ES2695229T3 - Cobre electrodepositado, componente eléctrico y batería que comprende el mismo - Google Patents

Cobre electrodepositado, componente eléctrico y batería que comprende el mismo Download PDF

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Tae Jin Jo
Seul Ki Park
Ki Deok Song
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Abstract

Una lámina de cobre electrodepositada, en la que un promedio Ra (μm) de rugosidad de la línea central, una altura Rmax (μm) máxima y una altura Rz (μm) media de diez puntos de un lado mate satisfacen una ecuación a continuación4.27 <= ( Rmax - Rz)/Ra <= 6.5.

Description

DESCRIPCION
Cobre electrodepositado, componente electrico y batena que comprende el mismo.
[Campo tecnico]
La presente invencion se refiere a una lamina de cobre electrodepositada, y a un componente electrico y una batena que incluye la lamina de cobre electrodepositada, y mas particularmente, a una lamina de cobre electrodepositada poco rugosa, altamente fuerte y altamente elongada, que tiene una alta resistencia a la traccion y una alta tasa de elongacion incluso despues de un tratamiento termico a alta temperatura.
[Antecedentes de la tecnica]
Una lamina de cobre se utiliza generalmente como colector de corriente de una batena secundaria. Como la lamina de cobre, se utiliza principalmente una lamina de cobre laminada obtenida mediante el procesamiento por laminacion, pero el coste de fabricacion del cobre laminado es alto y es diffcil fabricar una lamina de cobre que tenga una anchura amplia. Ademas, dado que la lamina de cobre laminada utiliza aceite lubricante durante el proceso de laminacion, la adhesion con un material activo puede degradarse por una contaminacion del aceite lubricante, de modo que se puede degradar un ciclo de carga y descarga caractenstico de la batena.
Una batena de litio acompana un cambio en el volumen durante la carga y descarga y un fenomeno de calentamiento de acuerdo con la sobrecarga. Ademas, para mejorar la adhesion con un material activo de electrodo y en relacion con la expansion y contraccion de una capa de material activo de acuerdo con el ciclo de carga y descarga, para evitar que se generen arrugas, fracturas y similares en la lamina de cobre, que sirve como colector de corriente, con poca influencia de un material de base de lamina de cobre, la rugosidad de la superficie de la lamina de cobre debe ser baja. Por consiguiente, se requiere una lamina de cobre muy elongada, altamente fuerte y poco rugosa, que sea capaz de resistir un cambio en el volumen y un fenomeno de calentamiento de la batena de litio y que tenga una excelente adhesion con un material activo.
Ademas, de acuerdo con la demanda de un dispositivo electronico ligero, delgado, corto y pequeno, con el fin de aumentar el grado de integracion de un circuito dentro de un area pequena de acuerdo con el alto rendimiento, la compactibilidad y la ligereza, se aumenta una demanda de cableado fino de un sustrato semiconductor montado o un sustrato de la placa principal. Cuando se utiliza una lamina de cobre gruesa para fabricar una placa de cableado impreso que tiene un patron fino, se aumenta el tiempo de grabado para formar un circuito cableado y se degrada la verticalidad de la pared lateral de un patron de cableado. En particular, cuando el ancho de lmea del patron de cableado formado por el grabado es pequeno, el cableado puede desconectarse. Por consiguiente, para obtener un circuito de paso fino, se exige una lamina de cobre mas delgada. Sin embargo, el grosor de una lamina delgada de cobre es limitado, de tal manera que la resistencia mecanica de la lamina delgada de cobre es debil, de tal manera que la frecuencia de la generacion de una falla, tal como la arruga y la flexion, se aumenta durante la fabricacion del sustrato de cableado.
Ademas, una pluralidad de terminales de un chip de Circuito Integrado (IC) se une directamente a un cable interno dispuesto en una sala de dispositivos colocada en una parte central de un producto en un sustrato de empaque de semiconductores para Union Automatizada por Cinta (TAB) usado en un Paquete de Portador de Cinta (TCP) y similares, y en este caso, se genera una corriente para que fluya momentaneamente en el cable interno utilizando un dispositivo de union para calentar el cable interno y aplicar una presion predeterminada al cable interno. Por consiguiente, el cable interno formado al grabar la lamina de cobre electrodepositada se elonga y se estira mediante una presion de union.
Por consiguiente, se requiere una lamina de cobre que tenga un pequeno espesor, alta resistencia mecanica, una alta propiedad de elongacion y una baja rugosidad.
[Divulgacion]
El documento EP 1059367 A2 divulga una lamina de cobre electrodepositada, en la cual una lmea central promedio de rugosidad Ra (pm), una altura maxima Rmax (pm) y una altura de diez puntos promedio Rz (pm) de un lado mate satisfacen la ecuacion 1.5 < (Rmax - Rz)/Ra < 3,7.
[Problema tecnico]
La presente invencion se ha realizado en un esfuerzo por proporcionar una nueva lamina de cobre electrodepositada.
La presente invencion tambien se ha realizado en un esfuerzo por proporcionar un componente electrico que incluye una lamina de cobre electrodepositada.
La presente invencion tambien se ha realizado en un esfuerzo por proporcionar una batena que incluye una lamina de cobre electrodepositada.
[Solucion tecnica]
Una realizacion de ejemplo de la presente invencion proporciona una lmea central en la que un promedio de rugosidad Ra (pm), una altura maxima Rmax (pm) y un promedio de altura de diez puntos Rz (pm) de un lado mate satisface una ecuacion a continuacion.
Figure imgf000003_0001
La resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada antes de un tratamiento termico puede ser de 40 kgf/mm2 a 70 kgf/mm2, y la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada despues de un tratamiento termico durante una hora a 180°C puede ser de 40 kgf/mm2 a 70 kgf/mm2. La resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada despues del tratamiento termico puede ser del 85% al 99% de la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada antes del tratamiento termico.
