JP4173480B2

JP4173480B2 - 銅箔の製造方法

Info

Publication number: JP4173480B2
Application number: JP2004354811A
Authority: JP
Inventors: 朝興陳; 國瀧蕭; 承平蔡
Original assignee: 長春石油化学股▲フン▼有限公司
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2024-12-08
Also published as: JP2006161105A

Description

この発明は銅箔の新規な製造方法に関し、特に、網板拡張器を使用し、銅板に単一方向の衝圧を施し、銅板に切り痕を与えるが切断するに到らない状態で、銅板を前記の衝圧と垂直する方向に引っ張り拡げて、銅拡張板を得、これにより、銅と電解液との接触面積を増大し、更に溶解速度を増加し、生産効率を高める銅箔の製造技術に関するものである。

通常、プリント回路板は、銅箔積層板を用いて製造され、このような積層板は、必要に応じて加えられる接着剤と、電解銅箔と、フェノール樹脂又はエポキシ樹脂からなる基材を、高温、高圧下で積層させて形成されるものである。電解銅箔は、硫酸銅と硫酸によりなる電解液に、にかわ、ゼラチン、ユリア、塩素イオン等の添加剤、又は米国特許第４，９７６，８２６号公報に記載の添加剤を添加し、調整した後にポンプを用い上記電解液を電解槽に送り、電気メッキを施すことにより製造することができる。上記の電解槽は、チタン又はステンレス製の陰極筒と、鉛合金又はチタン板に二酸化イリジウムを塗布したもの等の不溶性陽極により構成される、例えば米国特許第４，３１８，７９４号公報に記載したものが使用される。

電解槽中の化学反応は下記の通りである：
陽極：Ｈ_２Ｏ→１／２Ｏ_２＋２Ｈ^＋＋２ｅ⁻
陰極：ＣｕＳＯ_４＋２ｅ⁻→Ｃｕ^０＋ＳＯ_４ ^２−
総反応：ＣｕＳＯ_４＋Ｈ_２Ｏ→Ｃｕ^０＋Ｈ_２ＳＯ_４＋１／２Ｏ_２

上記の反応において、電解液中の硫酸銅は、電気化学反応により銅箔金属と硫酸を生成し、溶液中の銅イオンは次第に減少する。銅箔の品質を確保するために、電解液中における各イオン成分の濃度を一定した範囲内にコントロールする必要があり、そのために上記の電解液を銅金属をもった溶解槽中に送り、下記の化学反応を行う必要がある：
Ｃｕ^０＋Ｈ_２ＳＯ_{４（ａｑ）}＋１／２Ｏ_２→ＣｕＳＯ_{４（ａｑ）}＋Ｈ_２Ｏ
上記の反応中、酸素は純酸素又は空気より供給される。
上記の溶解槽内における硫酸銅の濃度を安定に維持するためには、銅金属原料が適度な溶解速度を維持しなければならない。

現在、通常下記の銅金属原料が使用されている：
（１）銅板を熔解し、直径１０ｍｍ以下の銅線にして、上記の溶解槽中に投入して溶解させる。
（２）回収した廃棄電線やケーブルを、硫酸、塩酸又はアルカリ水溶液と界面活性剤等で洗浄し異物を除去した後、さらに水洗して上記の溶解槽中に投入して溶解させる。
（３）回収した廃棄電線やケーブルを、高温で燃焼して異物を除去した後、上記の溶解槽中に投入して溶解させる。
（４）銅板を１０〜３０ｍｍ幅の銅片に切断して、上記の溶解槽中に投入して溶解させる。
（５）銅板を用い、直径３〜５ｍｍの銅錠を穿孔成形し、残余の銅板と共に上記の溶解槽中に投入して溶解させる。
米国特許第４，３１８，７９４号公報

しかし、現在使用される上記の方法には、下記の問題が存在する。
上記（１）の方法において、銅板を熔解し直径１０ｍｍ以下の銅線を製造するためには、熔解炉を設置する必要があり、生産コストを高め、又、銅板の熔解にもエネルギーを必要とし、生産コストを高める。
上記（２）の方法において、廃棄した電線やケーブルを硫酸、塩酸又はアルカリ水溶液と界面活性剤を用いて洗浄することにより、やや生産コストを低減することができるが、大量の廃棄汚水を生成し、汚水処置を更に必要とする。

