压延铜箔制造过程介绍
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压延铜箔的生产工艺和关键技术.铜箔生产线一般以厚度为0.1~0.4 mm铜带为坯料.轧机的选型:.目前欧、美国家箔材轧制采用20辊或18辊轧机,而日本箔材的轧制通常采用X型6辊轧机.在实际生产中,对于超薄产品(厚度<0.05 ram),业界趋向采用x 型6辊或18辊轧机生产_6J.图3为18辊轧机的辊系示意图..铜箔轧制为压延铜箔生产的关键工序,而铜箔轧制过程中的厚度、速度、张力和表面质量控制尤为重要.由于铜箔厚度极薄,单卷铜箔的长度极长,所以铜箔轧机高速稳定轧制是实现高效率生产的前提.以质量为4 t、宽度为650 Film、厚度为18 m铜箔为例,采用400 m/rain的速度高速轧制,轧制单道次仍需要1.5~2 h.因此如何实现铜箔高速稳定轧制是铜箔生产的关键技术之一.表面质量是压延铜箔的重要指标之一,外观要求包括:清洁度、针孔、气隙度、麻点、压痕、缺口、撕裂、皱折和划痕等.铜箔轧制时的工艺润滑、轧辊的表面粗糙度、轧制油过滤精度和外部环境是影响铜箔表面质量的3个重要因素.②轧辊表面质量轧辊是实现铜箔变形的直接工具.轧制时,冷轧辊的受力状态和工作环境极其复杂,其表面物理性能,如硬度、粗糙度、表面抗剥离性和耐腐蚀性等,直接决定轧材的表面质量.因此,对磨削精度、硬度和材质都有非常严格的要求.铜箔专用冷轧辊通常为调质硬质合金钢,工作辊表面硬度(Hs)高达95以上,使用时表面粗糙度要求控制在0.05 v.m以下,因此工作辊表面必须在专用磨床上超细精磨.③轧制油过滤精度和车间环境铜箔针孔产生的原因较多,润滑油、空气中的颗粒在压延过程中都有可能被压到箔面而产生针孔,所以外部环境及轧制油过滤精度都需要有较高的要求.铜箔轧机的轧制油过滤系统其过滤精度要求<2 Pm.铜箔轧制工作环境洁净度要求较高,洁净度应该在10万级以上。
干货学习!锂电池正负极集流体众所周知组成锂离子电池的四大主要部分是正极材料、负极材料、隔离膜和电解液。
但是,除了主要的四大部分外,用来存放正负极材料的集流体也是锂电池的重要组成部分。
今天我们就来聊聊锂电池正负极集流体材料。
一.集流体基本信息对于锂离子电池来说,通常使用的正极集流体是铝箔,负极集流体是铜箔,为了保证集流体在电池内部稳定性,二者纯度都要求在98%以上。
随着锂电技术的不断发展,无论是用于数码产品的锂电池还是电动汽车的电池,我们都希望电池的能量密度尽量高,电池的重量越来越轻,而在集流体这块最主要就是降低集流体的厚度和重量,从直观上来减少电池的体积和重量。
1锂电用铜铝箔厚度要求随着近些年锂电迅猛发展,锂电池用集流体发展也很快。
正极铝箔由前几年的16um降低到14um,再到12um,现在已经不少电池生产厂家已经量产使用10um的铝箔,甚至用到8um。
而负极用铜箔,由于本身铜箔柔韧性较好,其厚度由之前12um降低到10um,再到8um,到目前有很大部分电池厂家量产用6um,以及部分厂家正在开发的5um/4um都是有可能使用的。
由于锂电池对于使用的铜铝箔纯度要求高,材料的密度基本在同一水平,随着开发厚度的降低,其面密度也相应降低,电池的重量自然也是越来越小,符合我们对于锂电池的需求。
2锂电用铜铝箔表面粗糙度要求对于集流体,除了其厚度重量对锂电池有影响外,集流体表面性能对电池的生产及性能也有较大的影响。
尤其是负极集流体,由于制备技术的缺陷,市场上的铜箔以单面毛、双面毛、双面粗化品种为主。
这种两面结构不对称导致负极两面涂层接触电阻不对称,进而使两面负极容量不能均匀释放;同时,两面不对称也引发负极涂层粘结强度不一致,是的两面负极涂层充放电循环寿命严重失衡,进而加快电池容量的衰减。
同理,正极铝箔也尽量向双面对称结构发展,但是目前受到铝箔制备工艺的影响,主要还是用单面光铝箔。
由于铝箔基本都是由厚度较大的铝锭轧制而成,在轧制过程中需要控制铝锭与轧辊的接触,所以一般都会对铝箔表面进行添加润滑剂,来保护铝锭和轧辊,而表面的润滑剂对电池极片有一定的影响,因此,对铝箔来说,表面除润滑剂也是关键因素。
压延铜箔的轧制及表面处理工艺压延铜箔是利用轧机将铜坯经过连续多次的压制和拉拔而成的一种薄板材料。
压延铜箔具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性,广泛应用于电子、通讯、建筑、汽车等领域。
首先是铜坯的预处理。
铜坯进入生产现场后,首先进行喷洗清洁,以去除表面的污垢、油污和氧化物等杂质,然后通过酸洗处理,进一步去除氧化物和锈蚀,保证材料表面的纯净度。
接下来是初轧。
铜坯经过预处理后,放入轧机中进行初步压制。
初轧主要是为了在一定的压制力下,改变铜材表面的结构和形状,使其适应后续的轧制工艺和要求。
然后是中轧。
经过初轧后的铜板再次放入中等压力的轧机中进行中轧。
中轧是为了进一步压制铜材,将其厚度减少到达要求的范围,并调整铜板的宽度和长度。
接着是精轧。
中轧后的铜板需要经过精密轧机进行精密轧制,以获得更加均匀的厚度和更加光滑的表面。
精轧是整个制程中最重要的一环,对于铜箔的品质和性能具有决定性影响。
然后是退火。
精轧后的铜箔需要进行退火处理,以消除由轧制过程中产生的应力和晶界,提高铜箔的强度和韧性,并获得更加致密、平整的表面。
退火方式可以根据要求选择工艺条件,比如冷卷退火和热卷退火。
最后是表面处理。
退火后的铜箔表面可能出现一些氧化物和污渍,需要进行表面处理以获得更加光滑、干净的表面。
常用的表面处理方式包括酸洗、亮化和抛光等。
酸洗是用酸溶液对铜箔表面进行处理,去除氧化物和污渍。
亮化是通过擦拭或机械处理,使铜箔表面获得光亮的效果。
抛光是利用机械方法,通过刮擦和磨砂处理,使铜箔表面更加光滑。
综上所述,压延铜箔的制程主要包括铜坯预处理、初轧、中轧、精轧、退火和表面处理等环节。
不同的工艺条件和处理方式可以根据不同的要求进行选择,以获得满足客户需求的铜箔产品。
压延铜箔的生产及应用压延铜箔是一种通过将铜坯加热,然后通过辊压工艺将铜坯压制出薄片状的铜箔产品。
压延铜箔具有良好的导电性、导热性、可塑性和耐腐蚀性,广泛应用于电子、电力、通信、建筑等领域。
压延铜箔的生产过程一般分为预处理、辊热、辊压、后处理等环节。
首先,将原料铜坯经过清洗、热处理等预处理工艺,除去杂质和氧化层,提高铜坯的纯度和塑性。
然后,将预处理后的铜坯经过辊热,即将铜坯加热到一定温度以提高其塑性和可塑性。
接着将辊热后的铜坯送入辊压机,利用辊压工艺将铜坯逐渐辊压成所需的薄片状铜箔。
最后,经过后处理工艺,如冷却、拉拔、锻造等操作,以进一步提高铜箔的性能和质量。
压延铜箔在电子领域的应用非常广泛。
由于铜箔具有良好的导电性,可以用于制造电路板、芯片等电子元件。
此外,压延铜箔还可用于制造半导体硅片、太阳能电池等器件。
在电力领域,压延铜箔广泛用于制造导线、线圈等电器设备,具有良好的电阻和热导特性,可提高电器设备的效率和可靠性。
在通信领域,压延铜箔可用于制造电缆、天线等通信设备。
此外,压延铜箔还可用于制造装饰材料、建筑材料等领域。
压延铜箔具有许多优点。
首先,铜箔具有良好的导电性和导热性,可以提供高效的电力和热传导。
其次,铜箔具有良好的可塑性和可加工性,可以通过折弯、切割、焊接等方式进行加工和成形。
此外,铜箔还具有良好的耐腐蚀性,可以在恶劣的环境下长期使用。
最后,铜箔还具有良好的可靠性和稳定性,不易受到外界环境和因素的影响。
然而,压延铜箔也存在一些缺点和挑战。
首先,生产过程中需要高温和高压力的条件,会消耗大量的能源和资源。
这对环境造成了一定的压力。
其次,铜箔的生产成本较高,价格较贵,限制了其在一些领域的广泛应用。
此外,铜箔的供应也受到金属市场价格波动的影响,稳定性不如其他材料。
综上所述,压延铜箔的生产及应用具有广泛的前景和应用价值。
其在电子、电力、通信、建筑等领域的应用前景广阔,具有良好的导电性、导热性、可塑性和耐腐蚀性。
压延铜箔生产工艺概述
1.原料选择:压延铜箔的原料是纯度较高的铜精矿。
在原料选择时,
要求铜的纯度达到一定标准,以保证最终产品的质量。
2.熔炼:将选好的铜精矿放入熔炉中进行熔炼,熔化成液态铜坯。
在
熔炼过程中,要不断搅拌熔炉中的铜液,以保证熔炼得到的铜液的均匀性
和纯度。
3.铸坯:将熔炼得到的液态铜倒入铸型中,通过冷却、凝固形成铜坯。
铸坯的大小和形状可以根据产品的要求进行调整。
4.热轧:将铜坯加热至适宜的温度,然后通过热轧机的辊轧,将铜坯
逐渐压延成带有粗糙表面的铜板。
热轧过程中,铜板会不断变薄,同时伴
随着金属晶粒的细化和拉伸。
5.冷轧:将热轧得到的铜板经过退火等工艺处理后,再通过冷轧机的
辊轧,使其进一步变薄,形成铜箔。
冷轧过程中,铜箔的厚度可以通过调
整辊轧的参数进行控制。
6.退火:经过冷轧的铜箔通常会进行退火处理,以消除应力和提高材
料的延展性。
退火一般在高温下进行,使铜箔的微观组织发生变化,提高
其力学性能和表面质量。
7.切割:将退火后的铜箔通过切割机进行切割,得到所需的尺寸和形状。
8.表面处理:对切割好的铜箔进行表面处理,如去除氧化层、清洗、
抛光等,以提高其表面光洁度和精度,为后续加工和使用做好准备。
以上是压延铜箔生产工艺的概述。
压延铜箔是一种广泛应用于电子、电气、建筑等领域的重要材料,其生产工艺的稳定和质量的可控性对最终产品的质量和性能起着至关重要的作用。
压延铜箔生产工艺在不断创新和改进之中,以满足市场需求,并提高产品的竞争力。
电解铜箔和压延铜箔的生产方式1. 引言电解铜箔和压延铜箔是常见的用于电子、通信、航空航天等领域的重要材料。
本文将详细介绍电解铜箔和压延铜箔的生产方式,包括原材料准备、工艺流程、设备使用以及产品质量控制等方面。
2. 电解铜箔的生产方式2.1 原材料准备电解铜箔的主要原材料是高纯度的电解铜坯。
