昕沐化學--鋰電復合銅箔電鍍工藝分析和添加劑的選擇.pdf

1、Confidential Document2024鋰電復合銅箔電鍍工藝分析和添加劑選擇鋰電復合銅箔電鍍工藝分析和添加劑選擇Confidential Document目錄 List01工藝簡介02工藝問題03問題分析0405目標實現添加劑選擇Confidential Document01工藝簡介Confidential Document工藝簡介鋰電復合銅箔生產工藝流程示意鋰電復合銅箔生產工藝流程示意原膜（PP/PET）磁控濺射種子層Cu/Ni/Cr磁控濺射種子層真空蒸鍍酸性電鍍銅兩步法三步法酸性電鍍銅在硫酸和硫酸銅溶液的電解質體系中，在添加劑的作用下，在導電種子層上電鍍表觀無缺陷、物理性能優異、

2、1微米厚度左右金屬銅層的工藝。工藝簡介鋰電復合銅箔酸性電鍍銅工藝鋰電復合銅箔酸性電鍍銅工藝酸性電鍍銅工藝原理雙邊夾卷式供電導電輥供電幅寬尺寸固定，種子層要求高，厚度均勻性一般幅寬尺寸可調，厚度均勻性提高，但因為導電輥鍍銅壓迫銅面，導致表觀問題Confidential Document02工藝問題Confidential Document工藝問題導電輥上銅粉碾壓到銅箔上，在電鍍過程中生成多條白色條痕，影響銅箔表觀（導電輥供電）基底銅箔表面存在孔洞，電鍍導致孔口位置出現銅瘤（雙邊夾卷式供電）或色差（導電輥供電）。132銅箔表面缺陷問題銅箔表面缺陷問題銅箔復卷過程中出現條狀褶皺，俗稱“串泡”（雙邊夾

3、卷式供電比導電輥供電更明顯）Confidential Document標準方阻下，銅箔超厚超重，超出客戶接受標準；銅箔力學性能惡化，延展性和抗拉強度不達標；45銅箔性能問題銅箔性能問題工藝問題Confidential Document03問題分析Confidential Document問題分析12i（電電流流密密度度）Factors（影響因素：陰陽極距離、溶液循環、擋板位置、影響因素：陰陽極距離、溶液循環、擋板位置、添加劑添加劑）依據法拉第定律，1、陽極-銅球或DSA陽極2、電解質-硫酸銅溶液3、陰極-導電輥三要素在外界電場作用下，銅離子在溶液中定向移動，并在陰極表面沉積放電 構成回路基膜在

4、濺射或蒸鍍工藝中易發生穿孔，孔口邊緣由于尖端效應屬于高電流區域，此處鍍層沉積速度較快，容易出現銅粒和燒焦缺陷陽極反應：Cu 2e Cu2+（可溶陽極）4OH 2e O2+2H2O（不溶陽極）陰極反應：Cu2+2e Cu Confidential Document問題分析4 基膜 種子層 銅離子 添加劑基團H 氫離子缺少添加劑或添加劑能力不足時，電鍍晶?？v向生長，得到無光澤，力學性能惡化的鍍層添加劑的吸附增加電化學極化，提高形核率，抑制晶?？v向生長，得到結晶細膩，力學性能優異的鍍層電鍍復合銅箔的力學性能基本標準：抗拉強度125mpa，延伸率3.5%SEM Sectional ViewSEM Se

5、ctional ViewConfidential Document問題分析 基膜 種子層 銅離子 添加劑基團H 氫離子沉積態銅箔沉積態銅箔As-deposited copper foil時效后銅箔時效后銅箔Aging copper foil1、滲氫-氫氣進入鍍層2、鍍層結晶生長-晶體形變和晶體缺陷3、添加劑-影響形核與生長，進入鍍層應力來源烘烤或長時間放置應力釋放1、延伸率提高，抗拉強度下降2、方阻降低3、銅箔出現褶皺，發生“串泡”3Confidential Document問題分析5電鍍銅箔的電阻為：R=L1/(dL2)方阻為：R=/d為電鍍銅箔的電阻率，決定了銅箔的導電性能。銅箔鍍層中的晶

6、體缺陷會使電阻率增大，此時必須增加銅箔厚度d以使方阻R保持標準值，由此導致銅箔超厚超重。位錯、空位等晶體缺陷會導致銅的電阻率增加當添加劑在陰極表面電化學極化能力不足時，陰極電化學反應Cu2+2e Cu 阻力較小，銅原子沉積速度較快，導致鍍層結晶粗糙，晶格缺陷增多，電阻率增加，相同厚度下方阻R增加。Confidential Document03添加劑選擇Confidential Document添加劑選擇使用含有雙（3-磺酸）二硫化物為代表的有機磺酸基化合物如SPS、MPS、DPS、ZPS、SH-110等HO3S（CH2）3SS（CH2）3SO3H光亮劑Brightener抑制劑Suppress

7、or以聚乙二醇（PEG)為代表的聚醚化合物如PEG、PPG、50HB、Ucon系列等HOCH2CH2OHnHOCH2CH2OHn整平劑LevelerClNNNNN（CH3）2（C2H5）2NClNNNNN（CH3）2（C2H5）2NNNNNN（CH3）2（C2H5）2N分為染料和非染料體系，包括水溶性含氮整平劑、硫脲衍生物、聚烷醇季銨鹽、烷基化多亞烷基亞胺等34減小高低電流差異，調整速度2131235Leveler電鍍復合銅箔4Confidential Document添加劑選擇添加劑對陰極極化曲線的影響如圖所示，抑制劑與整平劑起抑制作用，光亮劑起促進作用1、光亮劑與整平劑通過競爭吸附的機制改

