引言
科技發展日新月異的信息時代，電解銅箔作爲電子工業的基礎材料廣泛地應用於印刷電路板（PCB）行業，肩負着傳輸電子信號及進行電力傳輸、溝通的重任，因而被形象的稱之爲“神經網絡”[1]。近年來伴隨着電子工業的高速發展，印製電路板用量與日俱增，電解銅箔在電子行業的發展中佔據了舉足輕重的地位，科技的進步呼喚着其向着高性能、高生產率的方向發展[2~5]。實際生產中我們綜合考慮經濟效益、環境效益等多方面的因素，力求獲得性能和效益雙贏。
本文通過直流電沉積方法制備銅箔，通過控制電鍍液的pH 值、極板間距、不同沉積方式的電流密度、沉積溫度以及在鍍液中加入添加劑來獲得不同的銅鍍層。探討pH 值、極板間距、電流密度和添加劑對鍍層的表面形貌和質量的影響。
1 實驗方法
實驗以 99%鈦片爲陰極，99%銅片爲可溶性陽極，兩極板表面均勻塗覆一層室溫硅橡膠以保持電絕緣，只露出中央一部分面積爲2.5cm2 作爲反應表面，兩極板大小相同，經砂紙打磨、乙醇清洗後平行相對放置於電解液中。
電解液用去離子水配置，直流靜態沉積，CuSO4 ·5H2O 控制在200g/ L，溫度65℃。試驗所用的CuSO4 ·5H2O , CuCl2 ·2H2O，H2SO4，HCl，無水乙醇以及明膠、硫脲、十二烷基磺酸鈉等均爲分析純試劑。
實驗使用的主要儀器有XJL7232 穩定直流電源、電熱恆溫水浴鍋、電解槽、JOEL-JSM6700F 掃描電子顯微鏡（SEM）。
2 結果與討論
2.1 pH 值對陰極銅沉積的影響
電沉積銅箔需要在酸性溶液中進行控制，pH 值是控制獲得銅箔質量的一個重要條件。由於電解液的電阻隨酸度的增加而降低，故在電沉積成本方面考慮，爲了降低電耗，一般以採用高酸性的電解液組成較爲有利。然而，一味增加電解液硫酸含量的同時會帶來新的問題：酸耗增大, 提高相應設備防腐性能致使成本的提高[6]。
反映了電解液pH 值對電解銅箔宏觀形貌的影響，爲相應的電子顯微鏡觀察結果。通過目測pH 爲2-3 的時候電沉積得到陰極銅表面更爲平整、光滑。
從掃描照片可以看出pH=2 時，電沉積表面較均勻平整，組織均勻細小，當pH 過大或過小時，沉積顆粒比較大，由於晶核成核數量減少，而晶粒生長速度相對較快，出現了大的塊狀凸起結晶，表面平整性較差。
2.2 極板間距對陰極銅沉積的影響
電沉積採取不同的極板間距，對沉積層產生不同的影響。通過電解槽槽蓋上的滑塊裝置調整電沉積極板間距得到陰極銅箔。
反映了極板間距對陰極電解銅箔宏觀形貌的影響。電沉積極板間距爲10mm 時，陰極銅表面出現一些小粒狀結晶；極板間距20mm 到30mm 的時候得到的陰極銅表面最爲平整、光滑；極板間距40mm 時，平整度略有下降；隨着極板間距繼續增大，粒狀結晶逐漸增多增大，直至達到70mm 出現長粒狀的結晶。
通過目測極板間距爲10-20mm 的時候電沉積得到陰極銅表面更爲平整、光滑。
可能的原因是由於有的銅離子在沒有到達陰極表面適當的位置就開始還原出來，從而導致在銅的表面上形成新的.結晶點，還原出來的銅在新生長點逐漸沉積，最終形成顆粒狀和枝狀結晶導致銅箔表面粗糙[7]
2.3 電流密度對陰極銅質量
的影響電沉積採取不同的電流密度，對沉積層產生不同的影響。反映了電流密度對陰極電解銅箔表面宏觀形貌的影響。
當電流密度較小時，銅箔表面存在粉晶，隨着電流密度的增大，粉晶減少，銅箔在300A/m2 時呈現平整光滑的表面形態，當電流密度升至400A/m2 接近極限電流密度時，銅箔表面平整光滑但顏色變暗。推測是當電流密度比較高時，陰極析氫現象過於嚴重，導致顏色變暗。
是不同電流密度下電解銅箔的微觀形貌，可以看出，在電流密度比較低的情況下銅箔表面結晶粒子比較大，質地疏鬆，隨着電流密度的增大，晶粒逐漸減小，更趨向於緻密化。但電流密度達到300A/m2 時，銅箔結晶平整均勻，而當電流密度繼續上升到達400A/m2，銅箔出現厚厚的大塊狀的結晶形態。主要是由於在低的電流密度下，接近已形成晶核的地方,由於擴散作用, 能及時補充由放電而引起的銅離子的減少, 使溶液中銅離子的貧化現象不甚顯著, 一旦有晶核形成，其他銅離子被吸附而導致晶粒能無阻擋地繼續長大, 晶粒長大相對於形核佔優勢，所以獲得銅箔質地疏鬆[8~9]；隨着電流密度的增大，形核數量上升，大晶粒疏鬆的狀態逐漸得到改善；當電流密度達到300A/m2，得到晶粒細小均勻，平整緻密；電流密度繼續增大，可能超過極限電流密度，由於銅離子運動速度很快，貧化現象嚴重，電沉積表面的銅離子供應不足，造成銅箔表面質量急劇下降，表面不再平整，形成厚的大塊狀結構相互緊湊的擠在一起，局部甚至出現空洞或者燒焦現象。