铜箔检测

金属铜具有优异的导电性、可塑性和导热性，制出的铜箔工艺成熟，成本低，已被广泛运用于各个行业。在电子制造行业中，铜箔是生产印制电路板（PCB）的主要原材料，高密度互联技术的发展，对印刷电路板提出更密、更薄、更平的要求；在锂电行业，电解铜箔作为负极集流体，是制备锂离子电池的基础原材料，同样轻薄化也是未来锂电铜箔的发展方向。铜箔的分类 近年来，随着智能消费类电子产品、5G 通信和动力汽车的迅猛发展带动了铜箔行业的繁荣，铜箔已成为国民经济不可或缺的基础性原材料。常规而言铜箔是指厚度小于200 μm 的铜薄膜材料，目前常采用以下几类方法对其进行分类：按应用可分为印制线路板铜箔、覆铜层压板铜箔、装饰用铜箔和锂电池用铜箔等。按生产工艺可分为压延铜箔和电解铜箔。除此之外，还可以按照铜箔厚度和表面形貌进行分类。图1：电解铜箔的分类电解铜箔的应用 压延铜箔延展性优、工艺更复杂且成本高。压延铜箔是通过轧制厚铜板并进行一系列表面处理后形成的铜箔，其优点在于屈服强度和延展性较高、表面粗糙度较低，致密度和弹性较好。缺点在于生产工艺复杂、流程长、成本高，且极限厚度和宽度受到轧辊限制，因此应用受限。电解铜箔工艺较成熟，生产效率高成本低。电解铜箔是以硫酸铜溶液为原料，在电解槽中进行电解达到的。电解槽中以不溶性材料为阳极、阴极辊为阴极，其中阴极辊底部浸在硫酸铜电解液中旋转，溶液中的铜沉积到阴极辊筒的表面形成铜箔。这种方法的优势 在于生产工艺相对压延法简单，成本低，铜箔厚度和宽度可控范围大。目前电解铜箔制造技术已较为成熟，高性能电解铜箔已广泛应用于PCB与锂离子电池制造中。图2.电解生箔的工序流程 电解铜箔的生产壁垒主要在添加剂和阴极辊的选择。阴极辊是生箔机的核心及关键部件，其质量决定铜箔的档次和品质。由于阴极辊长期处于强腐蚀性的工作环境中，表面腐蚀快，要求阴极辊辊面钛材料的微观组织均匀细微化，晶体尺寸一致和低含氢量等，才能保证铜离子在阴极上均匀沉积，得到厚度均匀的铜箔。电解铜箔的微观形貌 如何评价电解铜箔表面晶粒的均匀性是表征铜箔性能的重要指标。扫描电镜作为材料微观尺寸分析的重要工具，在铜箔表面晶粒观察中起到了不可替代的作用。如下图3所示，采用赛默飞智能型钨灯丝扫描电镜AxiaChemiSEM所获的的PCB铜箔毛面形貌图。图3右图铜箔晶体晶粒细小紧密且均匀，结晶组织为等轴、球形晶粒结构。铜箔粗化面呈现较浅而圆的轮廓状，而传统工艺生产的厚铜箔(图3左)是锯齿状或山丘形的表面状态。图3:不同工艺生产的PCB铜箔毛面形貌 铜箔由于具有良好的导电性、柔韧性和适中的电位，耐卷绕和辗压，制造技术成熟，且价格相对低廉，在电池充放电过程中便充当石墨等负极活性材料载体，同时作为负极集流体，将电池活性物质产生的电流汇集起来，以产生更大的输出电流。相比于电子铜箔，锂电铜箔要求铜箔的厚度更薄，表面更光滑，晶粒更细小且均匀。 铜箔厚度越薄，在电芯体积不变的条件下，可以增大活性材料的用量，浆料涂覆厚度增厚，使电芯能量密度提高。除此之外，铜箔表面粗糙度和晶粒大小也直接影响负极活性物质在铜箔表面的附着力。如图4采用赛默飞智能型钨灯丝扫描电镜AxiaChemiSEM所拍摄的锂电铜箔表面形貌。从图中可以看出，铜箔毛面非常平整、无明显缺陷，说明该工艺配方具有较好的整平效果，得到的铜箔组织均匀且具有较好的外观。图4. 不同放大倍数下锂电铜箔表面形貌赛默飞Axia ChemiSEM 赛默飞Axia ChemiSEM全新智能型钨灯丝扫描电镜，具备操作方便，适用人群广泛的特点。全中文操作界面，日常操作无需光阑合轴，内置的用户使用指南方便任何人员进行操作，降低了设备操控性。不仅如此，Axia的高稳定样品仓设计，还可以容纳大而重的样品。标配5种探测器，完善的探测系统和直观的导航系统，可帮助用户快捷、全面的掌握样品信息。赛默飞Axia ChemiSEM智能型钨灯丝扫描电镜参考资料：1. “高性能锂电铜箔紧俏，优质龙头乘东风”-国盛证券研究所.2. 杨森. 锂电池用高性能超薄电解铜箔的研究[D].常州大学.3. 王帅.我国电解铜箔技术现状与趋势前瞻[J].有色金属加工,2023.4. 周启伦. PCB用厚铜箔市场发展与其性能的提高[C],2020.5. 何铁帅,樊斌锋,彭肖林等.极薄高安全性能锂电铜箔的工艺研究[J].山东工业技术,2020.

