JP2001342589A - 銅箔の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来のカソード体の物理的なバフ研磨法に代わ
り、作業性が良好な電解処理を用いた銅箔の製造方法と
その製造装置を提供する。 【解決手段】電解液に浸漬したカソード体とアノード体
の間に通電して電解反応により前記カソード体表面に銅
箔を析出させ、カソード体表面から銅箔を剥離して銅箔
を製造する方法において、銅箔を剥離した後に露出した
カソード体表面を連続的又は間欠的に電解処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、電解銅箔を製造す
る際に、銅箔の外観と機械特性を安定かつ良好にするこ
とが可能な銅箔の製造方法及び製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】銅箔は、一般的に電着ドラムと称される
ドラム状の不溶性のカソード体とこれに対向する半円弧
状のアノード体を有する電解槽を用い、カソード体とア
ノード体の間隙に、銅イオンを含む電解液を供給して電
解反応を行うことによって、カソード体表面に銅を電析
して製造されている。カソード体には、チタンやステン
レス又はクロム等を被覆したステンレス鋼から成るドラ
ム状のカソード体が用いられる。これらカソード体は、
時間の経過と共にカソード体表面に有機物やごみ等の異
物が付着したり、アノード体から発生する酸素ガスや電
解液の飛散した雰囲気中にさらされることで表面に酸化
被膜が形成する。この酸化被膜は耐食性を有する一方、
酸化被膜が厚くなると、通電を阻害する。これらカソー
ド体表面の付着物や酸化被膜は銅の析出を阻害する虞れ
があり、電析した銅箔の変色や表面ムラといった外観不
良やピンホールを発生するばかりでなく、電析する銅の
結晶成長を阻害することから、得られる銅箔の引張強さ
や伸び率の低下といった機械特性にも悪影響を及ぼすと
いう問題があった。

【０００３】従来は、これらカソード体表面の有機物や
ごみや酸化被膜を取り除く目的でカソード体表面を研磨
バフを用いて物理的にバフ研磨することが行われてい
た。このバフ研磨は、付着物や酸化被膜を除去し、活性
なカソード体表面を露出させる目的の他に、カソード体
表面の粗さを調整する目的がある。表面が必要以上に粗
いと電析時の結晶成長に影響を及ぼし機械特性の悪化や
薄箔でのピンホールの原因となり、また細かいとカソー
ド体表面との密着性が悪化し、めっき途中で剥離してし
まうことがある。しかしながら、この物理的なバフ研磨
は、作業性が悪く時間がかかるため、生産効率が低下す
るという問題があった。

【０００４】一方、特開平７−２２８９９６号公報に
は、電解銅箔の製造に用いるカソード体を陽極酸化し、
予めカソード体表面に１．４〜１４０Åの酸化被膜を形
成して電着ドラムの長寿命化を図る方法が開示されてい
る。

【０００５】しかしながら、この方法では、酸化被膜の
厚み制御が困難なため、部分的に酸化被膜の厚みが不均
一になることがある。酸化被膜が部分的に厚くなると、
電気を通電し難くなる為、電流密度の分布に影響を及ぼ
し、結晶成長の阻害や異常析出が懸念される。また、物
理的なバフ研磨とは目的が異なり、活性なカソード表面
を露出することができない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のカソード体の物理的なバフ研磨法に代わり、作業性が
良好な電解処理を用いた銅箔の製造方法とその製造装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、銅箔を製造
する工程において、前述した問題を解決するため鋭意検
討した結果、カソード体表面に形成された酸化被膜を銅
箔を剥離した後に電解処理することにより、従来の様な
バフ研磨を行うことなく、外観、機械特性ともに安定な
銅箔が得られることを見出し、この知見に基づいて本発
明を完成するに至った。

【０００８】すなわち、本発明は、電解液に浸漬したカ
ソード体とアノード体の間に通電して電解反応により前
記カソード体表面に銅箔を析出させ、カソード体表面か
ら銅箔を剥離して銅箔を製造する方法において、銅箔を
剥離した後に露出したカソード体表面を連続的又は間欠
的に電解処理することを特徴とする銅箔の製造方法を提
供するものである。本発明は、また、電解液に浸漬した
カソード体とアノード体との間に通電して電解反応によ
り前記カソード体表面に銅箔を析出させ、カソード体表
面から銅箔を剥離するようになした銅箔製造装置におい
て、カソード体表面との間に電解処理液溜りを生成させ
る液溜めロールと、この電解液溜り生成部に設置した電
解処理用アノード体とからなる電解処理装置をカソード
体表面から銅箔を剥離する位置より後方に設けたことを
特徴とする電解銅箔の製造装置を提供するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、カソード体表面に生成
した酸化被膜を連続的又は間欠的に電解処理して、電析
に有効な活性なカソード体表面を得ることにより、機械
特性が安定した銅箔を製造することを可能とした。ま
た、銅箔の連続生産にも対応することができる。

