銅箔生產(chǎn)工藝公司培訓(xùn)資料

1、銅箔生產(chǎn)工藝金象銅箔有限公司技術(shù)部 2011.2.20主要內(nèi)容引言銅箔分類電解銅箔制造工序電解銅箔后處理工序電解銅箔分切工序引言銅箔是鋰離子電池及印制電路板中關(guān)鍵性的導(dǎo)電材料。目前，我公司大部分的銅箔是用在鋰離 子電池負(fù)極材料上。隨著鋰離子電池朝著高容量化、薄型化、高密度化、高速化方向發(fā)展，銅箔也 朝著具有超薄、低輪廓（銅箔表面粗糙度為2dm以下）、高強度、高延展性等高品質(zhì)高性能的方向發(fā)展，而其性能與銅箔結(jié)構(gòu)及表面處理密切相關(guān)。目前，先進(jìn)的銅箔生產(chǎn)技術(shù)和銅箔表面處理技術(shù) 都由美國和日本壟斷。銅箔分類按厚度可以分為厚銅箔（大于70Wm）、常規(guī)厚度銅箔（大于18 dm而小于70科m）、薄銅箔（大

2、于12（1 m而小于18（im）、超薄銅箔（小于12（im）;按表面狀況可以分為單面處理銅箔（單面毛）、雙面處理銅箔（雙面粗）、光面處理銅箔（雙面毛）、雙面光銅箔（雙光）和甚低輪廓銅箔（ VLP銅箔）銅箔； 按生產(chǎn)方式可分為電解銅箔和壓延銅箔。1、電解銅箔是由電解液中的銅離子在光滑旋轉(zhuǎn)不銹鋼板（或鈦板）圓形陰極滾筒上沉積而成，銅箔緊貼陰極滾筒面的面稱為光面，而另一面稱為毛面。2、壓延銅箔一般是由銅錠做原材料，經(jīng)熱壓、回火韌化、削垢、冷軋、連續(xù)韌化、酸洗、 壓延及脫脂干燥等工序制成。壓延銅箔與電解銅箔的比較壓延銅箔表面更為平滑，且致密度較高，大多用于撓性印制電路板，壓延銅箔為片狀晶結(jié)構(gòu)， 在柔韌

3、性方面要優(yōu)于柱狀織結(jié)構(gòu)的電解銅箔，電解銅箔則主要應(yīng)用于剛性印制電路板及鋰電池制造中，在生產(chǎn)過程中電解銅箔比壓延銅箔有較簡化的生產(chǎn)流程，以及更低的生產(chǎn)成本，所以，如果在 對銅箔韌性無特殊的情況，選用電解銅箔的較多。電解銅箔工藝目前國內(nèi)外大都采用輻式陰極、不溶性陽極以連續(xù)法生產(chǎn)電解銅箔：銅溶解的基本原理銅溶解過程是將處理好的銅料加入到溶銅槽內(nèi)，銅料的表面積越大越好，銅料之間要有較 小的縫隙，以增大反應(yīng)面積。加入一定數(shù)量的純水和硫酸后，通入壓縮空氣進(jìn)行氧化化合 反應(yīng)，生成硫酸銅溶液。其化學(xué)反應(yīng)式為：2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O該反應(yīng)屬固-液、固-氣、液-氣多相反應(yīng)。反應(yīng)速度與槽

4、內(nèi)銅料的總表面積有關(guān)，表面積越 大，反應(yīng)速度加快。其次與風(fēng)量有關(guān)，風(fēng)量增加，反應(yīng)速度也加快。 制箔工序-原料要求銅箔厚度越薄，質(zhì)量檔次越高，要求電解液中的雜質(zhì)含量越低。為了保證銅箔質(zhì)量，銅材 的純度必須大于 99.9%制箔工序設(shè)備陰極輻：隨著客戶要求的提高與技術(shù)的發(fā)展，陰極輻直徑由原來的1m、1.5m增加到2.2m、2.7m,寬度為1400mm1500mm ,材料現(xiàn)在多為純鈦。陰極輻具有良好的耐腐蝕性，而其表面質(zhì)量直接影響到 生（原）箔的表面質(zhì)量和視覺效果，因此輻面粗糙度Ra<0-3科m。制箔工序設(shè)備陽極座：陽極座為不溶性陽極，目前使用的材料，一種為鉛睇合金（或鉛銀合金），另一種為鈦。而

5、前者隨著使用時間的延長，合金腐蝕越來越多，致使極距不斷增大，槽電壓上升，電耗增加；同時由 于腐蝕不很均勻，也影響極距的一致性，從而使銅箔均勻性亦差。后者由鈦基質(zhì)和涂層組成。涂層是鉞（56%）和鋰（44%）混合物，這種陽極耐腐蝕性較好，在一定限度內(nèi)槽電壓基本不會升高，故 生箔厚度均勻性好，但一次性投資較大。即使涂層受損減薄，也可通過重新涂覆得到修復(fù)。 生箔制造的基本原理生箔制造是采用硫酸銅作電解液，其主要成分是Cu2+和H+。在直流電的作用下，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。 在陰極上Cu2+得到2個電子還原成Cu,并在陰極輻上結(jié)晶形 成生箔。電解液經(jīng)過電解過程后，其 Cu2+含量下降，H2SO

