电解铜箔铜基高分子材料复合镀处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种电解铜箔铜基高分子材料复合镀处理工艺。该工艺利用原有铜箔后处理设备，增加辅助脉冲电源，具体步骤包括：步骤①：采用硫酸H2SO4进行酸洗活化，去除铜箔表面氧化物；步骤②：铜基复合镀，在铜箔表面形成铜和高分子材料的复合镀层，将极性高分子有机物均匀分布铜箔表面，并且极性端和铜镀层结晶组织牢固融合，非极性端露出镀层表面，从而能和树脂等非金属材料以化学键形式形成良好的结合力；步骤③：水洗，清洗铜箔表面残留溶液，防止铜箔氧化并进入后续加工工序。本发明可以根据电子工业发展需求随意调整铜箔表面的粗糙度，生产双面光滑表面铜箔，满足印制线路板精细线路、高Tg值、高桡性的发展趋势。
【专利说明】电解铜箔铜基高分子材料复合镀处理工艺
【技术领域】:
[0001 ] 本发明涉及电解铜箔生产加工工艺，特别涉及一种电解铜箔铜基高分子材料复合镀处理工艺。
【背景技术】:
[0002]现有电解铜箔生产工艺，首先采用电沉积(电镀)的方法将溶液中的铜离子沉积在金属(钛或不锈钢)辊筒的表面，在辊筒不断旋转下连续沉积并将辊筒表面的铜膜剥离收卷，收好的铜箔卷经过放卷装置进入后处理机对铜箔表面镀铜进行粗化处理和镀其它金属(锌、镍、钴、組、铟、铬等)防止表面常温、高温氧化，对铜箔表面的粗化处理主要是为了提高铜箔和非金属材料的结合。
[0003]现有铜箔工艺主要缺点是:铜箔下游产品主要是覆铜板、线路板和锂电池电极材料，都需要铜箔和树脂等非金属材料有良好的结合、粘结能力，为了实现铜箔和非金属材料之间良好的结合能力(抗剥离强度)，现有铜箔工艺要求在铜箔的粗糙面形成微观复杂的类山峰状多突起表面，对生产工艺提出了极其严格的工艺参数要求，成品率受到较大制约，另一方面，下游产品向超薄、集成化、微型化发展，铜箔必须满足超薄、低轮廓、低粗糙度、高桡性的要求，现有铜箔工艺在既要形成微观粗糙面又要降低粗糙度之间找到合理的工艺平衡点，生产难度大幅提高，已越来越不能满足电子工业发展需求。
【发明内容】
:
[0004]鉴于上述现有技术之局限，本发明提供了一种电解铜箔铜基高分子材料复合镀处理工艺。该工艺采用复合镀的技术原理，其将铜和极性高分子有机物电沉积在铜箔表面，极性高分子有机物均匀分布在 铜箔表面并且极性端和铜箔结晶组织牢固融合，非极性端露出铜箔表面可以和树脂等牢固粘合，既可以形成优异的结合强度，又对铜箔表面无任何粗糙度要求，可以根据电子工业发展需求随意调整铜箔表面的粗糙度，生产双面光滑表面铜箔，满足印制线路板精细线路、高Tg值、高桡性的发展趋势。
[0005]本发明的具体技术方案如下:
[0006]电解铜箔铜基高分子材料复合镀处理工艺，该工艺利用原有铜箔后处理设备，增加辅助脉冲电源，具体步骤包括:
[0007]步骤①:采用硫酸H2SO4进行酸洗活化，去除铜箔表面氧化物；
[0008]步骤②:铜基复合镀，在铜箔表面形成铜和高分子材料的复合镀层，将极性高分子有机物均匀分布铜箔表面，并且极性端和铜镀层结晶组织牢固融合，非极性端露出镀层表面，从而能和树脂等非金属材料以化学键形式形成良好的结合力；
[0009]步骤③:水洗，清洗铜箔表面残留溶液，防止铜箔氧化并进入后续加工工序。
[0010]上述方案中，所述整个工艺的化学原理公式为:
[0011 ] Cu2++A+2H0>B = (Cu+A) +H20+l/202 ；
[0012]其中，A为极性高分子有机物，B为由铜基添加剂和络合剂合成的多种成分添加剂。
[0013]上述方案中，所述极性高分子有机物采用直链烯烃(CnH2n)或带羟基的直链烯烃(OH-CnH2n)或带苯环的直链烯烃(C6H6-CnH2n)或分子量在100~10000之间的聚丙烯酰胺(-CH2-CH (CONH2) η-)
[0014]上述方案中，所述铜基添加剂采用硫脲(CH4N2S)或烷基二硫代胺基酸酯(-(CH3)Ch2S2NH2COOCH2CH3-)。
[0015]上述方案中，所述络合剂采用乙二胺(NH2CH2CH2NH2)或乙二胺四乙酸(H2N-C (CH3COO) 2-C (CH3COO) 2-NH2)。
[0016]上述方案中，所述整个工艺实施过程中还包括以下条件参数设置:[0017]Cu2+ 浓度:10 ~60g/l
[0018]H2SO4 浓度:10 ~120g/l
[0019]A 浓度:0.1 ~10g/l
[0020]B 浓度:0.01 ~10g/l
