摘要：电解铜箔性能的优缺点，根据其电沉积过程中的晶粒形貌结构和排列状况，如果想获得高质量的铜箔，必须严格控制各种技术条件，例如：电流密度、电解液温度、电解液的PH值、电解液的洁净度和添加剂，添加剂是最主要的控制因素之一，添加适量的合适的添加剂，是获得一种结构致密，毛面晶粒大小基本均匀一致且排列紧密，杂质含量极少的优质电解铜箔的有效措施。
关键词：电解；铜箔；添加剂
1.电解铜箔定义
电解铜箔作为电子工业的基础原料，主要用于印刷电路板（PCB）和覆铜箔层压板（CCL），发挥电子信号传输和电力传输，通信，被称为“神经网络”。电解铜箔是通过直流电沉积技术，不溶性金属（如铅、钛镀铱）为阳极、钛辊为阴极。使硫酸铜溶液流过阳极和阴极组成的电解槽并通入直流电进行电解，电解液中的铜离子获得电子而沉积在钛辊表面形成铜箔。然后将铜箔连续从钛辊表面剥离、洗涤、干燥、收卷而获得卷状铜箔。
2.电解铜箔的发展趋势
随着人民生活水平的提高，电子产品不断向小型化、轻量化、更多功能的方向发展，电解铜箔的发展一直追随着PCB技术的发展和创新引领作用，因此对电解铜箔的性能提出了更高的要求。特别是近年来，高密度互连技术（HDI）等高端PCB技术的快速发展，电解铜箔的质量和性能提出了新的发展思路。铜箔产品多样化，电解铜箔技术发展到目前为止，已经有一些新奇的、功能更好的铜箔。如：高温和高延展性铜箔（THE），退火电解铜箔（ANN），低轮廓铜箔（VLP）等，新型电解铜箔的伸长率、抗拉强度、表面粗糙度均得到很好的改善及提高。
铜箔应用推广，电解铜箔的最初应用于建筑装饰、现在已经渗透到人们生活的各个领域，特别是在电子行业。如之前主要用于军事、航空航天等国防领域的特殊性能铜箔，也逐渐的转为军民两用。近年来，双面光铜箔也被用于锂电池负极集流体，大大扩大了电解铜箔的使用。随着电子信息技术的快速发展，PCB的用量越来越大，质量越来越高，从而促进CCL电解铜箔的迅速发展，形成了产业链IT、PCB、CCL铜箔分部。随着铜箔需求的快速增长，相信在不久的将来，将会有更多不同用途及品质更优良的电解铜箔。
3.添加剂对电解铜箔的研究现状
添加剂对铜电沉积影响的研究是目前国内外学者研究的热点，即使是这样，但还是有很多的问题亟须解决。主要表现在：
（1）现在大部分的研究都集中在各种添加剂对铜电沉积的宏观效应的特性和电沉积的早期阶段。电结晶的影响研究较少，也没有有意义的结果，特别是模拟电结晶，几乎在文献上查不到相关的资料，这也与电结晶成核模型迟迟得不到有效的建立有关，虽然近几十年来进行了大量的研究，但一直没有得出具有突破性意义的模型。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（2）众所周知，在铜电沉积时，添加剂特别是有机添加剂在发生电化学反应时与铜离子结合形成络合物，从而对其电沉积过程产生影响，但并没有对这种络合效应继续进行深入的探讨，都只是蜻蜓点水般的研究一下；
（3）现在，大多数的研究都集中在添加剂单一因素的影响，两种或两种以上添加剂之间的交互作用还没有充分的研究，而铜箔生产领域实质上是一个在同一时间加入各种各样的添加剂。各种添加剂之间的协同作用是非常复杂的，电极表面反应发生时，它们之间会有冲突或促进作用，还有待进一步的研究。
（4）缺乏有效的研究手段和测试设备，特别是添加剂消耗领域的检测手段和设备。因为添加剂的用量很小，可能占少数的电解液的质量分数，很少的设备可以达到此高精度，添加剂和电解质的生产站点大多仍在60摄氏度左右，气温将降低风险的硫酸铜结晶沉淀，影响结果的准确性，同时也给检测带来不小的困难，大部分的研究是在实验室条件下进行的，与现场生产工艺条件、生产设备和技术参数有明显的差异。因此，即使在实验室添加剂具有良好的效果也可能不适用于实际生产，给研究带来了很大的局限性。
4.添加剂在电解铜箔的作用
（1）SP是一种有效的整平剂，可以改善减少铜箔表面粗糙度，降低铜箔抗剥离，SP可以提高铜箔的抗拉强度和延伸率。HEC非离子表面活性剂，可以提高铜箔的抗拉强度和伸长率。PEG能细化晶粒，使晶粒面向生长。能抑制杂质金属的电沉积，可以抑制金属的电沉积，防止异常晶粒生长。同时能光滑尖锥状晶粒的峰尖，避免粗糙过度，但PEG过量会降低铜箔高温抗拉强度和延伸率。明胶具有细化晶粒和整平，可以确保铜箔有一定的粗糙度，提高铜箔室温抗拉强度和延伸率，但会减少铜箔高温抗拉强度和伸长率。
（2）随着RE含量的增加，电解铜箔的晶粒明显细化，在试验范围内，当RE含量为3 mg／L时，细化效果最好，RE含量为9 mg／L时，晶粒反而变粗大。在电解液中加入适量RE能使电解铜箔的抗拉强度提高，当RE含量为6 mg／L，铜箔的抗拉强度和伸长率最高，其高温和常温抗拉强度分别提高了14．3％和9．5％，其高温伸长率提高了74．4％，常温伸长率提高了1．17倍。但RE含量为9 mg／L，铜箔的抗拉强度有所下降。
（3）添加剂配方对铜箔晶粒微观结构、力学性能和内应力的影响，最优的3种添加剂配方，确定了添加剂最佳配比为t明胶、PEG、SP、HEC。制得的铜箔内应力减少，铜箔缺陷也有所减少，亮面晶粒微观结构致密，毛面晶粒分布较均匀，铜箔力学性能也能提高，并在中试线上取得很好效果。
结语
因此，电沉积方法和设备的不断发展和创新，已成为目前的研究重点。此外，在实验室研究中，实验参数应该接近生产站点，尽量选择合适的添加剂，确定添加剂的合理比例，制得的铜箔内应力小，铜箔缺陷也少，亮面晶粒微观结构致密，毛面晶粒分布较均匀的高质量电解铜箔，对指导工业生产，具有十分重要的意义。
参考文献：
[1]许家园，杨防祖，谢兆雄，等．酸性镀铜液中Cl。离子的作用机理研[J]．厦门大学学报（自然科学版），1994，33（5）：647""651．
[2]刘烈炜，郭讽，田炜，等．酞菁染料与氯离子协同效应在酸性镀铜中的作用[J]．材料保护，2002，35（5）：22--一24．
[3]刘烈炜，吴曲勇，卢波兰，等．氯离子对酸性镀铜电沉积的影响[J]．电镀与环保，2004，
[4]杨胜奇．稀士在几种电镀工艺中的特异性能[J]．材料保护，2005，38（7）：59"--63．
[5]杨胜奇，张弘伟，汪建忠．稀土添加剂在光亮酸性镀铜中的应用[J]．材料保护，2003，36（4）：67．
论文作者:王俊锋
论文发表刊物:《基层建设》2016年12期
论文发表时间:2016/9/27
标签：铜箔论文; 添加剂论文; 晶粒论文; 抗拉强度论文; 电解液论文; 作用论文; 镀铜论文; 《基层建设》2016年12期论文;