應(yīng)用于PPO材料VLP電解銅箔研究

徐建平

（江西省江銅耶茲銅箔有限公司，江西 南昌 330096）

銅箔材料的應(yīng)用十分廣泛，常見的是作為鋰離子電池的負(fù)極活性材料載體，銅箔材料性能的好壞會(huì)直接影響到電池的效率、穩(wěn)定性及使用壽命。隨著5G通信領(lǐng)域的快速發(fā)展，研究學(xué)者正嘗試將電解銅箔應(yīng)用到通信設(shè)備上，讓電解銅箔成為了電子產(chǎn)品信號(hào)與電力之間傳輸和溝通的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”[1]。在信號(hào)傳輸?shù)母哳l趨勢(shì)之下，無線網(wǎng)路、衛(wèi)星通訊、5G接收基站等通信產(chǎn)品將會(huì)得到更加快速的發(fā)展，而高頻基板的應(yīng)用和需求量將會(huì)不斷增加，進(jìn)一步提高對(duì)VLP電解銅箔（Very low profile copper foil，超低輪廓電解銅箔）的需求量。PPO材料具備的剛性強(qiáng)、耐熱性高、難燃等特點(diǎn)，本文通過對(duì)應(yīng)用于PPO材料VLP電解銅箔研究，得出其具體的制備方法。

1 應(yīng)用于PPO材料VLP電解銅箔研究

1.1 VLP電解銅箔制備

將VLP電解銅箔應(yīng)用于PPO材料前，首先要制備VLP電解銅箔，選用電解銅或純度較高的銅線作為電解銅箔的原料，利用稀硫酸溶液對(duì)原料電解，得到電解銅箔。將電解銅線完全侵入在稀硫酸銅中，當(dāng)電解銅線與稀硫酸溶液產(chǎn)生反應(yīng)后，向容器底部吹入少量空氣，并同時(shí)通過蒸汽換熱的形式，提高溶液的溫度，并保持溫度始終處于較高的狀態(tài)，直到電解銅線完全溶解在稀硫酸溶液中，得到所需的硫酸銅溶液[2]。根據(jù)響應(yīng)的生產(chǎn)要求，最終獲得的硫酸銅溶液的同濃度應(yīng)達(dá)到85g/L，酸濃度應(yīng)達(dá)到95g/L。

利用傳送泵將硫酸銅溶液送入生箔機(jī)中，并在輸液管道內(nèi)部利用計(jì)量泵將聚二硫二丙烷磺酸鈉、明膠以及羥乙基纖維素按比例配比好的添加劑加入到輸液管道中，將鈦輥材料作為陰極，直接浸入在硫酸銅溶液中，并與直流電源的負(fù)極相連接，再將溶液沉積層當(dāng)中的金屬材料作為樣機(jī)，與直流電源的正極相連接。完成裝置連接后，通入低壓直流電，使其產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)完全后，陽極中的金屬材料會(huì)與酸發(fā)生置換反應(yīng)，從而轉(zhuǎn)化為金屬離子，并逐漸向陰極方向移動(dòng)。當(dāng)金屬離子在陰極上獲得電子時(shí)會(huì)產(chǎn)生還原反應(yīng)，從而覆蓋在金屬鈦輥的表面，形成電解沉積的金屬銅。

根據(jù)鈦輥筒的轉(zhuǎn)動(dòng)控制通入到電解槽中的電流，當(dāng)處于陰極的鈦輥筒不斷產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，累計(jì)的銅箔厚度會(huì)逐漸增加，最后將電解槽陰極上的銅箔剝落，再利用收卷設(shè)備將其卷成生箔卷，完成對(duì)VLP電解銅箔的制備。

1.2 VLP電解銅箔應(yīng)用于PPO材料的微細(xì)處理

為了滿足應(yīng)用于PPO材料的生產(chǎn)需要，VLP電解銅箔應(yīng)保證一定的低輪廓要求。同時(shí)，VLP電解銅箔表面對(duì)高頻信號(hào)傳輸?shù)挠绊懼饕w現(xiàn)在導(dǎo)體損耗與基片厚度之間成反比，并與VLP電解銅箔表面的粗糙正度有關(guān)。因此制備完的VLP電解銅箔，還需要通過控制毛面結(jié)晶的大小，使結(jié)晶均勻、平滑以及表面粗糙程度控制在0.9um～1.3um范圍內(nèi)，因此本文在制備后增加一步微細(xì)處理，從而保證VLP電解銅箔表面的粗糙度滿足高頻信號(hào)的傳輸[3]。首先對(duì)VLP電解銅箔的表面進(jìn)行低粗化處理，其具體工藝流程為：酸洗—低粗化處理—固化處理—耐熱處理—抗氧化處理—烘干。經(jīng)過低粗化處理后的VLP電解銅箔表面均勻的覆蓋了粗化粒子，具有了更大的真實(shí)表面積以及更加細(xì)小的縫隙，在與PPO材料粘合的過程中，這樣的真實(shí)表面積有利于與硅烷偶聯(lián)劑發(fā)揮出更大的作用，同時(shí)細(xì)小的縫隙也有利于在樹脂材料的填充過程固化后產(chǎn)生更加難以剝離的抗剝離強(qiáng)度。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

為了進(jìn)一步驗(yàn)證VLP電解銅箔在PPO材料中的應(yīng)用，選取本文制備方法制備的VLP電解銅箔材料與傳統(tǒng)制備方法制備的電解銅箔材料進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。利用射頻裝置模擬5G通信領(lǐng)域的電子設(shè)備在傳輸信息過程中電路集成度及功率的需要，設(shè)置本文制備的VLP電解銅箔為實(shí)驗(yàn)組，傳統(tǒng)制備方法制備的電解銅箔材料為對(duì)照組，將實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組同時(shí)放置在頻率為700MHz、15mil微帶傳輸線的環(huán)境中，觀察兩組實(shí)驗(yàn)材料功率與溫度升高的變化情況，并繪制成如圖1所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖。

圖1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

根據(jù)圖1中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，對(duì)照組隨射頻功率的增加溫度升高幅度明顯高于實(shí)驗(yàn)組。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中可以看出，VLP電解銅箔的耐熱性主要來自于電沉積合金，以銅材料為主的低粗化離子表面，在于合金接觸的過程中產(chǎn)生了固溶體，其耐熱性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出對(duì)照組銅箔表面的金屬層，從而到達(dá)了射頻功率升高而溫度上升緩慢的效果。因此，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明，本文提出的應(yīng)用于PPO材料的VLP電解銅箔制備方法可以降低在高射頻功率下的溫度，保證通訊設(shè)備的正常傳輸和溝通。

3 結(jié)語

通過本文研究得出，提高電解銅箔的制備技術(shù)是實(shí)現(xiàn)5G通信領(lǐng)域高頻高速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，會(huì)對(duì)通信系統(tǒng)的發(fā)展直接造成影響。因此，加強(qiáng)對(duì)電解銅箔的制備技術(shù)和理論的研究，可以有效地提高產(chǎn)業(yè)整體的技術(shù)水平。同時(shí)，除VLP電解銅箔以外，還有應(yīng)用于不同領(lǐng)域的電解銅箔，例如環(huán)保型涂樹脂銅箔、高性能外觀無損銅箔等，在今后的研究中還將對(duì)各類不同性能的電解銅箔進(jìn)行更加深入的研究，從而在提高銅箔性能、品質(zhì)的基礎(chǔ)上，為5G通信領(lǐng)域的快速發(fā)展提供幫助。