KR100571561B1 - Low roughness copper foil having high strength and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동박 제조시 기존에 사용하고 있는 제박기의 설계 변경이나 개조가 불필요하며, 기계적 연마와 같은 추가적인 설비와 공정의 추가 없이, 기존에 사용하던 저가의 폐전선류의 원재료를 그대로 사용하면서 최적의 첨가제 시스템을 구축하여 고강도와 저조도의 물성을 갖는 동박을 제조할 수 있는 고강도를 갖는 저조도 동박 및 그 제조방법에 관한 것으로, 인쇄회로기판용 절연기판에 접착되는 전해동박에 대해 동박의 접착면의 조도를 낮추어 미세패턴 형성시에도 잔동이 남지 않게 하고, 동박의 인장강도를 높여 미세패턴에 전자부품을 실장하는 용접공정에 미세회로의 끊김을 방지할 수 있는 특징이 있다. The present invention does not require the design change or modification of the existing milling machine in the manufacture of copper foil, and is optimal while using the raw materials of the existing low-cost waste wire flow without additional equipment and processes such as mechanical polishing. The present invention relates to a low roughness copper foil having a high strength and a method of manufacturing the same, by forming an additive system to produce a copper foil having high strength and low roughness properties. It is characterized in that the remnant is not left even when the micropattern is formed and the tensile strength of the copper foil is increased to prevent breakage of the microcircuit in the welding process for mounting the electronic component on the micropattern.
전해, 압연동박, 전해전착, 동박, 저조도, 광택, 회로기판, 전극재료Electrolytic, Rolled Copper, Electrodeposition, Copper, Low Light, Gloss, Circuit Board, Electrode Material
Description
도 1은 본 발명에 따른 드럼 구조의 전해 제박기의 구성도,1 is a block diagram of an electrolytic milling machine of a drum structure according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 고강도를 갖는 저조도 동박의 제조방법의 순서도,2 is a flowchart of a method for manufacturing a low roughness copper foil having a high strength according to the present invention;
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 수득된 동박에 대한 전자현미경(SEM) 촬영 사진도,Figure 3 is an electron microscope (SEM) photographic picture of the copper foil obtained according to the embodiment of the present invention,
도 4는 비교예에 따라 수득된 동박에 대한 전자현미경(SEM) 촬영 사진도,Figure 4 is an electron microscope (SEM) photographic picture of the copper foil obtained according to a comparative example,
도 5는 도 2에 따른 후처리 공정 단계를 포함하여 도시한 순서도,5 is a flow chart including a post-processing step according to FIG.
< 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 > <Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
10 : 드럼 20 : 양극판 10
30 : 롤러 40 : 동박30: roller 40: copper foil
50 : 전해조 60 : 전해액50: electrolyzer 60: electrolyte
61 : 첨가제61: additive
본 발명은 동박 제조시 기존에 사용하고 있는 제박기의 설계 변경이나 개조 가 불필요하며, 기계적 연마와 같은 추가적인 설비와 공정의 추가 없이, 기존에 사용하던 저가의 폐전선류의 원재료를 그대로 사용하면서 최적의 첨가제 시스템을 구축하여 고강도와 저조도의 물성을 갖는 동박을 제조할 수 있는 것으로, 보다 상세하게는 인쇄회로기판용(PCB) 절연기판(Prepreg)에 접착되는 전해동박에 대해 동박의 접착면(Matte Side)의 조도를 낮추어 미세 패턴 형성시에도 잔동이 남지 않게 하고, 동박의 인장강도를 높여 미세 패턴에 전자부품을 실장하는 용접공정중 미세회로의 끊김을 방지할 수 있는 고강도를 갖는 저조도 동박 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention does not require the design change or modification of the existing milling machine in the production of copper foil, and without using additional equipment and processes such as mechanical polishing, while using the raw material of the existing low-cost waste wire flow as it is It is possible to manufacture a copper foil having high strength and low roughness properties by constructing an additive system. More specifically, it is an adhesive side of a copper foil to an electrolytic copper foil bonded to a printed circuit board (PCB) insulating substrate (Prepreg). Low roughness copper foil having high strength to prevent breakage of the microcircuit during welding process for mounting electronic components on the fine pattern by increasing the tensile strength of the copper foil by lowering the roughness so that no residual material remains even when forming the fine pattern It is about.
