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(1) 銅帶材向銅箔的軋制加工及厚度的變薄在質(zhì)的飛躍上需要具備的軋機(jī)的機(jī)械條件或其他相關(guān)工藝條件因素;這是壓延加工所面臨的本質(zhì)問(wèn)題,銅箔區(qū)分于銅帶的根本差別就是在其厚度上,一般銅箔和銅帶的區(qū)分是以0.05mm界限來(lái)劃分的,美、日等國(guó)多以0.1mm來(lái)劃分,在中國(guó)海關(guān)進(jìn)出口是以0.15mm來(lái)劃分的,主要就是考慮到了目前國(guó)內(nèi)銅箔生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)國(guó)外落后的現(xiàn)狀,而鋁箔是以0.2mm來(lái)劃分的,一般來(lái)說(shuō),鋁及鋁合金質(zhì)地較銅及銅合金軟,鋁箔軋制理論是軋制時(shí),接觸弧等于軋輥壓扁及輥縫已全部壓靠的情況,其壓下量與軋制壓力的大小已無(wú)相關(guān)關(guān)系,軋制過(guò)程已由控制張力和軋制速度的大小來(lái)完成;而銅箔的軋制目前仍是以軋制壓力壓下為主要形式來(lái)完成軋制過(guò)程的。因此,鋁箔一般采用四輥不可逆軋機(jī)軋制,雙合疊軋,可以生產(chǎn)厚度為0.0065mm的鋁箔。
目前銅箔多采用多輥軋機(jī)軋制,如十二輥、十四輥、二十輥軋機(jī)等,較大的軋制速度一般為600-800m/min,國(guó)外報(bào)道有的設(shè)計(jì)為1200mm/min,國(guó)外在軋制0.025mm的窄幅水箱帶時(shí),也有采用四輥軋機(jī)的,軋制帶寬200-300mm,速度達(dá)1200mm/min。
采用120mm的軋輥輥徑可以正常軋制0.07mm以上的帶材,用相同的軋制速度軋制0.06mm厚度的銅帶時(shí),軋制壓力為軋制0.07mm時(shí)的3倍,軋制壓力太大,軋制難以進(jìn)行,顯然按小可軋厚度公式分析,軋機(jī)已進(jìn)入軋輥壓靠狀態(tài)。從公式可軋厚度h = 3.58μKD可以看出,除了減小輥徑外,增大前后張力和降低摩擦系數(shù)是有效的方法,箔材軋機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)一般取板帶軋制時(shí)張應(yīng)力的2-4倍。
實(shí)際上,軋制過(guò)程中,根據(jù)油膜軸承的原理,軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)速度越高,油膜形成的壓力越大,油膜厚度越厚。所以,速度是在軋輥彈性壓扁的情況下軋件能夠減薄的主要條件之一。提高軋制速度,軋輥上由于瞬時(shí)產(chǎn)生的靜壓力使油膜加厚,帶材變??;油膜厚度還與接觸弧的長(zhǎng)度有關(guān),接觸弧越長(zhǎng),越不利于軋制油的流動(dòng),油膜產(chǎn)生的厚度就越厚,單位軋制壓力就越大,為形成足夠的接觸弧長(zhǎng),滾經(jīng)就并非愈小愈好;同時(shí)速度增加時(shí),帶材軋制的變形熱集聚,瞬時(shí)溫度升高,使變形抗力有所降低;精密張力控制也是軋制箔材的條件,根據(jù)K=1.155(R-q)的關(guān)系,張力的波動(dòng)愈大,K值愈小,可軋厚度也減小,愈能軋制較薄帶材,而接觸弧長(zhǎng)度與輥徑有直接的關(guān)系。
