JPH10110298A - 電解液の浄化方法 - Google Patents

電解液の浄化方法

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JPH10110298A
JPH10110298A JP28461896A JP28461896A JPH10110298A JP H10110298 A JPH10110298 A JP H10110298A JP 28461896 A JP28461896 A JP 28461896A JP 28461896 A JP28461896 A JP 28461896A JP H10110298 A JPH10110298 A JP H10110298A
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JP
Japan
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copper
copper foil
electrolytic solution
thiourea
electrolytic
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JP28461896A
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English (en)
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Ikuya Kurosaki
郁也 黒崎
Tsuneo Suzuki
恒男 鈴木
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Japan Energy Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 銅メッキや銅箔製造に用いられる電解液にお
いて液中のチオ尿素系の添加剤及び/又はその分解物濃
度を一定範囲に維持するための容易な技術を確立するこ
と。 【解決手段】 チオ尿素系の添加剤及び/又はその分解
物を含む電解液中に金属銅を添加し、チオ尿素系の添加
剤及び/又はその分解物を少なくとも部分的に除去する
ことを特徴とする電解液の浄化方法を提供する。電解液
の代表例は銅メッキ用及び銅箔製造用硫酸酸性硫酸銅溶
液である。0.01〜100ppmのチオ尿素系の添加
剤及び/又はその分解物を含む電解液1リットルに対し
て0.1g以上の銅粉または1g以上の銅箔等の金属銅
が電解液に対して連続的に或いは間欠的に添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電解液の浄化方法
に関するものであり、特には銅メッキや銅箔製造に用い
られる硫酸酸性硫酸銅溶液において液中のチオ尿素系の
添加剤及び/又はその分解物濃度を一定範囲に維持する
ために金属銅を添加することを特徴とする電解液の浄化
方法に関する。特には、本発明は、プリント回路基板
(PCB)の製造に有用な電解銅箔の製造に際し、有機
添加剤として広く用いられているチオ尿素が電解によっ
て分解し、電析物である銅箔の特性に悪影響を与えるよ
うになることに鑑み、このチオ尿素分解物を銅粉、銅箔
等の金属銅の添加により除去する方法を提供する。
【0002】
【従来の技術】電解銅箔は、アノードと回転するカソー
ドとの間に電解液を流しながら電圧を加え、銅を回転す
るカソード上に析出させ、析出した銅被膜を剥ぎ取るこ
とにより製造される。電解銅箔は、表面粗さの大きなマ
ット面と表面粗さの小さなシャイニー面とを有する。そ
して、電解銅箔のマット面側をエポキシ樹脂等の絶縁性
樹脂上に接着して形成される銅張積層板の形態でPCB
製造業者に供給される。銅張積層板の銅箔の部分をPC
Bの導電性回路を形成するようにエッチングし、エッチ
ングにより形成された銅の導電性回路は、電子部品の種
々の部分間の電気的接続を提供する。
【0003】電解液は、銅イオンと硫酸イオンとを含有
し、これに例えばニカワ、チオ尿素のような有機添加剤
及び塩化物イオンを加えて箔の特性を制御している。有