首先,需要选择优质的铜矿石,并进行破碎、磨矿、浮选等工序,以获得含铜精矿。
然后,通过冶炼、精炼等步骤,将含铜精矿转化为高纯度的电解铜坯。
2.2 工艺流程2.2.1 铸坯首先,将高纯度的电解铜坯加热至液态,并倒入特制的连续浇注机中。
通过控制浇注速度和温度等参数,使液态铜坯逐渐冷却凝固,形成铸坯。
2.2.2 预处理将铸坯经过切割、研磨等工序,去除表面的氧化物和杂质,以保证后续电解过程的顺利进行。
2.2.3 电解将预处理后的铸坯置于电解槽中,作为阴极。
同时,在电解槽中设置一定数量的铜板作为阳极。
通过施加适当的电流和电压,使阳极上的铜溶解并沉积在阴极上,形成一层薄薄的铜箔。
2.2.4 清洗和干燥将电解得到的铜箔进行清洗,去除残留的电解液和杂质。
然后,通过烘干等工艺将铜箔完全干燥。
2.3 设备使用在电解铜箔的生产过程中,需要使用多种设备和机械设备。
主要包括连续浇注机、切割机、研磨机、电解槽、清洗设备和干燥设备等。
2.4 产品质量控制为确保生产出高质量的电解铜箔,需要进行严格的质量控制。
主要包括原材料的选择和检验、工艺参数的控制、产品表面质量的检测以及性能测试等。
同时,还需要建立健全的质量管理体系,对生产过程进行监控和改进。
3. 压延铜箔的生产方式3.1 原材料准备压延铜箔的主要原材料是电解铜箔。
通常,生产压延铜箔时会选择较薄的电解铜箔作为起始材料。
3.2 工艺流程3.2.1 加热和退火首先,将电解铜箔置于加热炉中进行加热,使其达到适当温度。
然后,进行退火处理,以提高铜箔的延展性和可塑性。
3.2.2 压延将经过退火处理的电解铜箔送入压延机中进行压下操作。
压延铜箔生产工艺概述作者:田军涛来源:《上海有色金属》2014年第04期摘要:综述了国内外压延铜箔的生产现状,分析了压延铜箔的生产工艺和关键技术,指出厚度控制、表面质量和表面处理是铜箔生产的关键环节,全面、全过程和全员参与的质量管理制度是压延铜箔生产的保证;介绍了电子铜箔的种类、应用领域和工业标准;综合对比了电解铜箔与压延铜箔的性能,与电解铜箔相比,压延铜箔具有更好的延伸性和耐折性,更高的软化温度和强度,更低的表面粗糙度,指出压延铜箔是制造挠性印刷线路板基板的关键材料.关键词:压延铜箔; 挠性印刷线路板; 电解铜箔; 生产工艺; 关键技术中图分类号:TG 339文献标志码: AOverview of the Production Process on Rolled Copper FoilTIAN Juntao(China NERIN Engineering Co., Ltd., Nanchang 330032, China)Abstract:Following an introduction of the production of rolled copper foil worldwide,the production process and key technology of the rolled copper have been analyzed,in which the thickness control,surface quality and surface treatment are the essential processes.The allround quality management guarantees the production of rolled copper foil.In addition,based on the applications and industrial standards of electronic foil,a comprehensive comparison has been made on various properties between the electrolytic copper foil and rolled copper paratively,rolled copper foil has better extensibility and folding resistance,higher softening temperature and strength,lower surface roughness,which is one of the key materials in manufacturing flexible printed circuit board substrate.Key words:rolled copper foil; flexible printed circuit board; electrolytic copper foil; production process; key techniques0前言国民经济的快速发展以及生活水平的迅速提高,带动了通讯、消费性电子产业的飞速发展.便携式电子产品已经成为人们生活的必需品,如数码相机、液晶电视、汽车导航仪、移动电话、笔记本电脑、CD唱机和游戏机等.消费者对电子产品轻、薄、短、小的性能追求永无止境,从而要求其核心部件之一——印制电路板更薄、更轻,配线密度更高,性能更稳定.而铜箔是制造印制电路板的关键材料之一,在印制电路板中主要起导通电路、互联元器件的重要作用,被称为电子产品信号与电能传输、沟通的“神经网络”.微电子技术的飞速发展对铜箔提出了更高的要求,主要表现在高(物理性能和高可靠性)、低(低表面粗糙度)、薄(9 μm及以下)、无(无外观缺陷)4个方面.压延铜箔因其强度、延展性、抗弯曲性、导电性和致密度均优于电解铜箔,能很好地满足高端挠性印制电路板的性能要求,因此被广泛用于制造高频、高速传送和精细线路的印刷电路板.1铜箔的用途铜箔是将高纯度的铜材,经过压延加工或电化学等方法制成的一种箔状制品.铜箔根据生产工艺的不同可分为压延铜箔和电解铜箔,其在电子工业中的应用如图1所示.图1铜箔在电子工业中的应用Fig.1Application of copper foil in electronics industry2我国电子铜箔的生产情况与国外铜箔企业相比,国内生产的电子铜箔产品在档次和技术水平上仍有不小的差距[1].表1为国内18家主要铜箔企业填报至电子铜箔分会的各种规格、类型铜箔的产量及比例.从表1中可以看出,国内电子铜箔占比最大的品种是35 μm铜箔,占整个铜箔产量的42.3%;其次是18 μm铜箔,占比为28.8%.18 μm以下及35 μm以上铜箔的占比远低于日本电子铜箔业产品结构中的同类产品.3印制线路用金属箔的分类和标准3.1印制线路用金属箔的质量分级印制线路用金属箔按特性的质量保证水平差异分为3个等级.3级:适用于要求保证等级最高的应用场合;2级:适用于电路设计、工艺及规范一致性要求允许局部区域不一致的应用场合;1级:适用于要求电路功能完整、力学性能和外观缺陷不重要的应用场合[2].3.2铜箔的行业标准世界上权威铜箔标准见表2.国内铜加工箔材指厚度≤0.05 mm的带材;国外指厚度≤0.1 mm 的带材.3.3PIC-4562《印制线路用金属箔》金属箔近年来IPC标准在国际社会得到广泛的使用及认可.最新PIC-4562《印制线路用金属箔》标准涉及的金属箔共9种,其型号及详细规范见表3[2].3.4印制线路用金属箔的技术要求IPC-4562印制线路对金属箔标准的主要技术要求,包括外观、尺寸、物理性能、工艺、工艺质量、金属箔纯度和质量电阻率等,见表4.4电解铜箔与压延铜箔的性能对比压延铜箔是将铜锭经过不断碾轧制成,其结晶形态呈片状结构,与电解铜箔相比,具有更好的延展性、柔软性、抗弯曲性和更高的强度,故压延铜箔常用于挠性覆铜板中;同时由于表面粗糙度较低,致密度较高,有利于高频信号的传输,极大地减少了信号的损失.因此,在精细线路,高频、高速传送的PCB等高端产品中必不可少.电解铜箔与压延铜箔的主要性能比较见表5[3].5压延铜箔的品种和规格5.1压延铜箔的品种目前,除了一般压延铜箔品种之外,还有高挠曲性压延铜箔、高强度(压延铜合金箔)压延铜箔和薄型化压延铜箔等品种.压延铜箔采用不同的耐热层表面处理,可根据耐热层表面处理方式不同,划分为多个压延铜箔品种[4].目前常用的有3个不同表面处理的压延铜箔品种,即BHN、BHC和BHY,见表6.5.2压延铜箔的规格根据IPC-4562,压延铜箔的总厚度包括所有处理层,最小厚度不应小于表7中标称值的95%,最大厚度不应超过最大箔轮廓,表7中标称厚度的110%.没有规定标准轮廓箔的最大厚度要求.6国内外压延铜箔的生产现状世界上压延铜箔的生产集中度较高,其核心生产技术被日本和美国少数几个生产商掌握,并且占据了压延铜箔的大部分市场份额.全球主要的压延铜箔生产厂家有日矿金属、福田金属、奥林黄铜和日立电线等.国内压延铜箔的生产起步较晚,工艺比较陈旧,如使用成卷真空炉退火、小4辊慢速轧制等.产品宽度<200 mm,厚度>50 μm,生产效率和成品率低,力学性能的均匀性、稳定性差,产品尺寸精度较差,存放时间短,容易氧化变色等,不能满足国内电子铜箔市场的需求.经表面处理的压延铜箔,国内还不能生产,一些覆铜板厂家只能以电解铜箔为原料生产档次较低的柔性印刷线路板.由于市场需求巨大,使得压延铜箔项目成为铜加工领域新的投资热点,国内新建的压延铜箔生产线见表8[5].7压延铜箔的生产工艺和关键技术7.1压延铜箔的生产工艺压延铜箔的生产工艺如图2所示.压延铜箔的生产难度大,设备精度要求高,国内高精度压延铜箔生产尚处于起步阶段,相关研究刚刚开始.铜箔生产线一般以厚度为0.1~0.4 mm铜带为坯料.7.2压延铜箔轧机的选型压延铜箔生产方式的主要区别在于轧机的选型.箔材轧制的特点是对轧机的厚控系统、张力、速度和冷却润滑的控制要求严格.因此,要求轧机的刚度大、结构精密,要尽量减小轧辊的辊径.目前欧、美国家箔材轧制采用20辊或18辊轧机,而日本箔材的轧制通常采用X型6辊轧机.