在軋制時(shí)影響軋制厚度的另一個(gè)問(wèn)題就是,在軋制鋁箔時(shí),用四輥軋機(jī),雙合軋制0.0065mm厚度時(shí),速度可以達(dá)到2400m/min,其原因是鋁的變形抗力較銅小,比熱為銅的2.3倍,所以在冷軋時(shí)產(chǎn)生的變形熱使鋁產(chǎn)生的溫升不太明顯,鋁合金軋制時(shí)可以采用閃電不太高的煤油作為基礎(chǔ)油;銅合金的熱容比鋁小得多,變形抗力又大,軋制過(guò)程中產(chǎn)生的變形溫升比軋制鋁箔時(shí)大得多,高速、高溫軋制時(shí)易使軋制油揮發(fā)或焦化,因此銅箔軋制時(shí)只能用閃點(diǎn)達(dá)140℃的機(jī)油做基礎(chǔ)油,其粘度遠(yuǎn)比鋁箔用軋制油大,軋制銅箔時(shí)采用高速軋制帶面除油相當(dāng)困難,卷曲機(jī)卷曲時(shí)因帶面有軋制油張力不易穩(wěn)定,所以一般不宜用過(guò)高速度軋機(jī)軋制銅箔。
另外,軋機(jī)軋制時(shí),軋制壓力的切向分應(yīng)力與正向分應(yīng)力小于某一值時(shí),才能夠保證軋制過(guò)程的穩(wěn)定性,即軋輥要具有的剛度,多輥軋機(jī)由于中間輥壓緊工作輥,其剛度明顯要增大,其工作輥在軋制壓力下的撓曲變形就要變小。
目前從軋機(jī)的類(lèi)型來(lái)說(shuō),適用于銅箔軋制的主要還是二十輥和十四輥軋機(jī),特別是北冶近幾年開(kāi)發(fā)出來(lái)的十四輥軋機(jī),具有很大的優(yōu)勢(shì),相對(duì)而然,十四輥軋機(jī)的結(jié)構(gòu)較二十輥簡(jiǎn)單,同時(shí)也不比十二輥軋機(jī)復(fù)雜多少,但是由于其1-3層的排列基本相同,其外層支承、機(jī)架、壓下及傳動(dòng)方式與二十混軋機(jī)也基本相同,也具有二十輥軋機(jī)相當(dāng)?shù)膬?yōu)點(diǎn)和性能,即工作輥直徑小、內(nèi)層輥雙向支承、外層輥多點(diǎn)支承、剛性好、軋制力小、道次壓下量大。且十四輥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,開(kāi)口度大、散熱好、操作方便。此外,十四輥較二十輥少了6個(gè)背襯軸承輥,結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單,減少了制造和運(yùn)行維護(hù)時(shí)的成本,在滾系的維修和清洗時(shí),可將上下輥箱整體抽出,十分方便。
(2) 壓延銅箔在生產(chǎn)過(guò)程的后道工藝中的表面處理技術(shù);主要指的就是針對(duì)銅箔的使用后期的防氧化腐蝕的表面鈍化處理,與針對(duì)壓延銅箔需要具有與電路印制基板的結(jié)合能力的要求,并具有的耐化學(xué)藥品性、耐熱性、耐離子遷移性等。隨著電子產(chǎn)品不斷向小型化、多功能化的方向發(fā)展,推動(dòng)了印制板向多層化、高集成化、高密度化方向發(fā)展,因而對(duì)線路中要求使用的薄型化銅箔有更高的抗剝離強(qiáng)度的要求,并能有效地減少或者避免蝕刻線路時(shí)產(chǎn)生的“側(cè)蝕”現(xiàn)象,高頻電路中要求銅箔有好的耐離子遷移性能,防止因離子遷移造成樹(shù)脂基板絕緣性能下降而引起的線路短路或者斷路,而且對(duì)銅箔的耐熱溫度要求比原來(lái)的高的多,銅箔的這些性能都與銅箔所采用的表面處理工藝密切相關(guān)。銅箔表面處理技術(shù)也成為了世界上銅箔制造企業(yè)的研究熱點(diǎn),國(guó)外很早就開(kāi)始了對(duì)銅箔的表面處理技術(shù)開(kāi)展了深入廣泛的研究,開(kāi)發(fā)出了多種表面處理技術(shù)。而在銅箔表面處理方面做的研究較少,起步較晚。
目前先進(jìn)的銅箔制造及處理技術(shù)被日本和美國(guó)壟斷,由于壓延銅箔的結(jié)構(gòu)和用途與電解銅箔不同,對(duì)其表面處理的要求更高,國(guó)外這方面的文獻(xiàn)也不是太多。壓延銅箔的阻擋層一般采用兩種處理方式,即黑化處理(銅-鈷-鎳或銅-鎳鍍層)和紅化處理(純銅鍍層),近年來(lái)還有開(kāi)發(fā)出來(lái)的鋅-鎳鍍層。
