Fabricación de láminas de cobre electrodepositadas (ED): procesos clave

La lámina de cobre electrodepositada se ha convertido en un tema de gran actualidad en los últimos años debido a la transición energética, la sostenibilidad y los problemas geopolíticos relacionados con la cadena de suministro global. Además, la lámina de cobre electrodepositada es un material clave en nuestro mundo digital moderno, ya que se utiliza en todos los dispositivos electrónicos, desde ordenadores y teléfonos hasta los equipos electrónicos más sencillos. Por lo tanto, la lámina de cobre electrodepositada se considera un material clave y estratégico para el futuro de nuestra sociedad.

En este artículo del blog, veremos los procesos clave de la fabricación de la lámina de cobre electrodepositada. Comenzaremos por la parte más importante, el proceso de electrodeposición con los tambores de titanio como cátodos y los ánodos, seguido del tratamiento superficial de dichos ánodos.

El proceso de electrólisis consiste en reducir y depositar iones de cobre disueltos mediante una corriente eléctrica para formar una fina capa metálica, similar a una lámina metálica, sobre la superficie del tambor de titanio que actúa como cátodo.

La calidad de la lámina de cobre electrolítico varía considerablemente en función de la materia prima, la densidad de corriente y los aditivos utilizados en la electrólisis. El valor de rugosidad superficial de la lámina de cobre electrolítico también varía. ¿Por qué es importante la rugosidad de la lámina de cobre electrolítico? La suavidad y la rugosidad de la superficie de la lámina de cobre electrodepositada tienen un efecto significativo (pérdida en el conductor) sobre la adhesión a diversos materiales de sustrato y sobre la corriente que fluye a través de la lámina de cobre en las placas de circuito impreso. En otras palabras, cuanto más lisa sea la superficie de la lámina de cobre electrodepositada, mejor será el flujo de corriente (menor pérdida en el conductor) y más fluido será el paso de las señales en la banda de alta frecuencia (reducción de la pérdida de transmisión).

El proceso de electrólisis de la lámina de cobre electrolítico requiere dos tipos de electrodos: cátodo y ánodo. Los electrolizadores suelen constar de un tambor de titanio como cátodo y un ánodo, DSA®.

Cátodo (tambor de titanio)

Mediante un proceso de electrólisis, la lámina de cobre metálico se reduce y se deposita sobre la superficie del tambor de titanio del cátodo. Dado que este cátodo es curvo, tiene una estructura similar a la de un tambor. El espesor de la lámina de cobre puede controlarse mediante la velocidad de rotación y la densidad de corriente del tambor. Además, el estado de la superficie del tambor de titanio del cátodo influye en la rugosidad de la superficie de la lámina de cobre. Como resultado, se pueden obtener láminas de cobre tanto brillantes como mates en la cara que da al tambor.

Ánodos y estructuras de ánodos

El ánodo también desempeña un papel importante en el proceso electrolítico del cobre. Para optimizar el proceso de fabricación, el ánodo debe tener una forma que se adapte a la estructura del tambor de titanio del cátodo. Por lo tanto, un ánodo radial debería ser, en teoría, la mejor opción. Sin embargo, teniendo en cuenta aspectos económicos como el coste y el mantenimiento, puede afirmarse que la estructura de ánodo más adecuada es la de un ánodo extraíble (véase la imagen superior).

De hecho, De Nora fabrica ánodos para este tipo de proceso de fabricación de cobre electrolítico. Los ánodos DSA® presentan múltiples ventajas frente a otros ánodos, tales como: una larga vida útil y ahorro energético. La vida útil de los ánodos DSA® se muestra en la Figura 3. Los resultados indican que el ánodo DSA® tiene una vida útil más larga que el electrodo de titanio recubierto de platino. El material base del electrodo DSA® apenas se deforma ni se desgasta debido a la electrólisis.

La figura 4 muestra el potencial del ánodo en ácido sulfúrico. Se puede observar que el ánodo DSA® contribuye al ahorro de energía y a la reducción de los costes energéticos.

• Todos los ánodos y diseños de estructuras de ánodos (ánodo extraíble, radial, segmentado) incorporan tecnología avanzada o patentada.

• Los ánodos De Nora pueden utilizarse en una amplia variedad de condiciones de trabajo y permiten producir láminas de todas las calidades y espesores (incluidas las láminas ultrafinas).

En el proceso de fabricación de la lámina de cobre electrolítico se utilizan diferentes tratamientos superficiales en función de la finalidad. En primer lugar, se lava la superficie de la propia lámina de cobre para depositar nódulos de cobre. Esto modifica la rugosidad de la lámina. A continuación, se lleva a cabo un proceso de prevención de la corrosión para evitar la oxidación de la superficie de la lámina de cobre (evitar la formación de óxido de cobre). De este modo se evita que el rendimiento conductivo de la lámina de cobre se degrade con el paso del tiempo. Como toque final, protegemos la lámina de cobre frente a los productos químicos y el calor. Esto hace que la lámina de cobre sea resistente a una amplia gama de productos químicos y al calor, así como a algunas influencias físicas.

Existen varios tipos de tratamiento superficial en función de la aplicación y, con el fin de conferir dichas propiedades a la lámina de cobre, cada ánodo se personaliza según dichas necesidades.

De hecho, De Nora fabrica ánodos para el proceso de fabricación del tratamiento superficial de la lámina de cobre electrodepositada. Los ánodos DSA® ofrecen varias ventajas con respecto a otros ánodos, entre las que se incluyen:

• Ahorro energético

• Larga vida útil del ánodo

• Propiedades específicas adaptadas a esta aplicación

Los ánodos desempeñan un papel importante en cada proceso y, sin ellos, el proceso de fabricación no podría llevarse a cabo de forma eficiente. Por eso, De Nora tiene como objetivo ofrecer la mejor solución para las necesidades de cada cliente y ayudarles a alcanzar sus objetivos de fabricación.