[0021]温度:15~65 °C
[0022]电流密度:30~3000A/m2
[0023]辅助脉冲电源:电流密度30~500A/m2，脉冲频率3~50Hz
[0024]溶液流量:1~10m3/h
[0025]处理时间:5~30秒。
[0026]上述方案中，所述整个工艺实施过程中进一步包括以下条件参数设置:
[0027]Cu2+ 浓度:18 ~20g/l
[0028]H2SO4 浓度:50 ~55g/l
[0029]A 浓度:0.35g/l，3，5_ 二甲基-辛烯
[0030]B浓度:20mg/l，乙二胺；35mg/l，烷基二硫代胺基酸酯
[0031]温度:27°C
[0032]电流密度:270A/m2
[0033]辅助脉冲电源:电流密度50A/m2，脉冲频率20Hz，单向半波正脉冲
[0034]溶液流量:2m3/h
[0035]处理时间:25秒。
[0036]上述方案中，所述整个工艺实施过程中进一步包括以下条件参数设置:
[0037]Cu2+ 浓度:40 ~45g/l
[0038]H2SO4 浓度:80 ~90g/l
[0039]A浓度:0.7~0.8g/l，聚丙烯酰胺，分子量300~500
[0040]B浓度:20mg/l，乙二胺；35mg/l，烷基二硫代胺基酸酯
[0041]温度:50~55°C
[0042]电流密度:750A/m2
[0043]辅助脉冲电源:电流密度ΙΟΟΑ/m2，脉冲频率50Hz，正向全波、负向半波脉冲
[0044]溶液流量:5m3/h
[0045]处理时间:5秒。
[0046]本发明所述复合镀处理工艺的有益效果如下:[0047]1、该工艺可以根据电子工业发展需求随意调整铜箔表面的粗糙度，包括生产双面光滑表面铜箔，生产厚度低于8 μ m的超薄铜箔，满足印制线路板精细线路、高Tg值、高桡性发展趋势，产品附加值高。
[0048]2、该工艺可以通过调节复合镀工艺参数浓度、添加剂等，获得任意值的、稳定的铜箔的结合能力(抗剥离强度)，铜箔的结合能力(抗剥离强度)一致性好，产品良率较高。
[0049]3、该工艺减少了现有铜箔生产工艺环节，生产工艺易于控制，降低生产成本。
【具体实施方式】:
[0050]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施例进一步来说明。
[0051]根据上述本发明方案可知，该电解铜箔铜基高分子材料复合镀处理工艺原理的化学公式如下:
[0052]Cu2++A+2H0>B = (Cu+A)+H20+1/202
[0053]其中:Cu2+代表铜基，A代表极性高分子有机物，通常可以为直链少的直链烯烃(CnH2n)、带羟基的直链烯烃(OH-CnH2n)、带苯环的直链烯烃(C6H6-CnH2n)或分子量在100~1000之间的聚丙烯酰胺(-CH2-CH(CONH2)n-)，其主要特点为分子链为直链支链较少，分子链一端为烯烃另一端为带正电荷的极性端。B代表多种成分添加剂,主要包括由两类成分，一类是铜基添加剂，主要用于镀层晶粒细化和整平，同时提高极性高分子在溶液中分散能力以及和铜离子亲和能力，例如，硫脲、烷基二硫代胺基酸酯等。另一类是络合剂，用于控制电镀过程极性高分子均匀沉积在铜箔表面，如乙二胺、乙二胺四乙酸。
[0054]整个工艺化学反应过程中的条件通常可以设置如下:`[0055]Cu2+ 浓度:10 ~60g/l
[0056]H2SO4 浓度:10 ~120g/l
[0057]A 浓度:0.1 ~10g/l
[0058]B 浓度:0.01 ~10g/l
[0059]温度:15~65 °C
[0060]电流密度:30~3000A/m2
[0061 ] 辅助脉冲电源:电流密度30~500A/m2，脉冲频率3~50Hz
[0062]溶液流量:1~10m3/h
[0063]处理时间:5~30秒。
[0064]当然，在整个工艺流程不变的情况下，根据实际要求，可以实现多个这样的电解铜箔铜基高分子材料复合镀处理工艺，以下通过列举两个不同实施例的反应条件参数来来具体说明。
[0065]实施例1:
[0066]Cu2+ 浓度:18 ~20g/l
[0067]H2SO4 浓度:50 ~55g/l
[0068]A 浓度:0.35g/l，3，5_ 二甲基-辛烯
[0069]B浓度:20mg/l，乙二胺；35mg/l，烷基二硫代胺基酸酯
[0070]温度:27°C[0071]电流密度:270A/m2