在实际生产中,对于超薄产品(厚度<0.05 mm),业界趋向采用X型6辊或18辊轧机生产[6].图3为18辊轧机的辊系示意图.7.3压延铜箔生产的关键技术7.3.1 铜箔轧制压延铜箔要求比铜带具有更小的厚度偏差、更好的平整度和更小的残余应力.在线路板高速蚀刻线上,铜箔偏厚或偏薄,都会导致线路出现蚀刻残留或过蚀刻现象.铜箔轧制为压延铜箔生产的关键工序,而铜箔轧制过程中的厚度、速度、张力和表面质量控制尤为重要.(1)厚度控制根据最小轧制厚度公式:Hmin≥i58 μ(1.155Rp-q)DE(1)式中:Hmin为最小轧件厚度;D为工作辊直径;E为轧辊材料弹性模量;μ为摩擦因数;Rp为轧件材料的屈服强度;q为平均张应力.铜箔轧制属于极限压延,在0.035 mm以下厚度轧制时使用无(负)辊缝为主体的AGC控制方式.在无(负)辊缝状态下,轧辊的变形已是一个非圆轮廓,接触弧长等于轧辊压扁,辊缝已全部压靠,其压下量与轧制压力大小已无绝对关系,即轧制力的增强变化对箔材厚度的变化影响已经很小,轧制过程完全由控制张力和轧制速度的大小来完成.铜箔轧机的厚度控制主要通过张力控制环和速度控制环来实现.根据斯通方程,轧制箔材厚度越薄,则要求轧机的工作辊辊径越小.最小可轧厚度与工作辊直径成正比关系.如果采用的工作辊直径太小,则不宜获取更高的轧制速度用于减薄;并且不宜获取更高的轧制扭矩.因此,对于铜箔轧制,应当综合考虑最小可轧厚度、轧制扭矩及轧制速度,来获得合适的工作辊径.(2)轧制速度及除油效果轧制速度是铜箔轧制的一个重要参数,其大小直接决定轧机的生产效率;是衡量轧制技术水平高低的重要指标;也是实现箔材轧制厚度减薄的重要因素.轧制速度越高,进入变形区的油膜厚度越厚,有利于减薄.随轧制速度的增加,摩擦因数则降低,减少了变形阻力,降低了能量消耗.由于铜箔厚度极薄,单卷铜箔的长度极长,所以铜箔轧机高速稳定轧制是实现高效率生产的前提.以质量为4 t、宽度为650 mm、厚度为18 μm铜箔为例,采用400 m/min的速度高速轧制,轧制单道次仍需要1.5~2 h.因此如何实现铜箔高速稳定轧制是铜箔生产的关键技术之一.轧机除油效果对轧机的轧制速度和相关生产影响很大.主要表现在以下几个方面:增加带材表面的残油含量,导致增加生产成本;降低轧机的轧制速度,降低生产效率;轧机除油效果不好,导致铜箔表面残油量过高,卷曲容易打滑,进而影响卷取质量;轧机除油效果不好,会降低轧机排烟系统抽吸效果,导致轧制油雾逸散至整个车间,因而会恶化车间环境.铝箔轧机一般为4辊轧机,双合轧制6.5 μm厚度时,速度可达到2 400 m/min,其原因是铝的变形抗力较铜小,比热为铜的2.3倍,所以冷轧时产生的变形热使铝产生的温升不太明显,铝合金轧制时可以采用闪点不太高的煤油作为基础油.铜合金的热容比铝合金小得多,变形抗力又大,变形热较大,轧制过程中产生的变形温升比轧制铝箔大得多,高速、高温轧制时易使轧制油挥发或焦化,带面易发乌,因此轧制铜合金只能用闪点达140 ℃的机油做基础油.其黏度远比铜箔用轧制油大.由于轧制油黏度大,轧制铜箔时采用高速轧制带面除油相当困难.铜带冷轧机常见的除油手段有:压缩空气吹扫除油、挤干辊除油、5辊除油、刮油条除油、小辊除油、真空抽吸除油和3M辊除油等,但仅仅靠上述某一种手段很难达到除油效果.所以,现在的轧机除油通常采用上述两种或多种手段进行组合除油.过多的除油方式配置不但增加轧机机组的长度,还为生产维护增加了困难,降低了生产效率.通常轧机除油采用的除油手段及组合方式主要根据生产带材表面质量要求、机组速度、生产成本及维护难度等方面综合决定[7].(3)轧制张力轧制张力是铜箔轧制厚度控制的重要手段,同时也是消除轧制缺陷、获得良好板型、实现稳定轧制的重要途径.铜箔轧制时选取更大的张力值,可以实现稳定轧制,有利于板型控制,能有效降低轧制压力,减少能耗,防止带材打滑.通常后张力则对防止咬入“跑偏”和降低轧制力更为有效,而前张力对消除“波浪”和“压皱”等缺陷明显有效.在轧制铜箔过程中,轧件很容易出现“波浪”、“压皱”和“跑偏”等现象,因此应采用较大的张力加以消除.相比“跑偏”的概率,“波浪”和“压皱”对宽幅铜箔轧制更容易出现,所以轧制时前张力应比后张力更大[8].通常单位张力q的取值范围为(0.2~0.4)σ0.2.轧制张力对厚度的调节功能与轧制时的摩擦因数有关.摩擦因数越小,张力的厚度调节功效越大,润滑油膜厚度与轧辊粗糙度决定了轧制摩擦,速度越高则进入轧辊间的润滑油量越多.但是随着轧制过程的进行,热力学条件发生变化,轧制摩擦力会随着温度升高而升高,在生产时还需要考虑润滑油的黏度变化对润滑条件的影响,找到合适的速度—油量—黏度—张力的组合关系.(4)铜箔轧制的表面质量表面质量是压延铜箔的重要指标之一.外观要求包括:清洁度、针孔、气隙度、麻点、压痕、缺口、撕裂、皱折和划痕等.铜箔轧制时的工艺润滑、轧辊的表面粗糙度、轧制油过滤精度和外部环境是影响铜箔表面质量的3个重要因素.①轧制变形区的润滑状态工艺润滑对压延铜箔轧制过程具有重要的作用.油膜厚度不同及不同润滑状态,对板型控制、铜箔的最小可轧厚度将有重要影响,尤其影响退火后的表面清净性和轧后表面质量.因此控制轧制变形区的润滑状态是压延铜箔生产的关键技术之一,而轧制油运动黏度和道次压下率是影响轧制变形区的润滑状态的关键因素[9].②轧辊表面质量轧辊是实现铜箔变形的直接工具.轧制时,冷轧辊的受力状态和工作环境极其复杂,其表面物理性能,如硬度、粗糙度、表面抗剥离性和耐腐蚀性等,直接决定轧材的表面质量.因此,对磨削精度、硬度和材质都有非常严格的要求.铜箔专用冷轧辊通常为调质硬质合金钢,工作辊表面硬度(HS)高达95以上,使用时表面粗糙度要求控制在0.05 μm以下,因此工作辊表面必须在专用磨床上超细精磨.③轧制油过滤精度和车间环境铜箔针孔产生的原因较多,润滑油、空气中的颗粒在压延过程中都有可能被压到箔面而产生针孔,所以外部环境及轧制油过滤精度都需要有较高的要求.铜箔轧机的轧制油过滤系统其过滤精度要求<2 μm.铜箔轧制工作环境洁净度要求较高,洁净度应该在10万级以上.由于我国空气质量较差,恶劣的空气污染事件时有发生,尤其在北方,冬天风沙较大,因此要求铜箔生产车间的通风设计应该综合考虑通风换气、净化、夏天散热和运行能耗等方面因素.7.3.2铜箔的表面处理PCB用铜箔可分为电解铜箔和压延铜箔,两种“制箔”工艺相差甚远,而“后处理工程”一般分为粗化和固化、耐热与防蚀抗变色3个主要步骤.具体工艺流程[10]如图4所示.图4压延铜箔表面处理工艺流程Fig.4Surface treatment process ofrolled copper foil(1)粗化和固化处理需要对压延铜箔表面进行粗化处理主要是由于压延铜箔表面非常光滑,表面粗糙度一般只有1 μm左右,未经过处理的铜箔表面基本无法与树脂压合.因此为了提高铜箔与基板的黏结力,在铜箔表面电镀一层瘤状结晶颗粒,以增加铜箔的表面粗糙度.(2)耐热层处理耐热层处理的主要作用是在毛面形成一层隔离层,使铜箔与基板隔离.经过耐热层处理后的铜箔与树脂绝缘基板结合时,能抑制铜离子向树脂层扩散,防止胶在后续熟化工序中,铜箔与树脂反应,而产生色斑和剥离问题.(3)防氧化处理铜箔在空气中很容易氧化变色,防锈层主要功能是防止铜箔在存储、运输及压合制程中氧化变色.目前防锈处理多采用ZnNi及NiCr合金层电镀,再浸泡被覆一层有机硅烷.8影响铜箔轧制的质量因素影响铜箔轧制质量的主要因素如图5所示.在生产过程中,设备、坯料、工艺、人员和环境5大因素基本均为铜箔生产的关键质量因素.图5影响铜箔轧制质量的因素Fig.5Influencing factors on the qualityof the copper foil rolling产品质量实现过程就是对产品质量发生综合作用的过程.在生产中只有全员参与、全面和全过程的质量管理,才能把5大因素切实有效地控制起来,使之处于受控状态.压延铜箔生产过程必须借助先进的质量管理理念和手段,实行精益管理,才能保证产品的一致性.9结论和建议(1)随着电子信息产品向小型化、轻量化、薄型化、多功能和高可靠性方向发展,给挠性印制电路板用铜箔提供了广阔的市场需求,同时也要求铜箔具有更好的延伸性、强度、耐折性,更高的软化温度,更低的表面粗糙度,压延铜箔能很好地满足这些性能需求.(2)相比电解铜箔生产,压延铜箔提高性能及开发新产品的手段灵活,可以通过带坯材料的微合金化、控制轧制加工率、调整退火工艺、调整轧制速度和前后张力等多手段配合.(3)我国有色金属加工产量已经位居世界第一,但是压延铜箔的产能和生产技术主要集中在日本和美国,每年不得不大量进口高性能铜箔.根据我国有色金属加工发展历程,可以预见,压延铜箔将成为我国有色金属加工新的投资热点.(4)生产工艺流程长、技术复杂、生产成本高、生产环境要求高、产能集中度过高以及投资大是限制压延铜箔发展的主要因素;提高成品率、降低生产成本、打破产业垄断是提升压延铜箔市场竞争力的关键手段.(5)铜箔生产的关键技术包括铜箔轧制过程中的厚度控制、板形控制、表面质量以及铜箔的表面处理,现有的技术都掌握在少数的外国公司手中,技术封锁十分严重,国内相关的文献资料很少,因此国内铜箔行业需要加强合作,消化吸收已引进的生产设备和工艺,打破垄断.(6)设备、坯料、工艺、人员和环境是影响铜箔轧制质量的关键因素,它们对产品质量综合作用过程,就是产品质量的实现过程.铜箔生产可以借鉴铝箔生产的技术和管理经验,有利于快速提升铜箔的生产管理水平.(7)铜箔的生产对环境的洁净度和温度均有较高的要求,生产工艺复杂,设备精度极高,因此选择专业的工程设计单位可以减小新建压延铜箔生产线的投资风险.参考文献:[1]董有建.我国电子铜箔行业现状及未来发展趋势[J].电子信息材料,2012(1):11-12.[2]高艳茹.印制线路用金属箔标准的发[J].印制电路信息,2001(1):17-19.[3]赵京松.压延铜箔的现状及发展趋势[J].上海有色金属,2012,33(2):96-99.[4]祝大同.挠性FPC用基板材料的新发展(4)—FPC 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铜箔压延加工工艺流程铜箔压延加工工艺流程铜箔是一种非常薄而且柔软的铜片,常用于电子、建筑和工艺品等领域。