일반적으로 인쇄회로기판은 라디오, 텔레비전, 세탁기 등의 민수용 전기/전자제품 및 컴퓨터, 무선통신기기, 각종제어기기 등의 산업용 전기/전자기기의 정밀제어에 광범위하게 사용되고 있다. Generally, printed circuit boards are widely used for precision control of electric / electronic products for civilian use such as radios, televisions, washing machines, and industrial electric / electronic devices such as computers, wireless communication devices, and various control devices.
이 때 산업용 인쇄회로의 절연기판으로는 주로 유리섬유를 에폭시 수지에 함침시킨 난연성의 절연기판(Prepreg)이 사용되고 있으며, 인쇄회로기판은 절연기판에 인쇄회로용 전해동박을 고온고압하에서 접착하고 회로설계에 따라 에칭하여 얻는다. In this case, flame-retardant insulating substrate (Prepreg) in which glass fiber is impregnated with epoxy resin is used as insulation board of industrial printed circuit. Printed circuit board is bonded to the insulating board by electrolytic copper foil for printed circuit under high temperature and high pressure. Obtained by etching.
절연기판에 접착되는 전해동박은 일반적으로 황산동 용액에서 연속적인 전해전착법으로 동생박(Raw Foil)을 만들고 이를 절연기판과의 접착력 향상을 위해 동생박면에 동 노듈(Nodule)을 형성하는 거침도금처리를 하거나, 거침 처리된 표면에 배리어(Barrier)층을 형성시킨 후 전해 크로메이트(Chromate) 방청 처리하여 전해동박을 얻고 있다.The electrolytic copper foil adhered to the insulating substrate is generally subjected to rough plating treatment in which a copper foil is formed on the surface of the sister foil in order to improve the adhesion with the insulating substrate by forming a raw foil by continuous electrolytic electrodeposition in a copper sulfate solution. Alternatively, an electrolytic copper foil is obtained by forming a barrier layer on the roughened surface and then electrolytic chromate rust treatment.
최근에는 전기/전자기기의 경박단소화가 가속화됨에 따라서 기판용 인쇄회로가 미세화, 고집적 소형화 되고 있으며, 이에 따라서 기판 및 인쇄회로의 제조방법 강화로 정밀 인쇄회로기판으로 적합한 극저조도 동박이 개발되고 있다.In recent years, as the light and short size of electric / electronic devices is accelerated, printed circuit boards have been miniaturized and highly integrated and miniaturized. Accordingly, ultra-low roughness copper foils suitable for precision printed circuit boards have been developed by strengthening the manufacturing method of substrates and printed circuits.
미국 특허 제 5,215,646호에서는 전해되는 구간을 둘로 나누어 첫 번째 구간 보다 두 번째 구간의 전류 밀도를 높임으로써 저조도 동박을 얻는 방법이 알려져 있으나, 이 방법은 제조 설비의 개조에 따른 상당한 비용이 소요되어 바람직하지 못하다.U.S. Patent No. 5,215,646 discloses a method for obtaining low light copper foil by dividing the electrolytic section in two and increasing the current density in the second section than the first section. Can not do it.
미국 특허 제 5,431,803호에서는 전해액중 염소 이온의 농도를 1ppm 이하로 낮추어 저조도 동박을 얻는 방법이 알려져 있으나, 전해 동박의 제조의 경우 대부분 원재료로 동 스크랩을 사용하고 있어, 염소 이온의 농도를 1ppm 이하로 낮추는 것은 사실상 불가능하며 설령 가능하다고 해도 막대한 별도 설비의 투자가 뒤따라야 하므로 경제성이 없는 방법이다.U.S. Patent No. 5,431,803 discloses a method of obtaining a low roughness copper foil by reducing the concentration of chlorine ions in the electrolyte to 1 ppm or less.However, in the manufacture of electrolytic copper foils, copper scrap is used as a raw material. Lowering costs is virtually impossible, and even if it is possible, it requires a lot of extra equipment investment, which is not economical.