【００１０】本発明の方法によれば、酸化被膜を電解処
理することで酸化皮膜の厚さを容易制御できることか
ら、カソード体表面に薄い酸化被膜として保つことも可
能であり、必ずしも酸化被膜を完全に除去する必要はな
い。酸化皮膜は、カソード体表面に形成される銅箔との
剥離性が良好であり、カソード体の使用期間の延長も可
能となった。

【００１１】ここで、本発明の電解銅箔の製造装置の１
例を図１に示す。まず、電解槽１の中には、例えば鉛又
は不溶性極板の半円弧状のアノード体２と、例えばチタ
ン、ステンレス又はクロム等を被覆したステンレス鋼か
ら成るドラム状のカソード体３が所定の間隔で対向配置
している。電解槽内のアノード体２とカソード体３の間
隙には、銅イオンを含有した電解液４が満たされてい
る。カソード体３の表面に生成した銅箔９は巻き取りロ
ール８に巻き取られる。

【００１２】電解処理装置は、カソード体３表面との間
に電解処理液溜り５を生成させる液溜めロール６と、こ
の電解処理液溜り生成部に設置した電解処理用アノード
体７とからなっており、カソード体３表面から銅箔９を
剥離する位置より後方に設けられている。この電解処理
装置は、電解処理液をカソード体表面の酸化被膜に効率
良く供給することができ、銅箔の剥離後、好ましくはカ
ソード体３が回転運動を伴い再び電解液４に入る直前に
カソード体３表面と絶縁体の液溜めロール６面の間に供
給されるようになっている。電解処理液溜り５には電解
処理用アノード体７が設置されている。電解処理液は、
必要に応じ濃度管理が可能な水溶液貯蔵タンクから、ポ
ンプで供給される。電解処理液の濃度は期待する効果に
合わせて調整する。本発明の方法において、電解処理は
必ずしも連続生産工程において行う必要はなく、連続生
産を中断し、カソード体を別に設けられ専用設備で行う
ことも可能である。

【００１３】本発明の電解処理は、カソード体と電解処
理用アノードの間に満たされた電解処理液から電気分解
によってカソード体表面で水素を発生し、この水素がカ
ソード体表面の酸化被膜を還元することによって行われ
る。よって、供給される電解処理液は特に限定されるも
のではないが、例えば、硫酸水溶液、リン酸水溶液、塩
酸水溶液のような酸性水溶液、硫酸ナトリウム、塩化カ
リウムのような中性水溶液を用いることができるが、銅
箔製造の連続生産工程に用いるには電解液に混入した場
合、電析する銅箔の外観や機械特性など銅箔に一切の害
を与えるものであってはならない。よって、銅箔製造に
用いる電解液、あるいはその電解液の成分比が異なるも
のから、銅イオンを除外した水溶液を用いることが好ま
しい。

【００１４】前記電解処理液としては、一般に、銅箔の
製造には硫酸銅水溶液が用いられることから、銅箔の製
造には硫酸水溶液を電解処理液として用いることが好ま
しい。硫酸水溶液を用いる場合、その電解処理液の濃度
は、硫酸濃度が５〜２００ｇ／ｌの水溶液であることが
好ましい。硫酸濃度が５ｇ／ｌ未満の場合は、効果が期
待できず、また２００ｇ／ｌを超える場合は、カソード
体を腐食することが起こり得るからである。また、電解
処理液は、水中の含有イオンの影響が懸念されることか
ら純水で調製することが好ましい。

【００１５】電解処理用アノード体としては、横幅がカ
ソード体と同程度で、縦幅が５〜５０ｍｍの酸化イリジ
ウム／チタン製の電極が好ましく用いられる。また、電
流密度は１０〜１００Ａ／ｄｍ^２とすることが好まし
い。

【００１６】電解処理は、連続的又は間欠的に行うこと
が可能である。また、電解処理装置は図１に示すような
銅箔の製造を行いつつ電解処理を行う連続運転ばかりで
なく、電解処理用アノード体と電解処理液槽及び電源か
ら成る専用の処理槽を用いて行うことも可能である。こ
の場合は、銅箔の製造に用いる電解液中に還元処理液が
混入することがないため、還元処理液の選択幅が広が
り、例えば硫酸ナトリウムのような中性の水溶液を用い
ることが可能となる。

【００１７】上記のように銅箔を製造する工程におい
て、カソード体表面に形成された酸化被膜を電解処理す
ることにより、従来の様なバフ研磨を行うことなく外
観、機械特性とも安定な金属を製造することが可能とな
る。

