CN1854348A - 210~400μm超厚电解铜箔及其复合工艺方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电解铜箔制造领域,特别涉及一种毛面粗糙度Ra≤20μm的210~400μm超厚电解铜箔及其复合工艺方法和设备。本发明的复合工艺设备是由阴极辊、阳极板槽、溢流槽、剥离辊、清洗段、防氧化处理段、烘干段、收卷段和支撑框架组成,其特征在于,所述的剥离辊与铜箔接触部分采用柔性材料,在剥离辊之后装有在线抛磨装置,抛磨装置中装有压辊和抛磨辊。本发明的复合工艺方法是将电解后的铜箔从阴极辊上剥离后经剥离辊到在线抛磨装置抛磨,然后经清洗、防氧化处理、烘干、收卷制成原箔,再经后处理制成210~400μm超厚电解铜箔。
Description
技术领域
本发明属于电解铜箔制造领域,特别涉及一种210~400μm超厚电解铜箔及其复合工艺方法和设备。
背景技术
随着电解铜箔使用领域的逐年扩大,近期在汽车行业里对使用超厚铜箔来解决传统的主电路回路因大电流、温升高、占空间等问题取得了突破性的进展,据行业的预测,从2005年开始汽车行业对使用超厚电解铜箔所制造的印制电路板的需求量将大幅提升,但如何根据这一市场信息生产符合标准的超厚电解铜箔是铜箔生产界共同面对的攻关课题。在传统的生产设备和工艺中铜箔的生产是这样的:把表面粗糙度Ra≤0.25μm的阴极辊,将其轴线以下浸泡在加入有含铜量在50-110g/L,含酸量60-100g/L,温度在35-65℃流动硫酸铜溶液的阳极槽中,在阴极辊和阳极槽之间通入电流A,这样根据电镀原理阴极辊在流动硫酸铜溶液浸泡部分表面就会镀上铜粒子,根据电镀常数:1.186g/A/h,在电流A一定的情况下阴极辊表面所镀铜粒子的厚度取决于阴极辊在硫酸铜溶液中浸泡的时间h,转动阴极辊改变阴极辊在硫酸铜溶液中浸泡的时间h就可以改变阴极辊表面所镀铜粒子的厚度,随着阴极辊的转动和连续不断的将镀在阴极辊表面上具有一定厚度的铜粒子揭下就可以得到不同厚度的铜箔。铜箔贴于阴极辊表面的一侧称为光面,镀层面称为毛面,由于电镀过程中的极化作用,在铜箔的毛面将产生像山峰一样的不规则的铜颗粒,铜箔越厚,其毛面的铜颗粒越大,粗糙度也越大。
目前在<210μm铜箔的生产工艺中是通过加入添加剂的方法控制铜箔毛面的粗糙度Ra。但是当铜箔厚度≥210μm时用加入添加剂的方法控制铜箔毛面的粗糙度已不可能,同时由于超厚铜箔毛面粗糙度Ra难以控制使得铜箔在从阴极辊表面剥离后通过剥离辊时,毛面铜颗粒与剥离辊的挤压使铜箔产生大面积针孔而无法成型。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题研制出一种210~400μm超厚电解铜箔及其复合工艺方法和设备。
一种210~400μm超厚电解铜箔,其毛面粗糙度Ra≤20μm。
本发明的复合工艺设备是由阴极辊、阳极板槽、溢流槽、剥离辊、清洗段、防氧化处理段、烘干段、收卷段和支撑框架组成,其特征在于,所述的剥离辊与铜箔接触部分采用柔性材料,柔性材料硬度≤85°,在所述的剥离辊之后装有在线抛磨装置,抛磨装置中装有压力辊和抛磨辊,压力辊的两侧装有下压装置,用以控制抛磨辊对铜箔的抛磨力度,在压力辊的上部装有喷水管,抛磨辊的砂轮粒度在50~1200#。
