JP5889543B2

JP5889543B2 - 電解銅箔を製造するための銅材及びその使用方法

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Publication number: JP5889543B2
Application number: JP2011088542A
Authority: JP
Inventors: 承平蔡; 瑞昌周; 載謙呉
Original assignee: 長春石油化學股▲分▼有限公司
Priority date: 2010-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2016-03-22
Anticipated expiration: 2031-04-12
Also published as: JP2011219868A; MY158248A; TWI397613B; KR101191715B1; TW201134985A; KR20110114405A

Description

本発明は、電解銅箔原料とその原料を使用する方法に関し、特に特定の寸法割合を有する電解銅箔原料とその原料を使用する方法に関する。

印刷配線板における銅箔積層板は、電解銅箔とノボラック樹脂またはエポキシ樹脂がラミネートされてなる。電解銅箔の製造プロセスにおいては、主に硫酸銅、硫酸、又は他の添加成分からなる電解液を用い、電気化学反応によりその電解液中の銅イオンを金属銅箔に還元させる。上記の反応では、硫酸銅電解液中の銅イオンが金属銅箔に還元された後、銅イオン濃度がしだいに低下し、銅箔の品質を確保するため、電解液中の銅イオン濃度をある範囲内にコントロールすることが必要である。

一般には、電解銅箔の製造プロセスにおいて、電気化学反応により金属銅箔が形成されるための電解槽の他、別途溶解槽が設置されることになる。この溶解槽の用途は、硫酸で銅材を溶解させ銅イオンに酸化し硫酸銅溶液が形成された後、これを電解槽に導入することで電解槽中の銅イオン濃度を維持し、銅箔の品質を確保するのである。電解槽中の銅イオン濃度を安定化させるには、溶解槽中の銅金属原料を持続的かつ速やかに硫酸溶液中に溶解させることが必要である。すなわち、銅材をいかにして持続的かつ速やかに溶解させるかが、電解銅箔の生産効率を向上させる重要な要素のひとつとなっている。

従来、銅板が電解銅箔の製造プロセスにおける銅材として使用され、それを直接硫酸溶液が入った溶解槽に入れ銅板をゆっくりと溶解させ銅イオンに酸化する。しかし、銅板の溶解速度が遅過ぎるため、これを改善するために様々な方法が開発されている。例えば、銅板を溶解させた後に直径１０ミリメートル以下の銅線に伸ばしたり、或いは直接銅板を銅ペレットまたは銅ストリップに切断することで、銅材と硫酸溶液との接触面積を増加させ溶解速度を高める方法がある。しかし、銅板を溶解しそれを伸ばすには溶融炉を必要とし、設備コストが増大することになる。また、銅板を銅ペレットまたは銅ストリップに切断することは、銅材と硫酸溶液との接触面積の増加にはつながるが、銅ペレットと銅ストリップの比表面積はなお不十分であり、溶解速度は依然として遅い。

したがって、電解銅箔の製造プロセスにおいて、持続的かつ速やかに硫酸電解液中に溶解可能な銅材が必要とされている。

上記とその他の目的を達成するため、本発明は、波状をなし特定の寸法割合を有する銅ストリップであり、その波状銅ストリップにおいて隣接する波の山と波の谷との水平距離が２０から１４０ミリメートルであり、かつ波の山と波の谷との垂直高度差が１から８０ミリメートルである、電解銅箔を製造するための銅材を提供する。本発明にかかる銅材は、電解銅箔の製造プロセスにおいて溶解槽に積み重ねる時に、大量に積み重ねた場合でも、銅材と硫酸電解液との間に非常に大きな接触面積を維持しているため、速やかに溶解させ銅イオンに酸化することが可能である。本発明にかかる銅材は、速やかに硫酸電解液に溶解し銅イオンを形成することができ、電解銅箔の製造プロセスにおいて銅イオンの補給源として応用される場合、生産全体の効率と生産能力の向上に有利である。

また、本発明は、電解銅箔の銅材として、銅材が波状をなし特定の寸法割合を有する銅ストリップを硫酸電解液が入った溶解槽に入れることと、電解銅箔の製造プロセスにおける銅イオンの補給源として、銅ストリップを溶解させ銅イオンに酸化することと、かつ銅イオンが含まれる電解液を電解槽に注入し、電気化学反応によりその銅イオンを銅箔金属に還元させることと、を含む電解銅箔を製造するための銅材の使用方法を提供する。

