《电解铜箔生产》，内容简介:电解铜箔作为一个新兴的铜加工产品，在电子材料工业中的地位越来越重要。电解法生产的铜箔，除仍保持其他方法生产的铜箔所具有的高导电性、高导热性、一定的机械强度、美丽的金属光泽外，还由于电解铜箔一面光洁，另一面较为粗糙，便于粘贴到其他材料的表面。因此，电解铜箔除像压延铜箔可以广泛应用于建筑装饰材料、挠性母线、电波屏蔽板、高频汇流排及热能搜集器外，主要用于印刷线路板的导电材料和锂电池的电极材料。 {zzjj}

第1章 概 论1

1.1 金属箔的生产

1.1.1 压延法1

1.1.2 湿式法2

1.1.3 干式法3

1.2 金属箔材分类5

1.3 电解法生产铜箔的发展历史5

1.3.1 电解铜箔的产生5

1.3.2 美国铜箔的发展6

1.3.3 日本铜箔的发展6

1.3.4 中国电解铜箔的发展8

1.3.5 韩国铜箔的发展9

1.3.6 铜箔技术与标准的的发展9

1.4 电解铜箔的用途与要求10

1.4.1 铜箔的用途10

1.4.2 电解铜箔的基本要求11

1.4.3 发展趋势12

第2章 原料准备14

2.1 电解铜箔的原料14

2.1.1 铜料14

2.1.2 硫酸17

2.1.3 双氧水19

2.1.4 硫酸镍21

2.1.5 铬酐 21

2.1.6 五氧化二砷22

2.1.7 氢氧化钠23

2.1.8 硫酸锌24

2.1.9 氧化锌25

2.2 纯水制备26

2.2.1 电渗析法27

2.2.2 离子交换法27

2.2.3 填充床电渗析29

第3章 溶铜造液33

3.1 溶铜原理33

3.1.1 水的热力学稳定区33

3.1.2 Cu-H2O系的电位—pH图35

3.2 溶铜的方法 37

3.3 溶铜设备38

3.3.1 溶铜罐38

3.3.2 输送泵40

3.3.3 换热器41

3.4 生产实践47

3.4.1 工艺流程47

3.4.2 溶铜常见故障及处理49

第4章 溶液净化处理51

4.1 净化方法51

4.1.1 过滤介质的分类51

4.1.2 选择过滤介质的基本要求52

4.1.3 常用过滤介质及其主要性能53

4.1.4 助滤剂 55

4.2 有机物的净化56

4.2.1 活性炭的分类57

4.2.2 影响粒状活性炭吸附作用的主要因素58

4.3 过滤设备58

4.2.1 高效密闭加压叶滤机59

4.2.2 滤袋式过滤器 60

4.2.3 板框过滤机61

4.4 过滤技术的发展62

4.4.1 微滤技术62

4.4.2 超滤法63

4.4.3 过滤精度64

第5章 生箔电解67

5.1 电解基本理论知识 67

5.1.1 浓度67

5.1.2 电解液的导电机理 68

5.1.3 电解定律70

5.1.4 电流效率72

5.1.5 电解液的性质73

5.2 电极过程 76

5.2.1 电极过程76

5.2.2 电极电势和可逆电极 77

5.2.3 电极反应的速率82

5.2.4 极限电流密度84

5.2.5 电势-pH图(E-pH图) 85

5.3 电解铜箔的形成过程 85

5.3.1 铜在阴极上析出86

5.3.2 氢在阴极上析出89

5.3.3 阳离子在阴极上共同放电90

5.3.4 电流在阴极上的分布93

5.3.5 金属在阴极辊上的分布95

5.3.6 结晶形态和结构96

5.4 阳极反应 98

5.4.1 阳极反应和阳极材料98

5.4.2 铅阳极的阳极过程99

5.4.3 铅基合金阳极100

5.4.4 钛阳极102

5.5 辊式连续电解方法和设备103

5.5.1 生箔制造工艺流程103

5.5.2 设备组成104

5.5.3 生产工艺116

5.5.4 阴极辊的抛磨118

5.6 添加剂的影响122

5.6.1 添加剂的类型122

5.6.2 添加剂的作用机理122

5.6.3 添加剂的选择方法 125

5.6.4 添加方式127

5.7 设备选型与计算 127

5.7.1 概述127

5.7.2 计算127

5.8 其他生产技术128

5.8.1 环带式 130

5.8.2 生箔和表面处理同时进行的方法130

5.9 生产实践130

5.9.1 铜箔的内应力131

5.9.2 外观缺陷132

5.9.3 物理性能138

5.9.4 铜箔撕边140

5.9.5 尺寸缺陷143

