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復(fù)合銅箔是指在塑料薄膜 PET、PP、PI 等材質(zhì)表面上采用磁控濺射、蒸鍍、離子置換等方式,將銅均勻地鍍在塑料薄膜表面從而制作而成的一種新型材料。先進院科技預(yù)計 2025年滲透率將超 10%,2022-2025 年復(fù)合銅箔市場需求量有望從 1.98 億元增長至 169.19億元,年復(fù)合增長率高達 360%。
1. 兩步法:磁控濺射+水介質(zhì)電鍍
1)磁控濺射對高分子膜進行活化。由于PET/PP表面不導(dǎo)電,無法直接進行電鍍,需要先對高分子材料進行表面處理、活化,濺射形成方阻小于2Ω(厚度約為30nm-70nm)的金屬銅膜;
2)水介質(zhì)電鍍加厚金屬層至實現(xiàn)導(dǎo)電功能。在磁控濺射形成基礎(chǔ)銅膜后,通過水介質(zhì)電鍍的方法將兩邊銅層分別增厚至1μm左右,實現(xiàn)集流體導(dǎo)電的功能,與傳統(tǒng)銅箔工藝上具有相通性。
磁控濺射是一種物理氣相沉積(PVD)方法,將氬離子在真空+強電場條件下加速轟擊銅靶表面,使銅靶材發(fā)生濺射,濺射的銅原子沉積在PET基膜表面形成30-70nm的薄銅層。
水介質(zhì)電鍍是指PET PP PI基膜經(jīng)過磁控濺射(真空蒸鍍)后有導(dǎo)電性,在電鍍液中正反兩面通電,進行金屬化沉積。
具體來說,將待鍍件接通陰極放入電解質(zhì)溶液(例如硫酸銅)中,將金屬板接通陽極(例如銅球),在外界直流電的作用下,金屬銅以二價銅離子的形式進入鍍液,并不斷遷移到陰極表面發(fā)生還原反應(yīng),在陰極上得到電子還原成金屬銅,逐步在鍍件上形成金屬銅鍍層。水電鍍速度快,生產(chǎn)效率高,微米級鍍銅可以一次成型。
2. 三步法:磁控濺射+真空蒸鍍+水介質(zhì)電鍍
在磁控濺射后增加真空蒸鍍環(huán)節(jié),目的是提高沉積速度,真空蒸鍍的沉積速度是磁控濺射的3-4倍,可以快速補足銅膜到適合電鍍的厚度。
真空蒸鍍是一種物理氣相沉積(PVD)方法,把金屬熔化成液態(tài),形成金屬蒸汽開始揮發(fā),然后把蒸汽中銅原子冷凝在PET表面沉積和成長。
兩步法和三步法的基本原理相同,但具體的性能、工藝成本、良率有所差別:
兩步法 |
三步法 |
|
性能 |
較好 |
真空蒸鍍顆粒更大、均勻度改善有限、存在燙損基膜的風(fēng)險 |
良率 |
較好 |
真空蒸鍍存在高溫燙傷PET基底問題 |
生產(chǎn)效率 |
相對慢 |
較好 真空蒸鍍沉積效率更高,可以更快沉積至種子銅層厚度 |
生產(chǎn)成本 |
相對低 |
三步法新增蒸鍍設(shè)備(預(yù)計800萬元/臺) |
濺射/電鍍工藝:
濺射/電鍍工藝的出發(fā)材料是尺寸穩(wěn)定性良好的耐熱性膜。最初的步驟是在活性化的聚酰亞胺膜的表面上采用濺射工藝形成植晶層。這種植晶層可以確保對于導(dǎo)體基體層的粘結(jié)強度,同時擔(dān)負著電鍍用的導(dǎo)體層的任務(wù)。通常使用鎳或者鎳合金,為了確保導(dǎo)電性,再在鎳或鎳合金層上濺射薄層銅,然后電鍍加厚到規(guī)定厚度的銅。