本発明にかかる電解銅箔を製造するための銅材の形成に関する具体例を示した図である。本発明にかかる電解銅箔を製造するための銅材の形成に関する具体例を示した図である。本発明にかかる電解銅箔を製造するための銅材の形成に関する具体例を示した図である。本発明にかかる電解銅箔を製造するための銅材の形成に関する具体例を示した図である。

以下、特定の具体的な実施例によって本発明の実施形態を説明する。当該技術に精通した当業者は、本明細書の開示内容によって容易に本発明のメリットや効果を把握することができる。本発明は他の実施形態により実施することが可能である。すなわち、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、様々な修正や変更を行うことが可能である。

図１Ａないし図１Ｄは、本発明にかかる電解銅箔を製造するための銅材の形成に関わる具体例を示す。この具体例において、銅板を使用し、一定方向のプレスや切断などの加工ステップを経て特定の寸法を有する波状銅ストリップが得られ、これを電解銅箔の銅材として使用する。加工に使用されるための銅材は特に制限されず、一般的に電解銅箔の製造プロセスにおいて銅イオンの補給源として応用できるような銅材であればいずれも使用できる。まず、図１Ａ、１Ｂに示されるように、銅板のカッターにおけるプレス装置を用いて銅板１１０の表面に対し一定方向のプレスを行うことで銅板を波形状にして、波状銅板１２０が形成される。次に、図１Ｃに示されるように、カッターでその波状銅板１２０が多数の波状銅ストリップ１３０に切断され、本発明にかかる電解銅箔の銅材が得られる。

一般的には、形成された銅材を特定の寸法の波形状に維持し、銅材と硫酸電解液との接触面積を増加させるため、使用される銅板の厚みは１５ミリメートルを超えないことが好ましい。使用される銅板の厚みが厚過ぎると、一定方向のプレスや切断などの加工ステップで不利となるのみならず、銅材と硫酸電解液との接触面積の増加にも不利になる。図１Ｄに示されるように、銅板の加工の利便性を考慮し銅ストリップの特定の波形状を維持するとともに、波状銅ストリップの硫酸電解液と接触可能な面積を増加させるため、本発明における波状銅ストリップの厚みＴは、好ましくは３から２０ミリメートルであり、さらに好ましくは６から１０ミリメートルであり、波状銅ストリップの表面幅Ｗは、好ましくは１から２５ミリメートルであり、さらに好ましくは２から２０ミリメートルである。

本発明にかかる波状銅ストリップは、主に電解銅箔の製造プロセスにおいて用いられ、電解銅箔の製造プロセスにおける銅イオン補給源として硫酸電解液が入った溶解槽に入れられる。電解銅箔の製造プロセスにおいて溶解槽中に積み重ねる銅材の数量を増加させ、積み重ねた各銅材の間に適切な隙間を維持し、銅材と硫酸電解液との接触面積を増加することで、銅材が速やかに溶解し銅イオンに酸化されるようにするため、本発明にかかる波状銅ストリップは、特定の波の寸法割合を有する。図１Ｃに示されるように、本発明にかかる電解銅箔製造プロセスの銅材とされる波状銅ストリップにおいて、その隣接する波の山と波の谷との水平距離ＬＷは、好ましくは２０から１４０ミリメートルであり、さらに好ましくは６０から１００ミリメートルであり、かつ、波状銅ストリップにおける波の山と波の谷との垂直高度差ＳＷは、好ましくは１から８０ミリメートルであり、さらに好ましくは５から５０ミリメートルである。一方、波状銅ストリップの長さは特に制限されず、電解銅箔の製造プロセスにおける溶解槽に入れることが可能であればよい。通常、波状銅ストリップの長さＬは、３０から３０００ミリメートルであり、好ましくは１００から１５００ミリメートルである。

一般的には、銅箔製造工場での電解銅箔の製造プロセスにおいて、主に硫酸溶液により銅材が腐食、溶融され、銅材が溶解し銅イオンに酸化されることで硫酸銅溶液が形成され、この硫酸銅溶液が電解溶液として電解槽に注入され、電気化学反応が行われることによって、硫酸銅溶液中の銅イオンが銅箔金属に還元される。また、この電解銅箔の製造プロセスにおいては、電解槽中の銅イオンが銅箔金属に還元されるにつれ、その電解槽中の銅イオン濃度がしだいに低下していく。そこで、銅イオンを持続的に補給する必要があり、これにより電解槽中の銅イオン濃度が維持される。

