型，再经过100℃～50℃温度冷却，制得三层结构的聚酯薄膜。

进一步地，如图4所示，预镀膜处理设备200包括对制膜设备100制备获得的聚酯薄膜的表面进行电晕处理以获得电晕层10的电晕腔201、环形真空溅射腔202以及收料腔203；经过电晕处理的聚酯薄膜由电晕腔201输入环形真空溅射腔202，通过环形真空溅射腔202，在电晕层10的外侧溅射形成阻隔层11，在阻隔层11的外侧溅射形成金属铜溅射层21；形成金属铜溅射层21的聚酯薄膜由环形真空溅射腔202输入收料腔203中将聚酯薄膜收料成卷。

电晕腔201、环形真空溅射腔202和收料腔203形成为一个整体结构，为了在换料时保持环形真空溅射腔202的真空度，在环形真空溅射腔202的进料口和出料口均设置有换料闸门2025，用于换料时将环形真空溅射腔202与电晕腔201和收料腔203隔绝，如图所示。换料闸门2025成对设置在环形真空溅射腔202的进料口和出料口的外侧，换料闸门2025之间留有供聚酯薄膜通过的狭缝，闸门闭合时将聚脂薄膜夹持在中间，伸出环形真空溅射腔202的聚酯薄膜可以分别与新的供料卷和收料卷的端部粘贴而后完成接续换料。

电晕腔201内设置有多组张紧辊，以维持聚酯薄膜运转过程中的张紧度。电晕腔201内部设置有电晕电极2011，用于在聚酯薄膜的至少一侧形成电晕层10。

图中结构可以看出，预镀膜处理设备200经过一次运转，仅可在聚酯薄膜的一侧形成阻隔层11和金属铜溅射层21，因此为了在聚酯薄膜两侧均形成阻隔层11和金属铜溅射层21，需要在一卷聚酯薄膜完成溅射之后，将收料卷重新装载到电晕腔201中在聚酯薄膜的另一侧再溅射一次。因此，电晕腔201中的电晕电极2011只需要设置一组结构，只需要在需要溅射的一侧形成电晕层10，而后方便在电晕层10上形成阻隔层11。

环形真空溅射腔202的中部设置有一个中空的冷却辊2029，工作时冷却辊2029中通有冷却介质，聚脂薄膜紧贴在冷却辊2029的外侧运转，通过冷却辊2029将聚酯薄膜冷却到零下20-30摄氏度左右，以防止溅射时将聚酯薄膜烫破。

围绕冷却辊2029，在环形真空溅射腔202中设置有多个溅射腔，在图中总共显示有七个腔室，其中中间的腔室没有设置溅射物料，两侧各有三个腔室可以作为溅射腔使用。

其中，环形真空溅射腔202至少包括一个设置于上游的阻隔料溅射腔2021，阻隔料溅射腔2021的下游至少包括一个铜料溅射腔2022。例如，在聚酯薄膜运转的上游的头两个溅射腔可以设置为阻隔料溅射腔2021，其中可以设置例如形成二氧化硅阻隔层的两个对向旋转的棒材物料。溅射时棒材物料作为原料供给源，在高压作用下将二氧化硅之类的阻隔材料溅射到聚酯薄膜上。对向旋转的棒材物料可以形成更均匀的溅射层结构。在阻隔料溅射腔2021的下游的另外四个溅射腔可以设置为铜料溅射腔2022，其中前两个溅射腔中设置的是对向旋转的铜棒材物料。根据实际需要，可以仅将上游的第一个溅射腔作为阻隔料溅射腔2021，后续的三个溅射腔作为铜料溅射腔2022，最后的两个溅射腔可以设置单根铜棒材物料，以在最外侧形成同一方向分布的金属铜溅射层21，以便于后续水电镀时的铜层的生产速度保持一致。

为了避免聚酯薄膜表面的水汽对溅射的干扰，环形真空溅射腔202的进料口一侧设置有至少一个对输入的聚脂薄膜进行去水汽烘烤的第一红外加热单元2023。

进一步地，由于溅射时聚酯薄膜保持在极低的温度下运转，低温聚酯薄膜进入收料腔203将会很容易在其上形成冷凝水，因此，在环形真空溅射腔202的出料口一侧设置有至少一个对输料滚轴进行加热的第二红外加热单元2024，输料滚轴进而对输出的聚脂薄膜进一步加热。采用对输料滚轴进行间接加热，是因为聚酯薄膜温度很低，直接加热温度场不均匀，容易烫破或者加热温度不一致，因而通过间接加热的方式的加热更均匀，提高聚酯薄膜的温度的效率也更高。

