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文檔簡介
1、為解決企業(yè)生產(chǎn)出現(xiàn)的電解銅箔翹曲問題,對(duì)國內(nèi)同類銅箔產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝、組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比分析,選取電流密度、銅離子濃度和常用添加劑作為研究切入點(diǎn),系統(tǒng)研究了它們對(duì)銅箔組織性能的影響。通過正交試驗(yàn),確定了新的添加劑類型與用量,取得了較為理想的中試、生產(chǎn)試驗(yàn)效果,生產(chǎn)工藝改進(jìn)后,銅箔翹曲問題基本得到解決。全面分析了銅箔內(nèi)應(yīng)力來源與性質(zhì),應(yīng)力與織構(gòu)的相互作用關(guān)系,創(chuàng)造性地提出了銅箔晶粒晶面生長過程假想(模型),能較好的解釋實(shí)際生產(chǎn)中銅箔織構(gòu)的生
2、長現(xiàn)象及內(nèi)應(yīng)力(殘余應(yīng)力)大小。
隨著電流密度增加,銅箔毛面顆粒、粗糙度逐漸增大;有利于(111)和(220)晶面的快速生長,但隨著電流密度的進(jìn)一步增大,(220)晶面的生長速度明顯快于(111)晶面,最終(220)晶面生長占優(yōu);電流密度適當(dāng)增加,有利于改善銅箔力學(xué)性能,但不宜超過0.7A/cm2。
隨著銅離子濃度增加,毛面顆粒逐漸生長均勻、細(xì)化;粗糙度逐漸減??;對(duì)銅箔織構(gòu)的影響不明顯;銅箔抗拉強(qiáng)度、伸長率均增大。銅
3、箔銅離子濃度也不宜過大,否則容易結(jié)晶析出硫酸銅,堵塞設(shè)備管道。
隨著銅箔厚度的增加,毛面顆粒逐步長大,一般在0.5-10μm之間,顆粒形狀由圓粒狀變?yōu)榍鹆隊(duì)?,再向尖錐狀轉(zhuǎn)變;毛面粗糙度先增加,后減小,再增加;銅箔(111)織構(gòu)逐漸退化,(220)織構(gòu)逐漸增強(qiáng);銅箔抗拉強(qiáng)度和伸長率均存在明顯尺寸效應(yīng)。
添加劑 SP、HEC、PEG、硫酸鈰鹽都有一定細(xì)化晶粒功能,其中 SP的效果最明顯迅速。SP、HEC、PEG利于(22
4、0)織構(gòu)生長;明膠、硫酸鈰鹽利于(111)織構(gòu)生長。一定量的 SP、明膠、硫酸鈰鹽能提高銅箔的力學(xué)性能,硫酸鈰鹽的效果最為明顯;HEC、PEG一定程度上會(huì)降低銅箔力學(xué)性能,特別是伸長率。
研究表明,銅箔翹曲是由內(nèi)應(yīng)力(殘余應(yīng)力)引起。銅箔亮面和毛面均存在壓應(yīng)力,但亮面壓應(yīng)力大于毛面壓應(yīng)力,因此殘余應(yīng)力表現(xiàn)為朝毛面的壓應(yīng)力,銅箔朝毛面翹曲。銅箔亮面的壓應(yīng)力主要來自添加劑使用的作用機(jī)制。毛面壓應(yīng)力主要來自添加劑和(220)織構(gòu)的綜
5、合作用機(jī)制。
HEC、PEG、SP等添加劑能有效抑制雜質(zhì),避免銅箔針孔產(chǎn)生。但HEC、PEG、SP等添加劑的過量,會(huì)引起銅箔嚴(yán)重翹曲。電解銅箔織構(gòu)、晶粒尺寸、孿晶界及內(nèi)部空洞等因素影響銅箔內(nèi)應(yīng)力和翹曲程度。孿晶界、內(nèi)部空洞是內(nèi)應(yīng)力釋放的主要途徑,能較好緩解銅箔翹曲程度。
按SP用量≤0.1mg/L,HEC用量0.3-0.5mg/L,硫酸鈰鹽用量0.5-1.0mg/L,能制備各項(xiàng)性能都符合標(biāo)準(zhǔn)的12-18μm厚度電解銅
6、箔產(chǎn)品。銅箔力學(xué)性能得到改善,不產(chǎn)生針孔,無明顯翹曲。
通過數(shù)據(jù)曲線擬合,得出了電流密度、銅離子濃度、銅箔厚度和各類添加劑對(duì)銅箔毛面顆粒大小、粗糙度、抗拉強(qiáng)度和伸長率影響作用的數(shù)學(xué)關(guān)系式,能用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。
提出了銅箔晶粒晶面生長過程假想(模型),能合理闡釋銅箔內(nèi)應(yīng)力和織構(gòu)的實(shí)際情況。晶粒晶面的形成必須滿足兩個(gè)必要條件:必須有一定應(yīng)力的存在,且達(dá)到能促使其晶面應(yīng)變能大小的能量可以釋放;必須有能穩(wěn)定持續(xù)提供晶面原
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