[0072]辅助脉冲电源:电流密度50A/m2，脉冲频率20Hz，单向半波正脉冲
[0073]溶液流量:2m3/h
[0074]处理时间:25秒
[0075]本实施例根据上述设置，整个工艺处理时间长，电流密度小，镀层结晶细致，有机物和铜箔之间可以获得较好的附着力，而且微调A或B浓度和成分，可以根据用户需求准确控制铜箔的抗剥离强度和铜箔光面粗糙度。
[0076]实施例2:
[0077]Cu2+ 浓度:40 ~45g/l
[0078]H2SO4 浓度:80 ~90g/l
[0079]A浓度:0.7~0.8g/l，聚丙烯酰胺，分子量300~500
[0080]B浓度:20mg/l，乙二胺；35mg/l，烷基二硫代胺基酸酯
[0081]温度:50~55°C
[0082]电流密度:750A/m2 [0083]辅助脉冲电源:电流密度100A/m2，脉冲频率50Hz，正向全波、负向半波脉冲
[0084]溶液流量:5m3/h
[0085]处理时间:5秒
[0086]本实施例，根据上述设置，整个工艺处理时间短速度快，既能获得理想镀层又能满足铜箔实际生产需求。
[0087]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.电解铜箔铜基高分子材料复合镀处理工艺，该工艺利用原有铜箔后处理设备，增加辅助脉冲电源，具体步骤包括: 步骤①:采用硫酸H2SO4进行酸洗活化，去除铜箔表面氧化物； 步骤②:铜基复合镀，在铜箔表面形成铜和高分子材料的复合镀层，将极性高分子有机物均匀分布铜箔表面，并且极性端和铜镀层结晶组织牢固融合，非极性端露出镀层表面，从而能和树脂等非金属材料以化学键形式形成良好的结合力； 步骤③:水洗，清洗铜箔表面残留溶液，防止铜箔氧化并进入后续加工工序。
2.根据权利要求1的电解铜箔铜基高分子材料复合镀处理工艺，其特征在于，所述整个工艺的化学原理公式为:
Cu2++A+2H0>B = (Cu+A)+H20+1/202 ； 其中，A为极性高分子有机物，B为由铜基添加剂和络合剂合成的多种成分添加剂。
3.根据权利要求2的电解铜箔铜基高分子材料复合镀处理工艺，其特征在于，所述极性高分子有机物采用直链烯烃或带羟基的直链烯烃或带苯环的直链烯烃或分子量在100~1000之间的聚丙烯酰胺。
4.根据权利要求2的电解铜箔铜基高分子材料复合镀处理工艺，其特征在于，所述铜基添加剂采用硫脲或烷基二硫代胺基酸酯。
5.根据权利要求2的电解铜箔铜基高分子材料复合镀处理工艺，其特征在于，所述络合剂采用乙二胺或乙二胺四乙酸。
6.根据权利要求2的电解铜箔铜基高分子材料复合镀处理工艺，其特征在于，所述整个工艺实施过 程中还包括以下条件参数设置: Cu2+浓度:10 ~60g/l H2SO4 浓度:10 ~120g/l A 浓度:0.1 ~10g/l B 浓度:0.01 ~10g/l 温度:15~65°C 电流密度:30~3000A/m2 辅助脉冲电源:电流密度30~500A/m2，脉冲频率3~50Hz 溶液流量:1~IOmVh处理时间:5~30秒。
7.根据权利要求6的电解铜箔铜基高分子材料复合镀处理工艺，其特征在于，所述整个工艺实施过程中进一步包括以下条件参数设置: Cu2+浓度:18 ~20g/l H2SO4 浓度:50 ~55g/l A浓度:0.35g/l，3，5-二甲基-辛烯 B浓度:20mg/l，乙二胺；35mg/l，烷基二硫代胺基酸酯 温度:27°C 电流密度:270A/m2 辅助脉冲电源:电流密度50A/m2，脉冲频率20Hz，单向半波正脉冲 溶液流量:2m3/h 处理时间:25秒。
8.根据权利要求6的电解铜箔铜基高分子材料复合镀处理工艺，其特征在于，所述整个工艺实施过程中进一步包括以下条件参数设置: Cu2+浓度:40 ~45g/l H2SO4 浓度:80 ~90g/l A浓度:0.7~0.8g/l，聚丙烯酰胺，分子量300~500 B浓度:20mg/l，乙二胺；35mg/l，烷基二硫代胺基酸酯 温度:50~55 °C 电流密度:750A/m2 辅助脉冲电源:电流密度ΙΟΟΑ/m2，脉冲频率50Hz，正向全波、负向半波脉冲 溶液流量:5m3/h 处理时间:5秒。`
【文档编号】C25D9/02GK103866366SQ201410091370
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2014年3月13日
【发明者】潘勤峰 申请人:江苏铭丰电子材料科技有限公司