本発明にかかる電解銅箔を製造するための銅材の使用方法では、特定の寸法割合を有する波状銅ストリップを電解銅箔の製造プロセスにおける銅材として使用し、その銅材を硫酸溶液が入った溶解槽に入れ、銅材を溶解させ銅イオンに酸化することで硫酸銅電解液が形成され、この硫酸銅電解液を電解槽に注入し、電解槽中の銅イオンの濃度を維持しながら電気化学反応により電解槽中の銅イオンが銅箔金属に還元される。

本発明にかかる電解銅箔を製造するための銅材の使用方法では、特定の寸法割合を有する波状銅ストリップを電解銅箔の製造プロセスにおける銅材として使用し、このような波状銅ストリップは硫酸溶液が入った溶解槽に大量に積み重ねることが可能であり、溶解の過程では積み重ねられた各銅ストリップの間に大きな隙間が維持されるため、銅材と硫酸電解液との間に非常に大きな接触面積を維持することができる。これにより、銅材が速やかに溶解し銅イオンに酸化し、硫酸銅溶液が形成され、電解槽中の銅イオン濃度が安定して維持され、生産全体の効率と生産能力の向上に有利になる。

実施例１
厚み８ミリメートル、長さ、幅それぞれ４００ミリメートルの銅板に一定方向のプレス、切断を行い、波状銅ストリップサンプル１を形成した。その総重量は１２．５５キログラムである。表１に示されるように、この波状銅ストリップサンプル１の隣接する波の山と波の谷との水平距離ＬＷは８０ミリメートルであり、波の山と波の谷との垂直高度差ＳＷは２５ミリメートルであり、表面幅Ｗは７ミリメートルである。

６０℃の条件で波状銅ストリップサンプルに対し溶解率試験を行った。１２５．５リットルの硫酸溶液（濃度１００グラム／リットル）に波状銅ストリップサンプル１を入れ、２４時間後、波状銅ストリップサンプル１の溶解後の総重量を測定し、溶解量と溶解率を算出し、その結果を表１に記録した。

実施例２
厚み８ミリメートル、長さ、幅それぞれ４００ミリメートルの銅板に一定方向のプレス、切断を行い、波状銅ストリップサンプル２を形成した。その総重量は１１．４８キログラムである。表１に示されるように、この波状銅ストリップサンプル２の隣接する波の山と波の谷との水平距離ＬＷは８０ミリメートルであり、波の山と波の谷との垂直高度差ＳＷは２５ミリメートルであり、表面幅Ｗは５ミリメートルである。

６０℃の条件で波状銅ストリップサンプルに対し溶解率試験を行った。１１４．８リットルの硫酸溶液（濃度１００グラム／リットル）に波状銅ストリップサンプル２を入れ、２４時間後、波状銅ストリップサンプル２の溶解後の総重量を測定し、溶解量と溶解率を算出し、その結果を表１に記録した。

実施例３
厚み８ミリメートル、長さ、幅それぞれ４００ミリメートルの銅板に一定方向のプレス、切断を行い、波状銅ストリップサンプル３を形成した。その総重量は１２．７６キログラムである。表１に示されるように、この波状銅ストリップサンプル３の隣接する波の山と波の谷との水平距離ＬＷは８０ミリメートルであり、波の山と波の谷との垂直高度差ＳＷは１５ミリメートルであり、表面幅Ｗは５ミリメートルである。

６０℃の条件で波状銅ストリップサンプルに対し溶解率試験を行った。１２７．６リットルの硫酸溶液（濃度１００グラム／リットル）に波状銅ストリップサンプル３を入れ、２４時間後、波状銅ストリップサンプル３の溶解後の総重量を測定し、溶解量と溶解率を算出し、その結果を表１に記録した。

比較例１
厚み８ミリメートル、長さ、幅それぞれ４００ミリメートルの銅板に一定方向のプレス、切断を行い、波状銅ストリップ比較サンプル１を形成した。その総重量は１２．８９キログラムである。表１に示されるように、この比較サンプル１の隣接する波の山と波の谷との水平距離ＬＷは２００ミリメートルであり、波の山と波の谷との垂直高度差ＳＷは１５ミリメートルであり、表面幅Ｗは５ミリメートルである。

６０℃の条件で波状銅ストリップサンプルに対し溶解率試験を行った。１２８．９リットルの硫酸溶液（濃度１００グラム／リットル）に比較サンプル１を入れ、２４時間後、比較サンプル１の溶解後の総重量を測定し、溶解量と溶解率を算出し、その結果を表１に記録した。

