CN106011951B - 一种减少铜箔针孔的电解铜箔制造用辅助阳极装置及电解铜箔制造装置 - Google Patents

一种减少铜箔针孔的电解铜箔制造用辅助阳极装置及电解铜箔制造装置 Download PDF

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Abstract

一种减少铜箔针孔的辅助阳极装置，其安装在电解铜箔制造装置的出液口，包括通过第一绝缘板与电解铜箔制造装置的阳极板隔开的辅助阳极板，与辅助阳极板并排连接的钛包铜，覆盖在辅助阳极板侧面和钛包铜外侧表面上的第二绝缘板，与钛包铜结合的钛包铜链接，与钛包铜链接结合的铜排，以及与铜排导电连接并为铜排供电的高频整流电源。在不改变现有铜箔工艺参数不变的条件下，在铜箔开始沉积的初使阶段改变铜箔的结晶形态，使铜箔沉积的结晶细腻均匀，减少铜箔针孔、疏孔，增加铜箔与材料的结合力，减小铜箔的翘曲。

Description

一种减少铜箔针孔的电解铜箔制造用辅助阳极装置及电解铜 箔制造装置
技术领域
本发明涉及一种减少铜箔针孔的电解铜箔制造用辅助阳极装置及包括该装置的电解铜箔制造装置。在不改变现有铜箔工艺参数不变的条件下，在铜箔开始沉积的初使阶段改变铜箔的结晶形态，使铜箔沉积的结晶细腻均匀，减少铜箔针孔、疏孔，增加铜箔与材料的结合力，减小铜箔的翘曲。
背景技术
电解铜箔是将表面涂有金属钛的圆柱体的阴极辊作为阴极，在半圆弧的电解槽底表面安装有阳极板作为阳极，将阴极辊沉入电解槽，以两者间空隙内的电解液作为媒介，进行化学沉积，使铜箔”长”到阴极辊表面。
现有及传统工艺中(见图1)，生成铜箔的化学沉积反应在右侧出液口处开始，至左侧出液口处结束，经剥离辊与阴极辊分离，期间的电解液、电流密度等均相同，使得铜箔在开始沉积初期形成的结晶单元较粗大，且不均匀，影响铜箔的特性，18um及以下薄箔表现明显：1、由于结晶大小不均匀，易出现针孔或疏孔；2、结晶大小不均匀，相对的比表面积较小，与基材的剥离强度不稳定；3、结晶粗大且不均匀，影响铜箔的内部应力，表现为铜箔翘曲。
现有技术方案通过在生箔电解液中采用复合型添加剂，在电解过程中改善铜箔结晶形态，减小结晶轮廓，减小内部不平衡的内应力。
铜箔添加剂的改善，只能在一定程度上改变应力和结晶，效果有限，对初始反应时产生气泡而引起的针孔或疏孔无改善效果。
发明内容
为了减少铜箔的针孔或疏孔，增强铜箔与树脂的结合力，减小因内应力不平衡而导致的翘曲，本发明提供一种减少铜箔针孔的辅助阳极装置。
本发明的一种减少铜箔针孔的辅助阳极装置，其安装在电解铜箔制造装置的出液口，包括通过第一绝缘板与电解铜箔制造装置的阳极板隔开的辅助阳极板，与辅助阳极板并排连接的钛包铜，覆盖在辅助阳极板侧面和钛包铜外侧表面上的第二绝缘板，与钛包铜结合的钛包铜链接，与钛包铜链接结合的铜排，以及与铜排导电连接并为铜排供电的高频整流电源。
优选地，辅助阳极板厚度与阳极板相同，长度为1380mm，宽度在26mm～30mm之间。根据一个具体实施方式，辅助阳极板和阳极板同样均为纯钛制成。
优选地，钛包铜为L型钛包铜。
优选地，辅助阳极板上均匀分布着多个用于将辅助阳极板固定在型钛包铜上且同时有导电作用的导电螺丝，螺丝位置与阳极板上导电螺丝位置对应，且螺帽与辅助阳极板表面在同一个平面上。
优选地，第二绝缘板为“Z”字型，覆盖在辅助阳极板侧面及钛包铜表面，屏蔽辅助阳极板上端侧面，在电解液流经时，不产生有害电流，确保电流只垂直作用在辅助阳极正表面，还防止电解液腐蚀，未反应的电解液将在第二绝缘板处溢出，顺着第二绝缘板流到出液口。钛包铜链接(例如2-8根，优选约4根)为“Z”字型块状钛包铜，起到链接铜排和钛包铜，导电作用，同时又不阻挡出液口的出液。
优选地，进一步包括固定螺栓，将第一绝缘板、第二绝缘板、钛包铜和钛包铜链接固定住，保证结构的稳固。导电螺丝将辅助阳极板固定在型钛包铜上，同时有导电作用。
本发明另外提供一种电解铜箔制造装置，其特征在于，其包括上述安装在电解铜箔制造装置的出液口的辅助阳极装置。
本发明的优点
带独立高频电源的辅助阳极设置，减少了初始沉积时的气体产生，减少了铜箔特别是18um以下铜箔的针孔或疏孔；
带独立高频电源的辅助阳极设置，使铜箔初始沉积时产生的铜晶粒细腻均匀，进而影响后续晶型的变化，使铜箔结晶状态为细腻均匀的柱状结构，铜箔的轮廓细腻均匀，增大了毛面的比表面积，进而增大了与树脂的结合力；
辅助阳极的设置，使铜箔的结晶为更细腻均匀的柱状结构，减小了铜箔特别是18um厚度以下铜箔内部不平衡的内应力的影响，减小了铜箔的翘曲。
附图说明
图1为现有技术铜箔制造装置。
图2为带有辅助阳极装置的本发明铜箔制造装置。
图3为辅助阳极装置结构示意图。
图4为辅助阳极板的结构示意图。
图5为辅助阳极板7、钛包铜11、钛包铜链接12(4个)、铜排13之间的位置和连接关系图。
具体实施方式
下面结合附图，通过实例对本发明做进一步说明。
如图2所示，一种包括辅助阳极装置的铜箔制造装置，其包括：阴极辊1、阳极板2、进液口3、剥离辊4、出液口5a、5b、安装在出液口上的辅助阳极装置6。