機添加剤としては、チオ尿素が広く用いられており、チ
オ尿素は熱及び電解により分解することが知られてい
る。本発明者らは、検討の結果、過剰なチオ尿素及びそ
の分解物は、電析物である銅箔の性質、例えば180℃
での破断伸びを低下させ、また、チオ尿素の分解物は室
温での抗張力を低下させる等、特性に悪影響を与えるこ
とを見出した。
【0004】銅箔の抗張力は取扱い易さを表す1つの指
標であり、この値が低くなると、一般に銅箔は柔らか
く、取扱いの際にシワができ易くなる。シワができた銅
箔をPCBに用いると、シワの部分で電気的な接触不良
が発生する場合があり、問題である。近年の電子機器の
小型、軽量化に伴い、より高密度の電子回路の形成が求
められ、これに応えるために、複数の基板を張り合わせ
た積層板が広く用いられている。積層板の作製には、約
180℃の熱を約1時間かけて基板と銅箔を張り合わせ
る工程がある。この工程では、基板と銅箔の熱膨張率の
違いから、銅箔の180℃破断伸び率が小さいと、銅箔
が基板の膨張に追随することができずにクラックが発生
し、電気的な接触不良が発生する場合があり、問題であ
る。このような問題が起きないためには、銅箔の180
℃破断伸びが大きいことが必要である。そのためには、
ニカワ、チオ尿素及び塩化物イオン等の添加剤の濃度管
理が必要である。
【0005】一方では、電気メッキにおいてもチオ尿素
が光沢剤として用いられることが多い。硫酸銅メッキ浴
の光沢剤としては、チオ尿素を含む種々の硫黄化合物、
界面活性剤、染料などを組み合わせたものが多い。光沢
剤の過剰は変色、密着不良などの事故を起こし易く、他
方不足は光沢、レベリング、ツキ回りが低下するので常
に通電量に合わせて補給し、濃度を管理する必要があ
る。
【0006】電解液中のチオ尿素等の添加剤の分解物
等、電析物に悪影響を及ぼす不純物の除去には、これま
で、活性炭などを用いてのろ過作業により除去すること
が広く一般的に行われてきた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、活性炭
等を用いたチオ尿素のろ過作業による除去では、除去効
果が即応的でなく、また処理速度を大きくすることは困
難である。本発明の課題は、銅メッキや銅箔製造におけ
る電析物の外観、或いは機械的な性質を一定に保つた
め、電解液において液中のチオ尿素系の添加剤及び/又
はその分解物濃度を一定範囲に維持するための容易な技
術を確立することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、理由は解明
されていないが、チオ尿素系の添加剤及び/又はその分
解物を除去するには銅粉、銅箔等の金属銅の添加により
除去するのが非常に効果的であるとの知見を得た。この
知見に基づいて、本発明は、チオ尿素系の添加剤及び/
又はその分解物を含む電解液中に金属銅を添加し、チオ
尿素系の添加剤及び/又はその分解物を少なくとも部分
的に除去することを特徴とする電解液の浄化方法を提供
する。電解液の代表例は銅メッキ用及び銅箔製造用硫酸
酸性硫酸銅溶液である。本発明はまた、電解液中にチオ
尿素系の添加剤を連続的にまたは間欠的に添加しながら
電解銅箔を製造する方法において、電解後に金属銅を添
加し、チオ尿素系の添加剤及び/又はその分解物を少な
くとも部分的に除去した後、電解液として用いることを
特徴とする電解銅箔の製造方法をも提供する。電解液の
代表例は硫酸酸性硫酸銅溶液である。0.01〜100
ppmのチオ尿素系の添加剤及び/又はその分解物を含
む電解液1リットルに対して0.1g以上の銅粉または
1g以上の銅箔等の金属銅を電解液に対して連続的に或
いは間欠的に添加する。ここで、チオ尿素系の添加剤と
は、チオ尿素及び/またはその誘導体を包含するもので
ある。
【0009】
【発明の実施の形態】電解銅箔の製造を例にとると、電
解銅箔は、円筒状の回転するカソードとカソードに沿っ
てカソードとほぼ一定の距離に保たれて配置されるアノ
ードとの間に銅イオンと硫酸イオンを含有する硫酸酸性
硫酸銅溶液から成る電解液を流し、カソードに銅が電析
するように有効な量の電圧を印加し、回転するカソード
周囲に銅を電着させていくことにより製造される。所定
