电解铜箔生产与技术讲座(四) (3).pdf

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2006年第4期
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原材料
电解铜箔生产与技术讲座(四)(3)
铜都铜业股份公司金荣涛
第四篇电解液与电解工艺(三)
生箔制造的工艺流程见图1。
4.3生产设备与实践
在生产中,电解液是循环使用的。溶铜槽
4.3.1.辊式连续电解方法和设备
不断地溶铜,达到工艺要求后,电解液送人过
目前世界上大多数国家生产电解铜箔采用滤系统去除杂质,经热交换器调整温度进入高
辊式连绫电解方法,该方法是在电解槽内安装位槽,通过高位槽分配至各个生箔机列。生箔
一个回转的阴极辊筒和不溶性材料制成阳极,机列中生产生箔,消耗了电解液中的铜量,电
辊筒底部浸在电解液中,通电后,溶液中的铜解液再回到溶铜槽。详细的原理前面已经闻述
沉积到辊筒表面形成铜箔,再将此铜箔剥离,过了
水洗、干燥、卷取,而后进一步进行表面处理。4.3.1.2设备组成
辊式连续电解方法生产电解铜繪,于1930
辊式连续电解法生箔制造的主要设备为生
年在美国问世,用于建筑防水层及装饰性材料。箔机。一台生箔机列由阴极辊、阳极,整流系
1933年美国开始用旋转阴极辊连续性生产电解统、供电系统、传动系统以及控制系统等组成
铜箔。上世纪40年代后,随着电子工业的迅速
a.阴极辊
发展,印刷线路耗用铜箔量剧增,其厚度从
阴极辊的规格有多种,按其直径分,有1m、
0.15mm逐步减薄为0.105mm、0.07m、0.05
1.5m、2.0m、2.5m、2.7m;按其辊面宽度分
0.035mm、0.018m。随着生产技术的不断进步,有1150m、1400m、2500mm;按其表面材质分,
目前,辊式连续法生产的铜箔最小厚度为
有特制不锈钢表面镀铬阴极辊,纯钛表面阴极
0.012mm(12微米)。厚度小于0.012m的铜繪,辊;按其结构分,有单金属阴极辊,有复合阴
传统的辊式连续法无法批量生产。
极辊,即:铜一银一不锈钢表面镀铬阴极辊,
科、硫酸、纯水、压缩空气
铜一银一钛复合辊。阴极辊的基本结构如图
4-8。
溶铜槽
槽
无论是不锈钢还是钛质阴极辊,一般都是
经过旋压制成的无缝阴极辊筒,具有均匀的表
各用槽
面性能。
溶橧
生箔机列
现在也有部分大辊径阴极辊采用焊接工艺
箔
备用槽
制造。先将钛板两端加热后模压使之成型出
定高度的凸缘;将钛板卷制成圆筒使模压成型
溶铜槽
溶铜槽
出的凸缘对接,并对接缝处焊满;将焊缝处加
图47生箔制造的工艺流程
热后进行锻造,将锻造后的焊缝轧制,最后将
辊式连续电解法电解铜箔制造过程分生箔钛筒整体热处理。用此材料制作的复合型大电
制造、表面处理和分切检验三个部分。由于表流阴极辊的主轴沿轴向位于辊筒内,辊筒通过
面处理对于整个铜箔生产都是至关重要,所以,导电轮、铜导电板与主轴固定连接,辊筒两端
以后将单独述。在此,先就辊式连续电解法采用堵板密封,辊筒由外层钛筒,内层钢包裹
的生箔制造技术进行说明。
铜的钢一铜复合筒通过热裝形成。目前,焊接
4.3.1.1生箔制造工艺流程
法制造的阴极辊,能保证大电流输人时导电的
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均匀性,输人大电流时辊筒表面不过热,提高压法相比,焊接法更具有成本优势。
了辊面的电流密度及箔材的产量和质量。与旋
対、
头
も不
图4-8三层复合阴极辊的基本结构
阴极辊的技术要求如下(以200×1400mm随着使用时间的延长,这种合金腐蚀越来越多,
阴极辊为例)
致使极距不断增大,槽电压上升,电耗增加;
外径:2200+。omm
同时由于腐蚀不很均匀,也影响极距的一致性
偏心距:く0.08mm
铜箔均匀性亦差。第三,腐蚀生成的残留物
员锥度:く0.08mm
硫酸铅剥落后悬浮在电解液中,容易夹杂到铜
摆度:〈0.08m辊式连续电解法箔中,产生夹杂或针孔。另一种是DSA钛阳极,
平衡差度:〈300g
它是在钛材上涂覆很薄(1-6um)的贵金属构
材质:美国材料试验标准
成,常用的涂层为铂层或钽(44%)、铱(56%)
B381-837p-1,修正级别1(CP-T1)
氧化物的混合层。使用这种阳极,槽电压很低,
辊面厚度:>6m
生箔厚度均匀性好,但一次性投资较大。当使
晶粒尺寸:ASTM8级或更小
用到40000h/m2~6000k.h/m2后,涂层厚
表面粗糙度:Ra<0.6m
度减少,槽电压会逐渐升高,需要重新涂覆。
日本发明的另外一种阴极辊筒,用钛或不锈4.3.1.3生产工艺
钢制成,特殊之处在于,它在使金属电解析出虽然各个公司电解铜箔的生产原理和设备基
的面上设置陶瓷层。该阴极辊具有维修容易且本相同,要生产出符合标准要求的生箔,工艺
获得的电解铜箔具有优异品质。
参数十分重要。选择最佳工艺参数是生产高质
阳极
量生箔的前提条件。表4-6列出了部分生箔T艺
生箔机列采用不溶性阳极。目前使用的阳极条件。
材料有两种,一种是铅銻合金或铅银合金阳极。
表4-6标准电解铜箔生箔的生产工艺
名称
工艺1
工艺1
匚3
工艺4
Cu2;8/1
90+3
90+3
95+5
105+2
88
H2S04, g/1
110+5
110+5
110+8
110+5
140
CI, ppm
35+5
35+5
≤5
35+5
添加剂
明胶
明胶
明胶
明胶
温度,℃
流量,m3/h
15-18
15-18
105+3
120
电流,A
25000
25000
50000
D, NR
3500--3980
4700-5300
12400
10000