一种制造210~400μm超厚电解铜箔的复合工艺方法,包括在含铜量于50~110g/L,含酸量于60~100g/L,温度于35-65℃流动硫酸铜溶液中进行电解,其特征在于,电解后的铜箔从阴极辊上剥离后经剥离辊到在线抛磨装置抛磨,在抛磨装置中,抛磨辊的砂轮粒度在50~1200#,抛磨辊的转速控制在50转/分~3000转/分,抛磨辊的摇摆频率控制在50次/分~300次/分,摇摆幅度≤5cm。根据工艺要求可设置多段抛磨。然后经清洗、防氧化处理、烘干、收卷制成原箔,再经后处理制成210~400μm超厚电解铜箔。
本发明达到的有益效果是,由于剥离辊与铜箔接触部分采用柔性材料,从而解决了毛面铜颗粒与剥离辊的挤压而使铜箔产生大面积针孔的难题。将传统的电解法和高精度在线抛磨技术结合于一体,成功的解决了超厚铜箔的制造过程中因极化时间过长,导致无法采用单一添加剂工艺的电解法来遏制铜离子还原过程中所产生的不规则且粗糙的铜瘤,从而造成因铜离子还原分布不均以及造大面积针孔不能成形的技术难题。
下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。
附图说明
图1为本发明工作流程示意图;
图2为抛磨装置主视图;
图3为抛磨装置右视图。
具体实施方式
见图1,在阳极板槽18的中间底部沿轴向开有一个与阴极辊1表面轴向长度相同的进液槽孔17,含铜量在50~110g/L,含酸量在60~100g/L,温度在35-65℃的硫酸铜溶液经进液槽孔17流入阳极板槽18,然后经溢流槽16返回,阴极辊1在含有硫酸铜溶液的阳极板槽18中沿阴极辊1上所示箭头方向转动,阴极辊1为负极,阳极槽18为阳极,在阴极辊1和阳极槽18之间通入电流A,这样根据电镀原理阴极辊1在流动硫酸铜溶液浸泡部分表面就会镀上铜粒子从而形成铜箔3,从阴极辊1上揭下来的铜箔3经剥离辊2,从抛磨段14的抛磨装置6的压辊4和抛磨辊5中间穿过,通过安装在清洗段11和防氧化处理段12上的数个导向辊8经烘干段9进入收卷段10。由于剥离辊2上包有一层硬度≤85°的橡胶所以当铜箔3的毛面接触到剥离辊2时,铜箔3毛面含有尖峰的不规则铜粒子压进剥离辊2上所包的橡胶,避免了这些不规则铜粒子与剥离辊2的反作用力造成的铜箔3表面的针孔。
当铜箔3从压辊4和抛磨辊5中间穿过时,抛磨辊5将铜箔3毛面不规则铜粒子的尖峰磨掉,使铜箔3毛面的粗糙度Ra达到≤20μm。通过装在压力辊4两边的下压装置控制抛磨辊5对铜箔3的抛磨力度,压力辊4的材料为不锈钢,抛磨辊5的砂轮粒度选择在50~1200#之间,抛磨辊5的转速控制在50转/分~3000转/分,抛磨辊5的摇摆频率控制在50次/分~300次/分,摇摆幅度≤5cm。根据工艺要求可以设置多段抛磨装置6进行多段抛磨,各段抛磨设置不同的工艺参数达到使铜箔3的毛面的粗糙度达到≤20μm。
铜箔3抛磨后经导向辊8进到清洗段11,通过安装在过渡槽13上的上下喷水管7的喷水清洗将附在铜箔3表面的杂质冲洗掉,然后经导向辊8进入防氧化处理段12,在含有1.5~3g/L的铬溶液中进行防氧化处理,然后再次经导向辊8进入清洗装置11进行清洗,完成之后经烘干段9进入收卷段10收卷制成原箔,再经后处理制成210~400μm超厚电解铜箔。