再次参照图3，并参照图5，本申请的水电镀设备300包括铜电镀槽301和保护电镀槽302，形成有金属铜溅射层21的聚酯薄膜输入铜电镀槽301并形成金属铜电镀层22；形成金属铜电镀层22的聚脂薄膜从铜电镀槽301输入保护电镀槽302并形成保护层23。具体工艺方法是，将形成有金属铜溅射层21的聚酯薄膜输入铜电镀槽301，在金属铜溅射层21的外侧采用电镀工艺形成金属铜电镀层22；将形成金属铜电镀层22的聚脂薄膜从铜电镀槽301输入保护电镀槽302，在金属铜电镀层22的外侧通过电镀工艺形成保护层23。如前所述，形成的金属铜电镀层22的厚度为100-500nm，形成的保护层23的厚度为5-15nm，优选所述保护层23是金属铬保护层。

如前所述，金属铜溅射层的厚度虽然很薄，但是可以提供基本的导电性能，因而通过预镀膜处理设备200处理之后的聚酯薄膜，其表面形成有一层金属铜溅射层21，之后采用传统已知的水电镀工艺，可以在铜电镀槽301和保护电镀槽302中分别形成金属铜电镀层22和保护层23。例如，可以在铜电镀槽301中添加硫酸铜为主的电解液，在保护电镀槽302中添加铬酐和硫酸为主的电解液，通过控制聚酯薄膜的运转速度和电镀槽的长度控制镀层的厚度。

以实施例1-5制备的聚脂薄膜作为基材层，分别经过电晕处理、溅射阻隔层、溅射金属铜溅射层、电镀金属铜电镀层、电镀保护层，制备获得如下参数的复合铜箔膜。

通过测量参数可见，本申请的复合铜箔膜具备优异的电气性能，而且导电层附着力极强，常规使用几乎不会出现导电层剥离的情况。

下面参照图5进一步详细说明本申请的水电镀设备及方法。

如图，沿着聚脂薄膜输入铜电镀槽301的方向，在铜电镀槽301的上游和下游分别设置有一个第一液体导电槽3011，形成有金属铜溅射层21的聚酯薄膜通过与第一液体导电槽3011中的第一导电液体3012接触而与电源负极联通。如前所述，第一导电液体3012可以是例如硫酸铜为主的电解液。

同样的，沿着聚脂薄膜输入保护电镀槽302的方向，在保护电镀槽302的上游和下游分别设置有一个第二液体导电槽3021，形成有金属铜电镀层22的聚酯薄膜通过与第二液体导电槽3021中的第二导电液体3022接触与电源负极联通。如前所述，第二导电液体3022可以是例如铬酐和硫酸为主的电解液。

经过预镀膜处理设备200处理之后的聚酯薄膜，其上形成有一层金属铜溅射层21，通过这层金属铜溅射层21进行水电镀，通常需要利用导电辊与其接触，将电源的负极与金属铜溅射层21形成电连接关系。然而，随着聚酯薄膜的运转，聚酯薄膜上浸渍的电解液会逐渐转移到导电辊上，由于导电辊上通有电，会将电解液中的金属解析出来并附着在导电辊上，日积月累导电辊上就会镀上一层金属。由于这层金属不是正常电镀上去的，因而镀层很不均匀，容易刺破薄膜导致产品报废。

本申请的具体工艺方法是彻底不用导电辊，而是让聚酯薄膜上的金属铜溅射层21与第一导电液体3012和第二导电液体3022接触，将形成有金属铜溅射层21的聚酯薄膜通过第一导电液体3012与电源负极联通；将形成有金属铜电镀层22的聚酯薄膜通过第二导电液体3022与电源负极联通。

具体地，第一液体导电槽3011和第二液体导电槽3021中可以分别浸泡与电源负极导通的第一金属电极3013和第二金属电极3023，因而聚酯薄膜可以与第一金属电极3013和第二金属电极3023通过非接触的液体方式与电源负极联通。