미국 특허 제 5,897,761호, 제 5,858,517호 및 제 6,291,081 B1호에서는 일박적으로 제조된 전해 동박을 버핑(Buffing)을 통하여 기계적으로 연마하여 저조도 동박을 얻는 방법이 알려져 있으나, 이 방법은 별도의 생산 설비를 갖춰야 한다는 점과 버핑 공정시 발생한 동분이 남아 있으면 인쇄회로기판 제조시 잔동으로 남을 우려가 있는 등 바람직하지 못한 방법이다.In U.S. Patent Nos. 5,897,761, 5,858,517 and 6,291,081 B1, a method of obtaining a low roughness copper foil by mechanically polishing an electrolytic copper foil produced overnight through buffing is known. It is an unfavorable method, such as the fact that it must be prepared and copper content generated during the buffing process may remain as a remnant in the manufacturing of the printed circuit board.
미국 특허 제 5,863.410호에서는 저분자량 수용성 셀루로우스 에테르, 저분자량 수용성 폴리알킬렌 글리콜 에테르, 저분자 수용성 폴리에틸렌 이민, 수용성 설포네이티드 유기 황 화합물을 적정량 첨가하여 저조도 동박을 얻는 방법이 알려 져 있으나, 이 방법으로 제조된 동박의 경우 매트면의 조도(Rz) 값이 3.81㎛ 수준이어서 최근의 저조도 동박의 요구에 부응하지 못한다.U.S. Patent No. 5,863.410 discloses a method for obtaining low light copper foil by adding an appropriate amount of low molecular weight water soluble cellulose ether, low molecular weight water soluble polyalkylene glycol ether, low molecular weight water soluble polyethylene imine, and water soluble sulfonated organic sulfur compound. In the case of the copper foil manufactured by the method, the roughness (Rz) value of the mat surface is 3.81 µm, which does not meet the demand of the recent low roughness copper foil.
미국 특허 제 5,958,209호 및 제 6,194,056 B1호에서는 적은양의 폴리에틸렌 글리콜, 주석이온, 철이온 및 0.1ppm 이하의 염소 이온을 포함하는 전해액으로 저조도의 동박을 제조하는 방법이 알려져 있으나, 이 방법도 앞서 기술한대로 사실상 염소이온의 농도를 0.1ppm 이하로 유지하는 것이 불가능하기 때문에 바람직하지 못한 방법이다.U.S. Pat.Nos. 5,958,209 and 6,194,056 B1 disclose methods for producing low light copper foils with an electrolyte solution containing a small amount of polyethylene glycol, tin ions, iron ions and up to 0.1 ppm of chlorine ions. As a matter of fact, it is not preferable because it is impossible to keep the concentration of chlorine ion below 0.1 ppm.
종래 기술은 크게 4가지 방법으로 저조도 동박을 제조하려 하였다. The prior art has largely tried to produce a low-light copper foil in four ways.
첫 번째는 미국 특허 제 5.215,646호에서와 같이 제조설비인 제박기의 구조를 변경시켜 통상 수퍼 아노드(Super Anode)란 장치를 부착하는 것이다. 이러한 수퍼 아노드를 적용하면 수퍼 아노드와 본 아노드에 걸어 주는 전류량을 조절함으로써 초기 핵 생성시 핵의 크기를 바꿀 수 있다. 초기 핵의 크기를 미세하게 조절함으로써 저조도 동박을 제조할 수 있으나 이 방법만으로는 현재의 미세회로 패턴에 대응하는 저조도의 동박을 얻을 수 없다.The first is to change the structure of the milling machine, as in US Pat. No. 5,215,646, to attach a device, usually a super anode. By applying such a super anode, it is possible to change the size of the nucleus during the initial nucleation by controlling the amount of current applied to the super and bone anodes. By adjusting the size of the initial nucleus finely, it is possible to produce a low-light copper foil, but this method alone cannot obtain a low-light copper foil corresponding to the current microcircuit pattern.