Una tasa de elongacion antes de un tratamiento termico puede ser del 2% al 15%, y una tasa de elongacion despues de un tratamiento termico puede ser del 4% al 15%. El tratamiento termico puede realizarse durante una hora a 180°C. Una tasa de elongacion despues de un tratamiento termico puede ser una vez a 4.5 veces una tasa de elongacion antes del tratamiento termico.
Un angulo de curvatura de la esquina de la lamina de cobre electrodepositado puede ser de 0° a 45°, una altura de curvatura de la esquina de la lamina de cobre electrodepositado puede ser de 0 mm a 40 mm, y la lamina de cobre electrodepositada puede tener un espesor de 2 pm a 10 pm.
Otra realizacion de ejemplo de la presente invencion proporciona una batena que incluye la lamina de cobre electrodepositada.
Incluso otra realizacion de ejemplo de la presente invencion proporciona un componente electrico, que incluye: un material de base aislante; y la lamina de cobre electrodepositada unida a una superficie del material de base aislante.
[Efectos ventajosos]
De acuerdo con la realizacion de ejemplo de la presente invencion, la diferencia entre una distancia vertical maxima y un promedio de las distancias verticales de los factores de superficie que sobresalen hacia el exterior en un lado mate es pequena, de modo que la lamina de cobre electrodepositada de la presente invencion exhibe alto brillo. Incluso antes de un proceso de postratamiento, mejorando asf la calidad de un producto. Ademas, la lamina de cobre electrodepositada de la presente invencion exhibe alta resistencia y una alta tasa de elongacion, y la tension dentro de la lamina de cobre electrodepositada es pequena, previniendo asf un fenomeno de curvatura en las esquinas. En consecuencia, la lamina de cobre electrodepositada de la presente invencion exhibe baja rugosidad, alta resistencia y una alta tasa de elongacion, por lo que es ventajoso realizar un proceso y disminuir un producto defectuoso, y cuando la lamina de cobre electrodepositada de la presente invencion se usa en un producto, como una PCB o un colector de corriente de electrodo negativo de una batena secundaria, es posible mejorar la confiabilidad del producto.
[Descripcion de los dibujos]
La figura 1 es una imagen de un Microscopio Electronico de Barrido de Emision de Campo (FESEM) de una lamina de cobre electrodepositada magnificada 2.000 veces de acuerdo con una realizacion de ejemplo de la presente divulgacion.
La figura 2 es una imagen de un FESEM de una lamina de cobre electrodepositada magnificada 10.000 veces de acuerdo con una realizacion de ejemplo de la presente divulgacion.
La figura 3 es una imagen de un FESEM de una lamina de cobre electrodepositada aumentada 50,000 veces de acuerdo con una realizacion de ejemplo de la presente divulgacion.
La figura 4 es una imagen de un FESEM de una lamina de cobre electrodepositada magnificada 100.000 veces de acuerdo con una realizacion de ejemplo de la presente divulgacion.
La figura 5 es una imagen de un FESEM de una lamina de cobre electrodepositada magnificada 100.000 veces de acuerdo con una realizacion de ejemplo de la presente divulgacion.
La figura 6 es un espectro de difraccion de rayos X (XRD) de un lado mate de una lamina de cobre electrodepositada fabricada en el ejemplo 1.
La figura 7 es una imagen de una microscopfa electronica de barrido (SEM) de una superficie de la lamina de cobre electrodepositada fabricada en el ejemplo 1.
La figura 8 es una imagen de un SEM para una superficie de una lamina de cobre electrodepositada fabricada en el ejemplo 2.
La figura 9 es una imagen de un SEM para una superficie de una lamina de cobre electrodepositada fabricada en el ejemplo 3.
La figura 10 es una imagen de un SEM para una superficie de una lamina de cobre electrodepositada fabricada en el ejemplo 4.
La figura 11 es una imagen de un SEM para una superficie de una lamina de cobre electrodepositada fabricada en el ejemplo comparativo 1.
La figura 12 es una imagen de un SEM para una superficie de una lamina de cobre electrodepositada fabricada en el ejemplo comparativo 2.
La figura 13 es una imagen de un SEM para una superficie de una lamina de cobre electrodepositada fabricada en el ejemplo comparativo 3.
La figura 14 es una imagen de un SEM para una superficie de una lamina de cobre electrodepositada fabricada en el ejemplo comparativo 4.
[Mejor modo]
En una lamina de cobre electrodepositada de acuerdo con un aspecto de la presente invencion, un promedio de rugosidad de la lmea central (Ra) de un lado mate, una altura (Rmax) maxima y un promedio de altura de 10 puntos (Rz) satisface la siguiente ecuacion.
Figure imgf000004_0001
[Modo de realizacion de la invencion]
A continuacion, se describira con mas detalle una lamina de cobre electrodepositada de acuerdo con la presente invencion, un componente electrico y una batena que incluye la lamina de cobre electrodepositada, y un metodo para fabricar la lamina de cobre electrodepositada.
Una lamina de cobre electrodepositada de acuerdo con una realizacion de ejemplo de la presente invencion satisface la siguiente ecuacion.
[Ecuacion 1]
7, P 4.27 J
Figure imgf000004_0002
< (Rmax - Rz)/Ra < 6.5
En la ecuacion 1, Ra significa un promedio (pm) de rugosidad de la linea central de un lado mate, Rmax significa una altura (pm) maxima, y Rz significa un promedio (pm) de altura de 10 puntos.
Ra (promedio de rugosidad) es un promedio de rugosidad de un lado mate, y representa la suma de un valor absoluto de un area entre una superficie real y una lmea central, es decir, una altura de un contorno de una superficie de seccion medida. Rmax significa una distancia vertical desde un factor de superficie mas altamente sobresaliente, es decir, el pico mas alto, hasta el punto mas profundamente excavado, es decir, el valle mas profundo. Es decir, Rmax significa una distancia vertical maxima de un factor de superficie. Rz es un promedio de los valores obtenidos al agregar profundidades de cinco valles mas profundos a alturas de los cinco picos mas altos medidos en una seccion de medicion completa.