上記（３）の方法において、廃棄電線やケーブルを燃焼処理することで、銅線表面の有機物質を除去することができるが、燃焼により発生する廃気は、大気汚染の源となり、大気汚染処理に多大な費用を必要とする。
上記（４）の方法において、銅板を１０〜３０ｍｍ幅の銅片に切断する設備のコストは、比較的低いが、銅片の表面積比が小さいため溶解が遅緩で、溶解規模を拡大してその溶解速度を増大する必要があり、これにより操作に必要とするコストが多大となる。
上記（５）の方法において、銅板を製錠することにより、その表面積比は銅片より大きくなるが、その溶解速度は、上記（１）の方法において用いられる銅線よりは遅く、同様に溶解速度を増大するために溶解規模を拡大する必要があり、操作に必要とするコストが大となることには変わりはない。

上記の方法に存在する欠点を解決するため、本発明の研究者は、目的として、経済的で、しかも環境にやさしい銅箔の製造方法を求め、鋭意研究を重ねた結果、該目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに到った。
本発明は、銅箔の新規な製造方法に関し、特に、銅板に単一方向の衝圧を施し、銅板に切り痕を与えるが切断するに到らない状態で、銅板を前記の衝圧と垂直する方向に引っ張り、拡げることにより銅拡張網板を得た後、この銅拡張網板を電解液を有する溶解槽に入れ、銅拡張網板を溶解させ、更に酸素を含む気体で酸化させて銅イオンを生成し、次に電気化学反応により銅箔金属を製造する方法に関する。

本発明の製造方法は、銅箔金属を経済的に、かつ工業的有利に製造できるという効果を奏する。

本発明は、銅箔の新規な製造方法に関し、特に、銅板を拡げて銅拡張網板をつくり、銅と電解液との接触面積を増加し、溶解速度を増大すると共に生産効果を高めることを特徴とするものである。

更に詳しくは、本発明は銅箔の新規な製造方法に関し、銅板に単一方向の衝圧を施し、銅板に切り痕を与えるが、銅板を切断するに到らない状態下で、銅板を前記の衝圧の方向と垂直する方向に引っ張り、拡げて、銅拡張網板を作成し（第１ステップ）、この銅拡張網板を電解液を含有する溶解槽中に入れ、銅拡張網板を溶解させ、酸素を含む気体で酸化して銅イオンを生成し、更に電化学作用により銅箔金属を製造する（第２ステップ）ことを特徴とするものである。
本発明において、第１ステップは、通常、網板拡張器（例えば、エキスパンドメタルの製造装置等）を使用して実施される。

本発明の製造方法において使用される電解液は、硫酸と硫酸銅水溶液により主に構成され、必要とあれば、例えば、にかわ、ゼラチン、ユリア、塩素イオン等の添加剤、米国特許第４，９７６，８２６号公報に示される他の添加剤を添加することもできる。

本発明の製造方法において、反応の進行に必要とする酸素を含む気体としては、純酸素、空気又はそれらの混合ガスであっても良い。

本発明の製造方法において、使用される電解反応は、電気メッキ領域における周知の電解反応であるので、特に改めて説明する必要はないものと思われる。

本発明の製造方法において、銅拡張網板の製造工程は図１に示す通りのものであり、即ち、網板拡張器を使用し、銅板に単一方向の衝圧を施し、銅板に切り痕を与えるが、銅板を切断するに到らない状態下で、前記の衝圧の方向と垂直する方向に引っ張り、本発明で必要とする銅拡張網板を得る。図２に、該銅拡張網板の局部の拡大図を示す。

本発明において使用される銅拡張網板のサイズには、特に制限はなく、溶解槽内に入れることができれば良いものである。但し、実際に使用する際、本発明により製造される拡張網板のサイズは、穴の短い方の径長（ＳＷ）が、通常１〜８０ｍｍ範囲内にあり、特に２〜５０ｍｍ範囲内にあるのが好ましく、又、穴の長い方の径長（ＬＷ）が、通常２０〜１６０ｍｍ範囲内にあり、特に７０〜１２０ｍｍ範囲内にあるのが好ましい。網目の切り地の厚さ（Ｗ）は、通常１〜２５ｍｍ範囲内にあり、更に２〜２０ｍｍ範囲にあるのが好ましい。又、原料の銅板の厚さ（Ｔ）は、通常１５ｍｍより小さく、更に６〜１０ｍｍ範囲内にあるのが好ましい。