두 번째는 염소 이온의 양을 1ppm 또는 0.1ppm 이하의 아주 작은 양으로 조절하여 전해 도금시의 분극을 변화시켜 첫 번째 예와 마찬가지로 초기 핵의 크기를 미세하게 조정하는 방법들이 미국 특허 제 5,431,803호, 제 5,958,209호 및 제 6,194056 B1호등에 소개되고 있다. 앞서 기술한대로 실험실 수준에서 염소이온의 양을 1ppm이하의 수준으로 유지하여 생산할 수는 있지만, 대량 생산체제에서 동 스크랩을 사용하게 되면 동 스크랩의 대부분을 차지하고 있는 폐전선으로부터의 염소 이온을 막을 수 있는 경제적인 방법은 현재 밝혀지지 않았다. 따라서 이 방법의 실용성은 없다고 보아도 무방할 것이다.The second method is to change the polarization during electroplating by adjusting the amount of chlorine ions to a very small amount of 1 ppm or less than 0.1 ppm, so that finely adjusting the size of the initial nucleus as in the first example is described in US Pat. No. 5,431,803, 5,958,209 and 6,194056 B1. As described above, it is possible to produce at the laboratory level by keeping the amount of chlorine ions below 1 ppm, but the use of copper scrap in mass production system can prevent chlorine ions from the waste wire which occupies most of the scrap. Economic methods are currently unknown. Therefore, this method may not be practical.
세 번째는 기존의 방법대로 전해 동박을 제조한 뒤 기계적 연마를 통하여 조도값을 낮추는 방법이며 미국 특허 제 5,858,517호, 제 5,897,761호 및 제 6,291,081 B1호등에 자세히 소개되어 있다. 이 방법은 기계적인 연마방법으로 동박의 조도를 낮추므로 버핑 정도에 따라 아주 낮은 저조도 동박의 제조도 가능하다. 이 방법으로 제조할 경우는 추가적인 버핑 설비의 투자가 필요하고, 새로운 공정의 적용으로 인한 생산성 저하 및 원가 인상의 요인이 있어 경제적인 방법이라고 말 할 수 없다.The third method is to manufacture the electrolytic copper foil according to the conventional method, and then lower the roughness value through mechanical polishing. The method is described in detail in US Pat. Nos. 5,858,517, 5,897,761, and 6,291,081 B1. This method reduces the roughness of the copper foil by mechanical polishing, so it is possible to produce very low roughness copper foil depending on the degree of buffing. If manufactured in this way, additional buffing equipment investment is required, and productivity is lowered due to the application of the new process and the cost increase is not an economical method.
마지막으로 미국 특허 제 5,863,410호와 같이 전해액에 첨가하는 첨가제를 바꾸어서 동박의 표면 형상(Morphology)을 조절하는 방법이 있다. 이러한 방법은 기존 제박기의 변경 및 개조 없이 전해액의 첨가제 만을 변경함으로써 원하는 저조도의 동박을 얻을 수 있고, 버핑 같은 기계적 연마 공정도 필요치 않으며 염소 이온을 극도로 낮게 관리할 필요도 없어 가장 경제적이고 바람직한 방법이라고 할 수 있다. 미국 특허 제 5,863,410호에 따르면, 저분자량 수용성 셀루로우스 에테르는 피크 카운트(Peak Count:Number Of Peaks Per Surface Area)를 현저히 낮추는 역할은 한다고 하며, 저분자량 수용성 폴리알킬렌 글리콜 에테르는 동박의 미세 조직의 균일성을 개선시키는 역할을 한다고 한다.Finally, there is a method of controlling the surface shape (Morphology) of the copper foil by changing the additives added to the electrolyte, such as US Patent No. 5,863,410. This method is the most economical and desirable method because it is possible to obtain the desired low roughness copper foil by changing only the additives of the electrolyte without changing or modifying the existing mill, no need for mechanical polishing process such as buffing, and no need to manage chlorine ions extremely low. It can be said. According to U.S. Patent No. 5,863,410, low molecular weight water soluble cellulose ethers significantly lower peak counts (Peak Count: Number Of Peaks Per Surface Area), and low molecular weight water soluble polyalkylene glycol ethers are used for the microstructure of copper foil. It is said to play a role in improving the uniformity.