El "factor de superficie" en la presente especificacion es una parte brillante en un lado mate y significa una parte que sobresale de una superficie de la lamina de cobre electrodepositada, y un factor de superficie alto entre los factores de superficie se conoce como un pico y una region excavada entre los factores de superficie se conoce como un valle.
El brillo del lado mate de la lamina de cobre electrodepositada de acuerdo con la presente invencion es muy alto. La lamina de cobre electrodepositada se obtiene extrayendo una lamina de cobre sobre una superficie de un tambor de electrodo negativo al suministrar una corriente entre un tambor de electrodo negativo girado sumergido en un bano de un electrolito de cobre y un electrodo positivo, y una superficie de la lamina de cobre electrodepositada, que esta en contacto con el tambor del electrodo negativo, se denomina lado brillante (superficie S), y una superficie opuesta del lado brillante se denomina lado mate. El lado mate es un lado en el que se extrae una lamina de cobre electrodepositada, ya que es diferente al lado brillante que esta en contacto con el tambor, de modo que el lado mate originalmente tiene un brillo bajo y una rugosidad superficial alta. Por consiguiente, se realiza un proceso de disminucion de la rugosidad de la superficie y la aplicacion de brillo segun sea necesario a traves de un tratamiento posterior en el lado mate.
Sin embargo, un grado de brillo del lado mate de la lamina de cobre electrodepositada de acuerdo con la presente invencion es alto incluso antes del procesamiento posterior al tratamiento. la figura 1 es una imagen de una Microscopfa Electronica de Barrido por Emision de Campo (FESEM) de la lamina de cobre electrodepositada magnificada 2.000 veces de acuerdo con la realizacion de ejemplo de la presente divulgacion.
Cuando el lado mate es generalmente 2.000 veces analizado por FESEM de acuerdo con una caractenstica del proceso, las partes concavas-convexas se muestran en la superficie y el brillo no es alto. Por el contrario, en la figura 1, el lado mate de la lamina de cobre electrodepositada de acuerdo con la presente invencion exhibe brillo, tal como un espejo, similar al lado brillante.
Cuando una imagen FESEM de 10,000 veces de la figura 2, una imagen FESEM de 50,000 veces de la figura 3, y una imagen FESEM de 100,000 veces de la figura 4 se analizan aumentando la resolucion del analisis FESEM, cuando la resolucion es alta, es posible confirmar porciones concavas-convexas, es decir, factores de superficie, en la superficie. Sin embargo, es diffcil confirmar las porciones concavas-convexas incluso en la imagen FESEM de 10,000 veces, y las porciones concavas-convexas se confirman en resolucion ultraalta, como el analisis FESEM de 50,000 veces y el analisis FESEM de 100,000 veces.
En la figura 4, un tamano y una altura del factor de superficie del lado mate de la lamina de cobre electrodepositada de acuerdo con la presente invencion son uniformes. Un resultado del analisis FESEM de 100,000 veces obtenido al inclinar la misma muestra a 52° se representa en la figura 5. En la figura 5, se muestra mas claramente un valle entre los factores de superficie que sobresalen.
Incluso cuando la superficie de la lamina de cobre electrodepositada tiene la misma rugosidad de la superficie, y cuando un area del valle expuesta al exterior es pequena o el numero de valles es pequeno, se mejora el brillo de la superficie. Cuando la rugosidad se determina basandose en un volumen de los factores de la superficie, y cuando la altura del pico es grande en la misma rugosidad de la superficie, se puede considerar que el pico y el valle estan formados de manera pronunciada. Es decir, cuando se supone que la rugosidad de la superficie es una region completa, en la que los factores de la superficie sobresalen o se insertan desde la superficie, y cuando la altura del pico es grande y una profundidad del valle en la misma rugosidad de la superficie es grande, se puede considerar que el factor de superficie esta formado de manera pronunciada. Esto puede significar que cuando la altura del pico es pequena y la profundidad del valle en la misma rugosidad de la superficie es pequena, se puede considerar que el factor de superficie se forma claramente.
En este caso, cuando la profundidad del valle en el lado mate es pequena y el diametro promedio de una parte oscura que se muestra en el exterior es grande, el valle, que es la region oscura representada en la superficie, puede influir aun mas en el brillo. Es decir, esto significa que cuando la profundidad del valle es pequena y el diametro promedio de una parte oscura es pequeno, la region oscura que se muestra en el exterior es pequena, por lo que el brillo puede mejorarse incluso sin un tratamiento adicional.
En consecuencia, el valle en el lado mate de la lamina de cobre electrodepositado de acuerdo con la presente invencion que tiene una profundidad relativamente grande y un diametro promedio pequeno es preferible en un aspecto de brillo. Para la gran profundidad y un pequeno diametro promedio del valle, el factor de superficie debe tener una gran altura y estar formado de manera pronunciada.
Para este fin, la lamina de cobre electrodepositada de acuerdo con la realizacion de ejemplo de la presente invencion satisface la siguiente ecuacion.
[Ecuacion 1]
Z T 4-27 J 2 - +£. < (Rmax - Rz)/Ra < 6.5
En la ecuacion 1, Ra significa un promedio (pm) de rugosidad de la linea central del lado mate, Rmax significa una altura (pm) maxima, y Rz significa un promedio (pm) de altura de 10 puntos.
En la ecuacion, cuando un valor de (Rmax - Rz)/Ra es 6.5 o menos, es posible obtener un valor de brillo alto sin un proceso de postratamiento. Por el contrario, cuando un valor de (Rmax - Rz)/Ra es menor que 4.27, una diferencia entre Rmax y Rz es demasiado pequena, generalmente se incrementa un valor desde el pico hasta el valle del factor de superficie, de modo que la rugosidad de la superficie total esta incrementada.
