[发明专利]一种制备预应力电解铜箔的方法及装置

说明书

本发明公开了一种制备预应力电解铜箔的方法及装置，包括以下步骤：(1)配置电解液；(2)阴极板安装：可固定其一端，另一端与传动机构相连；也可以两端均与传动机构相连；传动机构用于对阴极板施加单一的拉应力、压应力或切应力，或是以上多种应力的组合；(3)调试传动机构，观察阴极板的变形；最后往电解槽内注满电解液；(4)制备初始电沉积层；(5)制备第二电沉积层；(6)重复步骤(4)和(5)，即可制备出不同性质的内应力在厚度方向形成了某种梯度交替分布的电解铜箔；(7)将电解铜箔从阴极板上剥离并进行后续的表面处理。本发明能显著地提高铜箔的室温、高温抗拉强度和伸长率，提升铜箔的耐高温性能及寿命。

技术领域

本发明涉及电解铜箔制备技术领域，具体涉及一种制备预应力电解铜箔的方法及装置。

背景技术

电解铜箔是制造印制线路板、覆铜板及锂离子电池负极集流体的重要材料。随着当前5G时代电子信息技术的快速发展，一方面高频高速的信号传输过程中，大量高速电子“趋肤”剧烈摩擦，能使线路工作环境温度局部高于100℃，造成基板中异质界面热胀收缩不一致，进而导致线路从基板剥离、断路或变形；另一方面随着电子元器件微型化、线路板高度集成化，工作环境散热空间的减小，传输线路的局部工作温度会进一步上升。因此，电解铜箔的高温力学性能，特别是高温抗拉强度和伸长率，是决定铜箔服役性能的关键因素。

在电解铜箔朝着“扁、平、薄”方向发展的过程中，其高温力学性也会受到一定的削弱。当前为满足超薄电解铜箔一定高温力学性能的通常做法是：一是通过加入各类添加剂来达到晶粒细化和均化，进而提高铜箔的力学性能；二是进行表面处理或热处理来提高铜箔的力学性能。加入添加剂和表面处理，均会造成电解铜箔掺杂；热处理对超薄电解铜箔而言，容易氧化，因此热处理的环境条件要求较为苛刻，成本高。

从当前市场行情看，超薄高温高抗高延电解铜箔的需求仍会呈上升趋势。寻求一种高效、简便、低成本的超薄高温高抗高延电解铜箔制备方法是具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备预应力电解铜箔的方法及装置，提供一种全新的、廉价的方法来提高电解铜箔的力学性能，通过某种机械传动来使得阴极板(或阴极辊，以下统一用“阴极板”来统称)在工作时，发生某种“弹性形变-(部分复原)-复原”的周期性变化，进而制备出具有预应力的电解铜箔：宏观上不同性质的内应力，在厚度方向形成了某种梯度分布。这种梯度分布的预应力，极大地提高了电解铜箔的力学性能，并能很好的适应外部环境热胀冷缩、载荷变化、冲击等所带来的应力破坏。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种制备预应力电解铜箔的方法，包括以下步骤：

(1)配置电解液：按各类电解铜箔现有生产工艺配置。

(2)阴极板安装：可固定其一端，另一端与传动机构相连；也可以两端均与传动机构相连。

注意所设计的传动机构类型可以多样，传递的载荷可以是拉力、压力、扭矩或弯矩，但最终必须对阴极板施加单一的拉应力、压应力或切应力，或是以上多种应力的组合，阴极板会在一定范围内发生“弹性形变-复原(部分复原)”的周期性变化。

下面仅以传递单一拉力，对阴极板施加单一拉应力的传动机构为例，可以是但不限于螺杆传动、多杆机构、齿轮齿条等机构。

(3)调试传动机构，确保其工作稳定，可通过标尺或位移传感器观察阴极板的变形。最后往电解槽内注满电解液。

(4)制备初始电沉积层。不对阴极板施加拉力载荷(F＝0),先制备一定厚度H 的初始沉积层，电沉积时间按下列公式1计算：

T＝7.544×10^-3ηBLH/I 公式1