CN2752274Y - 制备铜箔的电解装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种制备铜箔的电解装置，该装置的阴极辊内的两端输电装置包括：阴极辊钢轴，纵向等间隔分布在阴极辊钢轴上的钢衬环，该钢衬环的外圆周上套有钢衬套；端部铜排，该端部铜排同轴套装于并贴靠于钢衬套侧端部，其管颈部套装在阴极辊钢轴上；所述管颈部外侧还套装有导电铜环；所述钢衬套外侧紧套有钛圈；所述阳极板包括：阳极支撑板；轴向等间安装于阳极支撑板上侧的DSA阳极；所述阳极支撑板下侧轴向等间安装有导电铜排；所述导电铜排之间等间距分布导电途径装置；所述进液漏斗包括：安装在电解液容器上的多路圆形输流管；该多路圆形输流管上方接装多路长方形输流管；该多路长方形输流管通过倒梯形缓冲段连接到缓冲均匀稳流室。

Description

制备铜箔的电解装置

技术领域

本实用新型专利涉及印制电路板用电解铜箔在生产中提高箔厚度均匀性的多个新装置构造。它适用于在电解机上连续生产电解铜箔(毛箔)设备中。适用于电解机的类型，包括只生产生箔的单体电解机，也含生箔与后处理连续生产合为一体的联体机。

背景技术

电解铜箔的生产是利用在电解槽存放的硫酸铜溶液(电解液)中所设置的阴、阳电极，并对阴、阳极通入大电流，而生成出厚度在70-90μm的电解铜箔产品。电解铜箔产品应用于覆铜板和多层印制电路板上。近几年来，在国内外电解铜箔市场上的电解铜箔产品品质的竞争中的焦点，集中表现在铜箔的厚度是否高均匀性和铜箔表面有无疵点上。以此来满足生产高密度布线的印制电路板的需要。在电解铜箔生产中，达到铜箔厚度的高均匀性，无论是在提升制造水平方面，还是在提高市场竞争力方面，都具有很重要的现实意义。

如图1所示，目前国内其它厂家生产制造的电解机的阴极辊电流传输的构造及过程。这种电流传输构造，是采用了在阴极辊内芯轴上装有铜套，在铜套上套有铜制连接端子105。输入电流是由铜制连接端子105流向导电铜排102，再由导电铜排102将电流输送到钛圈103内的各个钛环101上，然后由各个钛环将电流传输到钛圈103的表面。

如图3、4所示，传统阳极板的导电途径和阳极板的输入电流方式。电流通过铜材304导入位于芯部的钛材303，再通过设置于钛材303上面的铂302流到钌铱涂层301的表面。

这种电流输电方式，容易在阴极辊的表面形成斑纹状的不均电场。由于铜金属的电阻是1.73×10⁶Ω·cm，钛金属的电阻是82×10⁶Ω·cm，因此钛材的电气传导性要远远低于铜材(在绝缘电阻上要高于铜材的47倍)，是一种不良导体。因而，从阴极辊内部的电流传输途径来看，上述方式是达到不了阴极辊表面电场的均匀分布效果，造成所生产的铜箔局部的厚度不均。

阴极辊是通过导电来生产出铜箔的。阴极辊的导电，首先是保证有足够的电流导入到阴极辊上，并要求在阴极辊表面的电流分布十分均匀。其中，特别要防止阴极辊局部及边缘的电流密度过高，否则会造成所生产的铜箔局部或边部的厚度偏厚。并且还会出现云雾圈、表面颜色不匀等问题。

由图8电解生成铜箔的原理图可知：在电解槽内，阴阳极板间隙中，充满了浓度均匀的硫酸铜电解液。当阴极辊、阳极板之间阴极辊、阳极板之间间隙的均匀，它们之间通入电流时，通过阴阳极板之间的均匀硫酸铜电解液层，才能使得其电场均匀。从而在电场中流动着的电流也就均匀。由此可见，阴、阳极板之间的间隙是否均匀，对电解出的铜箔的厚度均匀有着直接的影响。

一般传统的进液漏斗装置用圆形嘴口直接进入阳极槽的方式，流入的电解液的流速并不稳定，导致所生产铜箔的厚度均匀性差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，为了防止阴极辊局部及边缘的电流密度过高，造成所生产的铜箔局部或边部的厚度偏厚、出现云雾圈、表面颜色不匀等问题，和达到阳极部位的电流传输均匀，实现阴极辊、阳极板之间间隙的高精度，使所生产的电解铜箔生产厚度高均匀性。