Un valor obtenido al restar Rz de Rmax es un valor obtenido al restar Rz, que es un valor promedio de los valores obtenidos al agregar las alturas de los cinco picos mas altos y las profundidades de los cinco valles mas profundos entre los factores de superficie, de Rmax, que es un valor obtenido al agregar una altura desde una lmea central del pico mas alto y una profundidad desde una lmea central del valle mas profundo entre los factores de superficie. Es decir, el valor obtenido al restar Rz de Rmax significa una diferencia entre una longitud vertical maxima basada en la lmea central del factor de superficie y un valor promedio de los cinco picos y los cinco valles, incluido el pico mas alto y el valle mas profundo. La gran diferencia significa que una diferencia en altura entre el pico mas alto y los cuatro picos restantes es grande, y esto significa que los factores de la superficie generalmente se forman para tener una desviacion de altura o profundidad. La pequena diferencia significa que se forma la gran cantidad de picos altos y valles profundos, y la desviacion de la altura de los factores de la superficie no es grande. Sin embargo, Rz representa el valor promedio de los valores de los cinco picos y cinco valles, de modo que es posible obtener una desviacion promedio al reflejar Ra a la ecuacion.
Cuando un valor de (Rmax - Rz)/Ra es grande en la misma rugosidad de la superficie, la desviacion de la altura de los factores de la superficie del lado mate es grande, y los factores de la superficie se forman sin rodeos. Cuando un valor de (Rmax - Rz)/Ra es pequeno, la desviacion de la altura de los factores de la superficie del lado mate es pequena, y los factores de la superficie se forman manera pronunciada, lo que mejora el brillo. A continuacion se describira un valor maximo y un valor mmimo de (Rmax - Rz)/Ra con referencia a la realizacion de ejemplo.
En la lamina de cobre electrodepositada de acuerdo con la realizacion de ejemplo de la presente invencion, la rugosidad Rz de la superficie del lado mate es de 1,4 pm o menos, la resistencia a la traccion despues de un tratamiento termico es de 40 kgf/mm2, y la tasa de elongacion es del 4% o mas.
La lamina de cobre electrodepositada es una lamina de cobre de baja rugosidad que tiene una rugosidad superficial Rz de 1,4 pm o menos y tiene una alta resistencia a la traccion de 40 kgf/mm2 o mas, por lo que su resistencia mecanica es alta. Ademas, la lamina de cobre electrodepositada tiene una alta tasa de elongacion del 4% o mas, incluso despues de un tratamiento termico a alta temperatura.
Ademas, un angulo de curvatura de la esquina de la lamina de cobre electrodepositada de acuerdo con la presente invencion es de 0° a 45°. El angulo de curvatura de la esquina significa un angulo, en el cual una porcion de extremo, es decir, una esquina o un borde, de la lamina de cobre electrodepositada se dobla cuando la lamina de cobre electrodepositada se coloca sobre un piso plano. Se sabe que el fenomeno de curvatura de la esquina de la lamina de cobre electrodepositado se genera cuando la energfa interna de la lamina de cobre electrodepositada no es uniforme, y cuando se genera el fenomeno de curvatura de la esquina, se pueden generar una pluralidad de defectos, como una esquina rasgada, durante un proceso, como la deposicion, en un proceso de PCB, y en un proceso de la batena secundaria de litio, se puede rasgar o doblar una esquina, o se pueden generar arrugas durante el recubrimiento de un material activo. Cuando el angulo de curvatura de la esquina de la lamina de cobre electrodepositado es grande, es diffcil utilizar la lamina de cobre electrodepositada en un proceso posterior, de modo que el angulo de curvatura de la esquina puede ser de 0° a 45°. Ademas, la lamina de cobre electrodepositada se coloca sobre un piso plano y se corta en forma de X, y la altura de una parte laminada cortada de la lamina de cobre electrodepositada se denomina altura de curvatura de esquina, y la altura de la curvature de la esquina puede ser de 0 mm a 40 mm. En el caso de la lamina de cobre electrodepositada de acuerdo con la presente invencion, existen impurezas dentro de un cristal de cobre, por lo que la resistencia de la lamina de cobre electrodepositada es alta, y por lo tanto se espera que un grado de curvatura de la esquina sea grande, pero las impurezas no existen en un lfmite de grano de cobre, por lo que la tension interna disminuye y, por lo tanto, disminuye el grado de curvatura de la esquina.
Por consiguiente, la lamina de cobre electrodepositada se puede utilizar para una placa de circuito impreso (PCB)/PCB flexible (FPC) y un colector de corriente de una batena.
En la lamina de cobre electrodepositada, cuando la rugosidad Rz de la superficie del lado mate es mayor que 1,4 pm, una superficie de contacto entre la superficie de la lamina de cobre electrodepositada para el colector de corriente de electrodo negativo y el material activo disminuye, de modo que la vida util un ciclo de carga y descarga y una capacidad electrica en una etapa inicial de la carga pueden disminuir. Ademas, cuando la rugosidad Rz de la superficie del lado mate es mayor que 1.4 pm, puede que no sea facil formar un circuito de alta densidad que tenga un paso fino en una placa de cableado impresa.
La lamina de cobre electrodepositada tiene una caractenstica de alta resistencia con una resistencia a la traccion de 40 kgf/mm2 a 70 kgf/mm2. Ademas, la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada es de 40 kgf/mm2 a 70 kgf/mm2 incluso despues de un tratamiento termico. El tratamiento termico puede realizarse, por ejemplo, entre 150°C y 220°C, y mas particularmente, 180°C. El tratamiento termico puede realizarse durante 30 minutos, una hora, dos horas y varias horas. El tratamiento termico se realiza para medir la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada, y es un tratamiento para obtener la resistencia a la traccion o una tasa de elongacion que tiene un valor que tiene un nivel predeterminado y no se cambia cuando la lamina de cobre electrodepositada se almacena o ingresa en un subsiguiente proceso.
Cuando la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada es inferior a 40 kgf/mm2 despues del tratamiento termico, la resistencia mecanica de la lamina de cobre electrodepositada es debil, por lo que puede ser diffcil manipular la lamina de cobre electrodepositada.
