Fabricação de folha de cobre por eletrodeposição (ED) – Principais processos

A folha de cobre eletrodepositada tornou-se um tema em destaque nos últimos anos devido à transição energética, à sustentabilidade e às questões geopolíticas relacionadas à cadeia de suprimentos global. Além disso, a folha de cobre eletrodepositada é um material essencial em nosso mundo digital moderno, sendo utilizada em todos os dispositivos eletrônicos, desde computadores e telefones até os equipamentos eletrônicos mais simples. Portanto, a folha de cobre eletrodepositada é considerada um material fundamental e estratégico para o futuro da nossa sociedade.

Neste artigo do blog, veremos os principais processos de fabricação da folha de cobre por eletrodeposição. Começaremos pela parte mais importante: o processo de eletrodeposição com tambores de titânio como cátodos e os ânodos, seguido pelo tratamento de superfície com esses ânodos.

O processo de eletrólise consiste na redução e deposição de íons de cobre dissolvidos por meio de uma corrente elétrica, a fim de formar uma fina camada metálica, semelhante a uma folha metálica, na superfície do tambor de titânio que funciona como cátodo.

A qualidade da folha de cobre eletrolítica varia significativamente dependendo da matéria-prima, da densidade de corrente e dos aditivos utilizados na eletrólise. O valor da rugosidade superficial da folha de cobre eletrolítica também varia. Por que a rugosidade da folha de cobre eletrolítica é importante? A lisura e a rugosidade da superfície da folha de cobre eletrodepositada têm um efeito significativo (perda de condutividade) na adesão a diversos materiais de substrato e no fluxo de corrente que passa pela folha de cobre em placas de circuito impresso. Em outras palavras, quanto mais lisa for a superfície da folha de cobre eletrodepositada, melhor será o fluxo de corrente (menor perda de condutividade) e mais suave será o fluxo de sinais na banda de alta frequência (redução da perda de transmissão).

O processo de eletrólise da folha de cobre eletrolítico requer dois tipos de eletrodos: cátodo e ânodo. Os eletrolisadores geralmente consistem em um tambor de titânio como cátodo e um ânodo, o DSA®.

Cátodo (tambor de titânio)

Por meio de um processo de eletrólise, a folha metálica de cobre é reduzida e depositada na superfície do tambor de titânio do cátodo. Como esse cátodo é curvo, ele possui uma estrutura semelhante a um tambor. A espessura da folha de cobre pode ser controlada pela velocidade de rotação e pela densidade de corrente do tambor. Além disso, as condições da superfície do tambor de titânio do cátodo afetam a rugosidade da superfície da folha de cobre. Como resultado, é possível obter folhas de cobre brilhantes e foscas voltadas para o tambor.

Ânodos e estruturas de ânodos

O ânodo também desempenha um papel importante no processo eletrolítico de cobre. Na otimização do processo de fabricação, o ânodo deve ser moldado para se adequar à estrutura do tambor de titânio do cátodo. Portanto, um ânodo radial deveria, teoricamente, ser a melhor escolha. No entanto, considerando aspectos econômicos, como custo e manutenção, pode-se afirmar que a adoção de um ânodo removível é a estrutura de ânodo mais adequada (veja a imagem acima).

De fato, a De Nora produz ânodos para esse processo de fabricação de cobre eletrolítico. Os ânodos DSA® apresentam múltiplas vantagens em relação a outros ânodos, tais como: longa vida útil do ânodo e economia de energia. A vida útil dos ânodos DSA® é mostrada na Figura 3. Os resultados mostram que o ânodo DSA® tem uma vida útil mais longa do que o eletrodo de titânio revestido com platina. O material de base do eletrodo DSA® quase não se deforma nem se desgasta devido à eletrólise.

Figura 4 mostra o potencial do ânodo em ácido sulfúrico.Pode-se observar que o ânodo DSA® contribui para a economia de energia e a redução dos custos energéticos.

• Todos os ânodos e projetos de estrutura de ânodos (ânodo removível, radial, segmentado) adotam tecnologia avançada ou patenteada.

• Os ânodos da De Nora podem ser utilizados em diversas condições de trabalho e são capazes de produzir folhas de todas as qualidades e espessuras (incluindo folhas ultrafinas).

Diferentes tratamentos de superfície são utilizados no processo de fabricação da folha de cobre eletrolítica, dependendo da finalidade. Primeiramente, a superfície da própria folha de cobre é lavada para depositar nódulos de cobre. Isso altera a rugosidade da folha. Em seguida, é realizado um processo de prevenção contra corrosão para impedir a oxidação da superfície da folha de cobre (evitar a formação de óxido de cobre). Isso evita que o desempenho condutor da folha de cobre se degrade com o tempo. Como toque final, protegemos a folha de cobre contra produtos químicos e calor. Isso torna a folha de cobre resistente a uma ampla gama de produtos químicos e ao calor, bem como a algumas influências físicas.

Existem vários tipos de tratamento de superfície, dependendo da aplicação, e, para conferir tais propriedades à folha de cobre, cada ânodo é personalizado de acordo com essas necessidades.

De fato, a De Nora fabrica ânodos para o processo de fabricação do tratamento de superfície da folha de cobre eletrodepositada. Os ânodos DSA® oferecem várias vantagens em relação a outros ânodos, incluindo:

• Economia de energia

• Longa vida útil do ânodo

• Propriedades específicas adaptadas a essa aplicação

Os ânodos desempenham um papel importante em cada processo e, sem eles, o processo de fabricação não seria possível de forma eficiente. É por isso que a De Nora tem como objetivo oferecer a melhor solução para as necessidades de cada cliente e ajudá-los a atingir suas metas de produção.