以下、実施例により本発明について更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。又、本発明の精神と範囲を逸脱しない範囲で、この方面の技術に当業者が、更に種々の修飾と変更を行うことができる。

厚さ（Ｔ）８ｍｍ、幅（Ｗ）４００ｍｍ×長さ（Ｌ）４００ｍｍの銅板一枚を用い、網板拡張器により、銅板に単一方向の衝圧を施し、銅板に切り痕を与えるが、銅板を切断するに到らない状態下で、前記の衝圧の方向と垂直する方向に引っ張り、図１に示す形状の銅拡張網板を作成した。該銅拡張網板のＳＷは１０ｍｍ、ＬＷは２０ｍｍ、Ｗは４ｍｍ、Ｔは８ｍｍであり、秤量後電解液を含有する溶解設備に入れ上記の電解液には〔Ｃｕ^２＋〕１００ｇ／ｌ、〔Ｈ_２ＳＯ_４〕１００ｇ／ｌが含まれ、液温は６０℃であった、空気を導入し、２４時間処理した後取り出し、水洗いした後乾燥させ、秤量した。その結果を表１に示す。

実施例１に使用した同様のサイズの銅板を用い、実施例１と同様にして銅拡張網板を作成した。該銅拡張網板のＳＷは４０ｍｍ、ＬＷは８０ｍｍ、Ｗは５ｍｍ、Ｔは８ｍｍである。秤量後実施例１と同様に溶解させ、水洗い後乾燥させ、秤量した。その結果を表１に示す。

比較例１

実施例１と同様のサイズの銅板を使用し、２０ｍｍ×２０ｍｍのサイズに切断して銅片を得る。秤量後、実施例１と同様に溶解し、水洗い後乾燥させ、秤量した。その結果を表１に示す。

上記の表１の結果より、本発明により製作した銅拡張網板は、明らかに銅板の溶解速度と溶解率を増大させることが良く分かる。

本発明の銅箔の製造方法は、網板拡張器を使用し、銅板に単一方向の衝圧を施し、銅板に切り痕をつけるが切断するに至らない状態で、銅板を前記の衝圧と垂直する方向に引っ張り、拡張して銅拡張網板を製作しているので銅と電解液との接触面積を増大させ、溶解速度と生産効果を高めることができる。これにより、必要とするエネルギーの軽減に役立つだけでなく、製造過程を短縮し、生産設備のコストダウンにつながり、水や空気の環境汚染もなく、環境にやさしい電解用の銅箔の製造に利用できる。

図１は、本発明における拡張網板を作成する工程を示すものであり、先ず網板拡張器を使用して、銅板に単一方向の衝圧を施し、銅板に切り痕を与えるが切断するに到らない状態で、前記の衝圧の方向と垂直する方向に引っ張り、銅拡張網板を得る。図２は、本発明の銅拡張網板の局部を拡大したものを示し、ここで、Ｗは網目の切り地の厚さ、Ｔは原料の銅板の厚さ、ＳＷは穴の短い方の径長を、ＬＷは穴の長い方の径長をそれぞれ示す。

符号の説明

１銅板
２切り痕が与えられた銅板
３銅拡張網板

Claims

厚さが１５ｍｍより小さい原料の銅鈑から、網板拡張器を使用して、穴の短いほうの径長（ＳＷ）が１〜８０ｍｍ、穴の長い方の径長（ＬＷ）が２０〜１６０ｍｍである銅拡張網板を得るステップと、該銅拡張網板を硫酸と硫酸銅を含有する電解液を有する溶解槽に入れ、該銅拡張網板を溶解させ、酸素を含む気体で酸化させて銅イオンを生成し、この銅イオンにより電気化学反応を通して銅箔を製造するステップとを備えることを特徴とする銅箔の製造方法。