本申请通过去掉导电辊，让聚酯薄膜上的金属铜溅射层与第一导电液体和第二导电液体通过非接触的液体方式与电源负极联通，杜绝了现有技术在导电辊上形成刺破薄膜的镀层的情况。

进一步优选地，第一液体导电槽3011中的第一导电液体3012可以与铜电镀槽301的铜电镀液的成分相同；第二液体导电槽3021中的第二导电液体3022可以与保护电镀槽302的保护电镀液的成分相同。这样的好处是，经过第一导电液体3012和第二导电液体3022的聚酯薄膜不需要清洗，不需要担心引入外来杂质的问题。另外，例如，当第一液体导电槽3011通过第一金属电极3013联通负极的时候，会对金属铜溅射层略微进行一些电离，通过设置第一导电液体3012与铜电镀槽301的铜电镀液的成分相同，可以适当使第一导电液体3012中的铜离子保持饱和状态，可以缓解金属铜溅射层的电离程度。另外，还可以设置第一金属电极3013为金属铜棒，负极电离发生的时候优先电离的是第一金属电极3013，也可以进一步减缓金属铜溅射层的电离程度。同样的，通过设置第二导电液体3022与保护电镀槽302的保护电镀液的成分相同，如果保护层的金属为铬，则第二金属电极3023也可以设置成铬合金棒，同样可以减缓保护层的电离程度。

进一步地，如图所示，第一液体导电槽3011的液面下方设置有第一转向辊3014，形成有金属铜溅射层21的聚酯薄膜从第一液体导电槽3011的液面上方进入液面下方，并通过围绕第一转向辊3014而转向液面上方；第二液体导电槽3021的液面下方设置有第二转向辊3024形成有金属铜电镀层22的聚酯薄膜从第二液体导电槽3021的液面上方进入液面下方，并通过围绕第二转向辊3024而转向液面上方。第一液体导电槽3011和第二液体导电槽3021的液面下方最好尽可能少的设置辊子，而且为了避免镀上金属，第一液体导电槽3011和第二液体导电槽3021的内侧壁面以及其中的结构尽可能采用不导电的材料制成，包括第一转向辊3014和第二转向辊3024都采用不导电的橡胶制成，两个辊子的转轴优选采用例如具备自润滑功能的尼龙制成。

进一步地，铜电镀槽301中的铜电镀液中浸泡有与电源正极导通的铜金属电极3015；保护电镀槽302中的保护电镀液中浸泡有与电源正极导通的保护金属电极3025，若保护层为铬，则保护金属电极由金属铬或者铬合金制成。

进一步地，如图所示，铜电镀槽301的液面下方至少设置有一个第三转向辊3016，聚酯薄膜从铜电镀槽301的液面上方进入液面下方，并通过围绕第三转向辊3016而转向液面上方；保护电镀槽302的液面下方至少设置有一个第四转向辊3026，聚酯薄膜从保护电镀槽302的液面上方进入液面下方，并通过围绕第四转向辊3026而转向液面上方。当然，有关铜电镀槽301和保护电镀槽302的内部也可以采用任何一种现有技术的结构样式，并不仅限于图示的具体结构。

另外，如图所示，第一液体导电槽3011、铜电镀槽301、第二液体导电槽3021以及保护电镀槽302之间可以设置多个张紧辊303，以保持聚酯薄膜的张紧运行状态，避免薄膜纠缠重叠撕破。这些张紧辊303同样优选采用不导电的诸如橡胶之类的材料制成。另外，铜电镀槽301和保护电镀槽302之间可以设置薄膜清洗装置304，以避免前方的铜电镀槽301中的导电液引入后方的保护电镀槽302造成污染。

本领域技术人员应当理解，虽然本申请是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本申请的保护范围。

以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，并非用以限定本申请的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本申请的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于复合铜箔膜的水电镀设备，所述复合铜箔膜包括由聚酯薄膜构成的基材层、附着在基材层的两侧的金属铜溅射层(21)、以及在金属铜溅射层(21)的外侧形成的金属层电镀层(22)和保护层(23)，其特征在于，所述水电镀设备(300)包括铜电镀槽(301)和保护电镀槽(302)，形成有金属铜溅射层(21)的聚酯薄膜输入铜电镀槽(301)并形成金属铜电镀层(22)；形成金属铜电镀层(22)的聚脂薄膜从铜电镀槽(301)输入保护电镀槽(302)并形成保护层(23)。

