CN1834293A - 电镀用阳极铜球的制造方法 - Google Patents

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柚木雅纪
佐藤孝雄
野村章二
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    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/38—Electroplating: Baths therefor from solutions of copper

Abstract

本发明提供一种电镀用阳极铜球的制造方法，不使用环境负荷大的碱性溶液、酸性溶液，去除在锻造工序中附着在铜球表面的油分，制造出高质量的电镀用阳极铜球。根据本发明的电镀用阳极铜球的制造方法，该电镀用阳极铜球作为铜的电解电镀的原料使用，其特征在于，包括以下工序：锻造工序，将铜坯通过冷锻以球状形成；加热工序，挥发由上述锻造工序附着在上述铜球表面上的油分；以及滚筒抛光工序，在干燥的状态下对上述铜球进行抛光。

Description

电镀用阳极铜球的制造方法
技术领域
本发明涉及一种电镀用阳极铜球的制造方法，该电镀用阳极铜球作为铜的电解电镀中的原料使用。
背景技术
以往，作为对手机或电脑等的印刷布线基板进行铜电镀的方法，将铜作为阳极，将印刷布线基板作为阴极，浸渍于稀硫酸溶液等电镀槽中通电的电解电镀被广泛使用。该电解电镀，作为阳极的铜在稀硫酸溶液中溶出，从而在作为阴极的印刷布线基板的表面上施行铜电镀。
而且还提出如下构成的方法，作为该电解电镀的铜原料的阳极使用以球状形成的铜材(电镀用阳极铜球)，在电镀槽中配置有由Ti等耐蚀性材料构成的电镀篮，该电镀篮内依序装入电镀用阳极铜球。铜材由于在溶液中溶解下去，渐渐被消耗，但根据该消耗量，可以将电镀用阳极铜球装入Ti电镀篮内，所以可以连续进行电解电镀。
电镀用阳极铜球是通过冷锻铜坯而形成。在此，在冷锻工序中，由于通过机械性加压加工铜坯，所以存在使用于该机械部分的工作油或润滑油附着于通过锻造制得的铜球的表面上的问题。作为去除附着在铜系构件上的油分的方法，已提出的方法有：在专利文献1所示的浸渍pH12以上的碱脱脂剂水溶液中后进行酸洗涤的方法，或在专利文献2所示的浸渍酒精液中洗涤的方法。
[专利文献1]日本专利公开平3-223482号公报
[专利文献2]日本专利公开平9-125275号公报
但是，在专利文献1所示的去除油分的方法中，由于采用pH12以上的强碱性脱脂剂水溶液，所以储存脱脂剂水溶液的槽或供应装置、排放装置必须由耐蚀性材料构成，因此具有其制造成本升高的问题。而且，由于使用强碱性脱脂剂，所以其使用和管理需要很多劳力和时间，并且有必要处理脱脂剂水溶液的废液，所以存在环境负荷显著增大而也需要废液处理费用的问题。
而且，在专利文献1所示的油分去除方法中，作为在碱脱脂剂水溶液中浸渍而去除在铜系构件的表面上产生的氧化膜层的方法，采用进行酸洗涤的方法，所以，必须使用如硫酸或盐酸等酸性药剂。因此，如上述采用强碱性脱脂剂的方法，必须将槽或供应装置、排放装置必须由耐蚀性材料构成，因此其制造成本升高，而且还具有管理酸性药剂的使用和管理所需的劳力和费用的问题，或处理酸性药剂的废液等环境负荷、废液处理费用等问题。
而且，在专利文献2所示的油分去除方法中，只通过在丙酮、酒精液中浸渍摆动铜系构件或搅拌溶液，存在不能完全去除强固附着的油分的问题。
油分残留在电镀用阳极铜球表面时，该电镀用阳极铜球装入稀硫酸水溶液等电镀槽内，从而产生油分混入电镀槽内而产生污染的问题。而且由于该油分而产生污泥等，因此产生在印刷布线基板上形成的铜电镀层被污染的问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种电镀用阳极铜球的制造方法，不使用环境负荷大的碱性溶液、酸性溶液，去除在锻造工序中附着在铜球表面的油分，制造出高质量的电镀用阳极铜球。
为了达到上述目的，根据本发明的电镀用阳极铜球的制造方法，该电镀用阳极铜球作为铜的电解电镀的原料使用，其中，包括以下工序：锻造工序，将铜坯通过冷锻以球状形成；加热工序，在加热炉内挥发由上述锻造工序而附着在上述铜球上的油分；滚筒抛光工序，对经过该加热工序之后的上述铜球进行抛光。
