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    臺式掃描電鏡和離子研磨儀在銅箔品質檢測中的應用

     發布時間:2022-06-07 點擊量:61
    銅箔是制作印刷電路板(PCB)、覆銅板(CCL)和鋰離子電池不可缺少的主要原材料。工業用銅箔,根據制造工藝,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,采用電解法生產的金屬銅箔。壓延銅箔即用壓延法生產的銅箔,是將銅板經過多次重復輥軋而制成原箔。兩類銅箔生產工藝不同,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,結構較為疏散。壓延銅箔的加工工藝有所不同,結晶也有所不同,其內部組織結構主要為扁長型結晶,且結構比較密實。

    電解銅箔

    電解銅箔具有成本低的優勢,是目前市場上的主流銅箔產品,根據應用領域不同,主要分為鋰電銅箔和標準銅箔兩大類。通常純度要求 98% 以上。

    為了嚴格控制電解銅箔的品質,通常需要進行重量、各面光澤度、微觀結構等進行檢測。為了觀察到銅箔內部真實的結晶情況,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構。

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    Technoorg Linda 離子研磨儀

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    Phenom 飛納掃描電鏡

    鋰電銅箔

    鋰電銅箔的主要生產工序有溶銅、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向極薄銅箔發展,未來 4μm 及以下會成為主流產品。
     

    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)


    對于銅箔結晶,需要特別注意銅晶粒大小均勻性、幾何形狀、晶粒結晶方向、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,銅箔結晶異常,會影響最終產品的力學、加工及使用性能等。

    結晶異常-孔洞.JPG

    鋰電銅箔結晶異常(孔洞)

    結晶異常-開裂.JPG

    鋰電銅箔結晶異常(開裂)
     

    標準銅箔

    和鋰電銅箔的生產工序有所不同,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,使得產品的質量技術指標符合客戶要求。因此,標準銅箔具有光面和毛面,兩面的微觀結構有明顯的不同。

    銅箔光面結構.PNG

    標準銅箔光面結構 (5,000X)

    銅箔毛面結構.JPG

    標準銅箔毛面結構 (5,000X)


    表面處理后的銅箔毛面,會有微突起形狀的結構產生。這種結構增加了銅箔跟絕緣材料的粘合力,也就是我們標準銅箔的檢測性能里關注的抗剝離性能。電流參數等設置不同,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。

    標準銅箔毛面.JPG

    表面處理工序后的標準銅箔毛面 (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、可穿戴電子產品等領域。通常純度要求 99% 以上。

    通常情況下,需要對內部結構進行微觀結構的觀察和分析,內部的孔隙、不均勻等會導致其在使用過程中產生故障。使用離子研磨儀制樣處理后,結合飛納臺式電鏡,便可以快速檢測內部的結晶情況。

    壓延結晶-不均勻.PNG

    壓延銅箔結晶異常 (不均勻)

    壓延結晶-空隙.PNG

    壓延銅箔結晶異常 (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。標準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用于 EBSD 分析??蛇x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,利于大通量樣本快速交換樣品,顯著縮短換樣時間。完全自動化操作系統,可編程,保存和再現制樣參數,避免不同操作者的造成的人為差異,保證制備高品質無人為假象的樣本,用于 SEM / EBSD 等成像和分析。

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