한편 저분자 수용성 폴리에틸렌 이민은 피크의 모양을 날카롭게 하여 후 공정에서의 수지와 접착시 접착력 증대에 많은 기여를 하며, 수용성 설포네이티드 유 기 황 화합물은 피크의 수는 늘리고 높이는 낮추는 기능을 담당한다고 기술하였다. On the other hand, the low molecular water-soluble polyethylene imine sharpens the shape of the peaks and contributes to the increase of the adhesion strength when adhering with the resin in the subsequent process, and the water-soluble sulfonated organic sulfur compound is responsible for increasing the number of peaks and lowering the height. .
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 인쇄회로기판용 절연기판에 접착되는 전해동박에 대해 동박의 접착면의 조도를 낮추어 미세패턴 형성시에도 잔동이 남지 않게 하고, 동박의 인장강도를 높여 미세패턴에 전자부품을 실장하는 용접공정에 미세회로의 끊김을 방지할 수 있는 고강도를 갖는 저조도 동박 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and the first object of the present invention is to reduce the roughness of the adhesive surface of the copper foil with respect to the electrolytic copper foil bonded to the insulating substrate for a printed circuit board, thereby remaining after forming a fine pattern. The present invention provides a low-light copper foil having a high strength and a method of manufacturing the same, which can prevent the breakage of a microcircuit in a welding process in which an electronic component is mounted on a fine pattern by increasing the tensile strength of the copper foil.
그리고 본 발명의 제 2목적은, 동박 제조시 기존에 사용하고 있는 제박기의 설계 변경이나 개조가 불필요하며, 기계적 연마와 같은 추가적인 설비와 공정의 추가 없이, 기존에 사용하던 저가의 폐전선류의 원재료를 그대로 사용하면서 최적의 첨가제 시스템을 구축하여 고강도와 저조도의 물성을 갖는 동박을 제조할 수 있는 고강도를 갖는 저조도 동박 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.In addition, the second object of the present invention is to eliminate the need for design changes or modifications to the existing mills used in the manufacture of copper foil, and is a raw material for the low-cost waste wires used previously without the addition of additional equipment and processes such as mechanical polishing. It is to provide a low roughness copper foil having a high strength and a method of manufacturing the same can be used to build an optimal additive system to produce a copper foil having high strength and low roughness properties.
이러한 본 발명의 목적들은, 전해조(50)에 내에 회전드럼(10) 및 양극판(20)을 포함하는 구조의 제박기를 이용하여 동박을 제조하는 방법에 있어서,In the object of the present invention, in the method for producing a copper foil using a milling machine having a structure including a rotating
상기 전해조(50) 내에 회전드럼(10) 및 양극판(20)이 수장되도록 전해액(60)을 공급하는 단계(S1000)와, 상기 전해조(50) 내에 공급된 전해액(60)에 0.1∼100ppm의 젤라틴과, 0.05∼50ppm의 HEC와, 0.05∼20ppm의 SPS와, 0.05∼30ppm의 EU의 첨가제(61)를 첨가하는 단계(S2000) 및 상기 회전드럼(10) 및 양극판(20)에 해당 극성 전류를 인가하여 드럼(10)에 전해전착된 동박(40)을 수득하는 단계(S3000)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도를 갖는 저조도 동박의 제조방법에 의해서 달성된다.Supplying an electrolyte 60 so that the rotating
상기 S2000단계에서, 상기 젤라틴의 분자량은 10,000 이상인 것이 바람직하다.In step S2000, the molecular weight of the gelatin is preferably 10,000 or more.
상기 S2000단계에서, 상기 젤라틴의 첨가량은 2∼5ppm인 것이 바람직하다.In the step S2000, the amount of gelatin added is preferably 2 to 5 ppm.
상기 S2000단계에서, 상기 HEC의 첨가량은 1∼3ppm인 것이 바람직하다.In the step S2000, the amount of HEC added is preferably 1 to 3 ppm.
상기 S2000단계에서, 상기 SPS의 첨가량은 0.5∼3ppm인 것이 바람직하다.In the step S2000, the amount of the SPS added is preferably 0.5 to 3ppm.
상기 S2000단계에서, 상기 EU의 첨가량은 0.1∼1ppm인 것이 바람직하다.In the step S2000, the amount of EU added is preferably 0.1 to 1 ppm.