上述电镀用阳极铜球的制造方法中，将通过锻造工序制得的铜球在加热炉中加热，从而可以挥发去除在锻造工序中附着在铜球表面上的油分，因此油分确实地被去除。而且由于在油分被去除的状态下进行着滚筒抛光，所以滚筒抛光后的电镀用阳极铜球的表面干净地完成。
而且，还包括氧化膜去除工序，去除由上述加热工序在上述铜球表面上产生的氧化膜，从而，加热铜球挥发油分时在铜球表面上产生的氧化膜，由氧化膜去除工序被去除。
而且，上述氧化膜去除工序为将上述铜球浸渍于还原性溶液中的工序，并且，包括烘干工序，烘干浸渍于上述还原性溶液中的上述铜球，所以，在加热炉中产生的氧化膜由还原性溶液确切地被去除，从而浸渍在还原性溶液中的铜球在烘干工序中干燥后被滚筒抛光。
而且，将上述加热炉的炉内气氛以还原性气体气氛形成，从而可以防止铜球在加热炉内加热时，在其表面强固形成氧化膜的现象。
上述电镀用阳极铜球的制造方法中，由于不必使用碱性脱脂剂，因此可以降低其设备费用和管理费用，并且还可以大大降低环境负荷。而且由于挥发油分，可以确切去除油分，所以，不会发生油分混入电镀槽内现象，可以提供可稳定进行电镀的电镀用阳极铜球。
而且，虽然在加热炉中加热时在铜球表面上产生氧化膜，但通过加热工序之后的氧化膜去除工序氧化膜被去除，因此，对滚筒抛光供应无氧化膜的铜球，可以将铜球的表面完成为有光泽的干净的表面。
而且，可以将铜球浸渍在还原性溶液中去除氧化膜，所以，不必使用酸性药剂，可以降低其设备费用和管理费用，并且还可以大大降低环境负荷。而且由于将浸渍在还原性溶液中的铜球，干燥后供应至滚筒抛光，所以可以防止铜球的再次氧化，可以将铜球的表面完成为有光泽的干净的表面。
而且，将上述加热炉的炉内气氛以还原性气体气氛形成，从而在铜球的表面上不强固形成氧化膜，所以在加热工序之后的氧化膜去除工序中，氧化膜的去除变为容易，可以确切去除氧化膜，从而对滚筒抛光供应无氧化膜的铜球，所以可以将铜球的表面形成为有光泽的干净的表面。
如上所述，根据本发明可以提供一种电镀用阳极铜球的制造方法，不使用环境负荷大的碱性溶液、酸性溶液，去除在锻造工序中附着在铜球表面的油分，制造出高质量的电镀用阳极铜球。
附图说明
图1为根据本发明的电镀用阳极铜球的制造方法的工序图。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式。图1表示根据本发明的电镀用阳极铜球的制造方法的各工序。而且，在本实施方式中制造出的电镀用阳极铜球，其直径设为55mm。
首先，供应作为铜球材料的铜线材。在本实施方式中使用直径为39mm的铜线材。将该铜线材以适当的长度切断，装入设置于冷锻锻造机内的模中。该模的内部以直径55mm的球状形成。插入于该模中的铜线材被锻造加工形成直径为55mm的铜球。在该锻造加工中，锻造机的润滑油或工作油在锻造室内存在，从而在铜球的表面上附着油分。
附着有油分的铜球被装入加热炉内。该加热炉为气体燃烧炉，作为燃料使用天然气，将该空气和燃料的混合比以燃料为更高百分率设定而燃烧，燃烧炉内以还原性气氛形成。在此，加热炉内的温度可以设定为以作为油分挥发温度的400℃以上。但过于高温，则燃烧炉的炉体将受到负荷，并且由于在铜球的表面上产生的氧化膜变厚，所以优选设定为800℃以下。铜球在加热炉内被加热，附着在其表面的油分被蒸发，从而油分确切地被去除。在此，虽然加热炉内以还原性气氛形成，但是从铜球装入口或排出口混入大气，在铜球的表面上形成薄的氧化膜。
其次，在加热炉中形成薄的氧化膜的铜球浸渍于储存有还原性溶液的槽内。作为还原性溶液，具体可以利用异丙醇水溶液或乙二醇水溶液等。在该等还原性水溶液中浸渍，从而形成于铜球表面上的氧化膜被去除。因此，成为在铜球表面上油分和氧化膜都不存在的状态。
接着，被去除油分和氧化膜的铜球供应至烘干工序中。在烘干工序中对铜球喷射气体烘干铜球的表面。如此干燥的铜球供应至滚筒抛光装置中。在滚筒抛光装置中装入的复数铜球激烈地被搅拌，从而各铜球相互碰撞而铜球的表面被抛光。在此，铜球表面的油分和氧化膜已被去除的同时铜球已干燥，所以，进行滚筒抛光后的铜球的表面显露出铜金属色，表面以有光泽的干净的表面完成。