为了实现上述目的，本实用新型所提供的一种制备铜箔的电解装置，包括阴极辊、阳极板和进液漏斗，其特征在于：

所述阴极辊内的两端输电装置包括：阴极辊钢轴201，纵向等间隔分布在阴极辊钢轴上的钢衬环202，该钢衬环202的外圆周上套有钢衬套203；端部铜排204，该端部铜排204同轴套装于并贴靠于钢衬套203侧端部，其管颈部套装在阴极辊钢轴201上；所述管颈部外侧还套装有导电铜环205；所述钢衬套203外侧紧套有钛圈206。

所述阳极板包括：阳极支撑板601；轴向等间安装于阳极支撑板601上侧的DSA阳极602；所述阳极支撑板601下侧轴向等间安装有导电铜排603；所述导电铜排603之间等间距分布导电途径装置604。

上述导电途径装置604包括：钛支撑架501，该钛支撑架501上侧面设置有钛阳极502，其下侧内嵌有输入阳极503，所述钛阳极502外侧有一钌铱涂层504。上述输入阳极503通过钛螺钉505固定于钛支撑架501上。

所述阳极板外表面涂有不溶性固态钛涂层；

所述进液漏斗7包括：安装在电解液容器901上的多路圆形输流管902；该多路圆形输流管902上方接装多路长方形输流管903；该多路长方形输流管903通过倒梯形缓冲段904连接到缓冲均匀稳流室905。

本实用新型的优点在于，本实用新型阴极辊内的两端输电方式及其装置使得输入到的电流沿着钢衬套的圆柱外表面，将其均匀的传递到钛圈的内表面上，以保证钛圈圆柱面实现电流的分布均匀。

阳极部位采用了密集多点输电的方式，实现了均匀输电的效果。

本实用新型的阳极板上有不可溶的钛涂层，在长时间连续生产电解铜箔的过程中，由于DSA方式不会像目前多数铜箔厂家使用的铅基合金阳极方式(简称为铅阳极方式)那样对阴、阳极的间隙因溶解、消耗而改变其间隙尺寸及均匀性。采用不溶性固态涂层阳极方式，使得在电解机在运行中的阴极与阳极之间间隙尺寸得到了固定。

本实用新型，在设计、制造上提高了各个部件的加工精度和安装上的精度，使得在大直径(2.0-2.7M)、轴向长度为1.4M及1.4M以上的阴极辊，阴极与阳极之间的间隙为9-10mm，其加工、安装后间隙的偏差，可控制在±0.1mm。

如图9所示，本实用新型所创新的进液漏斗在阳极板的安装位置，本实用新型所创新的进液漏斗通过多路圆形输流管转换为多路长方形输流管，形成条状流动的液流，再通过缓冲均匀稳流室。此时的电解液已形成了坝式恒流状的流动液，再进入电解机的装有阳极板间隙内，有利于提高在电解过程中的电解形成箔(铜箔)的厚度的均匀性。

本实用新型，是个综合性的发明。达到一个目的—提高所生产的电解铜箔(生箔)的厚度均匀性。它的现实实用意义，是利用上述装置技术的设备，可制出更加厚度均匀的电解铜箔。特别是可制出具有高厚度均匀性能的电解铜箔和极薄(9-18μm)电解铜箔。

附图说明

图1为一般传统的阴极辊的输入电流方式；

图2为本实用新型阴极辊的输入电流方式；

图3为一般传统阳极板的导电途径；

图4为一般传统阳极板的输入电流方式；

图5为本实用新型阳极板的导电途径；

图6为本实用新型阳极板的输入电流方式；

图7为本实用新型的阳极板输入电流方式的结构示意图；

图8为电解生成铜箔的原理图；

图9为进液漏斗的构造示意图。

*附图部分标号说明*

7：进液漏斗

101：钛环              102：导电铜排

103：钛圈              105：连接端子

201：阴极辊铜轴        202：钢衬环

203：钢衬套            204：端部铜排

205：导电铜环          206：钛圈

301：钌铱涂层          302：铂

303：钛材              304：铜材

501：钛支撑架            502：钛阳极

503：输入阳极            504：钌铱涂层

505：钛螺钉              601：阴极支撑板

602：DSA阳极             603：导电铜排

604：导电途径装置        901：电解液容器

902：多路圆形输流管      903：多路长方形输流管

904：倒梯形缓冲段        905：缓冲均匀稳流室

具体实施方式

通过附图和实例，详细说明本实用新型：

图2为本实用新型阴极辊的输入电流方式；图5为本实用新型阳极板的导电途径；图6为本实用新型阳极板的输入电流方式；图7为本实用新型的阳极板输入电流方式的结构示意图；图9为进液漏斗的构造示意图。