第6章 表面处理147

6.1 表面处理的意义147

6.2 表面处理理论基础148

6.2.1 金属结晶与合金相图 148

6.2.2 电沉积合金相图的特点151

6.2.3 电沉积合金的条件 154

6.2.4 电沉积合金的结构特点156

6.2.5 电解液组成及工艺条件对电沉积合金成分的影响158

6.2.6 合金电沉积的阴极过程160

6.2.7 电沉积合金的阳极过程162

6.3 表面处理技术165

6.3.1 氧化处理165

6.3.2电化学粗化168

6.3.3 表面处理工艺174

6.3.4 表面处理设备177

6.3.5 表面处理常见问题181

6.3.6 脉冲表面处理技术 183

6.3.7 设备选型与计算184

第7章 特殊铜箔的生产技术86

7.1 超薄铜箔生产技术186

7.1.1 概述186

7.1.2 铝载体铜箔的生产187

7.1.3 铜载体超薄铜箔189

7.2 涂树脂铜箔生产技术 193

7.2.1 涂树脂铜箔的结构与特性193

7.2.2RCC的生产设备及要求195

7.2.3 RCC的发展 197

7.3 上胶铜箔生产 199

7.3.1 生产技术199

7.3.2铜箔胶对上胶铜箔性能的影响202

7.4 锂电池用电解铜箔207

7.4.1 锂电池用铜箔性能要求207

7.4.2 锂电池用电解铜箔生产技术 209

7.5 高温高伸长率电解铜箔211

7.5.1 高温高伸长率电解铜箔性能211

7.5.2 生产方法212

7.6 高频电路用铜箔 213

7.6.1 高频线路的特点213

7.6.2 高频电路用铜箔生产214

7.7 激光钻孔铜箔 216

7.7.1 激光钻孔的现状216

7.7.2 激光成孔铜箔制造技术217

7.8 反转铜箔 218

第8章 分切与包装219

8.1 分切 219

8.1.1 分切的作用219

8.1.2 分切机的结构和工作原理219

8.1.3 控制系统219

8.1.4 分切机构 221

8.1.5 主要技术指标222

8.1.6 分切要求222

8.1.7 常见品质问题222

8.2切片生产 223

8.2.1 设备组成223

8.2.2 设备性能要求224

8.3 产品包装224

8.3.1 普通包装224

8.3.2 真空包装224

8.3.3 包装箱要求225

8.4 生产经济技术指标225

第9章 质量控制227

9.1 铜箔生产中间过程控制227

9.1.1 生箔电解液分析227

9.1.2 表面处理电解液的分析234

9.2 品质的一致性237

9.2.1 品质的一致性概述237

9.2.2 品质一致性检验 238

9.3 统计过程控制(SPC)241

9.3.1 SPC的作用241

9.3.2 SPC技术原理242

9.3.3 SPC应用步骤242

9.3.4 SPC应用的优势和不足244

9.3.5 SPC的最新发展245

第10章 环境保护246

10.1 废水处理246

10.1.1 废水的来源及水质 246

10.1.2 废水处理方法247

10.2 废气治理252

10.2.1 废气的分类252

10.2.2 废气处理技术252

参考文献255

国家标准《印制板用电解铜箔》（GB/T 5230-2020）的制定，为中国印制板用电解铜箔科研、生产提供指导，为印制板用电解铜箔检验提供技术依据，对促成进中国印制板用电解铜箔产业发展和产品质量提高发挥积极作用。

电解铜箔表面处理以颜色简单划分有三种：镀紫铜( 红色) 、镀锌( 灰色) 、镀黄铜( 黄色) ， 如表 l 所示。 通过表1 可以看出， 表面处理的三种工艺， 由于氰化物具有剧毒，废水处理比较困难，所以采用此工艺规模化生产的工厂较少。镀紫铜工 艺比较适合锂离子电池市场，对铜箔的表面外观和物理性能要求不高， 特别适合一些抗氧化性能处理和表面处理还不过关的工厂使用。

电解铜箔的抗剥离强度

( 1 ) 毛箔的晶粒控制为关键， 一般每平方英尺面积上有 4 ． 5×1 0 个，低轮廓铜箔 R Z≤3 ． 5 微

米， 一般电解铜箔R Z≤5 微米， 并且毛箔的抗剥力强度须大于0 ． 4 k R / c m 。

( 2 ) l# 镀铜槽温度≤3 5 ℃。

( 3 ) l #、 3#镀铜槽需要添加适量添加剂， 以防止铜箔表面有铜粉脱落，降低抗剥离强度.

