载体支撑可剥离超薄铜箔的形成机理与剥离强度研究

载体支撑可剥离超薄铜箔是电解铜箔的发展方向，也是制备超薄电子产品及高性能电池材料的基础。本项目基于载体支撑超薄铜箔的形成机理缺少研究及铜箔与载体之间的剥离强度不稳定的现状，拟以载体铜箔→吸附有机层→电镀合金层→电沉积超薄铜箔层的新工艺路线为研究对象（剥离层由有机层+合金层构成）；用电化学方法研究超薄铜箔的电结晶模型，同时研究剥离层形成过程中有机层的吸附理论及合金层在有机层上的电沉积模型；用"RTO表征法"制样，结合XPS、TEM、高分辨电镜等手段分析载体箔层、剥离层与铜箔层之间的界面结合状态和结构，研究载体、剥离层、超薄铜箔三者之间不同的结合方式对铜箔与载体之间剥离强度的影响规律。研究成果可加深对载体支撑可剥离超薄铜箔的形成及其剥离强度的理论认识，为进一步研究具有均匀、稳定剥离强度的载体支撑超薄铜箔提供科学的实验数据和电化学理论基础。

针对超薄铜箔行业的先进技术为国外铜箔企业所垄断，国内铜箔生产企业工艺水平和设备制造能力还不是很完善的现状，实验以载体支撑超薄铜箔制备工艺为研究对象，提出以有机层和合金层作为剥离层，然后在其上电沉积超薄铜箔层的工艺流程，进行了以下两方面研究： 1）研究了硫酸铜体系下载体支撑超薄铜箔形成及稀土对剥离强度的改性机理。研究了在硫酸铜体系下小于5µm超薄铜箔层形成的最佳工艺条件，分析了不同合金层及稀土对剥离强度大小的影响机理。2）研究了焦磷酸钾体系下载体超薄铜箔形成及其剥离层形成过程电化学机理。用电化学工作站测试锌镍合金剥离层电解液电沉积过程的稳态阴极极化曲线、循环伏安曲线、溶出伏安曲线及计时电流曲线等分析其电沉积的化学机理。.取得的主要成果为：.1）在硫酸铜体系下：①小于5µm超薄铜箔层形成的最佳工艺条件为：电流密度为15 A•dm-2，沉铜时间为6s，溶液温度为45~50℃，超声波搅拌。②在剥离层的形成中，最佳有机层为5 g•L-1的苯并三氮唑(BTA)；最佳合金组成为H-G合金（受公司技术保密影响，此合金以代号表示），电沉积合金层时电流密度为15 A•dm-2，温度为45～50℃，电沉积时间为6s，pH为5.5～6.0，此条件下所得的载体超薄铜箔均可剥离。③稀土元素La、Sm、Y使载体超薄铜箔的剥离强度均得了到一定程度的提高，且铜箔表面晶粒进一步细化。添加稀土元素后载体与超薄铜箔的剥离强度为0.15～0.20 kgf•cm-1。④电化学测试结果表明，稀土的加入可以减小合金镀液的极化度，加快电极反应速度，提高H-G合金的还原能力，促进H-G合金共沉积，增加金属在有机层上的沉积量，从而提高载体超薄铜箔的剥离强度。.2）在焦磷酸钾体系下电沉积锌镍合金层的最佳配方为：K4P2O7•3H2O 0.5mol•L-1； [Zn2+]:[ Ni2+]=4:1。采用焦磷酸盐沉铜制备超薄铜箔层的最佳工艺为：电流密度2A•dm-2；沉积时间6s；电解液温度45℃。焦磷酸钾体系下的锌镍合金剥离层的电化学分析结果表明：焦磷酸钾体系下电沉积所得的锌镍合金是低共溶体，电沉积锌镍合金过程是受扩散控制的准可逆过程，其电结晶成核方式属三维瞬时成核模型。.项目研究成果已撰写第一作者论文5篇(其中1篇英文论文还在投稿中)，EI检索1篇，申请专利2项，参加国际学术会议3次，培养硕士研究生2名。.