添加剂对电解铜箔组织性能的影响及优化

论文摘要

近年来铜的电沉积已经受到了广泛研究,因为铜箔在印刷电路板和覆铜板行业中得到很好的应用。而添加剂在铜电沉积过程对铜箔性能的影响中起着很重要的作用,即使是很微量的添加剂也能显著改变沉积层的性能。本文利用SEM、微机控制万能试验机、高温拉伸机、电子背散射衍射分析技术、应力仪研究了聚二硫二丙烷磺酸钠（SP）、羟乙基纤维素（HEC）、聚乙二醇（PEG）、明胶、稀土铈盐等添加剂单独及共同作用时对铜电沉积的影响。实验表明：SP整平效果较好,能提高铜箔抗拉强度和延伸率,尤其是高温延伸率。加入0.2 mgL左右的SP,铜箔综合性能最好。HEC能促使晶粒面向生长,抑制针孔,但会引起铜箔翘曲。PEG能加大阴极极化,细化晶粒,使晶粒面向生长。能抑制杂质金属的电沉积,防止异常晶粒长大。同时能光滑尖锥状晶粒的峰尖,避免粗糙过度,但PEG过量会降低铜箔高温抗拉强度和延伸率。P-6000效果要好于P-8000。明胶具有细化晶粒和整平的效果,能够保证铜箔具有一定的粗糙度和提高铜箔常温抗拉强度和延伸率,但会降低铜箔高温抗拉强度和延伸率。骨胶的效果要好于胶原蛋白。适量的硫酸铈盐可以细化晶粒,使晶粒均匀致密,并能改善铜箔的力学性能,当铈离子浓度为6 mg/L,晶粒细化效果最好,力学性能最高。通过正交试验,研究了不同添加剂配方对铜箔亮面晶粒微观结构、力学性能,以及内应力的影响,利用直观图示和数据分析得出了最优的3种添加剂配方,经过试验验证确定了添加剂最佳配比为：明胶、PEG、SP、HEC浓度分别为1.4mg/L、1.5 mg/L、0.35 mg/L、0.6mg/L。制备出的铜箔内应力减少,铜箔缺陷也有所减少,亮面晶粒微观结构：孪晶（界）24.3%,（111）织构22.8%,晶粒平均尺寸250.4nm,毛面晶粒分布较均匀,铜箔力学性能也能提高,其中常温和高温抗拉强度分别是：376.5 MPa、197.1MPa,常温和高温延伸率分别是：5.6%、2.8%。将此配方应用到中试线上,生产出的生箔性能优异,产品质量得到明显改善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 电解铜箔的发展历程及趋势
• 1.2.1 电解铜箔的发展历程
• 1.2.2 电解铜箔的发展趋势
• 1.3 无机添加剂对铜电沉积的影响
• 1.3.1 氯离子对铜电沉积的影响
• 1.3.2 稀土离子对铜电沉积的影响
• 1.3.3 其它无机离子对铜电沉积的影响
• 1.4 有机添加剂对铜电沉积的影响
• 1.4.1 明胶对铜电沉积的影响
• 1.4.2 聚乙二醇对铜电沉积的影响
• 1.4.3 硫脲对铜电沉积的影响
• 1.4.4 其它有机添加剂对铜电沉积的影响
• 1.5 本论文研究的主要内容及创新点
• 第2章 实验方案
• 2.1 实验原料与仪器
• 2.1.1 实验主要原料
• 2.1.2 实验主要设备
• 2.2 实验内容与步骤
• 2.2.1 添加剂单因素实验设计
• 2.2.2 添加剂正交试验设计
• 2.2.3 添加剂验证试验设计
• 2.2.4 实验步骤
• 2.3 实验测试方法
• 第3章 单因素试验结果与讨论
• 3.1 SP对铜箔组织性能的影响
• 3.1.1 SP对铜箔毛面组织形貌的影响
• 3.1.2 SP对铜箔物性的影响
• 3.2 HEC对铜箔组织性能的影响
• 3.2.1 HEC对铜箔毛面组织形貌的影响
• 3.2.2 HEC对铜箔力学性能的影响
• 3.3 PEG对铜箔组织性能的影响
• 3.3.1 P-8000和P-6000对铜箔毛面组织形貌的影响
• 3.3.2 P-8000和P-6000对铜箔物性的影响
• 3.4 明胶对铜箔组织性能的影响
• 3.4.1 胶原蛋白和骨胶对铜箔毛面组织形貌的影响
• 3.4.2 胶原蛋白和骨胶对铜箔物性的影响
• 3.5 稀土铈盐对铜箔组织性能的影响
• 3.5.1 稀土铈盐对铜箔毛面组织形貌的影响
• 3.5.2 稀土铈盐对铜箔力学性能的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 正交试验结果与讨论
• 4.1 铜箔亮面晶粒微观结构分析
• 4.2 铜箔毛面形貌分析
• 4.3 铜箔力学性能分析
• 4.4 铜箔内应力分析
• 4.5 验证试验结果讨论与分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果