Es preferible que la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada despues del tratamiento termico sea similar a la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada antes del tratamiento termico. La resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada despues del tratamiento termico puede ser del 85% al 99% de la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada antes del tratamiento termico, y cuando la resistencia se mantiene incluso despues del tratamiento termico, es facil manipular la lamina de cobre electrodepositada en un proceso posterior y se aumenta el rendimiento.
Una tasa de elongacion de la lamina de cobre electrodepositada antes del tratamiento termico puede ser del 2% al 15%. Ademas, la tasa de elongacion de la lamina de cobre electrodepositada despues del tratamiento termico puede ser del 4% al 15%, y el tratamiento termico puede realizarse durante una hora a 180°C. De lo contrario, la tasa de elongacion de la lamina de cobre electrodepositada despues del tratamiento termico puede ser de 1 a 4,5 veces la tasa de elongacion de la lamina de cobre electrodepositada antes del tratamiento termico.
Cuando la tasa de elongacion de la lamina de cobre electrodepositada despues del tratamiento termico es inferior al 4%, se puede generar una grieta cuando un proceso posterior es un proceso de alta temperatura. Por ejemplo, cuando la lamina de cobre electrodepositada se utiliza como colector de corriente de electrodo negativo de la batena secundaria, un proceso de fabricacion del colector de corriente de electrodo negativo es un proceso de alta temperatura y un cambio de volumen de la capa de material activo se acompana durante la carga/descarga, de modo que se pueda generar una grieta y causar un defecto. Por consiguiente, la lamina de cobre electrodepositada necesita mantener una tasa de elongacion predeterminada despues del tratamiento termico.
En un espectro de XRD para el lado mate de la lamina de cobre electrodepositada, se puede reconocer que una relacion I(200)/I(111) de resistencia (I(200)) de un pico de difraccion para una (200) superficie cristalina a la resistencia (I(111)) de un pico de difraccion para una (111) superficie cristalina es de 0.5 a 1.0.
Por ejemplo, como se ilustra en la figura 6, el espectro XRD para el lado mate representa un pico de difraccion para la (111) superficie cristalina con un angulo (20) de difraccion 43.0° ± 1.0° y un pico de difraccion para la (200) superficie cristalina con un angulo (20) de difraccion 50.5° ± 1.0°, y su relacion I(200)/I(111) de resistencia puede ser de 0.5 a 1.5 o mas.
Por ejemplo, una relacion I(200)/I(111) de resistencia de la lamina de cobre electrodepositada puede ser de 0.5 a 0.8. En el espectro XRD para el lado mate de la lamina de cobre electrodepositada, M(200)/M(111) es una relacion de un mdice (M(200)) de orientacion para la (200) superficie cristalina con un mdice (M(111)) de orientacion para la (111) superficie cristalina puede ser 1.1 a 1.5. El mdice de orientacion es un valor obtenido al dividir la resistencia pico relativa de una superficie cristalina espedfica para una muestra predeterminada por la resistencia pico relativa de una superficie cristalina espedfica obtenida de una muestra estandar no orientada a todas las superficies cristalinas. Por ejemplo, una relacion M(200)/M(111) de resistencia en la lamina de cobre electrodepositada puede ser de 1.2 a 1.4.
Una tasa de elongacion de la lamina de cobre electrodepositada puede ser del 10% o mas despues del tratamiento termico durante una hora a 180°C. Es decir, la lamina de cobre electrodepositada puede tener una alta tasa de elongacion, que es del 10% o mas, despues de un tratamiento termico a alta temperatura. Por ejemplo, una tasa de elongacion de la lamina de cobre electrodepositada puede ser del 10% al 20% despues del tratamiento termico a alta temperatura. Por ejemplo, una tasa de elongacion de la lamina de cobre electrodepositada puede ser del 10% al 15% despues del tratamiento termico a alta temperatura. Por ejemplo, una tasa de elongacion de la lamina de cobre electrodepositada puede ser del 10% al 13% despues del tratamiento termico a alta temperatura. Una tasa de elongacion de la lamina de cobre electrodepositada antes del tratamiento termico puede ser del 2% o mas. Por ejemplo, una tasa de elongacion de la lamina de cobre electrodepositada antes del tratamiento termico puede ser del 2% al 20%. Por ejemplo, una tasa de elongacion de la lamina de cobre electrodepositada antes del tratamiento termico puede ser del 5% al 20%. Por ejemplo, una tasa de elongacion de la lamina de cobre electrodepositada antes del tratamiento termico puede ser del 5% al 15%. Por ejemplo, una tasa de elongacion de la lamina de cobre electrodepositada antes del tratamiento termico puede ser del 5% al 10%. El termino "antes del tratamiento termico" significa de 25°C a 130°C, que son temperaturas antes de un tratamiento termico a un estado de alta temperatura. La tasa de elongacion es un valor obtenido al dividir una distancia elongada justo antes de que la lamina de cobre electrodepositada se fracture por una longitud inicial de la lamina de cobre electrodepositada.
La rugosidad Rz de la superficie del lado mate de la lamina de cobre electrodepositada puede ser de 0.7 pm o menos. La lamina de cobre electrodepositada tiene una rugosidad Rz superficial de 0.7 pm o menos, por lo que la lamina de cobre electrodepositada se puede usar para una lamina de cobre para PCB/FPC y una lamina de cobre para un colector de corriente de electrodo negativo para una batena secundaria. Por ejemplo, la rugosidad Rz de la superficie del lado mate de la lamina de cobre electrodepositada puede ser de 0.5 pm o menos. Por ejemplo, la rugosidad Rz de la superficie del lado mate de la lamina de cobre electrodepositada puede ser de 0,45 pm o menos.