2.如权利要求1所述的水电镀设备，其特征在于，沿着聚脂薄膜输入铜电镀槽(301)的方向，在铜电镀槽(301)的上游和下游分别设置有一个第一液体导电槽(3011)，形成有金属铜溅射层(21)的聚酯薄膜通过与第一液体导电槽(3011)中的第一导电液体(3012)接触而与电源负极联通；沿着聚脂薄膜输入保护电镀槽(302)的方向，在保护电镀槽(302)的上游和下游分别设置有一个第二液体导电槽(3021)，形成有金属铜电镀层(22)的聚酯薄膜通过与第二液体导电槽(3021)中的第二导电液体(3022)接触与电源负极联通；第一液体导电槽(3011)和第二液体导电槽(3021)中分别浸泡有与电源负极导通的第一金属电极(3013)和第二金属电极(3023)。

3.如权利要求2所述的水电镀设备，其特征在于，第一液体导电槽(3011)的液面下方设置有第一转向辊(3014)，形成有金属铜溅射层(21)的聚酯薄膜从第一液体导电槽(3011)的液面上方进入液面下方，并通过围绕第一转向辊(3014)而转向液面上方；第二液体导电槽(3021)的液面下方设置有第二转向辊(3024)形成有金属铜电镀层(22)的聚酯薄膜从第二液体导电槽(3021)的液面上方进入液面下方，并通过围绕第二转向辊(3024)而转向液面上方。

4.如权利要求3所述的水电镀设备，其特征在于，第一液体导电槽(3011)中的第一导电液体(3012)与铜电镀槽(301)的铜电镀液的成分相同；第二液体导电槽(3021)中的第二导电液体(3022)与保护电镀槽(302)的保护电镀液的成分相同。

5.如权利要求4所述的水电镀设备，其特征在于，铜电镀槽(301)中的铜电镀液中浸泡有与电源正极导通的铜金属电极(3015)；保护电镀槽(302)中的保护电镀液中浸泡有与电源正极导通的保护金属电极(3025)。

6.如权利要求1-5之一所述的水电镀设备，其特征在于，铜电镀槽(301)的液面下方至少设置有一个第三转向辊(3016)，聚酯薄膜从铜电镀槽(301)的液面上方进入液面下方，并通过围绕第三转向辊(3016)而转向液面上方；保护电镀槽(302)的液面下方至少设置有一个第四转向辊(3026)，聚酯薄膜从保护电镀槽(302)的液面上方进入液面下方，并通过围绕第四转向辊(3026)而转向液面上方。

7.如权利要求6所述的水电镀设备，其特征在于，第一液体导电槽(3011)、铜电镀槽(301)、第二液体导电槽(3021)以及保护电镀槽(302)之间设置有多个张紧辊(303)。

8.一种用于复合铜箔膜的水电镀方法，所述复合铜箔膜包括由聚酯薄膜构成的基材层、附着在基材层的两侧的金属铜溅射层(21)、以及在金属铜溅射层(21)的外侧形成的金属层电镀层(22)和保护层(23)，其特征在于，所述水电镀方法包括如下步骤：将形成有金属铜溅射层(21)的聚酯薄膜输入铜电镀槽(301)，在金属铜溅射层(21)的外侧采用电镀工艺形成金属铜电镀层(22)；将形成金属铜电镀层(22)的聚脂薄膜从铜电镀槽(301)输入保护电镀槽(302)，在金属铜电镀层(22)的外侧通过电镀工艺形成保护层(23)。

9.如权利要求8所述的水电镀方法，其特征在于，将形成有金属铜溅射层(21)的聚酯薄膜通过第一导电液体(3012)与电源负极联通；将形成有金属铜电镀层(22)的聚酯薄膜通过第二导电液体(3022)与电源负极联通。

10.如权利要求9所述的水电镀方法，其特征在于，第一导电液体(3012)和第二导电液体(3022)中分别浸泡有与电源负极导通的第一金属电极(3013)和第二金属电极(3023)，所述聚酯薄膜与所述第一金属电极(3013)和第二金属电极(3023)通过非接触的液体方式与电源负极联通。

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