の厚さとなった薄膜はカソードから剥ぎ取られる。カソ
ード面側がシャイニー面を構成しそして電着面側がマッ
ト面を構成する。先に述べた理由により、室温での抗張
力並びに180℃での破断伸びの大きな銅箔が求められ
ている。そのために、幾つかの提案があるが、例えば、
特願平8−207681号においては、電解液としての
硫酸酸性硫酸銅溶液が塩化物イオン濃度が5ppm以
下、好ましくは0.1〜4ppm、チオ尿素及び/又は
その誘導体濃度が0.5〜2ppm未満、好ましくは
0.5〜1.5ppmの硫酸酸性硫酸銅溶液を用いるこ
とにより、銅箔に取り込まれる不純物としての塩素およ
び硫黄両方の不純物量を塩素含有量が40ppm以下そ
して硫黄含有量が30ppm以下にコントロールするこ
とが提唱されている。塩素含有量が40ppmを超える
か或いは硫黄含有量が30ppmを超えると、180℃
での伸び率が5%未満となる。
【0010】チオ尿素は(NH22 C=Sで示される
硫黄含有物質であり、この硫黄が銅箔中に取り込まれ
る。硫黄原子が硫酸銅溶液中の銅イオンと反応して銅錯
体が形成されることにより、或いはメッキ界面に作用し
て過電圧を上昇させることにより銅の結晶を微細化し、
室温抗張力が高い電着物を形成するものと考えられる。
チオ尿素誘導体としては、ジエチルチオ尿素、アリルチ
オ尿素、アセチルチオ尿素、ジメチルチオ尿素、チオセ
ミカルバジド等が好適例である。
【0011】銅箔製造の場合、硫酸酸性硫酸銅溶液の銅
イオン濃度は一般に70〜120g/リットルでありそ
して硫酸濃度は一般に50〜120g/リットルであ
る。電流密度Dkは特には限定されず、通常範囲、50
〜200A/dm2 、特には100〜150A/dm2
で十分である。硫酸酸性硫酸銅溶液の液温度もまた特に
は限定されるものではなく、通常40〜80℃、特には
50〜60℃範囲に管理される。硫酸酸性硫酸銅溶液の
液流速もまた特には限定されるものではなく、通常1.
5m/sec以上、好ましくは2.0〜5m/secと
される。
【0012】メッキ電解液の場合でも、チオ尿素は、光
沢剤として用いられ、光沢剤の過剰は変色、密着不良な
どの事故を起こし易く、他方不足は光沢、レベリング、
ツキ回りが低下するので、常に通電量に合わせて補給す
る必要がある。
【0013】本発明に従えば、分解前のチオ尿素換算
で、0.01〜100ppmのチオ尿素系の添加剤及び
/又はその分解物を含む電解液1リットルに対して0.
1g以上の銅粉または1g以上の銅箔等の金属銅が電解
液に対して連続的に或いは間欠的に添加される。ここ
で、電解液に対して連続的に或いは間欠的にとは、電解
液中にバッチ処理的に金属銅を添加すること、及び金属
銅をカラム等に充填し、これに電解液を通液すること等
をその処理方法として含むものである。電解液中にチオ
尿素系の添加剤を連続的にまたは間欠的に添加しながら
電解銅箔を製造する方法においては、電解後の電解液を
金属銅で処理し、チオ尿素系の添加剤及び/又はその分
解物を部分的に少なくとも部分的に除去した後、電解液
として用いるものとされる。
【0014】以上の条件の下で電解を実施することによ
り、PCB応用品に適応可能なタイプの、より品質の高
い銅箔を製造することができる。得られる銅箔は、室温
抗張力が高く、また180℃での伸び率が5%以上であ
る。銅箔の抗張力は取扱い易さを表す1つの指標であ
り、この値が低くなると、一般に銅箔は柔らかく、取扱
いの際にシワができ易くなる。積層板の作製に当たって
約180℃の熱を約1時間かけて基板と銅箔を張り合わ
せる工程において、銅箔の180℃破断伸び率が大きい
ため、銅箔が基板の膨張に追随することができ、クラッ
クが発生しない。メッキの場合にも、所要量の光沢剤を
電解液中に維持して、変色、密着不良などの事故を防止
し、必要な光沢、レベリング、ツキ回り等を維持する。
【0015】
【実施例】以下に、実施例及び比較例を示す。
【0016】(実施例1)表1は、有機添加剤としてチ
オ尿素3ppmを添加し、電流密度:150A/dm
2 、電解液温度:57℃、液流速:2m/secとし
て、0.9オンス相当箔を製造した場合の製箔枚数と電
