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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

 釋出時間·₪☁↟│:2022-06-07 點選量·₪☁↟│:239
銅箔是製作印刷電路板(PCB)••、覆銅板(CCL)和鋰離子電池*的主要原材料₪▩✘₪•。工業用銅箔╃▩╃,根據製造工藝╃▩╃,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╃▩╃,採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複輥軋而製成原箔₪▩✘₪•。兩類銅箔生產工藝不同╃▩╃,純度要求••、晶型••、效能等也有所不同₪▩✘₪•。
 

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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

Pharos G2.jpg

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)


對於銅箔結晶╃▩╃,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••、晶粒分佈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••、加工及使用效能等₪▩✘₪•。

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(後處理)••、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)


表面處理後的銅箔毛面╃▩╃,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效能裡關注的抗剝離效能₪▩✘₪•。電流引數等設定不同╃▩╃,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佈等也有所不同╃▩╃,其抗剝離效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

表面處理工序後的標準銅箔毛面 (10,000X)


壓延銅箔

壓延銅箔是利用塑性加工原理╃▩╃,透過對銅錠反覆進行軋製 - 退火而成╃▩╃,由於延展性較好╃▩╃,通常用於撓性電路板╃▩╃,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後╃▩╃,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₪▩✘₪•。低能量離子槍用於表面的精細拋光和清潔╃▩╃,製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 還可用於改善和清潔機械拋光後的 SEM 樣品╃▩╃,製備精緻的無損傷樣本應用於 EBSD 分析₪▩✘₪•。可選配更強大的 16 keV 超高能量離子槍用於超硬材料和更快速切削樣本₪▩✘₪•。可選配液氮或 Peltie 冷卻臺╃▩╃,保護對熱敏感的樣品₪▩✘₪•。具備的氣鎖系統╃▩╃,利於大通量樣本快速交換樣品╃▩╃,顯著縮短換樣時間₪▩✘₪•。完全自動化作業系統╃▩╃,可程式設計╃▩╃,儲存和再現制樣引數╃▩╃,避免不同操作者的造成的人為差異╃▩╃,保證製備高品質無人為假象的樣本╃▩╃,用於 SEM / EBSD 等成像和分析₪▩✘₪•。

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