电解铜箔生产常见问题及处理

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1、电解铜箔生产常见问题及处理随着电子信息产业的发展，电子产品轻量化、集成化要求越来越高，电解铜箔作为电子行业的基础性材料，不仅对产品的抗拉强度、延伸率、抗剥离强度、防氧化性等物化性能指标提出了更高要求，而且要求铜箔微观晶粒组织和表面微观形貌结构更均匀精细。电解铜箔生产工艺复杂，涉及专业广泛，生产过程既有机械电子设备又有电化学过程，分系统之间相互关联相互影响，相关技术大多是交叉、边缘学科，对处理实际生产中遇到的复杂问题缺乏成熟的理论支持。本文通过对实际生产中常见问题的总结，提出了一些有参考价值的处理方法，希望能引起同行的注意和指正，引发更成熟的研究方法和处理方法。1、

2、溶液净化未处理箔（毛箔）的制造过程是铜箔生产中最关键的环节，绝大多数的物化性能指标与毛箔有着直接或间接的关系。毛箔的电沉积过程离不开溶液，所以其溶液尤为重要，纯净无杂质、成分均匀稳定的毛箔溶液是生产高品质铜箔的必需条件。实际生产中不可避免会有一些杂质通过原料铜、废箔、水、酸的加入和设备自身的磨损腐蚀进入到溶液中，因此生产中的溶液含有不溶性的微粒、可溶的离子分子基团和有机物等各种杂质，这些杂质大多数对铜箔品质有负面影响，应尽可能减少杂质进入溶液系统或采用有效方法把杂质控制在合理范围内。不溶性微粒主要来源于原料铜的加入和废箔回用，活性炭和其它有机物吸附剂在使用中也会少

3、量分解形成不溶性微粒。在基箔电沉积过程中微粒夹杂于组织内或吸附于铜箔表面，造成箔面粗糙、针孔、渗透点等质量缺陷。一般采用多级过滤的办法将微粒由大到小逐级过滤去除，过滤精度最高可以达到0.5μm以内。随着过滤层级的增加和过滤精度的提高溶液净化效果相应提高，铜箔组织的致密性和表面微观结构的细致性都明显优化，表现为延伸率、抗拉强度等指标的提高。高度净化的基箔溶液是生产高品质铜箔前提条件之一。增加过滤次数也是溶液净化的有效方法，通常循环过滤液量应为生产供液量的1.5倍以上。提高溶液的净化，设备投入和运行费用会大幅增加，在净化工艺设计时要兼顾工艺性和经济性。过滤器在初期运行

4、时往往达不到设计精度，使用一段时间后过滤材料的表面会因为滤渣的沉积而产生“搭桥”作用，过滤压力略微增加而过滤精度提高并更稳定，所以过滤器的清洗和滤料的更换应该交替周期处理，前一级和后一级过滤器不宜同时进行，避免因集中处理造成溶液净化度发生波动。可溶性的离子分子基团对铜箔质量的影响机理非常复杂。溶液中的离子除Cu2+、H+及SO42-之外都会干扰铜箔正常的电沉积过程。某些金属阳离子直接参与铜箔晶体的成核过程，导致铜箔微观组织结构缺陷——孪晶、错层等；这些金属阳离子杂质具有与Cu2+的离子水合物体积大小接近或硫酸体系下电极电位接近的特点。Cu+离子在正常溶液中含量极少

5、，而且随着H2SO4浓度的提高而降低；Cu+离子自身会发生歧化反应生成CuO和Cu2+，CuO呈分子状态分散在溶液中，阴极沉积时随机夹杂于铜箔组织中，其结晶尺寸远比正常结晶大的多，使箔层出现毛刺、粗糙、针孔等缺陷；在溶铜时氧化不充分会产生Cu+离子，所以溶铜应保证鼓风量大于铜氧化需氧量，促进Cu完全氧化生成Cu2+，同时控制好H2SO4浓度抑制Cu+离子产生，溶铜出液H2SO4浓度不应低于60g/L，另外加入适量双氧水可促使Cu+离子转化为Cu2+离子。Cu的同族金属的影响不容忽视，例如Ag+离子，应尽可能防止其进入溶液或设法清除。H+离子是电流的主要传递介质，其

6、浓度大小与槽电压呈正比关系，所以适当提高H+离子浓度可以减少制造基箔的电能消耗；但H+浓度增加设备尤其是阴极辊、阳极板腐蚀速度加快，H+浓度过高铜箔表面出现粗化趋势。溶液中的阴离子主要影响阳极反应过程，某些小基团阴离子也参与阴极反应过程，如卤族元素F-、Cl-等。氢氟酸是钛的强溶剂，常温下即使微量也会腐蚀阳极板、阴极辊，应严禁F-离子进入溶液。Cl-离子活性较F-离子略低一些，在酸性和加热条件下对钛有腐蚀性，Cl-离子浓度不宜太高。Cl-离子在溶液中一方面与Cu+离子反应生成CuCl胶体颗粒，抑制了Cu+的影响，同时也是一种有效的光亮剂，负电性的Cl-离子因电场作

7、用虽然只有少量在阴极附近，仍然参与了Cu2+的阴极沉积过程。Cl-离子的存在影响了Cu的转化结晶速度，提高了阴极极化，使铜箔晶粒组织和表面均匀细致。氯离子的浓度范围10—50mg/L，浓度太低不能发挥光亮剂作用，浓度过高铜箔表面粗糙并产生毛刺，设备腐蚀速度加快。溶液中的可溶性杂质在正常生产时多数在合理浓度范围内波动，不会影响铜箔品质，少量杂质会随着生产时间延长在溶液中逐渐积累，有时管理不善或生产事故造成杂质超标，需要去除过量的杂质以保持溶液洁净。小电流电解法是一种有效的去除杂质方法，应用范围广而且使用过程不会造成新的污染，通常电流密度控制在100A/m2以内，电流

8、和液流量根