如图2所示，本实用新型提供的阴极辊内的两端输电装置包括：阴极辊钢轴201，纵向等间隔分布在阴极辊钢轴上的钢衬环202，该钢衬环202的外圆周上套有钢衬套203；端部铜排204，该端部铜排204同轴套装于并贴靠于钢衬套203侧端部，其管颈部套装在阴极辊钢轴201上；所述管颈部外侧还套装有导电铜环205；所述钢衬套203外侧紧套有钛圈206。

阴极辊内的两端输电方式的特点是：阴极辊的两端由导电环输入，电流经阴极辊钢轴201上的铜套输入阴极辊两侧的铜端板上，再由两侧的铜端板输入到与钛圈206紧套的钢衬套203上。

上述钢衬套203的作用，实际上充当着使得电流传输达到均匀的衬套。它使得输入到的电流沿着钢衬套203的圆柱外表面，将其均匀的传递到钛圈206的内表面上，以保证钛圈206圆柱面实现电流的分布均匀。

如图6所示，阳极板包括：阳极支撑板601；轴向等间安装于阳极支撑板601上侧的DSA阳极602；所述阳极支撑板601下侧轴向等间安装有导电铜排603；所述导电铜排603之间等间距分布导电途径装置604。

如图5所示，上述导电途径装置604包括：钛支撑架501，该钛支撑架501上侧面设置有钛阳极502，其下侧内嵌有输入阳极503，所述钛阳极502外侧有一钌铱涂层504。上述输入阳极503通过钛螺钉505固定于钛支撑架501上。

阳极部位的多点输电方式是在干式不溶性固态涂层阳极(DSA)的输电上，采用了铜材→钛材(至阴极辊的表面)的途径。其输电特点是，在半圆弧状阳极支承板内圆弧表面上装有多条弧形DSA阳极，它平行于轴向，每个板上再装有多点电流输入电极，将电流直接传输至表面DSA涂层的阳极板上，从而实现了均匀输电的效果。

所述阳极板外表面涂有不溶性固态钛涂层。由于阳极板上有不可溶的钛涂层，在长时间连续生产电解铜箔的过程中，DSA方式不会对阴、阳极的间隙因溶解、消耗而改变其间隙尺寸及均匀性。因而，保证了阴、阳极板之间的间隙均匀，使电解出的铜箔的厚度保持均匀。

如图7所示，本实用新型所创新的进液漏斗7在阳极板的安装位置。如图9所示，所述进液漏斗7包括：安装在电解液容器901上的多路圆形输流管902；该多路圆形输流管902上方接装多路长方形输流管903；该多路长方形输流管903通过倒梯形缓冲段904连接到缓冲均匀稳流室905。电解液从上述电解液容器901通过上述多路圆形输流管902流入上述多路长方形输流管903，形成条状流动的液流，再通过上述缓冲均匀稳流室905(此时的电解液已形成了坝式恒流状的流动液)进入电解机的装有阳极板间隙内。使流入的电解液的流速稳定，所生产铜箔的厚度均匀。

通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。

因此，本实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种制备铜箔的电解装置，包含阴极辊、阳极板和进液漏斗，其特征在于：

所述阴极辊内的两端输电装置包含：

阴极辊钢轴；

钢衬环，纵向等间隔分布在所述阴极辊钢轴上；

钢衬套，套在所述钢衬环的外圆周上；

端部铜排，其与铜轴套装，并贴靠于所述钢衬套侧端部，所述铜轴套装在所述阴极辊钢轴上；

导电铜环，套装在所述铜轴外侧；

钛圈，紧套在所述钢衬套外侧。

2.根据权利要求1的制备铜箔的电解装置，其特征在于：

所述阳极板结构上包含：

阳极弧形支撑板；

不溶性阳极，沿轴向等间安装于所述弧形阳极支撑板的内弧面上；

导电铜排，沿轴向等间距安装于所述阳极弧形支撑板的外形弧面上。

3.根据权利要求1或者2的制备铜箔的电解装置，其特征在于：

该电解装置包含一导电途径装置，该导电途径装置包含：

钛阳极弧形支撑板，该弧形支撑板的内弧面上设置有钛材不溶性阳极。

4.根据权利要求1或者2的制备铜箔的电解装置，其特征在于：

所述不溶性阳极板外表面涂有不溶性钌铱固态涂层；

所述进液漏斗包含：

安装在电解液容器上的多路圆形输流管；

所述多路圆形输流管上方接装的多路长方形输流管，其通过倒梯形缓冲段连接到缓冲均匀稳流室。

5.根据权利要求1或者2的制备铜箔的电解装置，其特征在于：

该装置包含一输入阳极，该输入阳极是通过钛螺钉固定于所述钛阳极弧形支撑板上。

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