[發(fā)明專利]一種制備預(yù)應(yīng)力電解銅箔的方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211032324.4
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115305528B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 易光斌;張飛龍;柳承懿;蘭欣銳;官弘毅;萬睿旸
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類號: C25D1/04
• 分類號: C25D1/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 王煥巧

本發(fā)明公開了一種制備預(yù)應(yīng)力電解銅箔的方法及裝置，包括以下步驟：(1)配置電解液；(2)陰極板安裝：可固定其一端，另一端與傳動機(jī)構(gòu)相連；也可以兩端均與傳動機(jī)構(gòu)相連；傳動機(jī)構(gòu)用于對陰極板施加單一的拉應(yīng)力、壓應(yīng)力或切應(yīng)力，或是以上多種應(yīng)力的組合；(3)調(diào)試傳動機(jī)構(gòu)，觀察陰極板的變形；最后往電解槽內(nèi)注滿電解液；(4)制備初始電沉積層；(5)制備第二電沉積層；(6)重復(fù)步驟(4)和(5)，即可制備出不同性質(zhì)的內(nèi)應(yīng)力在厚度方向形成了某種梯度交替分布的電解銅箔；(7)將電解銅箔從陰極板上剝離并進(jìn)行后續(xù)的表面處理。本發(fā)明能顯著地提高銅箔的室溫、高溫抗拉強(qiáng)度和伸長率，提升銅箔的耐高溫性能及壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電解銅箔制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備預(yù)應(yīng)力電解銅箔的方法及裝置。

背景技術(shù)

電解銅箔是制造印制線路板、覆銅板及鋰離子電池負(fù)極集流體的重要材料。隨著當(dāng)前5G時代電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，一方面高頻高速的信號傳輸過程中，大量高速電子“趨膚”劇烈摩擦，能使線路工作環(huán)境溫度局部高于100℃，造成基板中異質(zhì)界面熱脹收縮不一致，進(jìn)而導(dǎo)致線路從基板剝離、斷路或變形；另一方面隨著電子元器件微型化、線路板高度集成化，工作環(huán)境散熱空間的減小，傳輸線路的局部工作溫度會進(jìn)一步上升。因此，電解銅箔的高溫力學(xué)性能，特別是高溫抗拉強(qiáng)度和伸長率，是決定銅箔服役性能的關(guān)鍵因素。

在電解銅箔朝著“扁、平、薄”方向發(fā)展的過程中，其高溫力學(xué)性也會受到一定的削弱。當(dāng)前為滿足超薄電解銅箔一定高溫力學(xué)性能的通常做法是：一是通過加入各類添加劑來達(dá)到晶粒細(xì)化和均化，進(jìn)而提高銅箔的力學(xué)性能；二是進(jìn)行表面處理或熱處理來提高銅箔的力學(xué)性能。加入添加劑和表面處理，均會造成電解銅箔摻雜；熱處理對超薄電解銅箔而言，容易氧化，因此熱處理的環(huán)境條件要求較為苛刻，成本高。

從當(dāng)前市場行情看，超薄高溫高抗高延電解銅箔的需求仍會呈上升趨勢。尋求一種高效、簡便、低成本的超薄高溫高抗高延電解銅箔制備方法是具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種制備預(yù)應(yīng)力電解銅箔的方法及裝置，提供一種全新的、廉價的方法來提高電解銅箔的力學(xué)性能，通過某種機(jī)械傳動來使得陰極板(或陰極輥，以下統(tǒng)一用“陰極板”來統(tǒng)稱)在工作時，發(fā)生某種“彈性形變-(部分復(fù)原)-復(fù)原”的周期性變化，進(jìn)而制備出具有預(yù)應(yīng)力的電解銅箔：宏觀上不同性質(zhì)的內(nèi)應(yīng)力，在厚度方向形成了某種梯度分布。這種梯度分布的預(yù)應(yīng)力，極大地提高了電解銅箔的力學(xué)性能，并能很好的適應(yīng)外部環(huán)境熱脹冷縮、載荷變化、沖擊等所帶來的應(yīng)力破壞。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

本發(fā)明提供了一種制備預(yù)應(yīng)力電解銅箔的方法，包括以下步驟：

(1)配置電解液：按各類電解銅箔現(xiàn)有生產(chǎn)工藝配置。

(2)陰極板安裝：可固定其一端，另一端與傳動機(jī)構(gòu)相連；也可以兩端均與傳動機(jī)構(gòu)相連。

注意所設(shè)計的傳動機(jī)構(gòu)類型可以多樣，傳遞的載荷可以是拉力、壓力、扭矩或彎矩，但最終必須對陰極板施加單一的拉應(yīng)力、壓應(yīng)力或切應(yīng)力，或是以上多種應(yīng)力的組合，陰極板會在一定范圍內(nèi)發(fā)生“彈性形變-復(fù)原(部分復(fù)原)”的周期性變化。

下面僅以傳遞單一拉力，對陰極板施加單一拉應(yīng)力的傳動機(jī)構(gòu)為例，可以是但不限于螺桿傳動、多桿機(jī)構(gòu)、齒輪齒條等機(jī)構(gòu)。

(3)調(diào)試傳動機(jī)構(gòu)，確保其工作穩(wěn)定，可通過標(biāo)尺或位移傳感器觀察陰極板的變形。最后往電解槽內(nèi)注滿電解液。

(4)制備初始電沉積層。不對陰極板施加拉力載荷(F＝0),先制備一定厚度H?的初始沉積層，電沉積時間按下列公式1計算：

T＝7.544×10^-3ηBLH/I?公式1