Kupfer ist aufgrund seiner hohen Attraktivität in einer breiten Palette von Industrieprodukten ein sehr vielseitiges Material.
Kupferfolien werden in Folienwerken durch sehr spezifische Herstellungsverfahren produziert, die sowohl Warm- als auch Kaltwalzen umfassen.
Kupfer findet neben Aluminium als vielseitiges Nichteisenmetall breite Anwendung in Industrieprodukten. Insbesondere in den letzten Jahren ist die Nachfrage nach Kupferfolie für Elektronikprodukte wie Mobiltelefone, Digitalkameras und IT-Geräte stark gestiegen.
Folienherstellung
Dünne Kupferfolien werden entweder durch Elektroabscheidung oder Walzen hergestellt. Bei der Elektroabscheidung muss hochreines Kupfer in einer Säure gelöst werden, um einen Kupferelektrolyten zu erhalten. Diese Elektrolytlösung wird in teilweise eingetauchte, rotierende, elektrisch geladene Trommeln gepumpt. Auf diesen Trommeln wird ein dünner Kupferfilm elektrochemisch abgeschieden. Dieses Verfahren wird auch als Galvanisieren bezeichnet.
Bei der galvanischen Kupferherstellung wird die Kupferfolie aus einer Kupferlösung auf eine rotierende Titantrommel abgeschieden, die an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Die Kathode ist an der Trommel befestigt, die Anode taucht in die Kupferelektrolytlösung ein. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes scheidet sich Kupfer auf der sich sehr langsam drehenden Trommel ab. Die Kupferoberfläche auf der Trommelseite ist glatt, die gegenüberliegende Seite rau. Je langsamer die Trommel dreht, desto dicker wird die Kupferschicht und umgekehrt. Das Kupfer wird von der Kathodenoberfläche der Titantrommel angezogen und sammelt sich dort an. Die matte und die Trommelseite der Kupferfolie durchlaufen unterschiedliche Behandlungszyklen, um das Kupfer für die Leiterplattenfertigung vorzubereiten. Diese Behandlungen verbessern die Haftung zwischen Kupfer und dielektrischer Zwischenschicht beim Kaschieren. Ein weiterer Vorteil der Behandlungen ist die Verlangsamung der Kupferoxidation als Anlaufschutz.
Abbildung 1:Herstellungsverfahren für galvanisch abgeschiedenes Kupfer. Abbildung 2 veranschaulicht die Herstellungsprozesse von gewalzten Kupferprodukten. Walzanlagen lassen sich grob in drei Typen unterteilen: Warmwalzwerke, Kaltwalzwerke und Folienwalzwerke.
Dünne Kupferfolien werden zu Spulen geformt und anschließend chemisch und mechanisch behandelt, bis sie ihre endgültige Form erhalten. Abbildung 2 zeigt schematisch den Walzprozess von Kupferfolien. Ein Block aus gegossenem Kupfer (ca. 5 m × 1 m × 130 mm) wird auf 750 °C erhitzt. Anschließend wird er in mehreren Schritten reversibel warmgewalzt, bis er ein Zehntel seiner ursprünglichen Dicke erreicht hat. Vor dem ersten Kaltwalzen werden die durch die Wärmebehandlung entstandenen Zunderschichten durch Walzen entfernt. Beim Kaltwalzen wird die Dicke auf etwa 4 mm reduziert und die Bleche werden zu Spulen geformt. Der Prozess wird so gesteuert, dass sich das Material nur verlängert, seine Breite aber nicht ändert. Da die Bleche in diesem Zustand nicht weiter geformt werden können (das Material ist stark verfestigt), werden sie einer Wärmebehandlung unterzogen und auf etwa 550 °C erhitzt.
Veröffentlichungsdatum: 13. August 2021