铜箔的制作过程中,铜经过一系列的压延加工工艺,以获得所需的厚度和特定的物理性能。
下面将介绍一种常用的铜箔压延加工工艺流程。
首先,制备铜料。
铜料一般由电解铜获得,通过熔炼和挤压等工艺得到所需的铜坯。
铜坯的成分和物理性能直接影响到后续压延加工的质量和效率。
接下来,进行预热。
铜材在压延加工之前需要进行预热,以降低材料的冷硬化程度和提高可塑性。
预热时,先将铜坯放入炉中,温度逐渐升高到400℃左右。
然后,进行酸洗和表面处理。
铜材的表面往往有氧化层、油脂和杂质等,需要进行酸洗和表面处理,以保证后续加工的质量和效果。
酸洗可以采用盐酸浸泡和水洗的方式,去除表面的氧化物和杂质。
表面处理则是采用机械或化学方法,使铜面光滑、平整和清洁。
接着,进行压延加工。
压延加工是指将铜料通过机械设备,以较大的力量和经过多次的压缩变形,使其薄化和拉伸。
一般情况下,铜箔的压延过程分为多道次,每道次的压力和压下量逐渐增大,以获得所需的厚度和性能。
压延过程中,需要定时进行润滑和冷却,以防止铜箔过热和损坏。
最后,进行后续处理。
压延后的铜箔需要进行后续的处理,如退火和除氧化等,以改善表面和物理性能。
退火是指将铜箔加热到较高温度,再进行冷却,以消除内部的应力和晶粒长大,提高材料的塑性和导电性。
除氧化则是采用化学物质,如酸洗或电解法,去除铜箔表面的氧化膜和杂质。
综上所述,铜箔压延加工的工艺流程包括铜料制备、预热、酸洗和表面处理、压延加工,以及后续处理等步骤。
这些工艺步骤相互依赖,每个步骤的质量和操作的准确性都直接关系到最终产品的质量和性能。
在实际生产中,还需要根据具体要求和实际情况进行相应的调整和优化。
6微米压延铜箔铜箔是一种非常薄的铜片,常用于电子、电气和通信行业。
6微米压延铜箔指的是将铜材料通过压延工艺加工成厚度为6微米的铜箔。
在本文中,我们将探讨6微米压延铜箔的制备过程、特性和应用领域。
一、制备过程6微米压延铜箔的制备过程一般包括以下步骤:首先,通过冶炼和铸造等工艺获得纯度高的铜材料;然后,将铜材料加热至适当温度,使其变得柔软易塑;接下来,将铜材料送入压延机中,经过多次压下和拉伸,逐渐减小其厚度;最后,经过去氧化和表面处理等工艺,得到6微米厚度的铜箔。
二、特性1. 薄度:6微米压延铜箔具有非常薄的厚度,这使得它在电子器件中能够实现紧凑的设计。
2. 导电性:铜是一种优良的导电材料,6微米压延铜箔的导电性能非常出色,能够满足高频和高速传输的需求。
3. 柔韧性:由于经过了多次的压下和拉伸,6微米压延铜箔具有良好的柔韧性和可塑性,可以被弯曲和折叠而不会断裂。
4. 焊接性:6微米压延铜箔具有良好的焊接性能,可以与其他材料进行可靠的连接。
三、应用领域1. 电子器件:6微米压延铜箔广泛应用于手机、平板电脑、电视等电子产品的柔性电路板中。
其薄度和柔韧性使得它能够适应各种紧凑的设计需求,提供可靠的电气连接。
2. 电磁屏蔽:由于6微米压延铜箔优异的导电性能,它被广泛应用于电磁屏蔽材料中。
通过将铜箔覆盖在电子设备或电缆上,可以有效地屏蔽外界电磁干扰,提高设备的抗干扰能力。
3. 太阳能电池:6微米压延铜箔可以作为太阳能电池的电极材料。
其导电性能和柔韧性使得电流能够更加均匀地分布在电池表面,提高了光电转换效率。
4. 纳米科技:6微米压延铜箔在纳米科技领域也有广泛的应用。
通过其薄膜和导电性能,可以制备出具有特殊功能的纳米器件,如传感器、催化剂等。
6微米压延铜箔是一种非常薄、具有优良导电性和柔韧性的铜材料。
它在电子、电磁屏蔽、太阳能电池和纳米科技等领域有广泛的应用前景。
随着科技的不断发展,6微米压延铜箔的制备技术和应用将会不断创新和完善,为各行各业带来更多的发展机遇。
压延铜箔生产工艺压延铜箔是指通过机械力将铜材料通过压延机进行加工,将其压延成薄片状的工艺过程。
压延铜箔具有良好的导电性、导热性、可塑性和耐腐蚀性等优良特性,广泛应用于电子、通信、半导体、光伏等行业。
1.原料准备:压延铜箔的原料主要是铜原材料,通常选择纯度较高的电解铜,根据不同要求还可以添加少量的合金元素。
原料需要经过清洗、除铁、熔化等工序,确保铜原材料的纯度和质量。
2.熔炼与连续铸轧:将清洗好的铜原材料加热至熔点,通过定量铸运系统将熔融的铜液注入连铸机中,以水冷方式将铜液冷却成连续铜坯。
连续铜坯经过粗轧、中轧和精轧等多道轧制工序,逐渐压延成所需的铜箔厚度。
3.酸洗:压延铜箔在压延过程中会表面附着氧化皮、氧化物和铁、硫等杂质,需要通过酸洗工艺将其去除。
酸洗一般使用硫酸、氯化亚锡等酸性溶液,将铜箔浸泡在溶液中进行清洗,去除表面的污染物。
4.滚轧:经过酸洗后的铜箔进行再次轧制,采用辊轧机将铜箔经过多道次的加工,逐渐将其压延成所需的厚度,同时也可以调整铜箔的宽度和长度。
5.退火:铜箔通过滚轧过程中会出现晶粒的细化和变形,需要进行退火处理。
退火可以在各个工艺阶段进行,以恢复晶粒的正常生长和减少应力,提高铜箔的机械性能和表面质量。
6.收卷:压延铜箔经过退火后,使用卷绕机将其卷绕成卷形,通常是以纸盘或金属盘为支承结构,确保铜箔卷的直径和张力的稳定性。
7.检测与质检:对压延铜箔进行检测和质量控制,通过检查铜箔的厚度、宽度、表面质量、机械性能等指标,确保产品符合要求。
压延铜箔的生产工艺需要严格控制各个工艺参数,如温度、压力、速度等,以确保产品的质量和性能。
同时还需要对设备进行维护和维修,保持设备的正常运行,提高生产效率和生产能力。
压延铜箔生产工艺流程
一、原料准备
压延铜箔的原料主要为铜和锌的电解粗铜,纯度较高,是生产铜箔的主要原料。
在生产前,需要对原料进行质量检查,确保原料的质量符合生产要求。
二、熔炼铸片
将原料放入高温熔炼炉中,熔炼成铜液,温度高达1200℃左右。
熔炼完成后,将铜液倒入铸片机中,经过冷却后形成铜片。
三、热轧制片
将铸出的铜片放入热轧机中,经过多道轧制,逐渐减小厚度。
热轧机的温度和压力需要精确控制,以保证铜片的平整度和厚度。
四、冷轧制片
热轧后的铜片还需要经过多道冷轧制,进一步减小厚度,并提高铜片的硬度和平滑度。
冷轧机的压力和速度也需要精确控制。
五、退火处理
在冷轧制片过程中,铜片会经历塑性变形,导致晶格结构发生变化,产生内应力。
为了消除内应力和提高铜片的机械性能,需要进行退火处理。
退火处理是在一定的温度和时间下,对铜片进行加热和冷却,以恢复其晶格结构和机械性能。
六、表面处理
为了提高铜箔的防氧化性和导电性,需要对表面进行处理。
常见的表面处理方法包括涂敷、电镀、化学镀等。
根据不同的应用需求,
可以选择不同的表面处理方法。
七、质量检测
在生产过程中,需要对铜箔进行质量检测,确保其符合相关标准和客户要求。
质量检测的内容包括外观、尺寸、厚度、机械性能、电气性能等。
只有合格的铜箔才能进入下一道工序或者出厂销售。
第35卷 第4期2 0 1 4年1 2月上海有色金属SHANGHAI NONFERROUS METALSVol.35,No.4Dec.2014文章编号:1005-2046(2014)04-0170-07+0182 DOI:10.13258/j.cnki.snm.2014.04.008收稿日期:2014-05-09作者简介:田军涛(1983-),男,工程师,主要从事有色金属加工工艺的研究和工程设计.E-mail:tianjuntao@nerin.com压延铜箔生产工艺概述田军涛(中国瑞林工程技术有限公司,江西南昌 330032)摘 要:综述了国内外压延铜箔的生产现状,分析了压延铜箔的生产工艺和关键技术,指出厚度控制、表面质量和表面处理是铜箔生产的关键环节,全面、全过程和全员参与的质量管理制度是压延铜箔生产的保证;介绍了电子铜箔的种类、应用领域和工业标准;综合对比了电解铜箔与压延铜箔的性能,与电解铜箔相比,压延铜箔具有更好的延伸性和耐折性,更高的软化温度和强度,更低的表面粗糙度,指出压延铜箔是制造挠性印刷线路板基板的关键材料.关键词:压延铜箔;挠性印刷线路板;电解铜箔;生产工艺;关键技术中图分类号:TG339 文献标志码:AOverview of the Production Process on Rolled Copper FoilTIAN Jun-tao(China NERIN Engineering Co.,Ltd.,Nanchang 330032,China)Abstract:Following an introduction of the production of rolled copper foil worldwide,theproduction process and key technology of the rolled copper have been analyzed,in whichthe thickness control,surface quality and surface treatment are the essential processes.Theall-round quality management guarantees the production of rolled copper foil.In addition,based on the applications and industrial standards of electronic foil,a comprehensivecomparison has been made on various properties between the electrolytic copper foil androlled copper foil.Comparatively,rolled copper foil has better extensibility and foldingresistance,higher softening temperature and strength,lower surface roughness,which is oneof the key materials in manufacturing flexible printed circuit board substrate.Key words:rolled copper foil;flexible printed circuit board;electrolytic copper foil;production process;key techniques0 前 言国民经济的快速发展以及生活水平的迅速提高,带动了通讯、消费性电子产业的飞速发展.