6、4含量升高。電解液回到溶銅槽 調(diào)整，使電解液Cu2+升高而H2SO4含量下降。通過電解和溶銅兩個過程，電解液中的Cu2+和H2SO4含量保持平衡。生箔制造中的工藝參數(shù)電流密度：提高電流密度是提高產(chǎn)量的重要措施。目前生箔生產(chǎn)的電流強度在20000A50000A ,電流密度為5000A/m210000A/m2。電流密度的提高將使電化學(xué)極化及濃度極化增大，生成晶核數(shù)目增加， 生箔結(jié)晶變細(xì)。生箔制造中的工藝參數(shù)銅離子濃度：電流強度增加，電解液的銅離子濃度也應(yīng)相應(yīng)增加，以保證電解需要。銅離子濃度大，銅箔 更加致密，其硬度、強度和延伸率均較高。但也必須結(jié)合溶解度考慮，過分接近飽和濃度，易受溫 度微小波動引

7、起異常結(jié)晶而影響產(chǎn)品質(zhì)量。銅離子濃度一般控制在65g/L100g/L為宜。生箔制造中的工藝參數(shù)硫酸濃度：硫酸銅溶液電解時，85%以上的電荷靠加入硫酸的 H+傳遞，生產(chǎn)上以含酸 90g/L110g/L的 硫酸銅溶液電解的生箔質(zhì)量較好。低酸，則電流密度相對下降，易使材質(zhì)疏松，延伸率下降；而含 酸過高則銅箔硬度過大，發(fā)脆，并增加對設(shè)備的腐蝕。電解液溫度：升高電解液溫度可提高電流密度：溫度升高10C,極限電流密度可提高 10%。然而溫度提高會降低陰極極化作用，使結(jié)晶變粗，造成金屬箔電導(dǎo)率、彈性、硬度及強度下降。所以在生產(chǎn)中溫 度不宜有大的波動，一般控制在48C52C。后處理工序該工序主要有酸洗、粗化、

8、固化、灰化與鈍化、噴涂硅烷、烘干等過程。后處理工序-預(yù)處理銅箔由于在運輸和存儲過程中容易受到油脂、汗跡等污染，而且表面活性大，容易在表面生成氧化 層，所以銅箔在粗化處理前必須進(jìn)行除油、酸洗處理。后處理工序-粗化預(yù)處理后的銅箔，如果直接與絕緣樹脂基板壓合，銅箔與基板的粘結(jié)強度不高，容易脫落；為了增 加銅箔與基板的粘結(jié)力，必須對銅箔與基板結(jié)合的毛面進(jìn)行粗化固化處理。粗化處理就是在銅箔毛 面電鍍一層瘤狀的銅顆粒，不僅能增加銅箔毛面的表面積，還能與絕緣樹脂基板材料產(chǎn)生機(jī)械緊固 作用。粗化后的銅箔若直接用于壓板生產(chǎn)，由于瘤狀的銅顆粒比較松散，粗化層往往會與毛箔基體 分離。所以粗化處理后的銅箔還要進(jìn)行固化

9、處理。后處理工序固化固化處理就是在粗化層的瘤狀顆粒間隙中沉積一層致密的金屬銅，增大粗化層與毛箔基體 的接觸面，降低粗化層表面的粗糙度。微觀上銅箔毛面粗化處理后，箔面凹凸不平，起伏 極大，而經(jīng)固化處理后銅箔表面較平坦。固化處理后，粗糙度雖有降低，但因增加了粗化 層與毛箔的接觸面積，導(dǎo)致處理層與絕緣基板材料的粘結(jié)強度卻提高了，從根本上消除了 處理層與毛箔分層的現(xiàn)象。經(jīng)過粗固化處理后雙光箔鍍鋅阻擋層銅箔毛面通過鍍鋅處理后，形成一層阻擋層，以提高銅箔在自然空氣中的防氧化能力，銅 箔鍍鋅后外觀看上去會有變灰的感覺，經(jīng)過一段時間的存放此灰色會轉(zhuǎn)化為銅黃色，鍍得 鋅越多銅箔則越黃。表面鈍化鍍阻擋層后的銅箔用銘酸鹽 （或銘酸鹽和鋅鹽）溶液進(jìn)行表面鈍化（即防氧化處理），使銅箔表面形成以銘（或銘鋅）為主體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的膜層，使銅箔不會因直接與空氣接觸而氧化變 色，同時也提高了銅箔的耐熱性（鋅含量高一些，則耐高溫較好），保證了銅箔能達(dá)到 3個月的儲存期限。涂硅烷偶聯(lián)劑處理在防氧化處理后表面噴涂硅烷，一方面可提高銅箔常溫下的抗氧化能力；另一方面在高溫 壓板時，硅烷能通過偶聯(lián)使銅箔和樹脂基材結(jié)合得更好，提高