상기 S3000단계 이후, 상기 동박(40)의 접착력을 증대시키기 위한 노듈하는 단계(S3100)와, 동박(40)이 확산되는 것을 막기 위한 베리어하는 단계(S3200)와, 동박(40)의 산화처리를 방지하기 위한 방청하는 단계(S3300) 및 동박(40)의 접착력을 신뢰시키기 위한 실란커플링제로 처리하는 단계(S3400)가 더 포함되는 것이 바람직하다.After the step S3000, the step of nodule for increasing the adhesive force of the copper foil 40 (S3100), the barrier step for preventing the
상기 동박(40)은 동장적층판, 인쇄회로기판, 리튬이온전지 또는 연성회로기판에 사용되는 것이 바람직하다.The
아울러 본 발명의 목적들은, 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 동박에 있어서, 상기 전해액(60) 내에 0.1∼100ppm의 젤라틴과, 0.05∼50ppm의 HEC와, 0.05∼20ppm의 SPS와, 0.05∼30ppm의 EU로 각각 구성되는 첨가제(61);를 첨가하여, 상기 회전드럼(10) 및 양극판(20)에 해당 극성 전류를 인가하여 상기 드럼(10)에 전해전착된 동박(40)이 수득되는 것을 특징으로 하는 고강도 를 갖는 저조도 동박에 의해서 달성된다.In addition, the objects of the present invention, in the copper foil produced by the method of any one of claims 1 to 7, in the electrolyte solution 60, 0.1 to 100 ppm gelatin, 0.05 to 50 ppm HEC, 0.05 to 20 ppm Copper foil electrodeposited to the
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments associated with the accompanying drawings.
다음으로는 본 발명에 따른 고강도를 갖는 저조도 동박의 제조방법에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 상세히 설명하기로 한다.Next, a method of manufacturing a low roughness copper foil according to the present invention will be described in detail with the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 드럼 구조의 전해 제박기의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고강도를 갖는 저조도 동박의 제조방법의 순서도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제박기는 기계적인 압연과 더불어 동박(40)을 성형할 수 있는 대표적인 성형장치이다.1 is a block diagram of an electrolytic milling machine of a drum structure according to the present invention, Figure 2 is a flow chart of a manufacturing method of a low roughness copper foil having a high strength according to the present invention. As shown in Figs. 1 and 2, the mill is a representative molding apparatus capable of forming the
여기서 전해조(50)에는 전해액(60)이 담겨져 있으며, 0.1∼100ppm의 젤라틴과, 0.05∼50ppm의 HEC(Hydroxyethyl Cellulose)와, 0.05∼20ppm의 SPS (bis(sodiumsulfopropyl)disulfide)과, 0.05∼30ppm의 EU(Ethylenethiourea)로 이루어진 첨가제(61)가 첨가된다.The
이 때 상기 전해액(60)의 기본조성은 H2SO4: 50∼200g/ℓ, Cu2+: 30∼150 g/ℓ, Cl-: 200㎎/ℓ 이하이고, 전해액(60)의 온도는 상온 80℃이며, 전류밀도는 20∼150 A/d㎡이다.In this case, the basic composition of the electrolyte solution 60 is H 2 SO 4 : 50-200 g / l, Cu 2+ : 30-150 g / l, Cl − : 200 mg / l or less, and the temperature of the electrolyte 60 is It is room temperature 80 degreeC, and current density is 20-150 A / dm <2>.