La rugosidad Ra de la superficie del lado mate de la lamina de cobre electrodepositada puede ser de 0.15 pm o menos. La lamina de cobre electrodepositada tiene una rugosidad Ra superficial de 0.15 pm o menos, por lo que la lamina de cobre electrodepositada se puede usar para una lamina de cobre para PCB/FPC y una lamina de cobre para un colector de corriente de electrodo negativo para una batena secundaria. Por ejemplo, la rugosidad Ra de la superficie del lado mate de la lamina de cobre electrodepositada puede ser de 0.12 pm o menos. Por ejemplo, la rugosidad de la superficie del lado mate de la lamina de cobre electrodepositada puede ser de 0.11 pm o menos.
La resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada despues del tratamiento termico puede ser del 85% o mas de la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada antes del tratamiento termico. Por ejemplo, la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada despues del tratamiento termico durante una hora a 180°C puede ser del 90% o mas de la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada antes del tratamiento termico. La resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada antes del tratamiento termico es la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada obtenida sin un tratamiento termico a alta temperatura. La resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada antes del tratamiento termico puede ser de 40 kgf/mm2 a 70 kgf/mm2
El brillo (Gs(60°)) en una direccion de ancho del lado mate de la lamina de cobre electrodepositada puede ser de 500 o mas. Por ejemplo, el brillo (Gs(60°)) en una direccion de ancho del lado mate de la lamina de cobre electrodepositada puede ser de 500 a 1.000. El brillo es un valor medido segun JIS Z 871-1997.
El grosor de la lamina de cobre electrodepositada puede ser de 35 pm o menos. Por ejemplo, un grosor de la lamina de cobre electrodepositada puede ser de 6 pm a 35 pm. Por ejemplo, un grosor de la lamina de cobre electrodepositada puede ser de 6 pm a 18 pm. Ademas, por ejemplo, un espesor de la lamina de cobre electrodepositada puede ser de 2 pm a 10 pm.
Cuando la lamina de cobre electrodepositada debe unirse con una resina aislante y similares, se puede realizar adicionalmente un tratamiento de la superficie para obtener la adhesion de un nivel practico o mas. Un ejemplo del tratamiento de superficie en la lamina de cobre incluye uno cualquiera de un tratamiento resistente al calor y qmmicamente resistente, un tratamiento de cromato y un tratamiento de acoplamiento de silano, o una combinacion de los mismos, y el tipo de tratamiento de superficie a realizar puede seleccionarse por los expertos en la tecnica segun una resina utilizada como resina aislante o una condicion de proceso.
Un componente electrico de acuerdo con una realizacion de ejemplo incluye un material de base aislante, y la lamina de cobre electrodepositada unida a una superficie del material de base aislante, e incluye un circuito formado al grabar la lamina de cobre electrodepositada.
Un ejemplo del componente electrico incluye una cinta TAB, una PCB y un FPC, pero el componente electrico no esta esencialmente limitado a ellos, y cualquier producto en el que la lamina de cobre electrodepositada se adhiera a un material de base aislante, y que puede ser utilizado en la tecnica, puede ser aceptado.
Una batena de acuerdo con una realizacion de ejemplo incluye la lamina de cobre electrodepositada. La lamina de cobre electrodepositada se puede usar como un colector de corriente de electrodo negativo de la batena, pero no se limita esencialmente a la misma, y se puede usar como otro elemento constituyente usado en la batena. La batena no esta particularmente limitada, e incluye tanto una batena primaria como una secundaria, y es una batena, como una batena de ion litio, una batena de polfmero de litio y una batena de aire de litio, en la que se utiliza una lamina de cobre electrodepositada como colector de corriente, y que se puede usar en la tecnica, puede aceptarse.
Un metodo para fabricar una lamina de cobre electrodepositada de acuerdo con una realizacion de ejemplo incluye electrolizar un electrolito de cobre que incluye un aditivo A, un aditivo B, un aditivo C y un aditivo D, y el aditivo A es uno o mas seleccionados del grupo que consiste en un compuesto a base de tiourea y un compuesto, en el que un grupo tiol esta conectado a un heterociclo que incluye nitrogeno, el aditivo B es un acido sulfonico de un compuesto que incluye un atomo de azufre o una sal metalica del mismo, el aditivo C es un polfmero no ionico soluble en agua, y el aditivo D es un compuesto a base de fenazinio.
El metodo para fabricar la lamina de cobre electrodepositada incluye los aditivos de las nuevas composiciones, de modo que es posible fabricar una lamina de cobre delgada, muy fuerte mecanicamente, altamente elongada y poco rugosa. El electrolito de cobre puede incluir cloro (ion de cloro) de una concentracion de 1 a 40 ppm. Cuando existe una pequena cantidad de iones de cloro en el electrolito de cobre, los sitios de nucleacion inicial aumentan durante la electroplastia, de modo que los granos de cristal se vuelven finos y los materiales extrafdos de CuC^formados en una interfaz de un lfmite de grano evitan que el cristal crezca durante el calentamiento a alta temperatura, mejorando asf la estabilidad termica a alta temperatura. Cuando la concentracion de iones de cloro es inferior a 1 ppm, la concentracion de iones de cloro requerida en un electrolito de acido sulfurico y sulfato de cobre es corta, por lo que la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada puede degradarse y la estabilidad termica a una alta temperatura puede degradarse. Cuando una concentracion de iones de cloro es mayor que 40 ppm, la rugosidad de la superficie del lado mate aumenta, por lo que es diffcil fabricar una lamina de cobre electrodepositada poco rugosa, la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada antes de que se pueda degradar por el tratamiento termico, y la estabilidad termica a alta temperatura puede degradarse.
En el electrolito de cobre, el contenido del aditivo A es de 1 a 10 ppm, el contenido del aditivo B es de 10 a 200 ppm, el contenido del aditivo C es de 5 a 40 ppm y el contenido del aditivo D es de 1 a 10 ppm.
El aditivo A en el electrolito de cobre puede mejorar la estabilidad de fabricacion de la lamina de cobre electrodepositada y mejorar la resistencia de la lamina de cobre electrodepositada. Cuando el contenido del aditivo A es inferior a 1 ppm, la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada se puede degradar, y cuando el contenido del aditivo A es mayor que 10 ppm, la rugosidad de la superficie del lado mate aumenta, por lo que puede ser diffcil fabricar una lamina de cobre electrodepositada poco rugosa y la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada puede degradarse.
