电解铜箔残铜产生的原因分析和解决措施

2021-03-09吴鹏

中国金属通报 2021年22期

吴鹏

（江铜耶兹铜箔有限公司，江西南昌 330029）

电解铜箔是制造覆铜箔板（CCL）和印制电路板（PCB）的主要原料。随着PCB朝着多化、薄型化、高密度化、高速化方向发展,铜箔也朝着具有超薄、低轮廓、高强度、高延展性等高品质、高性能的方向发展。为了满足这些要求，铜箔需要进行特殊的表面处理，即生箔经过一系列电解槽（每个电解槽都有不同的电解质溶液和独立的直流电源）处理后，获得符合一定要求的特殊性能（如抗剥离强度、耐高温性、防氧化性能等）的电解铜箔，这一过程称为表面处理。电解铜箔按照表面处理方式分为单面处理铜箔、双面处理铜箔和涂胶铜箔。

铜箔铜粉、粒子、残铜在CCL压合过程中易产生铜箔局部偏厚，蚀刻线路厚容易导致铜箔蚀刻不净的缺陷，造成线路板出现内部短路缺陷，致使整个板材报废，因此，业界内部PCB和CCL客户对残铜零容忍。据统计，我国每年由于箔面残铜导致多家铜箔生产厂家被诉，江铜耶兹铜箔有限公司高度重视残铜类的风险，多次召开专题会议强调残铜管控措施，在残铜管控方面走在业内前列。

1 工艺流程简介

江铜耶兹铜箔有限公司采用电解铜箔生产工艺，主要的生产工序包括如下：

（1）溶铜工序：溶铜工序的功能是将铜线等铜原料进行溶解，形成硫酸铜溶液，为生箔工序提供足够的Cu2+浓度。

（2）生箔工序：生箔工序的功能是利用电解生箔机，通过电沉积将Cu2+还原成Cu，并附着在阴极辊上，通过剥离和收卷，制成生箔。

（3）表面处理工序：表面处理工序的功能是将生箔工序制成的生箔，通过表面处理机，对其毛面和亮面进行电镀和喷涂处理，达到PCB和CCL生产厂家的性能要求。

2 残铜现状及原因分析

2.1 残铜现状

江铜耶兹铜箔有限公司关于残铜的目标要求为：客诉为0、切边不良次数下降60%、粒子废箔重量降低70%。按照规定铜粉个数大于20或者铜粉大小大于50um均界定为不合格产品。今年生箔切边不良造成铜粉事故频发，特别是西安六院新生箔机台，卷中容易跳刀，异常下卷，严重影响产品合格率和平均卷重。据统计切边不良、粒子原因异常缺陷下卷69卷，每卷废箔约25kg（每卷下卷废箔月3kg、抛光废箔约12kg、每卷在表处废箔约10kg），合计废箔1725kg。切边不良、粒子原因异常缺陷下卷，不仅仅增加废箔，并且，增加现场操作人员的劳动强度，其不利于生产工作。生箔机切边不良，检查边部铜粉较多，还有个别超过50um较大颗粒。

图1 电解铜箔生产表面处理工艺流程图

2.2 原因分析

（1）切边质量原因。切刀依靠弹簧固定，切边过程中，易发生刀片固定不牢造成移位影响切边质量，切刀位置较高，切刀与切割辊的切点位置铜箔未与切割辊完全贴合，导致边部产生铜屑，通过查看铜屑的微观图片，表明铜屑是造成毛面残铜的要因。饵料与机架摩擦，造成铜粉飘到箔面，饵料与切割辊之间的包角小，饵料走向接触收卷下方机架，与机台金属机架摩擦掉落铜粉。

（2）电解液影响。电解液中含有杂质影响电镀造成粒子；电解槽内部备件老化，污染溶液造成粒子；电解槽密封不良，造成粒子。

（3）其它原因。一期生箔机进液管2侧密封不良，塑料进液管与金属弧板连接处密封靠CPVC塑料焊条堆焊密封，受开停机时槽内热胀冷缩影响，塑料焊条与金属弧板密封效果不佳；槽内备件老化污染造成箔面粒子；添加剂管路脏、过滤器过滤不良造成粒子；机台周边5S不合格，清理时污染造成粒子；切刀刀刃加工质量不高。新增机台人员调刀操作技能不足，导致切边不良。

3 解决措施

切边质量改进措施：将西安六院机台的切刀装置更换PNT切刀装置，并将切刀调节手柄通过电焊进行固定，不仅解决了切边过程中，易发生刀片固定不牢造成移位，导致边部铜屑的问题，并且杜绝了调节手柄掉落碰伤钛辊的事故发生。更换切刀固定装置降低切刀位置，使切刀切点在铜箔包角下方，如图2所示，有效避免铜须。

图2 切刀切点与铜箔包角位置是示意图

饵料与机架位置改进措施：改变饵料导杆位置，饵料与切割辊之间的包角增加了10°，包角增加后饵料运行平稳减少饵料抖动，饵料走向绕开收卷下方机架，有效避免了与机架摩擦造成的铜粉。一期生箔机进入液管两侧增加四氟密封条，由之前的硬链接密封改为软连接密封。

管理措施改进：①开展生箔机台停机时检查培训；电解槽内唇形密封、四氟密封、边部、侧封座等备件老化情况，槽内备件定期更换，以此预防老化污染造成箔面粒子。②与中控工段沟通，工作人员针对接近更换周期的添加剂、精过滤器滤芯在换卷或停机时进行预防性更换。③生箔机台责任到人、定期执行机台清洁保养。④切刀进厂检测，确保切刀质量符合要求。⑤每日班组、工段检查切边质量。⑥切刀更换及调整培训，提高员工操作技能，并开展调整切刀专题工匠课堂。