如同上述制造的电镀用阳极铜球，供应至配置在储存有稀硫酸溶液的电镀槽内的Ti制电镀篮内成为阳极，作为阴极，印刷布线基板浸渍于电镀槽内通电，从而在稀硫酸溶液中溶解，在印刷布线基板表面上形成铜电镀。
在上述电镀用阳极铜球的制造方法中，将铜球的表面在加热炉中加热至油分的挥发温度，从而可以确切去除油分，可以制造不会污染电镀槽的高质量电镀用阳极铜球。而且，因为去除油分时不使用碱性脱脂剂，所以，可以大幅降低环境负荷，并且也不需要其设备费用、脱脂剂管理费用和废液处理费用等，可以降低制造成本。
而且，在加热炉中进行加热而在铜球的表面上产生氧化膜，但是将加热炉中的燃烧炉以燃料为更高百分率设定，因此加热炉内成为还原性气氛，可以抑制在铜球表面上产生氧化膜的现象，可以使氧化膜的厚度薄一些形成。因此，可以容易进行在铜球表面上产生的氧化膜的去除。
在铜球表面上产生的氧化膜浸渍于异丙醇水溶液等还原性溶液中而简单地被去除。由于去除氧化膜时不使用硫酸或盐酸等酸性药剂，所以可以大幅降低环境负荷，同时，也不需要其设备费用、酸性药剂管理费用和废液处理费用等，所以可以降低电镀用阳极铜球的制造成本。
利用通过上述制造方法制得的电镀用阳极铜球，所以作为阴极的印刷布线基板由于在其电镀槽内没有混入油分，因此电镀槽干净，形成非常干净利索的电镀层，并且在电镀槽内没有混入污泥等，所以可以稳定地进行电镀。
而且，在本实施方式中，说明了刚结束锻造工序之后在加热炉中进行去除油分的方式，但在加热炉中装入之前进行酸洗涤等也可以。此时，将强固附着在铜球表面上的油分或大量附着在铜球表面上的油分，通过酸洗涤预先去除后由加热炉加热，所以，可以更确切地去除油分。即，根据附着在铜球上的油的程度，在装入加热炉中之前进行酸洗涤等预处理，从而可以确切去除油分。
而且，作为加热炉，说明了利用由气体燃烧炉的燃烧炉的方式，但其加热方式无任何限制，选择电炉也可以。使用电炉等时，为了将炉内成为还原性气氛，从外部向炉内导入还原性气体为宜，例如一氧化碳或含氢气的气体等。
而且，说明了浸渍于还原性溶液中后另安排烘干工序的方式，但例如使铜球本身的温度成为比还原性溶液的挥发温度更高，从而通过自然干燥使铜球干燥也可以。
实施例
以下，对通过本实施方式制造的电镀用阳极铜球，分析了残留在其表面上的油分的量。
在此，制得的电镀用阳极铜球的直径为55mm，加热炉的气体燃烧炉的空气/燃料比为0.95/1.00，在燃料为更高百分率的状态下燃烧，加热炉的温度设定为约700℃，铜球在加热炉内约保持5分钟。
从加热炉中取出的铜球，作为还原性溶液，在混合有2％异丙醇的水溶液中约浸渍30分钟，之后，通过鼓风干燥，装入滚筒抛光机中被进行滚筒抛光。
为了测定残留在如此制得的电镀用阳极铜球表面上的油分，将电镀用阳极铜球浸渍于所定溶液中，将溶入该溶液中的油分通过傅里叶变换红外分光光度计(FTIR)进行了分析。结果，确认了残留在直径55mm的电镀用阳极铜球的表面上的油分为0.1mg/个以下。因此，确认了通过利用本发明的电镀用阳极铜球的制造方法，可以大幅降低附着在电镀用阳极铜球表面上的油分。

Claims (4)

1.一种电镀用阳极铜球的制造方法，该电镀用阳极铜球作为铜的电解电镀的原料使用，其特征在于，包括以下工序：
锻造工序，将铜坯通过冷锻以球状形成；加热工序，在加热炉内挥发由上述锻造工序附着在上述铜球表面上的油分；滚筒抛光工序，对经过该加热工序之后的上述铜球进行抛光。
2.根据权利要求1所述的电镀用阳极铜球的制造方法，其特征在于，包括氧化膜去除工序，去除由上述加热工序在上述铜球表面上产生的氧化膜。
3.根据权利要求2所述的电镀用阳极铜球的制造方法，其特征在于，上述氧化膜去除工序为将上述铜球浸渍于还原性溶液中的工序，并且，包括烘干工序，烘干浸渍于上述还原性溶液中的上述铜球。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电镀用阳极铜球的制造方法，其特征在于，上述加热炉的炉内气氛为还原性气体气氛。
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