El aditivo B en el electrolito de cobre puede mejorar el brillo de la superficie de la lamina de cobre electrodepositada. Cuando el contenido del aditivo B es inferior a 10 ppm, el brillo de la lamina de cobre electrodepositada se puede degradar, y cuando el contenido del aditivo B es mayor que 200 ppm, la rugosidad de la superficie del lado mate aumenta, por lo que puede ser diffcil para fabricar una lamina de cobre electrodepositada de baja rugosidad y la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada se puede degradar.
El aditivo C en el electrolito de cobre puede disminuir la rugosidad de la superficie de la lamina de cobre electrodepositada y mejorar el brillo de la superficie. Cuando el contenido del aditivo C es inferior a 5 ppm, la rugosidad de la superficie del lado mate aumenta, por lo que puede ser diffcil fabricar una lamina de cobre electrodepositada poco rugosa y el brillo de la lamina de cobre electrodepositado puede degradarse, y cuando el contenido de aditivo C es mayor que 40 ppm, no hay diferencia en una propiedad ffsica o una apariencia de la lamina de cobre electrodepositada, y el metodo de fabricacion de la lamina de cobre electrodepositada puede no ser economico.
El aditivo D en el electrolito de cobre puede servir para mejorar la planitud de una superficie de la lamina de cobre electrodepositada. Cuando el contenido del aditivo D es inferior a 1 ppm, la rugosidad de la superficie del lado mate aumenta, por lo que puede ser diffcil fabricar una lamina de cobre electrodepositada poco rugosa y el brillo de la lamina de cobre electrodepositado puede degradarse, y cuando el contenido del aditivo D es mayor que 40 ppm, un estado de extraccion de la lamina de cobre electrodepositada es inestable y la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada puede degradarse.
El compuesto a base de tiourea puede ser uno o mas seleccionados del grupo que consiste de tiourea de dietilo, tiourea de etileno, tiourea acetileno, dipropil tiourea, dibutil tiourea, N-trifluoroacetiltiourea, N-etiltiourea, N-cianoacetiltiourea, N-aliltiourea, o-toluiltiourea , N,N'-butilen tiourea, tiazolidinotiol, 4-tiazolinotiol, 4-metil-2-pirimidinotiol y 2-tiouracilo, pero no esta esencialmente limitado a los mismos, y cualquier tipo de compuesto de tiourea utilizable como aditivo en la tecnica puede ser aceptado. El compuesto, en el que un grupo tiol esta conectado a un heterociclo que incluye nitrogeno, puede ser, por ejemplo, sal sodica del acido 2-mercapto-5-benzoimidazol sulfonico, 3-(5-mercapto-1-tetrazolil) benceno sulfonato de sodio, y 2-mercapto benzotiazol.
El acido sulfonico del compuesto que incluye un atomo de azufre o su sal metalica del mismo puede ser uno o mas seleccionado del grupo que consiste de, por ejemplo, en la sal disodica (SPS) de bis-(3-sulfopropil) -disulfuro, acido de 3-macapto-1 -propano sulfonico (MPS), sal sodica de 3-(N,N-dimetil tiocarbamoil)-tiopropano sulfonato (DPS), sal sodica de 3-[(amino-iminometil)tio]1-propano sulfonato (UPS), Sal sodica del o-etilditio carbonato-S-(e-sulfopropil)-ester (OPX), sal sodica de acido 3-(benzotiazolil-2-macapto)-propil-sulfonico (ZPS), sal sodica de acido Etilenditiodipropilsulfonico, acido tioglicolico, sal disodica del -o-etil-bis-(w-sulfopropil)ester de acido tiofosforico, y sal trisodica del tris-(u>-sulfopropil)ester de acido tiofosforico, pero no esta esencialmente limitada a ello, y cualquier tipo de acido sulfonico de un compuesto, incluido un atomo de azufre utilizable como un aditivo en la tecnica relacionada o una sal metalica del mismo puede ser aceptable.
El poffmero soluble en agua no ionico puede ser uno o mas seleccionado del grupo que consiste en polietilenglicol, poliglicerina, hidroxietilcelulosa, carboximetilcelulosa, nonilfenol poliglicol eter, octano diol-bis-(polialquilenglicol eter, ocatanol polialquilenglicol eter, poliglicol eter de acido oleico, polietilen propilenglicol, polietilenglicol dimetil eter, polioxipropilenglicol, alcohol polivimlico, poliglicol eter de p-naftol, poliglicol eter de acido estearico y poliglicol eter de alcohol esteanlico, pero no se limita esencialmente al mismo, y cualquier tipo de poffmero soluble en agua utilizable como aditivo en la tecnica relacionada puede ser aceptable. Por ejemplo, el peso molecular del polietilenglicol puede ser de 2,000 a 20,000.
El compuesto a base de fenazinio puede ser uno o mas seleccionados del grupo que consiste en safranina-O, Janus Green B, y similares.
La temperatura del electrolito de cobre utilizado en el metodo de fabricacion puede ser de 30 a 60°C, pero no se limita esencialmente al rango, y puede ajustarse de manera apropiada dentro de un rango, en el que se puede lograr el objeto de la presente invencion. Por ejemplo, una temperatura del electrolito de cobre puede ser de 40°C a 50°C.
Una densidad de corriente utilizada en el metodo de fabricacion puede ser de 20 a 500 A/dm2, pero no se limita esencialmente al rango, y puede ajustarse de manera apropiada dentro de un rango, en el que se puede lograr el objeto de la presente invencion. Por ejemplo, la densidad de corriente puede ser de 30 a 40 A/dm2 El electrolito de cobre puede ser un electrolito de acido sulfurico-sulfato de cobre. Una concentracion de iones Cu2+ en el electrolito de acido sulfurico-sulfato de cobre puede ser de 60 g/L a 180 g/L, pero no esta esencialmente limitada al rango, y puede ajustarse adecuadamente dentro de un rango, en el que el objeto del presente la invencion se puede lograr. Por ejemplo, la concentracion de iones Cu2+ puede ser de 65 g/L a 175 g/L.
