昕沐化学--锂电复合铜箔电镀工艺分析和添加剂的选择_29页_24mb

2024年锂电复合铜箔电镀工艺分析与添加剂选择总结

工艺简介

锂电复合铜箔电镀工艺在酸性电解体系中进行，使用硫酸和硫酸铜溶液作为电解质。导电种子层是电镀铜的关键，其质量直接影响镀层的性能。常见的电镀方式包括双边夹卷式供电和导电辊供电两种模式。双边夹卷式供电可提升厚度均匀性，但易导致铜面被导电辊压迫而产生表观缺陷。导电辊供电则形成立体可调的供电结构，较小的供电幅宽可提升镀层质量，但存在铜粉碾压问题，形成白色条痕。该工艺要求镀层无缺陷、厚度约1微米，具有优异的导电性和力学性能。

工艺问题

主要问题包括：

1. 导电辊供电导致铜粉碾压：在电镀过程中形成条痕，影响铜箔外表观；
2. 双边夹卷供电下基底孔洞引发铜瘤或色差：孔口边缘因高电流密度易出现铜粒和烧焦现象；
3. 铜箔复卷过程产生条状褶皱（串泡）：双边夹卷方式比导电辊方式更明显；
4. 力学性能不足：表现为抗拉强度低于125MPa，延伸率不足35%等；
5. 电阻率异常：导致方阻超限，需增加铜箔厚度，但造成超重问题。

问题分析

1. 电流分布的不均：由于基膜在溅射或蒸镀过程中易出现穿孔，孔口边缘成为高电流区域，引发晶粒生长不均、铜粒和烧焦缺陷；
2. 添加剂对极化的影响：当添加剂能力不足时，电化学极化减小，铜原子沉积速度加快，导致镀层粗糙、结晶缺陷多；
3. 镀层结晶与应力控制：通过选择合适的添加剂可调节晶核与生长，减少晶体缺陷与内应力，改善铜箔的导电性和力学性能；
4. 外在因素影响：包括阳极材料（如铜球或DSA阳极）和电解液的组成，对电镀过程和质量有显著影响。

添加剂选择

1. 光亮剂：如SPS、MPS、DPS等有机磺酸基化合物，用于促进晶核生长、提升镀层光泽度。通过竞争吸附作用抑制纵向生长，提高结晶细腻度；
2. 抑制剂：如PEG、PPG等，增强电化学极化，抑制镀层生长，保证厚度均匀性和表面质量；
3. 整平剂：如水溶性含氮整平剂、硫脲衍生物等，优先吸附于高电流区域，降低沉积速度，改善镀层平整度；
4. 添加剂协同作用：光亮剂、抑制剂和整平剂共同作用，可实现结晶细腻、厚度均匀、外形美观、内应力低的电镀铜层。

目标实现

公司通过优化添加剂配方，解决多个实际问题：

1. 导电辊镀铜问题：调整添加剂后，铜箔表面无明显缺陷，所有性能指标合格；
2. 铜箔超厚超重问题：成功控制镀层厚度，避免超出客户标准；
3. 阳极掉膜问题：已解决问题，保证电镀稳定性；
4. 串泡问题：正在进行中；
5. 成本优化：为客户提供高性价比的添加剂配置和应用方案。

上海昕沐化学科技有限公司为锂电复合铜箔制造商提供一站式的方案设计、研发、应用与检测服务，配套新能源电池、半导体制造及PCB相关工艺，其产品已应用于多种电镀场景，如太阳能栅线、PCB盲孔及通孔填充等，深受30多家知名客户的信赖。公司已获授权多件电子化学品发明专利，致力于提升行业技术水平与生产效率。