比較例２
厚み８ミリメートル、長さ、幅それぞれ４００ミリメートルの銅板を切断し、銅ストリップ比較サンプル２を形成した。その総重量は１３．３３キログラムである。表１に示されるように、この比較サンプル２の表面幅Ｗは５ミリメートルである。

６０℃の条件で銅ストリップサンプルに対し溶解率試験を行った。１３３．３リットルの硫酸溶液（濃度１００グラム／リットル）に比較サンプル２を入れ、２４時間後、比較サンプル２の溶解後の総重量を測定し、溶解量と溶解率を算出し、その結果を表１に記録した。

比較例３
厚み８ミリメートル、長さ、幅それぞれ４００ミリメートルの銅板を２０ミリメートル×２０ミリメートルの銅ペレットに切断し比較サンプル３とした。その総重量は１２．１０キログラムである。

６０℃の条件で銅板サンプルに対し溶解率試験を行った。１２１．０リットルの硫酸溶液（濃度１００グラム／リットル）に比較サンプル３を入れ、２４時間後、比較サンプル３の溶解後の総重量を測定し、溶解量と溶解率を算出し、その結果を表１に記録した。

表１の結果によると、切断されていない銅板（比較例３）を銅材とすると、その表面積が限られているため、硫酸溶液中の溶解率はわずか１．２％である。銅板を銅ストリップに切断し（比較例２）それを銅材とした場合、表面積は増加するが、大量に積み重ねた場合、積み重ねられた各銅ストリップの間に隙間を維持できず、銅材と硫酸電解液との接触面積は依然として非常に限られており、溶解率はせいぜい１．８％に向上したに過ぎない。

一方、本発明は、銅板を波状になるように一定方向のプレスを行い、特定の寸法を有する波状銅ストリップに切断し（実施例１、２、３）それを銅材とすることで、積み重ねられた各波状銅ストリップの間に大きな隙間が維持されるため、銅材と硫酸電解液との間に非常に大きな接触面積を維持することができ、溶解率は４％に、ひいては４．５％以上にまで向上した。それと比較して、波状銅ストリップ（比較例１）が本発明にかかる特定の寸法を有さない場合、積み重ねられた各波状銅ストリップの間に効率よく隙間を維持することができず、溶解率はわずか約２．５％に向上したに過ぎず、その効果は依然として限られている。

１１０銅板
１２０波状銅板
１３０波状銅ストリップ
Ｌ長さ
ＬＷ水平距離
ＳＷ高度差
Ｔ厚み
Ｗ表面幅

Claims

波状をなし、その隣接する波の山と波の谷との水平距離が２０から１４０ミリメートルであり、かつ波の山と波の谷との垂直高度差が１から８０ミリメートルであり、厚みが３から２０ミリメートルであり、表面幅が１から２５ミリメートルである波状銅ストリップであることを特徴とする、電解銅箔を製造するための銅イオンの補給源としての銅材。
前記波状銅ストリップは、隣接する波の山と波の谷との水平距離が６０から１００ミリメートルであることを特徴とする請求項１に記載される銅材。
前記波状銅ストリップは、隣接する波の山と波の谷との垂直高度差が５から５０ミリメートルであることを特徴とする請求項１に記載される銅材。
前記波状銅ストリップは、厚みが６から１０ミリメートルであることを特徴とする請求項１に記載される銅材。
前記波状銅ストリップは、表面幅が２から２０ミリメートルであることを特徴とする請求項１に記載される銅材。
前記波状銅ストリップは、長さが３０から３０００ミリメートルであることを特徴とする請求項１に記載される銅材。
請求項１に記載の銅材の製造方法であって、
銅板が一定方向のプレスにより波状をなす工程と、
カッターにより前記波状の銅板を複数の前記波状銅ストリップに切断する工程と、
を含む、銅材の製造方法。
（ａ）電解銅箔を製造するための銅材として、請求項１に記載される銅材を硫酸電解液が入った溶解槽に入れることと、
（ｂ）電解銅箔の製造プロセスにおける銅イオンの補給源として、前記銅材を溶解させ銅イオンに酸化することと、
（ｃ）銅イオンが含まれる電解液を電解槽に注入し、電気化学反応により前記銅イオンを銅箔金属に還元させることと、
を含む、電解銅箔を製造するための銅材の使用方法。