解銅箔の室温抗張力及び180℃破断伸びを調べた結果
である。製箔枚数の増加と共に、電解液中のチオ尿素の
分解も進み、銅箔の室温抗張力が低下する。180℃破
断伸びは、チオ尿素が分解してもしなくても、その分解
物も含めたトータルの濃度に依存するために、電解液中
のトータル濃度が変わらなければ、ほとんど変化しな
い。11枚目の後に銅粉を電解液1リットルに対し1g
を添加した。これを用いて銅箔を製造した場合の室温抗
張力及び180℃破断伸びを調べた結果を併せて示す。
銅箔添加後に、銅箔の室温抗張力及び180℃破断伸び
が増大している。銅箔添加後の特性は、電解液にチオ尿
素1ppmを添加して得られる電解銅箔の特性に相当す
る。
【0017】
【表1】
【0018】(実施例2)表−2は、有機添加剤として
チオ尿素3ppmを添加し、電流密度:150A/dm
2 、電解液温度:57℃、液流速:2m/secとし
て、0.9オンス相当箔を製造した場合の銅箔投入前後
での電解銅箔の室温抗張力及び180℃破断伸びを調べ
た結果である。チオ尿素分解物除去用の銅箔は電解液1
リットルに対し33gを添加した。銅箔投入後に、銅箔
の室温抗張力及び180℃破断伸びが増大していること
がわかる。
【0019】
【表2】
【0020】
【発明の効果】チオ尿素系の添加剤及び/又はその分解
物を含む電解液に対して銅粉または銅箔等の金属銅を添
加するという簡易な手段で、液中のチオ尿素系の添加剤
及び/又はその分解物濃度を一定範囲に維持することに
より、PCB応用品に適応可能なタイプの、より品質の
高い銅箔を製造することができる。得られる銅箔は、室
温抗張力が高く、また180℃での伸び率が5%以上で
ある。銅箔の高い抗張力はシワをできにくくし、取扱の
容易さを増進する。積層板の作製に当たって約180℃
の熱を約1時間かけて基板と銅箔を張り合わせる工程に
おいて、銅箔の180℃破断伸び率が大きいため、銅箔
が基板の膨張に追随することができ、クラックが発生し
ない。メッキの場合にも、所要量の光沢剤を電解液中に
維持して、変色、密着不良などの事故を防止し、必要な
光沢、レベリング、ツキ回り等を維持する。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チオ尿素系の添加剤及び/又はその分解
    物を含む電解液中に金属銅を添加し、チオ尿素系の添加
    剤及び/又はその分解物を少なくとも部分的に除去する
    ことを特徴とする電解液の浄化方法。
  2. 【請求項2】 電解液が銅メッキ用硫酸酸性硫酸銅溶液
    であることを特徴とする請求項1記載の電解液の浄化方
    法。
  3. 【請求項3】 電解液が銅箔製造用硫酸酸性硫酸銅溶液
    であることを特徴とする請求項1記載の電解液の浄化方
    法。
  4. 【請求項4】 0.01〜100ppmのチオ尿素系の
    添加剤及び/又はその分解物を含む電解液1リットルに
    対して0.1g以上の銅粉または1g以上の銅箔等の金
    属銅を電解液に対して連続的に或いは間欠的に添加する
    請求項1記載の電解液の浄化方法。
  5. 【請求項5】 電解液中にチオ尿素系の添加剤を連続的
    にまたは間欠的に添加しながら電解銅箔を製造する方法
    において、電解後に金属銅を添加し、チオ尿素系の添加
    剤及び/又はその分解物を少なくとも部分的に除去した
    後、電解液として用いることを特徴とする電解銅箔の製
    造方法。
  6. 【請求項6】 電解液が硫酸酸性硫酸銅溶液であること
    を特徴とする請求項5記載の電解銅箔の製造方法。
  7. 【請求項7】 0.01〜100ppmのチオ尿素系の
    添加剤及び/又はその分解物を含む電解液1リットルに
    対して0.1g以上の銅粉または1g以上の銅箔等の金
    属銅を電解液に対して連続的に或いは間欠的に添加する
    請求項5記載の電解銅箔の製造方法。
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Cited By (3)

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