[发明专利]具有扭曲带状无序缠绕微观结构的电解铜箔及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有扭曲带状无序缠绕微观结构的电解铜箔及其制备方法，该电解铜箔的晶粒呈现出具有明显的扭曲带状无序缠绕结构，即具有长轴方向和短轴方向，且其长轴方向和短轴方向都存在一定程度的扭曲；该电解铜箔通过直流电镀工艺来制备，所需要的电镀溶液包括基础溶液和电镀添加剂，其中基础溶液为硫酸铜、硫酸以及微量氯离子，电镀添加剂选用新型酸铜加速剂、新型酸铜抑制剂和非染料新型酸铜整平剂。本发明创造性地利用新型电镀添加剂，并采用直流电镀的方法成功制备出晶粒中具有扭曲带状无序缠绕微观结构的电解铜箔，降低了制备难度和生产成本，提高了生产效率，电镀出的铜层材料具有良好的力学性能，具有较强的拉伸强度和延展性。

技术领域

本发明涉及一种电解铜箔，具体涉及一种晶粒具有扭曲带状无序缠绕的微观结构以及实现该微观结构的材料制备方法。

背景技术

普通铜材料通常其力学性能比较差，尤其是电解铜材料体系，诸如具有杨氏模量较小，延展性较差等缺点，所以提高电解铜箔的力学特性也是工业界的迫切需求之一。目前主流提高材料力学性能的方法，多采用各种强化机理，如固溶强化、弥散强化、析出强化等，但这些手段在电镀铜领域基本不可采用。电解铜箔多采用细晶强化、织构强化等手段，但是细晶强化通常延展性相对很难提高，很难超过3%，而织构强化则是电解铜箔优先考虑的方法。目前采用织构强化多是让晶粒在某个方向具有择优取向，所以材料力学性能会呈现一定的各向异性的特点。在某些特殊要求的领域，例如材料力学性能具有良好的各向同性，而普通的织构强化因为有很强的各向异性从而应用领域中就会存在限制。

从理论上讲，如果能有一种具有晶粒无序且互相纠缠的铜材料，由于这种特殊的微观结构，铜晶体颗粒取向表现为无序，其性能表现为各向同性。 但具有扭曲的带状无序缠绕的微观结构目前业界非常罕见，尤其是具有带状无序缠绕的微观结构的电解铜箔市面上尚不可见。目前相对可行的方法是选用电镀方法进行制备，但普通的市面常见的电镀添加剂通常无能为力，目前还未见相关的研究报导。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明旨在提供一种具有扭曲带状无序缠绕微观结构的电解铜箔及其制备方法，可在较高的电流密度下制备出具有扭曲带状无序缠绕的特殊微观结构的铜晶粒。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

本发明的一种具有扭曲带状无序缠绕微观结构的电解铜箔，在其微观结构中，其晶粒具有明显的扭曲带状无序缠绕结构，犹如杂乱无序且密集缠绕的线团，即具有长轴方向和短轴方向，且其长轴方向和短轴方向都存在一定程度的扭曲。

进一步的，所述晶粒的长轴方向尺寸为20nm-3μm，所述晶粒的短轴方向尺寸为10nm-1μm。

本发明的一种具有扭曲带状无序缠绕微观结构的电解铜箔的制备方法，包括以下步骤：

步骤1）选用铜材料作为电镀样品；

步骤2）称取一定量硫酸铜和硫酸，并加入微量的盐酸或氯化钠混合并搅拌，使其混合均匀，配制成硫酸铜-硫酸体系的基础溶液；

步骤3）分别称取一定量的新型酸铜加速剂、新型酸铜抑制剂和非染料型新型酸铜整平剂，与水混合后配制成非染料新型镀铜添加剂体系的电镀添加剂；

步骤4）将制得的电镀添加剂与基础溶液混合，配制成酸性镀铜体系的电镀溶液；

步骤5）采用直流电镀工艺，将电镀样品在一定的电流密度下电镀，即得。

进一步的，所述基础溶液中，所述二价铜离子的浓度为40-60g/L，所述硫酸的浓度为90-140g/L，所述离子浓度为40-60ppm。

进一步的，所述硫酸铜溶液中的硫酸铜和所述硫酸溶液中的盐酸均为超纯级。