이러한 전해액(60)에는 분할된 둥근 양극판(20) 및 상기 양극판(20)의 오목 한 부위에 대응하여 음극전극으로 기능하는 드럼(10)이 수장되어 있다. 이 때 상기 드럼(10) 및 양극판(20)에 각 극성에 대응하는 전류가 인가되며, 상기 드럼(10)의 회전방향으로 전해액(60)의 상부 우측에는 롤러(30)가 위치하고 있다.The electrolytic solution 60 includes a divided
이에 따라 (-)전류가 인가된 상기 드럼(10)이 회전하면서 (+)전류가 인가된 양극판(20)과의 사이에서는 동이 석출되고 드럼(10)의 표면에는 동박(40)이 전착된다. 전착되는 동박(40)은 상기 롤러(30)에 의해 이끌어져 권취됨으로써 롤 형태로 수득된다.Accordingly, while the
이러한 동박(40)은 후처리과정을 거처 선택적으로 동장적층판(Copper Clad Laminate), 인쇄회로기판, 리튬 이온 전지의 전극재, 연성회로기판에 쓰일 수 있도록 수득되는 것이 바람직하다.The
도 2는 본 발명에 따른 고강도를 갖는 저조도 동박의 제조방법의 순서도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 고강저조도 동박의 제조방법은 성형된 동박(40)이 후처리를 거치기 이전에 전해전착을 실시하여 고강도를 갖는 저조도 동박을 만드는 방법이다.2 is a flowchart of a method for producing a low roughness copper foil having high strength according to the present invention. As shown in FIG. 2, a method of manufacturing a high strength low roughness copper foil is a method of forming a low roughness copper foil having high strength by performing electrolytic electrodeposition before the molded
먼저 전해조(50)내에 회전드럼(10) 및 양극판(20)이 수장되도록 전해액(60)을 공급한다(S1000). 이 때 전해액(60)의 기본조성은 H2SO4: 50∼200g/ℓ, Cu2+
: 30∼150 g/ℓ, Cl-: 200㎎/ℓ 이하이고, 전해액(60)의 온도는 상온 80℃이며, 전류밀도는 20∼150 A/d㎡이다. First, the electrolytic solution 60 is supplied to accommodate the
그리고 기본조성된 전해액(60)에 0.1∼100ppm의 젤라틴과, 0.05∼50ppm의 HEC와, 0.05∼20ppm의 SPS와, 0.05∼30ppm의 EU의 첨가제(61)를 첨가한다(S2000).0.1-100 ppm gelatin, 0.05-50 ppm HEC, 0.05-20 ppm SPS, and 0.05-30 ppm EU additive 61 are added to the basic electrolyte 60 (S2000).
이후 상기 회전드럼(10) 및 양극판(20)에 해당 극성 전류를 인가하여 드럼(10)에 전해전착된 고강도를 갖는 저조도 동박(40)을 수득한다(S3000).After applying the corresponding polar current to the
이하에서는 각 첨가제(61)의 첨가량에 따른 물성에 대해서 설명하기로 한다. Hereinafter, the physical properties according to the addition amount of each additive 61 will be described.
젤라틴은 동박(40) 도금층의 기계적 강도를 향상시키기 위해 사용되는 물질로써, 0.1∼100ppm의 젤라틴이 첨가되는 이유를 설명하기로 한다. 만약 0.1ppm 이하의 젤라틴이 첨가되면, 초기조직을 얻을 수 있으나, 전해 동박의 성장을 촉진시켜 조대한 조직의 전해 동박(40)이 얻어지고 이렇게 조대한 조직은 높은 피크 높이를 가지게 되어 결국 원하는 저조도의 동박(40)을 얻을 수 없게 된다.Gelatin is a material used to improve the mechanical strength of the
젤라틴이 100ppm 이상 첨가되면, 동박(40)의 조대 성장을 억제하여 저조도의 동박(40)을 얻을 수 있으나, 미세 회로 형성시의 또 다른 주요 특성 중의 하나인 고온 연신율(HTE; High Temperature Elongation, 180℃에서 측정) 특성이 현저하게 떨어지는 단점을 가지기 때문이다.When gelatin is added to 100ppm or more, it is possible to obtain coarse growth of the
아울러 상기에서 HEC는 SPS 및 젤라틴과 교호 작용을 하여 동박(40)의 안정된 저조도를 구현하는 역할을 하는 것으로써, 0.05∼50ppm의 HEC이 첨가되는 이유를 설명하기로 한다. 만약 0.05ppm 이하의 HEC가 첨가되면, SPS 및 젤라틴과의 교호 작용 능력이 떨어져 균일하지 않은 전해 동박(40)이 제조되며, 50ppm 이상 첨가되면, 전해 동박(40)에 동분을 석출시키는 역할을 하여 인쇄회로기판 제조시 잔동 등 불량의 원인을 제공하기 때문이다.In addition, the HEC acts to implement stable low roughness of the
