[发明专利]一种高性能电解铜箔的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子材料制备技术领域，具体是指一种高性能电解铜箔的制备方法。

背景技术

铜箔是在电子产品中起到支撑、互连元器件作用的印制电路板的关键材料，被喻为电子产品信号与电力传输的“神经网络”。上世纪90年代以来，IT产品技术的发展，促进了印制电路板朝着多层化、薄型化、高密度化、高速化方向发展，对电解铜箔的性能、品质、可靠性提出了更高的要求，极大地推动了电解铜箔制造技术的发展。

铜箔是制造刚性覆铜板、挠性印刷线路板(FPC)、高频电路板和锂电池负极集流体的重要材料。2010年全球印刷线路板（PCB）行业产值约377亿美元，其中挠性板产值约61亿，铜箔基板市场达到73.7亿美元。覆铜板是PCB的直接原料，铜箔是覆铜板生产中占成本比重最大的原材料，约占覆铜板成本的50%。根据台湾工研院IEK的统计资料，2010年全球用于制造覆铜板的铜箔产值为约37亿美元，其中用于制造挠性板的铜箔产值为约30亿美元，主要使用的是压延铜箔和少量高性能电解铜箔。全球电解铜箔2010年产值为约23亿美元，除部分应用于覆铜箔板外，主要应用于制作锂离子电池负极集流体。由2010年的统计数据可以看出，在覆铜板应用领域，压延铜箔和高性能电解铜箔所占的市场份额远高于标准电解铜箔。

压延铜箔的生产方式决定了其表面具有均一的平滑性，因此压延铜箔的表面粗糙度明显低于电解铜箔。一般来说，压延铜箔生箔的表面粗糙度( Rz) 可达1μm，是标准电解铜箔生箔表面粗糙度的五分之一。伴随电子产品向高性能化、多功能化方向发展，要求电子元件能在很短的时间内对包含大量信息的信号进行快速传输和处理，电子元件越来越多地使用高频电路。由于高频电路存在“集肤效应”，铜箔的表面粗糙度越小，信号传输的距离越短，越不容易产生延后和迟缓，有利于形成精细线路。压延铜箔表面均匀，制作导线时各部分蚀刻速率差别很小，有利于提高导线的阻抗特性，从而保证信号的正确传输。因此，在高频电荷传输过程中，粗糙度小的压延铜箔的电性能远优于电解铜箔。

对于用作锂离子电池负极集流体的铜箔而言，其表面粗糙度对电池电极制作工艺和电池性能有较大影响，表面粗糙度大的电解铜箔与石墨等负极活性物质的接触性差，致使石墨等负极活性物质在铜箔表面附着力下降，易产生涂敷活性物质的脱落，直接影响电池的循环寿命。因此，对可靠性要求高的高性能锂离子电池仍需选用压延铜箔作为负极集流体。

与压延铜箔相比，电解铜箔的耐挠曲性较差。电解铜箔由电沉积方式生成，晶体沿厚度方向生长形成柱状晶，在挠曲时，容易沿柱状结晶组织产生开裂。压延铜箔的结晶组织为沿压延方向排列的片层状组织，这样的结晶组织在铜箔弯曲时不传播粒子界面的裂纹，具有很高的耐弯折性，是相同厚度标准电解铜箔的5倍左右。

综上所述，由于标准电解铜箔存在的耐弯折性能差和表面粗糙度高等问题，使其在挠性板和高频线路板以及高性能锂离子电池上的应用受到极大限制。高速高频宽频化及高密度互联PCB板、挠性板及IC基板对铜箔的粗糙度要求极高，压延铜箔具有明显的优势。

压延铜箔的生产投资大、工艺流程复杂，影响产品质量及成品率的因素较多，生产难度大、生产成本高。全球压延铜箔90% 以上的产能掌握在日本生产商手中，80% 以上的产能集中在日本本土。由于设备投资大、生产技术复杂，加之国外对关键生产技术的封锁，我国压延铜箔产业的发展受到极大的限制，高精压延电子铜箔生产基本处于空白状态，国内用于制造挠性板的高精压延铜箔主要依赖国外进口。由于生产技术、市场和价格均掌握在国外几家厂商手中，压延铜箔的产能过于集中，导致进口产品价格较高，且产量及价格不确定性较大，严重制约着我国电子信息下游产业的发展。

为降低成本及规避原料供应风险，目前大多数印刷电路板和锂电池生产行业都在积极寻求利用电解铜箔替代压延铜箔，由此推动了电解铜箔生产商对高延展性电解铜箔及低轮廓电解铜箔等特殊高性能电解铜箔的开发热潮。