如图3所示，辅助阳极装置6包括通过第一绝缘板(PVC绝缘板)8与电解铜箔制造装置的阳极板2隔开的辅助阳极板7，与辅助阳极板7并排连接的(L型)钛包铜11，覆盖在辅助阳极板7侧面和钛包铜11外侧表面上的第二绝缘板(PVC绝缘板)9，与钛包铜11结合的钛包铜链接12，与钛包铜链接结合的铜排13，以及与铜排电连接并为铜排供电的高频整流电源14。
如图4所示，辅助阳极板7的一个具体实施方式，辅助阳极板7的长度为1380mm，宽度在26mm～30mm之间，导电螺丝12为14个。
图5示出了辅助阳极板7、钛包铜11、钛包铜链接12(4个)、铜排13之间的位置和连接关系。
该装置在正向、反向收卷生箔方式均适用，只需按收卷方式改变辅助阳极的安装方位即可。如图2，生箔电解液从电解槽底部中间的进液口3注入阴极辊1和阳极板2间的间隙中，由于液压的关系，槽内电解液与出液口5a、出液口5b持平，多余电解液会通过管道进入电解液循环***。
出液口5a处安装有辅助阳极***6，在传统对称安装的阳极板2上方设置有辅助阳极板7、第一绝缘板(PVC绝缘板)8、第二绝缘板(PVC绝缘板)9、L型钛包铜11、钛包铜链接12(4根)和铜排13。辅助阳极板7厚度与阳极板2相同，长度为1380mm，宽度可在26mm～30mm之间，其上均匀分布着若干导电螺丝10，螺丝位置与阳极板2上导电螺丝位置对应，且螺帽与辅助阳极板表面在同一个平面上。第一绝缘板8设置在阳极板2和辅助阳极板7之间，起到绝缘作用，辅助阳极板7的电源由单独的高频整流电源14提供。高频整流电源14的高频电流通过铜排13，再通过钛包铜链接12(4根)传输到L型钛包铜11上，最后作用到辅助阳极板7上，电流方向为垂直于辅助阳极板7表面，与阴极辊2表面负电荷方向平行。第二绝缘板9为“Z”字型，覆盖在辅助阳极板7侧面及L型钛包铜11表面，屏蔽辅助阳极板上端侧面，在电解液流经时，不产生有害电流，确保电流只垂直作用在辅助阳极正表面，还防止电解液腐蚀，未反应的电解液将在第二绝缘板9处溢出，顺着第二绝缘板9流到出液口5a。钛包铜链接12(4根)为“Z”字型块状钛包铜，起到链接铜排13和L型钛包铜11，导电作用，同时又不阻挡出液口5a的出液。固定螺栓15将第一绝缘板8、第二绝缘板9、L型钛包铜11和钛包铜链接12(4根)固定住，保证结构的稳固。导电螺丝10将辅助阳极板7固定在L型钛包铜11上，同时有导电作用。
如图2，阴极辊运转方向为顺时钟方向，生箔电解液从电解槽底部中间的进液口3注入阴极辊1和阳极板2间的间隙中，由于液压的关系，槽内电解液与出液口5a、出液口5b持平，生箔机开机，阴极辊开始顺时针运转，(由于铜箔是沉积在阴极辊表面的，即可理解为铜箔从出液口5a位置开始沉积生成，到运行到出液口5b位置时，通过剥离辊与阴极辊表面分离。)同时开启高频整流电源14，将高频电流通过铜排13、钛包铜链接12(4根)和L型钛包铜11传输到辅助阳极板7上。钛包铜链接12(4根)和L型钛包铜11连接处后方为出液口。
第一绝缘板8将辅助阳极板7和L型钛包铜11与阳极板2隔开，避免辅助阳极板7上的电流受影响。辅助阳极板7上的高频电流减少了初始沉积处产生的气体，同时使初始沉积的铜结晶的晶粒细腻均匀，使后续沉积反应以此为基底，使铜箔的结晶状态变为细腻均匀的柱状结构，毛面的轮廓亦变得均匀。
工作时，生箔电解液从进液口3注入阴极辊1和阳极板2之间的间隙，生箔机电源开启，阴极辊1开始顺时针运转，同时开启高频整流电源14为整个辅助阳极***6提供高频电源，第一绝缘板8将辅助阳极板7和阳极板2隔开，使两者分别是不同的高频电流，阴极辊表面带负电荷，阳极板和辅助阳极板表面带正电荷，电解液中的铜开始以晶粒的形式在阴极辊表面沉积。高频整流电源14提供的高频电流通过铜排13、钛包铜链接12和L型钛包铜11传输到辅助阳极板7表面，电流方向垂直于辅助阳极板7表面，与阴极辊上负电荷方向平行。由于辅助阳极***6上有独立的高频电流作用，使初始沉积处(辅助阳极板7对应阴极辊表面的位置)形成的铜晶粒细腻均匀，同时减少此位置产生的气体，铜箔针孔或疏空减少。以初始沉积处(辅助阳极板7对应阴极辊表面的位置)沉积的铜为基底，随着阴极辊1的运转，表面沉积的铜晶粒变多，至出液口5b处时沉积结束，通过剥离辊4剥离收卷，即为生箔半成品。同时为反应的电解液分别通过出液口5a、5b进入电解液循环***，再从进液口进入电解槽，此循环过程与阴极辊上的沉积反应同步进行。
第二绝缘板9为“Z”字型，覆盖在辅助阳极板侧面及L型钛包铜11表面，屏蔽辅助阳极板上端侧面，在电解液流经时，不产生有害电流，确保电流只垂直作用在辅助阳极正表面，还防止电解液腐蚀，未反应的电解液将在第二绝缘板9处溢出，顺着第二绝缘板9流到出液口5a。(钛包铜链接后方)。
导电螺丝10将辅助阳极板7固定在L型钛包铜11上，同时又导电作用。
固定螺栓15将PVC绝缘板8、PVC绝缘板9、L型钛包铜11和钛包铜链接12(4根)固定住，保证整个结构的稳固。
实施例
使用在出液口带有本发明图3所示的辅助阳极装置的铜箔制造装置制造铜箔，相比于现有技术的不包括辅助阳极装置的铜箔制造装置，结果，所生产的8um以下铜箔针孔或疏孔显著减少甚至无，铜箔的轮廓细腻均匀，减小了铜箔的翘曲。

