[發(fā)明專利]一種高性能電解銅箔的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310089607.7
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN103132110A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李德清;車曉舟
• 申請（專利權(quán)）人: 清新縣聯(lián)鑫科技銅箔有限公司
• 主分類號: C25D1/04
• 分類號: C25D1/04
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務(wù)所有限公司 44228
• 代理人: 劉媖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種高性能電解銅箔的制備方法。

背景技術(shù)

銅箔是在電子產(chǎn)品中起到支撐、互連元器件作用的印制電路板的關(guān)鍵材料，被喻為電子產(chǎn)品信號與電力傳輸?shù)摹吧窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)”。上世紀(jì)90年代以來，IT產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展，促進了印制電路板朝著多層化、薄型化、高密度化、高速化方向發(fā)展，對電解銅箔的性能、品質(zhì)、可靠性提出了更高的要求，極大地推動了電解銅箔制造技術(shù)的發(fā)展。

銅箔是制造剛性覆銅板、撓性印刷線路板(FPC)、高頻電路板和鋰電池負極集流體的重要材料。2010年全球印刷線路板（PCB）行業(yè)產(chǎn)值約377億美元，其中撓性板產(chǎn)值約61億，銅箔基板市場達到73.7億美元。覆銅板是PCB的直接原料，銅箔是覆銅板生產(chǎn)中占成本比重最大的原材料，約占覆銅板成本的50%。根據(jù)臺灣工研院IEK的統(tǒng)計資料，2010年全球用于制造覆銅板的銅箔產(chǎn)值為約37億美元，其中用于制造撓性板的銅箔產(chǎn)值為約30億美元，主要使用的是壓延銅箔和少量高性能電解銅箔。全球電解銅箔2010年產(chǎn)值為約23億美元，除部分應(yīng)用于覆銅箔板外，主要應(yīng)用于制作鋰離子電池負極集流體。由2010年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，在覆銅板應(yīng)用領(lǐng)域，壓延銅箔和高性能電解銅箔所占的市場份額遠高于標(biāo)準(zhǔn)電解銅箔。

壓延銅箔的生產(chǎn)方式?jīng)Q定了其表面具有均一的平滑性，因此壓延銅箔的表面粗糙度明顯低于電解銅箔。一般來說，壓延銅箔生箔的表面粗糙度(?Rz)?可達1μm，是標(biāo)準(zhǔn)電解銅箔生箔表面粗糙度的五分之一。伴隨電子產(chǎn)品向高性能化、多功能化方向發(fā)展，要求電子元件能在很短的時間內(nèi)對包含大量信息的信號進行快速傳輸和處理，電子元件越來越多地使用高頻電路。由于高頻電路存在“集膚效應(yīng)”，銅箔的表面粗糙度越小，信號傳輸?shù)木嚯x越短，越不容易產(chǎn)生延后和遲緩，有利于形成精細線路。壓延銅箔表面均勻，制作導(dǎo)線時各部分蝕刻速率差別很小，有利于提高導(dǎo)線的阻抗特性，從而保證信號的正確傳輸。因此，在高頻電荷傳輸過程中，粗糙度小的壓延銅箔的電性能遠優(yōu)于電解銅箔。

對于用作鋰離子電池負極集流體的銅箔而言，其表面粗糙度對電池電極制作工藝和電池性能有較大影響，表面粗糙度大的電解銅箔與石墨等負極活性物質(zhì)的接觸性差，致使石墨等負極活性物質(zhì)在銅箔表面附著力下降，易產(chǎn)生涂敷活性物質(zhì)的脫落，直接影響電池的循環(huán)壽命。因此，對可靠性要求高的高性能鋰離子電池仍需選用壓延銅箔作為負極集流體。

與壓延銅箔相比，電解銅箔的耐撓曲性較差。電解銅箔由電沉積方式生成，晶體沿厚度方向生長形成柱狀晶，在撓曲時，容易沿柱狀結(jié)晶組織產(chǎn)生開裂。壓延銅箔的結(jié)晶組織為沿壓延方向排列的片層狀組織，這樣的結(jié)晶組織在銅箔彎曲時不傳播粒子界面的裂紋，具有很高的耐彎折性，是相同厚度標(biāo)準(zhǔn)電解銅箔的5倍左右。

綜上所述，由于標(biāo)準(zhǔn)電解銅箔存在的耐彎折性能差和表面粗糙度高等問題，使其在撓性板和高頻線路板以及高性能鋰離子電池上的應(yīng)用受到極大限制。高速高頻寬頻化及高密度互聯(lián)PCB板、撓性板及IC基板對銅箔的粗糙度要求極高，壓延銅箔具有明顯的優(yōu)勢。

壓延銅箔的生產(chǎn)投資大、工藝流程復(fù)雜，影響產(chǎn)品質(zhì)量及成品率的因素較多，生產(chǎn)難度大、生產(chǎn)成本高。全球壓延銅箔90%?以上的產(chǎn)能掌握在日本生產(chǎn)商手中，80%?以上的產(chǎn)能集中在日本本土。由于設(shè)備投資大、生產(chǎn)技術(shù)復(fù)雜，加之國外對關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)的封鎖，我國壓延銅箔產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到極大的限制，高精壓延電子銅箔生產(chǎn)基本處于空白狀態(tài)，國內(nèi)用于制造撓性板的高精壓延銅箔主要依賴國外進口。由于生產(chǎn)技術(shù)、市場和價格均掌握在國外幾家廠商手中，壓延銅箔的產(chǎn)能過于集中，導(dǎo)致進口產(chǎn)品價格較高，且產(chǎn)量及價格不確定性較大，嚴(yán)重制約著我國電子信息下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

為降低成本及規(guī)避原料供應(yīng)風(fēng)險，目前大多數(shù)印刷電路板和鋰電池生產(chǎn)行業(yè)都在積極尋求利用電解銅箔替代壓延銅箔，由此推動了電解銅箔生產(chǎn)商對高延展性電解銅箔及低輪廓電解銅箔等特殊高性能電解銅箔的開發(fā)熱潮。