便携式电子产品已经成为人们生活的必需品,如数码相机、液晶电视、汽车导航仪、移动电话、笔记本电脑、CD唱机和游戏机等.消费者对电子产品轻、薄、短、小的性能追求永无止境,从而要求其核心部件之一———印制电路板更薄、更轻,配线密度更高,性能更稳定.而铜箔是制造印制电路板的关键材料之一,在印制电路板中主要起导通电路、互联元器件的重要作用,被称为电子产品信号与电能传输、沟通的“神经网络”.微电子技术的飞速发展对铜箔提出了更高第4期田军涛:压延铜箔生产工艺概述的要求,主要表现在高(物理性能和高可靠性)、低(低表面粗糙度)、薄(9μm及以下)、无(无外观缺陷)4个方面.压延铜箔因其强度、延展性、抗弯曲性、导电性和致密度均优于电解铜箔,能很好地满足高端挠性印制电路板的性能要求,因此被广泛用于制造高频、高速传送和精细线路的印刷电路板.1 铜箔的用途铜箔是将高纯度的铜材,经过压延加工或电化学等方法制成的一种箔状制品.铜箔根据生产工艺的不同可分为压延铜箔和电解铜箔,其在电子工业中的应用如图1所示.图1 铜箔在电子工业中的应用Fig.1 Application of copper foil in electronics industry2 我国电子铜箔的生产情况与国外铜箔企业相比,国内生产的电子铜箔产品在档次和技术水平上仍有不小的差距[1].表1为国内18家主要铜箔企业填报至电子铜箔分会的各种规格、类型铜箔的产量及比例.从表1中可以看出,国内电子铜箔占比最大的品种是35μm铜箔,占整个铜箔产量的42.3%;其次是18μm铜箔,占比为28.8%.18μm以下及35μm以上铜箔的占比远低于日本电子铜箔业产品结构中的同类产品.3 印制线路用金属箔的分类和标准3.1 印制线路用金属箔的质量分级印制线路用金属箔按特性的质量保证水平差异分为3个等级.3级:适用于要求保证等级最高的应用场合;2级:适用于电路设计、工艺及规范一致性要求允许局部区域不一致的应用场合;1级:适用于要求电路功能完整、力学性能和外观缺陷不重要的应用场合[2].3.2 铜箔的行业标准世界上权威铜箔标准见表2.国内铜加工箔材指厚度≤0.05 mm的带材;国外指厚度≤0.1 mm的带材.表1 2009、2010年填报问卷调查企业各种规格、类型铜箔的产量及比例[1]Tab.1 Proportion and production of various specifications and types of copper foil forthe investigation of main companies in 2009and 201018μm以下18μm 35μm 35μm以上锂电池铜箔挠性板铜箔涂胶箔合计2009年(17家)产量/t 2 578.9 24 225.3 37 365 4 297 4 548 470 1 528 75 012比例/%3.44 32.30 49.81 5.73 6.06 0.63 2.03 1002010年(18家)产量/t 9 617.9 46 421.5 68 281 14 615.1 6 065.9 1 082.1 15 298 161 381.5比例/%5.96 28.77 42.31 9.06 3.75 0.67 9.48 100表2 世界上权威铜箔标准Tab.2 Authoritative copper foil standard in the world国家标准最新标准号标准发布者美国ANSI/IPC标准IPC-4562A-2008美国国家标准学会/国际电子工业连接协会欧州IEC标准IEC-61249-5-1(1995)国际电工委员会日本JIS标准JIS-C-6513(1996)日本工业标准调查会中国GB/T标准GB/T5230-1995国家标准管理委员会3.3 PIC-4562《印制线路用金属箔》金属箔近年来IPC标准在国际社会得到广泛的使用及认可.最新PIC-4562《印制线路用金属箔》标准涉及的金属箔共9种,其型号及详细规范见表3[2].3.4 印制线路用金属箔的技术要求IPC-4562印制线路对金属箔标准的主要技术要求,包括外观、尺寸、物理性能、工艺、工艺质量、金属箔纯度和质量电阻率等,见表4.171 上 海 有 色 金 属第35卷表3 PIC-4562金属箔的分类Tab.3 Classification of PIC-4562metal foil种类型号详细规范编号标准电解铜箔STD PIC-4562/1高延展性电解铜箔HD PIC-4562/2高温高延展性电解铜箔THE PIC-4562/3压延锻造电解铜箔AR PIC-4562/5退火锻造铜箔ANN PIC-4562/7可低温退火压延锻造铜箔LTA PIC-4562/8电解镍箔NI PIC-4562/9电解低温退火铜箔LTA PIC-4562/10电解退火铜箔A PIC-4562/114 电解铜箔与压延铜箔的性能对比压延铜箔是将铜锭经过不断碾轧制成,其结晶形态呈片状结构,与电解铜箔相比,具有更好的延展性、柔软性、抗弯曲性和更高的强度,故压延铜箔常用于挠性覆铜板中;同时由于表面粗糙度较低,致密度较高,有利于高频信号的传输,极大地减少了信号的损失.因此,在精细线路,高频、高速传送的PCB等高端产品中必不可少.电解铜箔与压延铜箔的主要性能比较见表5[3].表4 IPC-4562印制线路对金属箔的主要技术要求Tab.4 Main technical requirements of printedcircuit for metal foil in IPC-4562技术要求性能指标外观质量皱折、麻点、压痕、针孔和气隙度、缺口和撕裂、划痕、清洁度尺寸精度面积质量、长度、宽度、箔轮廓、厚度及允许偏差物理性能载体分离强度、拉伸强度、伸长率、剥离强度、金属箔表面粗糙度、疲劳延展性工艺性能处理完善性、可焊性、可蚀刻性其他 质量电阻率、纯度、工艺质量表5 电解铜箔与压延铜箔的主要性能比较Tab.5 Comparison on main performance between electrolytic copper foil and rolled copper foil性能指标标准电解铜箔压延铜箔可低温退火压延铜箔[2]标称厚度/μm17.1 34.3 17.1 34.3 17.1 34.3单位面积质量(±10%)/(g·m-2)152.5 305 152.5 305 152.5 305纯度/%≥99.8≥99.8≥99.9≥99.9≥99.9≥99.9最大质量电阻率/(Ω·g)0.166 0.162 0.16 0.16 0.16 0.155拉伸强度/(N·mm-2)≥207≥276≥345≥345≥103≥138伸长率/%[5]≥2≥3≥0.5≥0.5≥5≥10 注:(1)数据来源:GB/T5230-XXXX《印制板用铜箔》(报批稿)、IPC-4562A-2008;(2)退火条件为177℃,15 min;(3)测量长度为50 mm,温度为23℃,试验速度为50 mm/min.5 压延铜箔的品种和规格5.1 压延铜箔的品种目前,除了一般压延铜箔品种之外,还有高挠曲性压延铜箔、高强度(压延铜合金箔)压延铜箔和薄型化压延铜箔等品种.压延铜箔采用不同的耐热层表面处理,可根据耐热层表面处理方式不同,划分为多个压延铜箔品种[4].目前常用的有3个不同表面处理的压延铜箔品种,即BHN、BHC和BHY,见表6.5.2 压延铜箔的规格 根据IPC-4562,压延铜箔的总厚度包括所表6 压延铜箔按不同耐热层的表面处理划分的品种Tab.6 Classification of rolled copper foil bysurface treatment for heat resistant layer品种表面处理特点BHN黑色处理.铜-镍类合金的微细的粗化处理BHC粉红色处理.镀铜的粗化处理BHY黑色处理.采用铜-钴类合金进行微细的粗化处理有处理层,最小厚度不应小于表7中标称值的95%,最大厚度不应超过最大箔轮廓,表7中标称厚度的110%.没有规定标准轮廓箔的最大厚度要求.271第4期田军涛:压延铜箔生产工艺概述 表7 压延铜箔代号对照表Tab.7 Rolled copper foil symbols箔代号单位面积质量/(g·m-2)标称厚度/μmE 45.1 5.1Q 75.9 8.5T 106.8 12.0H 152.5 17.1M 228.8 25.71 305.0 34.32 610.0 68.63 915.0 102.94 1 220.0 137.25 1 525.0 171.56 1 830.0 205.77 2 135.0 240.010 3 050.0 342.914 4 270.0 480.16 国内外压延铜箔的生产现状世界上压延铜箔的生产集中度较高,其核心生产技术被日本和美国少数几个生产商掌握,并且占据了压延铜箔的大部分市场份额.