[发明专利]一种穿孔箔的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子箔技术领域，具体为一种穿孔箔的制作方法。

背景技术

电子级的穿孔箔主要应用于超级电容、锂离子电池、动力电池、镍氢电池之集流体、也可使用于光学反射层及以铝箔、铜箔为基底之涂层。

穿孔箔主要分为食品包装用及电子用，食品包装用穿孔箔系以1235…等。双零铝箔作为加工材料，大多使用冲孔方式完成。因其强度相对较差，纯度较低，且对于孔径及间距要求较低，无法供给电池、电容涂布使用。

电子穿孔箔当作超级电容、锂离子电池及动力电池的集流体时，是石墨预掺锂及电活性物质填充的关键，穿孔箔提供的孔道，使锂源(锂金属或含锂化合物)在外部电路短路的情况下，迅速且均匀地向负极掺杂锂离子(层迭或卷绕正极和负极的大容量锂离子电容器)。可承载电活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出，且提供覆着力及减少集流体重量，增加单位密度的功率及能量。故孔隙率及分布密度，孔形大小，为是否适用于电池涂布使用的关键。穿孔箔孔径最佳大小0.5～100um间

现有的穿孔箔加工方式有：冲孔处理、蚀刻处理和板模辅助电化学蚀刻。

目前相关开发及生产公司-日本三井金属、制箔株式会社、金属工业株式会社、东洋铝株式会社。

蚀刻处理分为光蚀刻(使用光罩)，电解蚀刻及激光蚀刻。

光蚀刻首先在2011年日本专利公开的大批量制作穿孔箔的方法，过程使用凹版印刷，转印印刷及网版印刷等方式在金属膜表面均匀涂布一层光阻剂，再以光罩的方式使用紫外光在光阻剂上形成所要的图像，再以蚀刻液腐蚀所需形状，一般以此法制作之穿孔箔孔径都在100um以下。

电解蚀刻处理是通过控制电流波形、配液组成、温度变化及反应时间来控制穿孔箔的图形形状。所使用基材为高压阳极铝箔所制备之穿孔箔孔径约为1～100um，而后还需去除表面的绝缘氧化铝层。

激光蚀刻可以制备出尺寸更小的穿孔箔，但激光蚀刻的对位要求高，蚀刻深度有限，容易造成不穿孔现象，且相对成本较高，叫不事宜大量生产。

板模辅助电化学沉积处理，其处理方式包括：1. 为制作模板其模板可为单分散球体、高电流密度电沉积过程中产生的氢气泡；2. 在模板上沉积前驱物-使用化学或电化学方式将前驱物填入空隙中并进行固化3. 去除模板得穿孔箔。

冲孔处理工艺简单，相对成本较低，是目前较适合大量生产的方式。

但是，以上制作方法在实际生产中还存在鸽子的缺陷：

光蚀刻法必须于铝箔之上先涂布一层光阻剂，在经过光罩的方式设计出所需的孔形，在进行腐蚀，而后洗去多余的光阻剂。若需大量生产。需先经过涂布、对位光罩，再入腐蚀槽及最后的有机溶剂清洗。为避免设备环境彼此间的影响，需分为三大段工序1.涂布对位光罩2.铝箔腐蚀3.去除光阻剂及烘干。各段对环境需求相对一般腐蚀严苛。且因铝箔腐蚀药剂关系，不宜将三段和一连续生产，造成机台保养负担。

电解腐蚀法工序同样需分为三道，具体为：1. 阳极处理、2. 化学或电化学腐蚀、3. 电晕或(电)化学法去除氧化物，而最后道制程在处理工艺上容易造成不均影响后续使用。

激光蚀刻可以制备出尺寸更小的穿孔箔，但激光蚀刻的对位要求高，蚀刻深度有限，容易造成不穿孔现象，且相对成本较高，叫不事宜大量生产。

板模辅助电化学沉积处理，其板模制作及量化便是一项需要时间管控的制程，且填充得均匀度及去除模板的方式接使本项制程难度增加。

冲孔处理工艺简单，相对成本较低，是目前较适合大量生产的方式，其质量关键在于模具，通常处理穿孔制备穿孔模极限约在100um，一般则都落在300um以上，xm且，冲孔后的铝箔于孔隙周围会有毛边，因此需要除毛边的工序。一般冲模针尖皆在300um以上，孔隙越小，针尖越细，满足不了冲孔的强度，一般频率约100/180次/分钟。

发明内容

本发明的目的是提供一种穿孔箔的制作方法，具有加工精度高、产品可靠性好、工序能力强和成本低廉的特点。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种穿孔箔的制作方法，以铝箔为原料，包括腐蚀工序，在进行腐蚀工序前，还包括退火工序，所述退火工序的条件为：退火温度为200～600℃，热处理时间为10min～24小时。

进一步地，所述腐蚀工序使用腐蚀液和缓冲液混合体系，所述腐蚀液为10%的盐酸，所述缓冲液为含铝化合物溶液比例视所需孔径大小调整。

进一步地，所述缓冲液的浓度为0.0001～2mol/L，所述缓冲液的温度为30~60℃。