电解铜箔工艺条件及其添加剂的实验研究

论文摘要

电解铜箔主要应用于PCB电路板,随着电子行业的发展,需求量日益增多,性能要求也越来越高,超薄、低轮廓铜箔具有广阔的发展前景。选择合理的工艺条件是生产优质电解铜箔的先决条件,添加剂则可以改变铜箔的物理性能,提高延伸率,降低粗糙度,满足各种用途和技术进步的需要。本文主要对电解铜箔的制备工艺条件进行了实验研究。在实际生产中,一般采用高温高电流密度,提高其生产效率。为与其相一致,探讨摸索实验室的工艺条件,在霍尔槽中,进行电解铜箔的电解沉积,从表观状态确定了温度和电流密度,同时进行了电化学循环伏安测试,研究添加剂主要作用机理,最后进行了正交设计实验,研究了添加剂对铜箔形貌组织及结构的影响。研究结论如下:空气搅拌、升高温度,可使电解的极限电流密度升高,而电流密度增大,可使铜箔晶粒细化,结晶致密。添加剂提高了电极电化学反应的极化,阻碍铜粒子的过分长大,使晶粒细小。正交实验得出的优化工艺条件为:在温度为5055℃,电流密度为4550A·dm-2下,空气搅拌,添加剂为羟乙基纤维素（HEC）,60ppm;聚二硫二丙烷磺酸钠（SP）,20ppm;硫脲（EU）,0.5ppm;明胶（Glue）,40ppm时,电解时间2min,得到双面光亮的铜箔,生成（200）晶面和排列紧密的（111）晶面。铜箔的平均厚度为13μm,单重为123.38 g·m-2,导电率90%IACS以上,Cu含量为96.90wt%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 电解铜箔的发展现状及趋势
• 1.2.1 国内外电解铜箔的发展
• 1.2.2 电解铜箔的发展趋势
• 1.3 电解理论基础
• 1.3.1 金属离子在电解液中的存在形式
• 1.3.2 通电时金属离子的放电历程
• 1.3.3 铜箔电解过程的电极反应
• 1.3.4 电极过程动力学
• 1.3.5 结晶过电位
• 1.3.6 螺旋生长机理
• 1.3.7 电解过程主要影响因素
• 1.4 表面活性剂在电解铜箔中的应用
• 1.4.1 吸附机理
• 1.4.2 吸附等温线
• 1.4.3 表面活性剂的光亮电镀理论
• 1.4.4 表面活性剂对电解中金属还原过程的影响
• 1.4.5 影响表面活性剂在固体上吸附的一些因素
• 1.5 本论文研究的主要内容及创新点
• 第二章 试验方案
• 2.1 引言
• 2.2 实验原料
• 2.3 实验主要仪器和设备
• 2.3.1 电解铜箔生箔的电解仪器和设备
• 2.3.2 电解铜箔生箔的检测仪器和设备
• 2.4 实验内容
• 2.4.1 实验准备
• 2.4.2 电解铜箔的电沉积
• 2.4.3 电解铜箔的检测
• 2.4.4 霍尔槽实验
• 2.4.5 电化学测试
• 2.4.6 正交设计实验
• 第三章 试验结果分析及讨论
• 3.1 工艺条件对电解铜箔的影响
• 3.1.1 普通霍尔槽试验—无空气搅拌
• 3.1.2 改良霍尔槽试验—空气搅拌
• 3.1.3 电解液温度对电解铜箔组织结构的影响
• 3.1.4 电流密度对电解铜箔组织结构的影响
• 3.1.5 空气搅拌的影响
• 3.1.6 小结
• 3.2 添加剂的电化学研究
• 3.2.1 实验方法
• 3.2.2 添加剂对电化学极化的影响
• 3.2.3 小结
• 3.3 电解铜箔添加剂的正交试验结果分析
• 3.3.1 实验方法
• 3.3.2 不同添加剂配比用量对电解铜箔的影响
• 3.3.3 正交试验结果和极差分析
• 3.3.4 小结
• 3.4 电解铜箔综合分析
• 3.4.1 电解液分析
• 3.4.2 电解液的酸度对电解铜箔的影响
• 3.4.3 电解时间对电解铜箔的影响
• 3.4.4 铜箔光面晶粒形貌分析
• 3.4.5 铜箔性能
• 3.4.6 小结
• 第四章 结论及展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A：实验装置及设备图
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果