全球主要的压延铜箔生产厂家有日矿金属、福田金属、奥林黄铜和日立电线等.国内压延铜箔的生产起步较晚,工艺比较陈旧,如使用成卷真空炉退火、小4辊慢速轧制等.产品宽度<200 mm,厚度>50μm,生产效率和成品率低,力学性能的均匀性、稳定性差,产品尺寸精度较差,存放时间短,容易氧化变色等,不能满足国内电子铜箔市场的需求.经表面处理的压延铜箔,国内还不能生产,一些覆铜板厂家只能以电解铜箔为原料生产档次较低的柔性印刷线路板.由于市场需求巨大,使得压延铜箔项目成为铜加工领域新的投资热点,国内新建的压延铜箔生产线见表8[5].表8 国内新建的压延铜箔生产线Tab.8 New construction production lineof rolled copper foil生产商产能/(t·a-1)菏泽广源铜带股份有限公司5 000中色奥博特铜铝业有限公司10 000中铝上海铜业有限公司5 000河南灵宝金源朝辉铜业有限公司10 000合计30 0007 压延铜箔的生产工艺和关键技术7.1 压延铜箔的生产工艺压延铜箔的生产工艺如图2所示.图2 压延铜箔的生产工艺流程Fig.2 Production process of rolled copper foil 压延铜箔的生产难度大,设备精度要求高,国内高精度压延铜箔生产尚处于起步阶段,相关研究刚刚开始.铜箔生产线一般以厚度为0.1~0.4 mm铜带为坯料.7.2 压延铜箔轧机的选型压延铜箔生产方式的主要区别在于轧机的选型.箔材轧制的特点是对轧机的厚控系统、张力、速度和冷却润滑的控制要求严格.因此,要求轧机的刚度大、结构精密,要尽量减小轧辊的辊径.目前欧、美国家箔材轧制采用20辊或18辊轧机,而日本箔材的轧制通常采用X型6辊轧机.在实际生产中,对于超薄产品(厚度<0.05 mm),业界趋向采用X型6辊或18辊轧机生产[6].图3为18辊轧机的辊系示意图.7.3 压延铜箔生产的关键技术7.3.1铜箔轧制压延铜箔要求比铜带具有更小的厚度偏差、更好的平整度和更小的残余应力.在线路板高速蚀刻线上,铜箔偏厚或偏薄,都会导致线路出现蚀刻残留或过蚀刻现象.铜箔轧制为压延铜箔生产的关键工序,而铜箔轧制过程中的厚度、速度、张力和表面质量控制尤为重要.371 上 海 有 色 金 属第35卷图3 18辊轧机的辊系示意图Fig.3 Schematic diagram of 18highrolling mill (1)厚度控制根据最小轧制厚度公式:Hmin≥i58μ(1.155 Rp-q)DE(1)式中:Hmin为最小轧件厚度;D为工作辊直径;E为轧辊材料弹性模量;μ为摩擦因数;Rp为轧件材料的屈服强度;q为平均张应力.铜箔轧制属于极限压延,在0.035 mm以下厚度轧制时使用无(负)辊缝为主体的AGC控制方式.在无(负)辊缝状态下,轧辊的变形已是一个非圆轮廓,接触弧长等于轧辊压扁,辊缝已全部压靠,其压下量与轧制压力大小已无绝对关系,即轧制力的增强变化对箔材厚度的变化影响已经很小,轧制过程完全由控制张力和轧制速度的大小来完成.铜箔轧机的厚度控制主要通过张力控制环和速度控制环来实现.根据斯通方程,轧制箔材厚度越薄,则要求轧机的工作辊辊径越小.最小可轧厚度与工作辊直径成正比关系.如果采用的工作辊直径太小,则不宜获取更高的轧制速度用于减薄;并且不宜获取更高的轧制扭矩.因此,对于铜箔轧制,应当综合考虑最小可轧厚度、轧制扭矩及轧制速度,来获得合适的工作辊径.(2)轧制速度及除油效果轧制速度是铜箔轧制的一个重要参数,其大小直接决定轧机的生产效率;是衡量轧制技术水平高低的重要指标;也是实现箔材轧制厚度减薄的重要因素.轧制速度越高,进入变形区的油膜厚度越厚,有利于减薄.随轧制速度的增加,摩擦因数则降低,减少了变形阻力,降低了能量消耗.由于铜箔厚度极薄,单卷铜箔的长度极长,所以铜箔轧机高速稳定轧制是实现高效率生产的前提.以质量为4 t、宽度为650 mm、厚度为18μm铜箔为例,采用400 m/min的速度高速轧制,轧制单道次仍需要1.5~2 h.因此如何实现铜箔高速稳定轧制是铜箔生产的关键技术之一.轧机除油效果对轧机的轧制速度和相关生产影响很大.主要表现在以下几个方面:增加带材表面的残油含量,导致增加生产成本;降低轧机的轧制速度,降低生产效率;轧机除油效果不好,导致铜箔表面残油量过高,卷曲容易打滑,进而影响卷取质量;轧机除油效果不好,会降低轧机排烟系统抽吸效果,导致轧制油雾逸散至整个车间,因而会恶化车间环境.铝箔轧机一般为4辊轧机,双合轧制6.5μm厚度时,速度可达到2 400 m/min,其原因是铝的变形抗力较铜小,比热为铜的2.3倍,所以冷轧时产生的变形热使铝产生的温升不太明显,铝合金轧制时可以采用闪点不太高的煤油作为基础油.铜合金的热容比铝合金小得多,变形抗力又大,变形热较大,轧制过程中产生的变形温升比轧制铝箔大得多,高速、高温轧制时易使轧制油挥发或焦化,带面易发乌,因此轧制铜合金只能用闪点达140℃的机油做基础油.其黏度远比铜箔用轧制油大.由于轧制油黏度大,轧制铜箔时采用高速轧制带面除油相当困难.铜带冷轧机常见的除油手段有:压缩空气吹扫除油、挤干辊除油、5辊除油、刮油条除油、小辊除油、真空抽吸除油和3M辊除油等,但仅仅靠上述某一种手段很难达到除油效果.所以,现在的轧机除油通常采用上述两种或多种手段进行组合除油.过多的除油方式配置不但增加轧机机组的长度,还为生产维护增加了困难,降低了生产效率.通常轧机除油采用的除油手段及组合方式主要根据生产带材表面质量要求、机组速度、生产成本及维护难度等方面综合决定[7].(3)轧制张力轧制张力是铜箔轧制厚度控制的重要手段,同时也是消除轧制缺陷、获得良好板型、实现稳定轧制的重要途径.铜箔轧制时选取更大的张力值,可以实现稳定轧制,有利于板型控制,能有效降低471第4期田军涛:压延铜箔生产工艺概述 轧制压力,减少能耗,防止带材打滑.通常后张力则对防止咬入“跑偏”和降低轧制力更为有效,而前张力对消除“波浪”和“压皱”等缺陷明显有效.在轧制铜箔过程中,轧件很容易出现“波浪”、“压皱”和“跑偏”等现象,因此应采用较大的张力加以消除.相比“跑偏”的概率,“波浪”和“压皱”对宽幅铜箔轧制更容易出现,所以轧制时前张力应比后张力更大[8].通常单位张力q的取值范围为(0.2~0.4)σ0.2.轧制张力对厚度的调节功能与轧制时的摩擦因数有关.摩擦因数越小,张力的厚度调节功效越大,润滑油膜厚度与轧辊粗糙度决定了轧制摩擦,速度越高则进入轧辊间的润滑油量越多.但是随着轧制过程的进行,热力学条件发生变化,轧制摩擦力会随着温度升高而升高,在生产时还需要考虑润滑油的黏度变化对润滑条件的影响,找到合适的速度—油量—黏度—张力的组合关系.(4)铜箔轧制的表面质量表面质量是压延铜箔的重要指标之一.外观要求包括:清洁度、针孔、气隙度、麻点、压痕、缺口、撕裂、皱折和划痕等.铜箔轧制时的工艺润滑、轧辊的表面粗糙度、轧制油过滤精度和外部环境是影响铜箔表面质量的3个重要因素.①轧制变形区的润滑状态工艺润滑对压延铜箔轧制过程具有重要的作用.油膜厚度不同及不同润滑状态,对板型控制、铜箔的最小可轧厚度将有重要影响,尤其影响退火后的表面清净性和轧后表面质量.因此控制轧制变形区的润滑状态是压延铜箔生产的关键技术之一,而轧制油运动黏度和道次压下率是影响轧制变形区的润滑状态的关键因素[9].②轧辊表面质量轧辊是实现铜箔变形的直接工具.轧制时,冷轧辊的受力状态和工作环境极其复杂,其表面物理性能,如硬度、粗糙度、表面抗剥离性和耐腐蚀性等,直接决定轧材的表面质量.因此,对磨削精度、硬度和材质都有非常严格的要求.铜箔专用冷轧辊通常为调质硬质合金钢,工作辊表面硬度(HS)高达95以上,使用时表面粗糙度要求控制在0.05μm以下,因此工作辊表面必须在专用磨床上超细精磨.③轧制油过滤精度和车间环境铜箔针孔产生的原因较多,润滑油、空气中的颗粒在压延过程中都有可能被压到箔面而产生针孔,所以外部环境及轧制油过滤精度都需要有较高的要求.铜箔轧机的轧制油过滤系统其过滤精度要求<2μm.铜箔轧制工作环境洁净度要求较高,洁净度应该在10万级以上.由于我国空气质量较差,恶劣的空气污染事件时有发生,尤其在北方,冬天风沙较大,因此要求铜箔生产车间的通风设计应该综合考虑通风换气、净化、夏天散热和运行能耗等方面因素.7.3.2 铜箔的表面处理PCB用铜箔可分为电解铜箔和压延铜箔,两种“制箔”工艺相差甚远,而“后处理工程”一般分为粗化和固化、耐热与防蚀抗变色3个主要步骤.具体工艺流程[10]如图4所示.图4 压延铜箔表面处理工艺流程Fig.4 Surface treatment process ofrolled copper foil (1)粗化和固化处理需要对压延铜箔表面进行粗化处理主要是由于压延铜箔表面非常光滑,表面粗糙度一般只有1μm左右,未经过处理的铜箔表面基本无法与树脂压合.因此为了提高铜箔与基板的黏结力,在铜箔表面电镀一层瘤状结晶颗粒,以增加铜箔的表面粗糙度.(2)耐热层处理耐热层处理的主要作用是在毛面形成一层隔离层,使铜箔与基板隔离.经过耐热层处理后的铜箔与树脂绝缘基板结合时,能抑制铜离子向树脂层扩散,防止胶在后续熟化工序中,铜箔与树脂反应,而产生色斑和剥离问题.(3)防氧化处理铜箔在空气中很容易氧化变色,防锈层主要功能是防止铜箔在存储、运输及压合制程中氧化变色.目前防锈处理多采用ZnNi及NiCr合金层电镀,再浸泡被覆一层有机硅烷.5718 影响铜箔轧制的质量因素影响铜箔轧制质量的主要因素如图5所示.在生产过程中,设备、坯料、工艺、人员和环境5大因素基本均为铜箔生产的关键质量因素.