【００１８】

【実施例】以下、実施例によって本発明を説明するが、
本発明は実施例に限定されるものではない

【００１９】実施例１ 図１で示した電解処理設備付き銅箔連続生産設備におい
て、ドラム状のカソード体３を直径２０００ｍｍ、幅１
５００ｍｍのチタン製ドラムとし、このドラム表面をバ
フ研磨し、表面の粗さを調整した。電解液４として、Ｃ
ｕＳＯ_４・５Ｈ_２Ｏ ２８０ｇ／ｌ、Ｈ_２ＳＯ_４ ９０
ｇ／ｌからなる水溶液を調整し、電解液温度４０℃、流
速０．３ｍ／ｓｅｃの条件下で電流密度５０Ａ／ｄｍ^２
で通電した電解反応により厚さ１５μｍの銅箔を製造し
た。得られた銅箔の常温の引張強さをＪＩＳ Ｃ ６５
１５に基づいて測定したところ、５８０Ｎ／ｍｍ^２であ
った。また、銅箔マット面の表面粗さをＪＩＳ Ｂ０６
０１に基づいて測定したところ、Ｒａは０．２８μｍで
あった。銅箔外観の変色は確認されなかった。ついで、
電解処理液供給口から、純水を使用した硫酸濃度１０ｇ
／ｌの電解処理液をドラム状のカソード体３と液溜めロ
ール６の間に供給し、電解処理用アノード体７と円筒型
カソード回転体３とで電流密度５０Ａ／ｄｍ^２で連続電
解処理を行い１４日後の引張強さを同様にして測定した
ところ、５７０Ｎ／ｍｍ^２であった。表面粗さＲａは
０．２９μｍであった。銅箔外観の変色は確認されなか
った。

【００２０】比較例１ 電解銅箔の製造においてカソード３の電解処理をおこな
わなかったこと以外は実施例１と同様にして１４日後の
引張強さを測定したところ、４３０Ｎ／ｍｍ^２であっ
た。表面粗さＲａは０．３２μｍであった。銅箔外観は
変色が発生した。

【００２１】実施例２ 電解銅箔の製造において、電解処理液の濃度を純水に対
して硫酸濃度を５０ｇ／ｌとし、電流密度を１５Ａ／ｄ
ｍ^２で連続電解処理を行ったこと以外は、実施例１と同
様にして電解銅箔を連続生産した。結果を表１に示す。

【００２２】実施例３ 電解銅箔の製造において、電解処理液の濃度を純水に対
して硫酸濃度を１５０ｇ／ｌとし、電流密度を３０Ａ／
ｄｍ^２で電解処理を行った。電解処理は、間欠的に１２
時間毎にそれぞれ１時間電解処理を行ったこと以外は、
実施例１と同様にして電解銅箔を連続生産した。結果を
表１に示す。

【００２３】比較例２ 電解銅箔の製造において、電解処理液の濃度を純水に対
して硫酸濃度を１ｇ／ｌとし、電流密度を５Ａ／ｄｍ^２
で連続電解処理をおこなったこと以外は、実施例１と同
様にして電解銅箔を連続生産した。結果を表１に示す。

【００２４】比較例３ 電解銅箔の製造において、電解処理液の濃度を純水に対
して硫酸濃度を３００ｇ／ｌとし、電流密度を５Ａ／ｄ
ｍ^２で連続電解処理を行ったこと以外は、実施例１と同
様にして電解銅箔を連続生産した。結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】なお、外観は銅箔を目視により観察し、変
色・ムラ発生無しを○、部分的に変色・ムラ発生有りを
△、変色・発生有りを×と評価した。

【００２７】本発明の電解処理を行った実施例１〜３
は、１４日連続生産後の引張強さが初期値と同様で劣化
が認められない。銅箔外観も変色やムラの発生が見られ
ず良好であった。一方、電解処理を行わない比較例１
は、引張強さが低下し、銅箔外観も変色が発生した。ま
た、電解処理液の濃度が低い比較例２では、効果が充分
でなく、電解処理濃度が高い比較例３では、表面粗さが
大きく、銅箔外観のムラが発生した。

【００２８】

【発明の効果】本発明の方法によれば、カソード体表面
の酸化被膜を必要に応じて連続的に又は間欠的に電解処
理することにより、酸化被膜の厚みを均一に保つことが
可能となる。よって、外観、機械特性とも安定な銅箔を
生産することが可能となる。電解処理を連続的に行え
ば、このような銅箔の連続生産も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電解銅箔製造に用いられる装置の断面
説明図。

【符号の説明】

１ 電解槽 ２ アノード体 ３ カソード体 ４ 電解液 ５ 電解処理液溜り ６ 液溜めロール ７ 電解処理用アノード体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解液に浸漬したカソード体とアノード
   体の間に通電して電解反応により前記カソード体表面に
   銅箔を析出させ、カソード体表面から銅箔を剥離して銅
   箔を製造する方法において、銅箔を剥離した後に露出し
   たカソード体表面を連続的又は間欠的に電解処理するこ
   とを特徴とする銅箔の製造方法。
2. 【請求項２】 電解処理を硫酸を５〜２００ｇ／ｌ含む
   水溶液で行う請求項１記載の銅箔の製造方法。
3. 【請求項３】 電解液に浸漬したカソード体とアノード
   体との間に通電して電解反応により前記カソード体表面
   に銅箔を析出させ、カソード体表面から銅箔を剥離する
   ようになした銅箔製造装置において、カソード体表面と
   の間に電解処理液溜りを生成させる液溜めロールと、こ
   の電解液溜り生成部に設置した電解処理用アノード体と
   からなる電解処理装置をカソード体表面から銅箔を剥離
   する位置より後方に設けたことを特徴とする電解銅箔の
   製造装置。