见图2与图3,压力辊4安装在其两侧的轴承支板19上,轴承支板19、定位销26、螺栓手柄27和弹簧20组成了压力辊4两侧的下压装置,并安放在抛磨辊5轴承支撑座23上,通过调节压力辊4两侧轴承支板19上的螺栓手柄27可以改变抛磨辊5对铜箔3的抛磨压力,21为变速箱,22为变速箱电机,通过改变变速箱电机22的转速,调节抛磨辊5的转速,24为偏心摇摆机构,25为偏心摇摆机构驱动电机,偏心摇摆机构24与抛磨辊5相连接,通过改变驱动电机25的转速,调节抛磨辊5的摇摆频率,通过改变偏心摇摆机构24中偏心轮的偏心距离,改变抛磨辊5的摆动幅度。抛磨辊5两侧轴承支撑座23固定在支撑框架15上。
实施案例1:
生产210μm超厚电解铜箔工艺参数为:
1)电流A为30KA;
2)阴极辊转动线速度为0.17m/分;
3)硫酸铜溶液流量为50m3/h;
4)硫酸铜溶液温度为55℃±2;
5)采用传统生产<210μm电解铜箔添加工艺;
6)抛磨辊转速为350转/分;
7)抛磨辊的砂轮粒度为600#;
8)抛磨辊摇摆频率为200次/分;
9)抛磨辊摆幅为1cm。
通过检测铜箔毛面的粗糙度Ra为9.8μm。
实施案例2:
生产400μm超厚电解铜箔工艺参数为:
1)电流A为25KA;
2)阴极辊转动线速度为0.09m/分;
3)硫酸铜溶液流量为70m3/h;
4)硫酸铜溶液温度为55℃±2;
5)采用传统生产<210μm电解铜箔添加工艺;
6)抛磨辊转速为600转/分;
7)抛磨辊的砂轮粒度为600#;
8)抛磨辊摇摆频率为200次/分;
9)抛磨辊摆幅为1cm。
通过检测铜箔毛面的粗糙度Ra为12.8μm。
Claims (7)
1.一种210~400μm超厚电解铜箔,其特征在于,该铜箔的毛面粗糙度Ra≤20μm。
2.一种生产210~400μm超厚电解铜箔的复合工艺设备,是由阴极辊(1)、阳极板槽(18)、溢流槽(16)、剥离辊(2)、清洗段(11)、防氧化处理段(12)、烘干段(9)、收卷段(10)和支撑框架(15)组成,其特征在于,所述的剥离辊(2)与铜箔(3)接触部分采用柔性材料,在所述的剥离辊(2)之后装有在线抛磨装置(6)。
3.根据权利要求2所述的一种生产210~400μm超厚电解铜箔的复合工艺设备,其特征在于,所述的柔性材料硬度≤85°。
4.根据权利要求2所述的一种生产210~400μm超厚电解铜箔的复合工艺设备,其特征在于,所述的抛磨装置(6)中装有压力辊(4)和抛磨辊(5),在压力辊(4)的两侧装有下压装置,所述的抛磨辊(5)的砂轮粒度在50~1200#。
5.一种制造210~400μm超厚电解铜箔的复合工艺方法,包括在含铜量于50~110g/L,含酸量于60~100g/L,温度于35-65℃流动硫酸铜溶液中进行电解,其特征在于,电解后的铜箔(3)从阴极辊(1)上剥离后经剥离辊(2)到在线抛磨装置(6)抛磨。
6.根据权利要求5所述的一种制造210~400μm超厚电解铜箔的复合工艺方法,其特征在于,所述的抛磨装置(6)中,抛磨辊(5)的砂轮粒度在50~1200#,抛磨辊(5)的转速在50~3000转/分,抛磨辊(5)的摇摆频率控制在50~300次/分,摇摆幅度≤5cm。
7.根据权利要求5所述的一种制造210~400μm超厚电解铜箔的复合工艺方法,其特征在于,所述的抛磨装置(6)根据工艺要求可设置多段抛磨。
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