復(fù)合銅箔是指在塑料薄膜 PET、PP、PI 等材質(zhì)表面上采用磁控濺射、蒸鍍、離子置換等方式,將銅均勻地鍍在塑料薄膜表面從而制作而成的一種新型材料。先進院科技預(yù)計 2025年滲透率將超 10%,2022-2025 年復(fù)合銅箔市場需求量有望從 1.98 億元增長至 169.19億元,年復(fù)合增長率高達 360%。
1. 兩步法:磁控濺射+水介質(zhì)電鍍
1)磁控濺射對高分子膜進行活化。由于PET/PP表面不導(dǎo)電,無法直接進行電鍍,需要先對高分子材料進行表面處理、活化,濺射形成方阻小于2Ω(厚度約為30nm-70nm)的金屬銅膜;
2)水介質(zhì)電鍍加厚金屬層至實現(xiàn)導(dǎo)電功能。在磁控濺射形成基礎(chǔ)銅膜后,通過水介質(zhì)電鍍的方法將兩邊銅層分別增厚至1μm左右,實現(xiàn)集流體導(dǎo)電的功能,與傳統(tǒng)銅箔工藝上具有相通性。
磁控濺射是一種物理氣相沉積(PVD)方法,將氬離子在真空+強電場條件下加速轟擊銅靶表面,使銅靶材發(fā)生濺射,濺射的銅原子沉積在PET基膜表面形成30-70nm的薄銅層。
水介質(zhì)電鍍是指PET PP PI基膜經(jīng)過磁控濺射(真空蒸鍍)后有導(dǎo)電性,在電鍍液中正反兩面通電,進行金屬化沉積。
具體來說,將待鍍件接通陰極放入電解質(zhì)溶液(例如硫酸銅)中,將金屬板接通陽極(例如銅球),在外界直流電的作用下,金屬銅以二價銅離子的形式進入鍍液,并不斷遷移到陰極表面發(fā)生還原反應(yīng),在陰極上得到電子還原成金屬銅,逐步在鍍件上形成金屬銅鍍層。水電鍍速度快,生產(chǎn)效率高,微米級鍍銅可以一次成型。
2. 三步法:磁控濺射+真空蒸鍍+水介質(zhì)電鍍
在磁控濺射后增加真空蒸鍍環(huán)節(jié),目的是提高沉積速度,真空蒸鍍的沉積速度是磁控濺射的3-4倍,可以快速補足銅膜到適合電鍍的厚度。
真空蒸鍍是一種物理氣相沉積(PVD)方法,把金屬熔化成液態(tài),形成金屬蒸汽開始揮發(fā),然后把蒸汽中銅原子冷凝在PET表面沉積和成長。
兩步法和三步法的基本原理相同,但具體的性能、工藝成本、良率有所差別:
兩步法 |
三步法 |
|
性能 |
較好 |
真空蒸鍍顆粒更大、均勻度改善有限、存在燙損基膜的風(fēng)險 |
良率 |
較好 |
真空蒸鍍存在高溫燙傷PET基底問題 |
生產(chǎn)效率 |
相對慢 |
較好 真空蒸鍍沉積效率更高,可以更快沉積至種子銅層厚度 |
生產(chǎn)成本 |
相對低 |
三步法新增蒸鍍設(shè)備(預(yù)計800萬元/臺) |
濺射/電鍍工藝:
濺射/電鍍工藝的出發(fā)材料是尺寸穩(wěn)定性良好的耐熱性膜。最初的步驟是在活性化的聚酰亞胺膜的表面上采用濺射工藝形成植晶層。這種植晶層可以確保對于導(dǎo)體基體層的粘結(jié)強度,同時擔(dān)負著電鍍用的導(dǎo)體層的任務(wù)。通常使用鎳或者鎳合金,為了確保導(dǎo)電性,再在鎳或鎳合金層上濺射薄層銅,然后電鍍加厚到規(guī)定厚度的銅。
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