El electrolito de cobre puede fabricarse por un metodo conocido publicamente. Por ejemplo, la concentracion de iones Cu2+ se puede obtener ajustando la cantidad de iones de cobre o sulfonato de cobre agregado, y la concentracion de iones SO42+ se puede obtener ajustando la cantidad de acido sulfurico o sulfonato de cobre agregado.
Se puede obtener una concentracion de los aditivos incluidos en el electrolito de cobre a partir de la cantidad de entrada y el peso molecular de los aditivos introducidos en el electrolito de cobre, o analizando los aditivos incluidos en el electrolito de cobre mediante un metodo conocido publicamente, como la cromatograffa en columna.
La lamina de cobre electrodepositada puede fabricarse por un metodo conocido publicamente, excepto por el uso del electrolito de cobre.
Por ejemplo, la lamina de cobre electrodepositada puede fabricarse suministrando el electrolito de cobre entre una superficie de electrodo negativo en una superficie curva de titanio de un tambor de titanio giratorio y una superficie de electrodo positiva y electrolizando el electrolito de cobre, extrayendo la lamina de cobre electrodepositada en la superficie del electrodo negativo, y continuamente enrollando el cobre electrodepositado extrafdo.
De aqu en adelante, la presente invencion se describira en detalle con referencia a los ejemplos, pero la presente invencion no se limita a los mismos.
(Fabricar la lamina de cobre electrodepositada)
Ejemplo 1
Para fabricar la lamina de cobre electrodepositada por electrolisis, se utilizo un sistema de bano electrolttico de 3 L que puede circular a 20 L/min, y la temperatura del electrolito de cobre se mantuvo uniformemente a 45°C. Se utilizo una placa de electrodo dimensionalmente estable (DSE) con un grosor de 5 mm y un tamano de 10 * 10 cm2 como electrodo positivo, y una placa de electrodo de titanio con el mismo tamano y grosor que las del electrodo positivo se uso como electrodo negativo.
Para un movimiento suave de iones Cu2+, se realizo el recubrimiento con una densidad de corriente de 35 A/dm2, y se fabrico la lamina de cobre electrodepositada con un espesor de 18 pm.
Una composicion basica del electrolito de cobre es la siguiente.
CuSO4-5H2O: 250 a 400 g/L
H2SO4: 80 a 150 g/L
Los iones de cloro y los aditivos se agregaron al electrolito de cobre, y las composiciones de los aditivos agregados y los iones de cloro se representan en la tabla 1 a continuacion. En la tabla 1 a continuacion, ppm significa la misma concentracion que mg/L.
En la figura 7 se representa una imagen SEM de una superficie de un lado (lado M) mate de la lamina de cobre electrodepositada fabricada.
ejemplos 2 a 4 y ejemplos comparativos 1 a 4
Se fabrico una lamina de cobre electrodepositada por el mismo metodo que en el ejemplo 1, excepto por el cambio en la composicion del electrolito de cobre como se representa en la tabla 1 a continuacion. Las imagenes SEM de las superficies de los lados mate de las laminas de cobre electrodepositadas fabricadas en los ejemplos 2 a 4 y los ejemplos comparativos 1 a 4 se representan en las figuras 8 a 14, respectivamente.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Una lamina de cobre electrodepositada, en la que un promedio Ra (pm) de rugosidad de la lmea central, una altura Rmax (pm) maxima y una altura Rz (pm) media de diez puntos de un lado mate satisfacen una ecuacion a continuacion, 4.27 < ( Rmax - Rz)/Ra < 6.5.
2. La lamina de cobre electrodepositada de la reivindicacion 1, en la que la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada antes de un tratamiento termico es de 40 kgf/mm2 a 70 kgf/mm2
3. La lamina de cobre electrodepositada de la reivindicacion 1, en la que la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada despues de un tratamiento termico durante una hora a 180°C es de 40 kgf/mm2 a 70 kgf/mm2.
4. La lamina de cobre electrodepositada de la reivindicacion 3, en la que la resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada despues del tratamiento termico es del 85% al 99% de resistencia a la traccion de la lamina de cobre electrodepositada antes del tratamiento termico.
5. La lamina de cobre electrodepositada de la reivindicacion 1, en la que una tasa de elongacion antes de un tratamiento termico es del 2% al 15%.
6. La lamina de cobre electrodepositada de la reivindicacion 1, en la que una tasa de elongacion despues de un tratamiento termico es del 4% al 15%.
7. La lamina de cobre electrodepositada de la reivindicacion 1, en la que una tasa de elongacion despues de un tratamiento termico durante una hora a 180°C es del 4% al 15%.
8. La lamina de cobre electrodepositada de la reivindicacion 3, en la que una tasa de elongacion despues de un tratamiento termico es una vez hasta 4,5 veces una tasa de elongacion antes del tratamiento termico.
9. La lamina de cobre electrodepositada de la reivindicacion 1, en la que el angulo de curvatura de la esquina de la lamina de cobre electrodepositada es de 0° a 45°.
10. La lamina de cobre electrodepositada de la reivindicacion 1, en la que la altura de curvatura de una esquina de la lamina de cobre electrodepositada es de 0 mm a 40 mm.
11. La lamina de cobre electrodepositada de la reivindicacion 1, en la que la lamina de cobre electrodepositada tiene un espesor de 2 pm a 10 pm.
12. Una batena que incluye la lamina de cobre electrodepositada de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
13. Un componente electrico, que comprende:
un material de base aislante; y
la lamina de cobre electrodepositada de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 unida a una superficie del material de base aislante.
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FIG.3
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FIG.4 Intensidad(cps)
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FIG. 11
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FIG. 12
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