對(duì)其結(jié)合面進(jìn)行的表面處理,包括表面粗化處理或者表面鍍層處理,表面粗化處理利用的是在其銅箔需結(jié)合面上進(jìn)行表面鍍銅,在精鍍固化,以增大結(jié)合面的表面粗糙度,增大與印制板基板的結(jié)合能力;鍍層處理的基本思路就是在粗化基礎(chǔ)上鍍上一層其他金屬或者合金如鍍鋅及當(dāng)前技術(shù)靠前的鍍鋅-鎳合金,增大其與印制基板的結(jié)合能力的同時(shí)增大其耐熱性與耐蝕性及可焊性,而其主要技術(shù)指標(biāo)就是與印制基板結(jié)合的抗剝離強(qiáng)度,
(3)板坯水平連鑄、軋制、熱處理過(guò)程中組織精密控制技術(shù);在此點(diǎn)上壓延銅箔與電解銅箔有著明顯的區(qū)別。一般電解銅箔(不含低輪廓銅箔)在厚度方向呈現(xiàn)出柱狀結(jié)構(gòu)組織發(fā)達(dá)的特性。在撓曲時(shí),通過(guò)在術(shù)柱狀結(jié)構(gòu)組織的粒子界面的裂紋的逐漸傳播,在銅箔進(jìn)行折動(dòng)撓內(nèi)運(yùn)動(dòng)的較早期時(shí),就會(huì)造成銅箔的結(jié)構(gòu)破壞。壓延銅箔由于是通過(guò)輥壓成形的箔,從而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)組織呈薄層狀,再經(jīng)熱處理,產(chǎn)生了成為等方的再結(jié)晶組織變化。這種結(jié)構(gòu)組織的等方性,不會(huì)傳播粒子界面內(nèi)的裂紋,從而在耐撓曲性上表現(xiàn)得的高。
以上就是壓延銅箔在耐折性商區(qū)別于電解銅箔的組織特性,一般來(lái)說(shuō),根據(jù)晶體內(nèi)部組織分析可知,要進(jìn)一步地保證壓延銅箔的撓曲性能及加工性能及表面處理及表面粗糙度的要求,在其內(nèi)部的晶粒及其組織組成上,晶粒大些有利于撓曲性上的優(yōu)越,晶粒尺寸增大,晶界減少,在撓曲時(shí)由晶界帶來(lái)的位錯(cuò)及裂紋產(chǎn)生及擴(kuò)展會(huì)減少,同時(shí)晶粒增大,強(qiáng)度會(huì)下降,有利于壓力加工,在熱處理過(guò)程中由于表面的晶界氧化腐蝕也會(huì)減少。如何在生產(chǎn)的過(guò)程中保證其組織的基本性能即精密控制是一項(xiàng)重要的技術(shù)。
(4) 加工生產(chǎn)過(guò)程中的銅箔表面在生產(chǎn)過(guò)程中的保護(hù)性問(wèn)題;即加工生產(chǎn)過(guò)程中的防氧化與腐蝕技術(shù),表面脫脂清洗,酸洗,軋制過(guò)程中的軋制油與乳化液的配制,熱處理過(guò)程中的保護(hù)性防護(hù)等。主要是因?yàn)殂~箔在其厚度上相對(duì)于其長(zhǎng)和寬的要求所帶來(lái)的在其表面積的增大,使其更多地與外界接觸直到鈍化工藝后,同時(shí)銅箔在電子信息技術(shù)上的重要技術(shù)參數(shù)表面粗糙度及其后的鍍層粗化也使得表面尤其重要,還有就是在表面相同的氧化腐蝕深度下相對(duì)于其薄的厚度來(lái)說(shuō)也顯得尤其的重要。處理不當(dāng)或者在工藝上存在問(wèn)題時(shí)就會(huì)有可能出現(xiàn)銅箔的整體性尺寸偏小,銅箔的厚度大的局部性尺寸偏差,穿孔或者撕裂,其在內(nèi)部出現(xiàn)蝕坑及裂紋時(shí)對(duì)電子電流的傳輸也會(huì)造成很大的影響。
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