图5 影响铜箔轧制质量的因素Fig.5 Influencing factors on the qualityof the copper foil rolling 产品质量实现过程就是对产品质量发生综合作用的过程.在生产中只有全员参与、全面和全过程的质量管理,才能把5大因素切实有效地控制起来,使之处于受控状态.压延铜箔生产过程必须借助先进的质量管理理念和手段,实行精益管理,才能保证产品的一致性.9 结论和建议(1)随着电子信息产品向小型化、轻量化、薄型化、多功能和高可靠性方向发展,给挠性印制电路板用铜箔提供了广阔的市场需求,同时也要求铜箔具有更好的延伸性、强度、耐折性,更高的软化温度,更低的表面粗糙度,压延铜箔能很好地满足这些性能需求.(2)相比电解铜箔生产,压延铜箔提高性能及开发新产品的手段灵活,可以通过带坯材料的微合金化、控制轧制加工率、调整退火工艺、调整轧制速度和前后张力等多手段配合.(3)我国有色金属加工产量已经位居世界第一,但是压延铜箔的产能和生产技术主要集中在日本和美国,每年不得不大量进口高性能铜箔.根据我国有色金属加工发展历程,可以预见,压延铜箔将成为我国有色金属加工新的投资热点.(4)生产工艺流程长、技术复杂、生产成本高、生产环境要求高、产能集中度过高以及投资大是限制压延铜箔发展的主要因素;提高成品率、降低生产成本、打破产业垄断是提升压延铜箔市场竞争力的关键手段.(5)铜箔生产的关键技术包括铜箔轧制过程中的厚度控制、板形控制、表面质量以及铜箔的表面处理,现有的技术都掌握在少数的外国公司手中,技术封锁十分严重,国内相关的文献资料很少,因此国内铜箔行业需要加强合作,消化吸收已引进的生产设备和工艺,打破垄断.(6)设备、坯料、工艺、人员和环境是影响铜箔轧制质量的关键因素,它们对产品质量综合作用过程,就是产品质量的实现过程.铜箔生产可以借鉴铝箔生产的技术和管理经验,有利于快速提升铜箔的生产管理水平.(7)铜箔的生产对环境的洁净度和温度均有较高的要求,生产工艺复杂,设备精度极高,因此选择专业的工程设计单位可以减小新建压延铜箔生产线的投资风险.参考文献:[1] 董有建.我国电子铜箔行业现状及未来发展趋势[J].电子信息材料,2012(1):11-12.[2] 高艳茹.印制线路用金属箔标准的发[J].印制电路信息,2001(1):17-19.[3] 赵京松.压延铜箔的现状及发展趋势[J].上海有色金属,2012,33(2):96-99.[4] 祝大同.挠性FPC用基板材料的新发展(4)—FPC用压延铜箔的新成果[J].印制电路信息,2005(5):6-10.[5] 李晓敏.我国压延铜箔的生产与消费[J].有色金属加工,2010,31(3):124-127.(下转第182页)62(4):301-309.[21] Lockyer S A,Noble F 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电解铜箔和压延铜箔的生产方式
铜箔生产的方法有哪些?铜箔生产的工艺流程又是如何的呢?铜箔生产中会有哪些问题呢?我们还是先了解下什么是铜箔吧。
铜箔是锂离子电池及印制电路板中关键性的导电材料。
铜箔是一种阴质性电解材料,沉淀于电路板基底层上的一层薄的、连续的金属箔。
铜箔根据不同的分法,可以分成很多种。
铜箔根据厚度可以分为:厚铜箔(大于70μm)、常规厚度铜箔(大于18μm而小于70μm)、薄铜箔(大于12μm而小于18μm)、超薄铜箔(小于12μm)等。
铜箔也可以根据表面状况分为:单面处理铜箔(单面毛)、双面处理铜箔(双面粗)、光面处理铜箔(双面毛)、双面光铜箔(双光)和甚低轮廓铜箔(VLP铜箔)铜箔等。
最后铜箔根据生产方式的不同分为:电解铜箔和压延铜箔。
那么今天我们就要重点来说说电解铜箔和压延铜箔的生产方式。
铜箔生产
在说铜箔生产的方法前,我们先来了解一下电解铜箔的定义:是由电解液中的铜离子在光滑旋转不锈钢板(或钛板)圆形阴极滚筒上沉积而成,铜箔紧贴阴极滚筒面的面称为光面,而另一面称为毛面。
电解铜箔生产的方法:目前国内多采用辊式阴极、不溶性阳极以连续法生产电解铜箔。
辊式连续电解法生产电解铜箔的工艺流程图:
辊式连续电解法生产电解铜箔的具体步骤:
1、电解溶铜。
以电解铜或同等纯度的电线返回料为原料,在含有硫酸铜溶液中溶解,在以不溶性材料为阳极、底部浸在硫酸铜电解液中恒速旋的阴极辊为阴极的电解槽中进行电解,溶液中的铜沉积到阴极辊筒的表面形成铜箔,铜箔的厚度由阴极电流密度和阴极辊的转速所控制。
待铜箔随辊筒转出液面后,再连续地从阴极辊上剥离,经水洗、干燥、卷取,生成原箔。
压延铜箔的轧制及表面处理工艺
摘要
本文详细介绍了压延铜箔的轧制及表面处理工艺。
首先,介绍了压延
铜箔的基本结构和参数,包括厚度、宽度和表面粗糙度;其次,介绍了压
延铜箔的轧制工艺,具体包括轧辊设计、轧制参数的选择以及轧制物料的
准备,并对压延铜箔表面处理工艺进行了分析,主要包括表面处理前的清洗、表面处理工艺的选择、和表面处理后的验收检验。
最后,对压延铜箔
的轧制及表面处理工艺的质量控制进行了简要的说明。
关键词:压延铜箔;轧制;表面处理
1.概述
压延铜箔是一种特殊的金属制品,由铜及其合金经过轧制、压延而成,具有断裂韧性和优良的绝缘性能,主要用于制造电路和其他工业产品。
为
了保证压延铜箔的质量,必须对轧制和表面处理工艺进行全面的控制。
2.压延铜箔的基本结构和参数
压延铜箔是一种窄带、细薄、无节点的金属层。
压延铜箔的主要参数
包括厚度、宽度和表面粗糙度。
其中,厚度指的是铜箔的厚度,常用的厚
度有0.025mm、0.05mm、0.1mm;宽度指的是铜箔带的宽度,常见的宽度
有10mm、20mm、50mm;表面粗糙度指的是铜箔的表面粗糙度,常用的表
面粗糙度有Rz5、Rz6、Rz8。
压延铜箔垂直针状结晶构造引言压延铜箔是一种常见的金属材料,广泛应用于电子、通信、航空航天等领域。
铜箔的结晶构造对其性能有重要影响,其中垂直针状结晶是一种常见的结构形态。
本文将对压延铜箔垂直针状结晶的构造进行详细介绍。
压延铜箔的制备过程压延铜箔的制备过程主要包括原料准备、熔炼、连铸、轧制和退火等环节。
在连铸和轧制过程中,铜液经过快速冷却和压延,形成了细小的晶粒。
在退火过程中,通过控制温度和时间,可以促使晶粒长大并形成特定的结构形态。
针状结晶的形成机制压延铜箔垂直针状结晶的形成与退火过程中的晶体再结晶有关。
在退火过程中,原先细小的晶粒会长大并重新排列,形成新的晶界。
当晶界相互交错并形成特定的角度时,就会出现针状结晶。
针状结晶的形成机制可以归纳为以下几个方面:1.晶界能量:晶界是晶体中两个晶粒的交界面,晶界能量较高。
当晶界形成一定角度时,能量会相对较低,从而促使晶界的形成。
2.变形应变:在压延和轧制过程中,铜箔会受到较大的应变,晶粒会发生变形。
当退火过程中的应变超过一定程度时,晶粒会发生再结晶,形成针状结晶。
3.晶界扩散:晶界扩散是晶体中原子在晶界上的迁移和重新排列过程。
在退火过程中,晶界扩散会促使晶粒长大,并形成针状结晶。
针状结晶的特点压延铜箔垂直针状结晶具有以下特点:1.方向性:针状结晶在铜箔中呈垂直排列,具有明显的方向性。
这种结构形态可以使铜箔在特定方向上具有更好的机械性能和导电性能。
2.细小尺寸:针状结晶的晶粒尺寸通常较小,一般在几微米到几十微米之间。
这种细小的晶粒尺寸可以提高铜箔的强度和韧性。
3.均匀分布:针状结晶在整个铜箔中均匀分布,没有明显的晶界偏聚现象。
这种均匀分布可以提高铜箔的均匀性和可靠性。
4.明显晶界:针状结晶中的晶界相对较为明显,晶粒之间存在一定的晶界能量。
这种晶界能量可以提高铜箔的强度和耐腐蚀性能。
针状结晶的应用压延铜箔垂直针状结晶由于其特殊的结构形态和优良的性能,在电子、通信、航空航天等领域有广泛应用。
压延铜箔生产工艺概述
热压延铜箔是以滚压成型的方式,利用高热烧结或定形的方法,将铜及其合金材料制成薄带状的热压延铜箔材料。
热压延铜箔具有优良的抗氧化性、耐腐蚀性以及耐热性,用于食品、医药和化学行业等场合。
热压延铜箔生产工艺包括两个主要步骤,即滚压成型和烧结定型。
一、滚压成型
滚压成型是热压延铜箔制造的第一步。
在滚压成型的过程中,采用不同型号的滚压机,把原料(铜和铜合金材料)经过压缩、塑性变形和撕裂等多道滚压,将原料变形压制成薄带状热压延铜箔。
二、烧结定型
烧结定型是热压延铜箔制作的第二步,它是一种特殊的烧结方法,用以定型滚压成型后的铜箔材料,以确保其延展性能、抗拉强度和抗腐蚀性能。
在定型烧结过程中,采用热压定型机,将滚压型材料经过烧结,以确保完整的热压延铜箔材料的成型。
三、热压延铜箔的成型特点
热压延铜箔成型的特点很多:
1、强度高:经过滚压成型和烧结定型处理,热压延铜箔具有很高的强度,具有抗拉强度、延展性能和抗腐蚀性。
2、质量可靠:热压延铜箔材料质量可靠,其表面粗。
挠性PCB用基板材料的新发展—FPC用压延铜箔部分2007-11-8 11:06:15 资料来源:PCBCITY 作者: 祝大同1.压延铜箔产品的概述1.1 FPC用压延铜箔的型号铜箔是制造挠性印制电路板(FPC)的重要导电材料。
用于FPC的铜箔,按照IPC-4562(2000.5版)所规定铜箔产品类型分类 , 主要有两大类、五个品种。
其中一类是电解铜箔,适用于FPC电解铜箔的品种,在IPC标准中有三种:它们的类型编号(电解铜箔在IPC标准编号中,以后缀“E”来表示)分别为:No.1(标准电解铜箔,型号STD— E);No.3(高延伸性电解铜箔,型号HTE— E); No.10(可退火电解铜箔,型号LTA—E)。
另一类是压延铜箔,它在IPC标准编号中以后缀“W”来表示,适于在FPC中使用的压延铜箔的品种分别为: No.7(退火压延铜箔)和No.8(可低温退火压延铜箔)。
压延铜箔的各个品种、特性,见表1所示。
目前在挠性印制电路板的制造中,由于压延铜箔可以满足高挠曲性的需求,因此还有很大部分的FPC是使用这类铜箔。