Claims (8)

1.一种减少铜箔针孔的辅助阳极装置，其安装在电解铜箔制造装置的出液口，包括通过第一绝缘板与电解铜箔制造装置的阳极板隔开的辅助阳极板，与辅助阳极板并排连接的钛包铜，覆盖在辅助阳极板侧面和钛包铜外侧表面上的第二绝缘板，与钛包铜结合的钛包铜链接，与钛包铜链接结合的铜排，以及与铜排导电连接并为铜排供电的高频整流电源。
2.根据权利要求1所述的辅助阳极装置，其特征在于，辅助阳极板厚度与阳极板相同，长度为1380mm，宽度在26mm～30mm之间。
3.根据权利要求1所述的辅助阳极装置，其特征在于，钛包铜为L型钛包铜。
4.根据权利要求3所述的辅助阳极装置，其特征在于，辅助阳极板上均匀分布着多个用于将辅助阳极板固定在L型钛包铜上且同时有导电作用的导电螺丝，导电螺丝位置与阳极板上导电螺丝位置对应，且螺帽与辅助阳极板表面在同一个平面上。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的辅助阳极装置，其特征在于，第二绝缘板为“Z”字型，覆盖在辅助阳极板侧面及钛包铜表面，屏蔽辅助阳极板上端侧面。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的辅助阳极装置，其特征在于，钛包铜链接为“Z”字型块状钛包铜，起到链接铜排和钛包铜、导电、同时又不阻挡出液口出液的作用。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的辅助阳极装置，其特征在于，进一步包括用于将第一绝缘板、第二绝缘板、钛包铜和钛包铜链接固定住而保证结构稳固的固定螺栓。
8.一种电解铜箔制造装置，其特征在于，其包括权利要求1-7中任一项所述的、安装在电解铜箔制造装置的出液口的辅助阳极装置。
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