8、變鍍層的形核與生長。如前所述，光亮劑吸附在鍍層晶核的生長點上，抑制鍍層晶核的縱向生長，提高形核率，得到結晶細膩，力學性能優異的鍍層；整平劑優先吸附在高電流密度區域，抑制金屬還原沉積，降低鍍層生長速度，減少銅粒燒焦等缺陷，降低鍍層內應力；2、抑制劑通過絡合亞銅離子增大電化學極化，抑制鍍層的形核與生長，提高鍍層均勻性，同時起到細化晶粒，降低鍍速的作用。Confidential Document添加劑選擇如左圖所示，抑制劑獲取1價銅成為陽離子，與銅表面異常附著的氯離子發生靜電作用形成單分子膜。電流線單分子膜電力線集中區域電力線集中在凸起部位，此處金屬沉積速度快，鍍層較厚；孔內區域電力線較稀疏，沉積速

9、度慢，鍍層較薄。無抑制劑添加添加抑制劑添加抑制劑后形成單分子膜，降低了電力線密集區域的沉積速度，緩和了局部電流集中的現象，提高了鍍層厚度均勻性。Confidential Document添加劑選擇整平劑是含氮的陽離子表面活性劑，將優先吸附在高電流密度區域，由此抑制金屬離子的還原沉積，從而增加極化，降低沉積速度，改善鍍層質量，同時得到微觀平整的鍍層。在光亮劑、抑制劑和整平劑的共同作用下可得到結晶細膩、厚度均勻、平整光澤的電鍍銅鍍層。圖片源于日本電化學和光譜電化學公司網站圖片源于日本電化學和光譜電化學公司網站Confidential Document添加劑選擇Cu Crystal內應力來源雜質：氫

10、氣、添加劑進入鍍層晶體缺陷：鍍層形核與生長過程基底狀況工藝參數添加劑沉積態銅箔晶體結構沉積態銅箔晶體結構As-deposited copper foil時效后銅箔晶體結構時效后銅箔晶體結構Aging copper foil在工藝參數和基底狀況一定的情況下，通過選擇合適的添加劑控制析氫，調節鍍層的形核與生長，減少晶體缺陷，降低復合銅箔的內應力。Confidential Document添加劑選擇342131235Leveler電鍍復合銅箔4在現有設備、工藝和參數一定的情況下，通過選擇合適的光亮劑、整平劑、抑制劑，得到結晶細膩、力學性能優異、表觀平整均勻、內應力較低的復合銅箔電鍍銅層，同時盡可能克

11、服復合銅箔電鍍工藝中存在的問題。Confidential Document05目標實現Confidential Document目標實現合作案例一通過選擇合適添加劑，解決導電輥鍍銅問題導電輥鍍銅嚴重，影響銅箔表觀。導電輥鍍銅輕微，不影響銅箔表觀。調整添加劑后Confidential Document目標實現合作案例一通過選擇合適添加劑，解決導電輥鍍銅問題調整添加劑后由于導電輥鍍銅嚴重，擠壓銅箔表面存在條紋、孔洞和色差等缺陷。銅箔表面無明顯缺陷銅箔所有性能項目全檢合格電鍍工藝參數Confidential Document目標實現合作案例二通過選擇合適添加劑，解決銅箔超厚問題 已解決合作案例三通過

12、選擇合適添加劑，解決陽極掉膜問題 已解決目前合作案例三通過選擇合適添加劑，解決串泡問題 進行中最終合作案例為鋰電復合銅箔廠提供添加劑配置和應用方案，有效降低鋰電復合銅箔電鍍工藝的添加劑成本鋰電復合銅箔制 造 商Confidential Document目標實現上海昕沐化學科技有限公司上海昕沐化學科技有限公司集方案、研發、應用一站式服務的高新技術企業，整合產業鏈資源，服務于新能源電池、半導體芯片和印制電路板生產和供應商。方案Design應用Application研發Research服務Service檢測ExamineConfidential Document目標實現上海昕沐化學科技有限公司上海昕

13、沐化學科技有限公司技術方案配套新能源電池、半導體制造、半導體封裝和印制電路板工藝，推出前處理、金屬化和電鍍、圖形轉移、最終表面處理與綠色回用系統等5個方向近100種方案。應用客戶群美國TTM集團，中芯國際，無錫長電，蘇州安捷利，昆山滬士，上海日月光、惠州勝宏科技，韓國世一電子、蘇杭集團等30多家知名半導體和印制電路板制造商。已已授權授權8 8件件電子化學品電子化學品發明專利發明專利Confidential Document目標實現應用于太陽能柵線電極電鍍光劑應用于PCB盲孔電鍍填充光劑應用于IC載板通孔電鍍填充光劑應用于汽車背板高厚徑比通孔脈沖電鍍光劑典型電鍍添加劑產品方案典型電鍍添加劑產品方案Confidential Document我們的客戶利用公司資源為客戶定制產品及方案確?？蛻粜刨?、滿意、無憂目標實現Confidential Document2024謝謝您的關注13162706948章磊 博士for4th復合集流體會議上海昕沐化學科技有限公司