本篇重点介绍FPC用压延铜箔的特性及品种的新发展。
在本连载文章的下一篇,将重点阐述FPC用电解铜箔。
表1. 挠性印制电路板使用的各类压延铜箔的品种及特征注:表中IPC;的标准号:IPC-4562(2000);JIS的标准号:JIS – C -6515 (1998);IEC的标准号:IEC 1249-5-1(1995);GB的标准号:GB/T 5230(1992)。
以上四个编号的铜箔标准,也是现行的压延铜箔的主要采用的性能标准。
1.2 压延铜箔的制造压延铜箔(rolled-wrought copper foil)的生产过程为:先由铜矿石(CuFe 2)提炼出粗铜。
然后经过熔炼加工、电解提纯使它的纯度达到99.9%。
并制成约2mm厚的铜锭。
以它作为母材,再经酸洗、去油,反复多次在800℃以上高温度下进行热辊轧、压延(长方向的)加工。
压延铜箔生产工艺
压延铜箔是一种常见的生产工艺,用于制造电子、电器、通信、航空航天等领域的高精度导电材料,下面将介绍压延铜箔的生产工艺步骤。
首先,原料准备。
压延铜箔的原料是纯铜坯料,通常是铜锭或铜板。
需要对原料进行表面检查,去除表面氧化物、沉积物等杂质,并进行加热处理以提高可塑性。
其次,熔炼与浇铸。
将铜坯料放入电炉中进行熔炼,加入一定比例的其他金属元素以提高铜箔的性能,例如硅、镍、锡等。
然后,将熔融铜液倒入浇铸机中,通过连续浇铸的方式制备铜板。
接下来,轧制与退火。
将铜板送入轧机,采用多轧道的方法,通过多次轧制来减小板材的厚度,得到较薄的铜板。
轧制后,需要进行退火处理,以恢复铜板的塑性,提高压延过程中的可塑性和延展性。
然后,脱脂与成形。
在轧制后的铜板表面存在一层氧化皮和混有油脂的污染物,需要进行脱脂处理,使用酸洗或电解脱脂的方法去除表面的杂质。
脱脂后,通过压延机的辊筒压制,将铜板逐步压延成所需的铜箔。
最后,剪切与检验。
压延后的铜箔需要进行剪切,根据客户需求,按照一定的长度和宽度进行裁剪。
裁剪后,对铜箔进行严格的检验,检查其表面质量、厚度、弯曲度等指标是否符合标
准要求。
以上就是压延铜箔的生产工艺步骤,通过这些步骤,可以制备出高质量的铜箔材料,满足不同领域的需求。
同时,为了确保产品的质量和安全,还需要加强生产过程中的环境管理和安全措施。
压延铜箔制造过程介绍
铜箔的制造过程,主要有以下五个工艺阶段:
(1)轧制;
(2)热处理和清洗;
(3)铜箔脱脂;
(4)表面处理;
(5)裁剪、收卷、检验、包装。
1、轧制工段(压延车间)
轧制包括铜带轧制(预精轧)及铜箔轧制(精轧),采用的均是冷轧。
预精轧是指原料铜带在专用轧机进行往复性压延,从而使厚度物理性减薄的程。
冷轧指在再结晶温度以下的轧制生产方法,通过冷轧,带材尺寸精度高,表面质量好,组织与性能更均匀,能轧制出热轧不可能轧制出的薄板带。
精轧是指以预精轧带材为原料,将预精轧带材在常温下进一步轧制成厚度小于0.2毫米以下的箔材卷的轧制过程,成品厚度最小可达0.006mm。
预精轧和精轧流程基本相同:开卷→轧制→收卷。
轧制过程中需要添加轧制油起到润滑和降温的作用。
预精轧和精轧之间进行的是热处理工段和清洗工段。
轧制过程中会有轧制油雾的挥发,产生的油雾经集气罩进行收集,再通过油雾处理器净化。
油雾处理器采用机械分离法去除油雾,它分别由两级填料过滤室和一级不锈钢丝网过滤室构成。
含油的废气经进风室进入一级填料过滤器,可将油烟中的大颗粒油雾分离下来,再进入二级填料、三级丝网精过滤室。
废气中的细小雾滴在惯性的作用下与不锈钢丝网
碰撞和填料收集,将雾滴捕集下来,净化后的尾气最终经分别经过两根11m 排气筒排入大气中(铜带轧制和铜箔轧制分别对应一根排气筒)。
轧制过程中除了有油雾产生外,修剪过程中还会产生少量的铜箔边角废料。
2、热处理工段和清洗工段
经过预精轧以后的铜带会进入热处理工段或者清洗工段进行处理,处理后再进入铜箔轧制工段(精轧)。
热处理工段和清洗工段是两个平行并列的处理工段,热处理工段仅比清洗工段多了一道气垫式退火工序,即需要进行退火的部件进入热处理工段,不需要退
火的直接进入清洗工段。
(一)热处理工段
热处理工段生产简单流程如下:开卷→铜带(碱液)脱脂→水洗→退火→酸洗→水洗→研磨清洗→水洗→钝化→烘干→切头剪→收卷→下卷。
采用连续式热处理炉对预轧制完成的铜箔进行退火热处理。
该设备是铜箔专用最先进的热处理设备(采用电加热),该设备运用在线不停机,并接带脱脂、酸洗、清洗、钝化、烘干等一体化生产,使得处理后铜箔表面光洁。
本工程从国外引进可控气氛连续式热处理炉,热处理炉采用独特的双层布局,下层设有两台开卷机和一台卷取机、脱脂除油清洗机、酸洗槽和喷淋式清刷抛光机、热水洗和钝化处理以及干燥箱。
上层布置有气垫式加热炉和冷却室以及全部机列的电控柜。
结构紧凑、占地
少、操作方便。
炉子为间接电加热,设有加热区和冷却区,各区温度独立自动控制。
炉内循环气氛温度300~800℃±5℃,炉内通2~4.5%氢气,其余为氮气保护性气氛,设有微氧分析仪对加热区和冷却区定期自动检测,使炉内氧压始终保持在10~23bar,确保出炉铜箔表面光亮。
热处理工段主要生产工段流程描述如下:
(1)铜带脱脂
铜带脱脂是将铜带表面的油污除掉,采用碱液脱脂。
脱脂剂主要由苛性钠、碳酸钠、焦磷酸钠、偏硅酸钠和系列表面活性剂组成,易溶于水、清洗泡沫低,具有良好的水软化特性。
脱脂槽内脱脂剂浓度控制在17~43g/L左右,槽液温度不能超过50℃,为了维持槽内脱脂剂的纯度,需定期补加脱脂剂,还需要采用油水分离装置定期对槽内的脱脂液进行过滤维护。
产污环节:脱脂槽为全封闭结构,脱脂过程中挥发产生少量碱雾经集气罩收集后引入废气洗涤塔,喷淋洗涤后通过车间屋顶15m 排气筒排放。
此外脱脂液油水分离定期维护过程中产生的废油作为危废处置。
达到一定期限后,脱脂液需要完全更新,约3个月更新一次,产生的碱性脱脂废液全部排入酸碱废液装置进行处理。
铜带脱脂后水洗产生的碱性废水排入酸碱污水处理装置进行处理。
(2)退火
退火炉为单张带材连续退火,采用电加热,它依据铜箔厚度的不同,调节不同机列的速度,实现高温快速退火。
由于炉温、料温精确
控制,铜箔在炉内上下表面被均匀喷射的高温气体托起,在气垫托浮下达到不接触退火。
因此,退火带材内部组织均匀,性能均一。
(3)酸洗
酸洗的目的是去除加工过程中特别是中间退火产生的氧化层。
采用8~15%左右的稀硫酸进行连续酸洗。
酸洗采用喷淋式和浸入式两种方式。
随着机列速度的不断提高,在酸洗槽中通过的时间一般不超过30秒。
连续酸洗时,要定期用波美计测定酸浓度,当硫酸量小于50克/升、含铜量大于8~12克/升时就要补酸或换酸,以保证酸洗工艺的稳定。
产污环节:酸洗槽为密封槽,挥发出来的少量硫酸雾经集气罩收集后引入酸雾吸收器,喷淋洗涤后通过15m排气筒排放。
此外,酸洗槽内定期换酸,约3个月更新一次,产生的酸性废液全部排入酸碱废液装置进行处理。
酸洗后水洗产生的酸性废水排入酸碱污水处理装置进行处理。
(4)研磨清洗
研磨清洗作用是去除酸洗在铜箔表面留下的反应层,并磨光带材表面。
高速旋转的研磨刷辊在反向压辊支撑及大量清水冲洗下,均匀、稳定地磨光带材表面,可以达到相当高的表面质量。
产污环节:在研磨清洗中产生的含铜废水全部送往铜锌废水处理装置进行处理。
研磨清洗后又接续水洗,产生产水洗废水全部送往铜锌废水处理装置进行处理。
(5)钝化
铜及铜合金带材在大气中很容易被氧化,尤其是在高温、高湿及污染环境中,铜带表面会随着时间的推移而逐渐变色。
防止铜材表面变色的对策是钝化处理。
钝化处理采用喷淋式,停留时间30s。
钝化剂采用目前使用最广泛的有机钝化剂苯丙三氮锉(简称B.T.A),添加了促进其在水中溶解的成分,这种改进型钝化剂能够在铜材表面快速形成均匀的钝化膜。
钝化槽内钝化剂循环使用。
控制浓度范围为0.08%~0.2%,温度为60~75℃。
钝化过程中,还要经常检测钝化液的离子浓度。
循环过程中,铜带表面的金属粒子及其他残留污物会造成钝化液中离子浓度的提高,达到一定程度时应彻底更换,约6个月更新一次,重新配制钝化液。
产污环节:钝化处理过程中产生的污染物主要是需要定期更换的钝化槽内的废液,全部打入酸碱废液处理装置进行处理。
钝化后再经过电加热烘干和修剪处理后的铜箔再继续送到精轧工段进一步处理。
(二)清洗工段
清洗工段仅比热处理工段少了一道退火工序。
其余工艺流程、污染物产生环节以及治理措施和热处理工段一致。
因此,对于清洗工段产生的污染物编号,与热处理工段进行对应,如:热处理工段产生的废气污染物编号为G2,对应的在清洗工段该环节产生的污染物编号为G2´。
与热处理工段所不同的是,清洗工段具有两条生产线,热处理工段只有一条生产线。
每条生产线生产过程中产生的酸碱雾均引到该
生产线对应的碱液喷淋装置,喷淋处理后经过相应的15m高排气筒排放。
3、压延铜箔脱脂除油
精轧后的铜箔在常温下分步进行脱脂。
脱脂工段生产工艺流程如下:
铜箔开卷→脱脂1(蒸馏再生系统、精滤除粉系统)→脱脂2(蒸馏再生系统、精滤除粉系统)→挤液辊→烘干→风冷→收卷,最终生产出符合压延铜箔表面处理机要求的原箔。
4、表面处理工段
经过压轧以后的铜箔经脱脂除油后,为提高铜箔和树脂基层的附着力及其防氧化、防热变色等特性,需要对铜箔进行表面处理。
铜箔表面处理主要在表面处理车间内的表面处理机上进行,表面处理机为多段串联、封闭式结构。
铜箔经放卷,首先进入酸洗槽预处理,除去氧化层后,再经两段粗化,两段固化后,经水洗后镀镍钴,再经水洗后进行镀锌,最后经水洗、镀铬后硅烷处理,烘干,分剪包装入库。
其中粗化层、镀镍钴耐热层处理是在原箔的一面上进行的,而防氧化钝化层处理是在生箔的两侧面上进行表面处理机过程中的酸洗预处理、粗化、固化、镀镍钴、镀液都采用独立的溶铜设备、净化设备和温度调节设备制取。