镀锌面颜色不均匀

( 1 ) 1 #镀铜槽均镀能力较差， 添加剂量不够。

( 2 ) 4#镀锌槽 P H值偏酸性，锌被溶解。

( 3 ) 4# 镀锌槽阳极板DS A涂层脱落， 更换阳极板。

( 4 ) 镀锌后水洗压力过大，冲洗掉镀锌层：

电解铜箔的抗氧化性能

( 1 ) 4# 镀锌槽、 5 #镀铬槽工艺参数稳定控制为关键。

( 2 ) 在5#镀铬槽添加少量z n ， 使C r " 部分还 原为 C d 。

( 3 ) 镀锌面首先必须镀一层c ，然后C r ' 通过其他吸附或化学键的作用，进行填充空隙，进 一步加强表面钝化作用，抑制镀锌层的腐蚀。

( 4 ) 电解铜箔表面的镀层不是合金电镀 ，而是混合物。

生产过程中产生腐蚀点

( 1 ) 红点 为电解铜箔表面处理前产生， 被酸蚀刻的点。

( 2 ) 黑点 为电解铜箔表面处理后产生， 被酸蚀刻的点。需要经过存放一段时间方可显露出来。

( 3 ) 白( 亮点) 由于生产空间湿度较大，酸雾点落在电解铜箔表面一段时间后引起。

( 4 ) 以上点处理措施：控制生产空间湿度，加强空气对流。

其它

电解铜箔表面处理需要现场工作人员的经验和动手能力，一般有许多表面外观缺陷是在现场可以及时处理掉的，还有些可以及时预防，所以一些国外铜箔厂都比较注重现场员工的技能培训和流动性。另外还需要严格控制生产车间的环境卫生以及温湿度。

电解铜箔生产工序简单，主要工序有三道：溶液生箔、表面处理和产品分切。其生产过程看 似简单，却是集电子、机械、电化学为一体，并 且是对生产环境要求特别严格的一个生产过程。所以，电解铜箔行业并没有一套标准通用的生产设备和技术，各生产商各显神通，这也是影响国内电解铜箔产能及品质提升的一个重要瓶颈。

电解铜箔溶铜生箔

随着市场进一步的竞争，哪怕是高附价值的电解铜箔也不得不从生产成本着手进行控制。由于生产电解铜箔对其电解溶液( 硫酸铜溶液) 的洁净度要求非常严格，所以在以往的生产工艺中重复使用许多过滤系统和上液泵。在这里提供一套新的工艺流程见图2 ，可从根本上控制产品质量 和减少生产成本。

图2 的工艺流程特点：

( 1 ) 一台上液泵，根据不同的位差进行 自动控制，即可溶铜又可生产毛箔， 生产成本可大大降低。

( 2 ) 涂覆过滤材料简单，可操作性强。过滤精度可达到 0.2 微米。

( 3 ) 总的溶液体积减少， 容易控制生产工艺参数。 主盐铜含量可控制在±lg/L， 也可方便采用在线去除杂质。

( 4 ) 可减少劳动强度，自动化程度高, 溶铜能力可根据在线检测自动调节阀门( 溶液回流阀或风量) 进行控制。

电解铜箔添加剂

电解铜箔毛箔产品质量的好坏及稳定性，主要取决于添加剂的配方和添加方法。电解铜箔添加剂的配方很多，不同的配方可以调整出不同的产品晶粒结构，主要有)以日本三井公司为代表的一次性过滤材料的投加，以美国叶茨公司为代表的适量均匀投加。

以日本三井公司为代表的投加方法，吸附材料为一次性投加，在生产开始一段过程中需要较长时间稳定期的寻找，并且其添加剂的添加量与吸附量也不是恒定的，比较难控制。而以美国叶茨公司为代表的添加方法比较稳定， 在生产过程中采用连续滴加与勤加的方法同时投加添加剂和吸附材料，无论生产机组怎样变化，都容易找到其添加量的比值。

电解铜箔其它

在溶铜生箔段，除了上述比较重要工艺控制外，要生产出高质量的毛箔还与阴极辊表面材质、电流密度、溶液中杂质含量、添加剂成分以及溶 液中氯离子含量等有关，在此不作详细介绍。

近年，国家政策和RoHs指令将一定程度上影响铜箔工艺。欧盟的RoHS指令的全称是“电气电子设备中限制使用某些有害物质指令”。该指令要求2006年7月1日以后新投放欧盟市场的机电产品中，6种有害物质即铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯和多溴二苯醚的含量不能超过RoHS指令规定的最高限量(镉为0.01%，其余5种均为0.1%)。各个铜箔厂家必须按照RoHs指令适当修改相应工艺，否则难以出口和销往台资企业。