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臺式掃描電鏡和離子研磨儀在銅箔品質(zhì)檢測中的應(yīng)用

 更新時間:2022-06-07 點擊量:1550
銅箔是制作印刷電路板(PCB)、覆銅板(CCL)和鋰離子電池*的主要原材料。工業(yè)用銅箔,根據(jù)制造工藝,通常分為電解銅箔和壓延銅箔兩大類。

電解銅箔是指以銅料為主要原料,采用電解法生產(chǎn)的金屬銅箔。壓延銅箔即用壓延法生產(chǎn)的銅箔,是將銅板經(jīng)過多次重復(fù)輥軋而制成原箔。兩類銅箔生產(chǎn)工藝不同,純度要求、晶型、性能等也有所不同。
 

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電解銅箔晶型.PNG

掃描電鏡(SEM)下電解銅箔的晶型


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壓延銅箔晶型.JPG

掃描電鏡(SEM)下壓延銅箔的晶型

電解銅箔的晶格為球型,結(jié)構(gòu)較為疏散。壓延銅箔的加工工藝有所不同,結(jié)晶也有所不同,其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)主要為扁長型結(jié)晶,且結(jié)構(gòu)比較密實。

電解銅箔

電解銅箔具有成本低的優(yōu)勢,是目前市場上的主流銅箔產(chǎn)品,根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域不同,主要分為鋰電銅箔和標(biāo)準(zhǔn)銅箔兩大類。通常純度要求 98% 以上。

為了嚴(yán)格控制電解銅箔的品質(zhì),通常需要進行重量、各面光澤度、微觀結(jié)構(gòu)等進行檢測。為了觀察到銅箔內(nèi)部真實的結(jié)晶情況,制樣的過程非常重要。使用離子研磨儀進行表面拋光處理,結(jié)合方便快捷的飛納臺式掃描電鏡,可以快速、清晰地觀察銅箔的晶型結(jié)構(gòu)。

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Technoorg Linda 離子研磨儀

Pharos G2.jpg

Phenom 飛納掃描電鏡

鋰電銅箔

鋰電銅箔的主要生產(chǎn)工序有溶銅、生箔、分切三步,一般厚度為 4.5-20μm 的雙光銅箔。目前鋰電池銅箔已經(jīng)向極薄銅箔發(fā)展,未來 4μm 及以下會成為主流產(chǎn)品。
 

鋰電池截面.PNG

飛納電鏡下鋰電池截面 (5,500X)


鋰電銅箔晶型.JPG

飛納電鏡下鋰電銅箔的晶型 (10,000X)


對于銅箔結(jié)晶,需要特別注意銅晶粒大小均勻性、幾何形狀、晶粒結(jié)晶方向、晶粒的晶軸排列一致性、晶粒分布密集及電場能的均勻一致性等,因此,銅箔結(jié)晶異常,會影響最終產(chǎn)品的力學(xué)、加工及使用性能等。

結(jié)晶異常-孔洞.JPG

鋰電銅箔結(jié)晶異常(孔洞)

結(jié)晶異常-開裂.JPG

鋰電銅箔結(jié)晶異常(開裂)
 

標(biāo)準(zhǔn)銅箔

和鋰電銅箔的生產(chǎn)工序有所不同,主要有:溶銅、生箔、表面處理(后處理)、分切四步工序。表面處理工序是對原箔進行酸洗、有機防氧化、粗化固化等處理,使得產(chǎn)品的質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)符合客戶要求。因此,標(biāo)準(zhǔn)銅箔具有光面和毛面,兩面的微觀結(jié)構(gòu)有明顯的不同。

銅箔光面結(jié)構(gòu).PNG

標(biāo)準(zhǔn)銅箔光面結(jié)構(gòu) (5,000X)

銅箔毛面結(jié)構(gòu).JPG

標(biāo)準(zhǔn)銅箔毛面結(jié)構(gòu) (5,000X)


表面處理后的銅箔毛面,會有微突起形狀的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。這種結(jié)構(gòu)增加了銅箔跟絕緣材料的粘合力,也就是我們標(biāo)準(zhǔn)銅箔的檢測性能里關(guān)注的抗剝離性能。電流參數(shù)等設(shè)置不同,單個微突起的形狀,單位表面積的密度以及微峰和微谷的分布等也有所不同,其抗剝離性能和機械強度也有所不同,以滿足不同的使用需求。

標(biāo)準(zhǔn)銅箔毛面.JPG

表面處理工序后的標(biāo)準(zhǔn)銅箔毛面 (10,000X)


壓延銅箔

壓延銅箔是利用塑性加工原理,通過對銅錠反復(fù)進行軋制 - 退火而成,由于延展性較好,通常用于撓性電路板,5G 通訊、無人機、可穿戴電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。通常純度要求 99% 以上。

通常情況下,需要對內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行微觀結(jié)構(gòu)的觀察和分析,內(nèi)部的孔隙、不均勻等會導(dǎo)致其在使用過程中產(chǎn)生故障。使用離子研磨儀制樣處理后,結(jié)合飛納臺式電鏡,便可以快速檢測內(nèi)部的結(jié)晶情況。

壓延結(jié)晶-不均勻.PNG

壓延銅箔結(jié)晶異常 (不均勻)

壓延結(jié)晶-空隙.PNG

壓延銅箔結(jié)晶異常 (明顯孔隙)

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全自動離子研磨儀 SC-2100 配備高低能量兩支離子槍。標(biāo)準(zhǔn)配置的高能量離子槍進行快速切削。低能量離子槍用于表面的精細拋光和清潔,制備適用出半導(dǎo)體故障分析和銅箔等材料分析的 SEM 用橫斷面樣品。SC-2000 還可用于改善和清潔機械拋光后的 SEM 樣品,制備精致的無損傷樣本應(yīng)用于 EBSD 分析。可選配更強大的 16 keV 超高能量離子槍用于超硬材料和更快速切削樣本??蛇x配液氮或 Peltie 冷卻臺,保護對熱敏感的樣品。具備的氣鎖系統(tǒng),利于大通量樣本快速交換樣品,顯著縮短換樣時間。*自動化操作系統(tǒng),可編程,保存和再現(xiàn)制樣參數(shù),避免不同操作者的造成的人為差異,保證制備高品質(zhì)無人為假象的樣本,用于 SEM / EBSD 等成像和分析。

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