摘 要：本文介绍使用鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机，配合500N气动双推拉伸夹具及挠性覆铜板剥离夹具，根据《IPC-TM-650试验方法手册》第2.4.9节-1. 柔性介电材料的覆盖铜的剥离强度，进行了挠性覆铜板的剥离试验的实例，通过剥离强度表征覆铜层与基材的粘合强度，试验结果表明，使用鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机能够完全对应挠性覆铜板的剥离试验。 关键词：鲲鹏BOYI 2025电子万能材料试验机 挠性覆铜板 柔性介电材料 剥离试验挠性覆铜板（FPC）是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。FPC又被称为软性电路板、挠性电路板。FPC通过在可弯曲的轻薄塑料片上，嵌入电路设计，使在窄小和有限空间中堆嵌大量精密元件，从而形成可弯曲的挠性电路。此种电路可随意弯曲、折迭重量轻，体积小，散热性好，安装方便，冲破了传统的互连技术。在柔性电路的结构中，组成的材料有绝缘薄膜、导体和粘接剂。其中胶粘剂的一个重要作用就是将绝缘薄膜与导电材料粘接在一起，粘贴的好坏将影响挠性覆铜板的可靠性以及使用寿命，所以粘合强度的测试对挠性覆铜板显得十分必要，而粘合强度则通过剥离强度表征，本应用介绍了挠性覆铜板的剥离强度试验。鲲鹏试验机配备的气动双推拉伸夹具以及挠性覆铜板剥离夹具，可以完全满足标准的要求，气动双推夹具可以快速的夹持样品，提高测试的效率；而挠性覆铜板剥离夹具则是为此类试验专门开发的，具有精度高，阻力小，角度限位准确等优势，可以确保剥离测试过程中的平稳以及角度保持，确保结果准确，除夹具外，试验机主机的高精度以及超过1000HZ的采集频率，可以完整的记录剥离过程中的所有特征数据，给用户提供准确可靠的试验数据，配合智能化的测试软件可以同时提供单试样、多试样、双坐标等各种测试曲线，让不同的用户均可以拥有良好的交互体验，为企业的研发、质量以及产品控制保驾护航。1. 实验部分1.1仪器与夹具BOYI 2025-001 电子万能试验机500N气动双推拉伸夹具挠性覆铜板剥离夹具Smartest软件1.2分析条件试验温度：室温20℃左右载荷传感器：1000N（0.5级） 加载试验速率：50.8mm/min1.3样品及处理本次试验，选取固定粘合宽度为3.00mm的试样，且铜箔表面采用专用胶带进行加强。预先将试样剥离一定距离，剥离端应保证铜箔与胶带黏贴良好，避免出现分成或边缘破损，确保在剥离过程中不会出现断裂情况，同时保证剥离端长度足够，可以被上夹具充分夹持，剥离试验要求试验机夹具夹持端始终与基板保持垂直进行剥离。2试验介绍使用BOYI 2025-001电子万能试验机进行试验，将样品的薄膜层背面通过双面胶，粘贴在剥离夹具的旋转鼓上，铜箔夹在上夹具中，二者成垂直剥离状态，如下（图1）所示。以50.8mm/min的速率进行试验。测量剥离过程中的力以及位移数据，取剥离状态过程中的平均剥离力，得到剥离力并计算剥离强度数据（表1），并生成剥离曲线(图2~3)。图1 测试系统图（主机、夹具）3.结果与结论3.1试验结果 试验后，试样剥离测试的载荷-位移曲线见（图2~3），剥离过程中，细微的力值波动信号被主机捕获，形成稳定的剥离曲线，利用测试软件，可以在在曲线上获取载荷以及位移等数据，并且获取平均剥离强度。具体试验结果如下(表1)。图2 剥离曲线图(多试样) 单试样 局部放大 图3 剥离曲线图(单试样) 图4 试样剥离状态表1.测试结果试样编号剥离强度(N/mm)1#0.912#0.913#0.964#0.925#0.95平均值0.93 从上(表1)数据以及剥离后试样状态可以看出，整个测试过程中，试样剥离状态平稳，波动非常小，无异常剥离现象， 5个试样结果平均值非常接近，最大值与最小值相差在0.2N/mm以内。从本次试验结果可以体现出鲲鹏BOYI 2025-001 电子万能试验机的高精度及高稳定性。4.结论 综上所述，鲲鹏BOYI 2025-001 电子万能试验机、500N气动双推拉伸夹具及挠性覆铜板剥离夹具，可以完全满足《IPC-TM-650试验方法手册》第2.4.9节1-柔性介电材料的覆盖铜的剥离强度标准要求，高效高质完成试验。通过高精度高采样率的测试系统，可以获得覆铜板的各项力学数据，且稳定可靠，这对于挠性覆铜板产业的技术发展非常重要，能够为企业的产品研发、品质管理，以及该行业的标准化、规范化提供数据支持与技术保障。

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