그리고 SPS는 도금시 광택제로 사용되는 물질이며, HEC와 젤라틴과의 교호 작용을 통해 도금 조직의 조도를 낮추는 주역할을 담당하는 것으로써, 0.05∼20ppm의 SPS가 첨가되는 이유를 설명하기로 한다. 만약 SPS가 0.05 ppm 이하로 첨가된 경우, 다른 물질과 교호작용 능력이 떨어져 조도가 높은 균일하지 않은 전해 동박(40)이 제조되며, 20ppm이상 첨가하는 것은 특별한 역할없이 비용만 증가시키기 때문이다.In addition, SPS is a material used as a gloss agent during plating, and the reason why 0.05-20 ppm of SPS is added will be explained by playing a main role of lowering the roughness of the plating structure through an interaction between HEC and gelatin. If the SPS is added at 0.05 ppm or less, the non-uniform
아울러 EU는 도금시 도금층내에 석출상을 형성하여 형성이 떨어져 기계적 강도가 향상되는 효과를 나타내는 전해 동박(40)의 제조가 어려우며, 30ppm이상 첨가하면 과도한 석출상에 의한 동박(40)의 상온 및 고온 연신률의 급격한 감소로 동박이 쉽게 부서지는 현상이 발생하는 등 기계적 특성을 악화시키게 되어 바람직하지 않다.In addition, the EU is difficult to manufacture the
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 수득된 동박에 대한 전자현미경(SEM) 촬영 사진도이고, 도 4는 비교예에 따라 수득된 동박에 대한 전자현미경(SEM) 촬영 사진도이다.3 is an electron micrograph (SEM) photographic picture of the copper foil obtained according to the embodiment of the present invention, Figure 4 is an electron microscope (SEM) photographic picture of the copper foil obtained according to the comparative example.
먼저 이하에서 본 발명의 제조방법에 따른 실시예 및 실시예를 비교하기 위한 비교예에 따라 서로 상이한 조건으로 동박(40)을 제조하는 방법을 제시한다.First, a method of manufacturing the
[실시예]EXAMPLE
전해액의 조성은 H2SO4: 100g/ℓ, Cu2+: 100g/ℓ, Cl-: 30㎎/ℓ 이하이고, 온도는 상온 60℃이며, 전류밀도는 100 A/d㎡으로 하여 제조하였다. 이 때 첨가된 첨가제의 첨가량은 [표 1]과 같다The composition of the electrolyte solution was prepared by H 2 SO 4 : 100g / l, Cu 2+ : 100g / l, Cl − : 30mg / l or less, temperature is 60 ° C, and current density was 100 A / dm 2. . The amount of the additive added at this time is shown in [Table 1].
[비교예] [Comparative Example]
전해액의 조성은 H2SO4: 100g/ℓ, Cu2+: 100 g/ℓ, Cl-: 30㎎/ℓ 이하이고, 온도는 상온 60℃이며, 전류밀도는 100 A/d㎡으로 하여 제조하였다. 이 때 첨가된 첨가제의 첨가량은 [표 2]와 같다The composition of the electrolytic solution is prepared by H 2 SO 4 : 100g / l, Cu 2+ : 100g / l, Cl − : 30mg / l or less, the temperature is 60 ℃, and the current density is 100 A / dm 2. It was. The amount of the additive added at this time is shown in [Table 2].
상기에서 실시예에서 제조된 전해동박의 표면조도는 도 4이고, 비교예에서 제조된 전해동박의 표면조도는 도 5이다. The surface roughness of the electrolytic copper foil prepared in Examples above is FIG. 4, and the surface roughness of the electrolytic copper foil prepared in Comparative Examples is FIG. 5.
이는 도 3의 실시예의 동박보다 도 4의 비교예에 따라 제조된 동박의 표면조도가 상대적으로 높음을 알 수 있다. 이렇게 비교예에 따라 제조된 동박은 표면조도가 높아 동박의 물성(조도, 인장강도, 연신율, 고온 인장강도, 고온 연신율)이 떨어지는데, 그 결과는 [표 3]과 같다.It can be seen that the surface roughness of the copper foil prepared according to the comparative example of FIG. 4 is relatively higher than the copper foil of the example of FIG. 3. Thus, the copper foil prepared according to the comparative example has a high surface roughness, the physical properties of the copper foil (roughness, tensile strength, elongation, high temperature tensile strength, high temperature elongation) is inferior, the results are shown in [Table 3].
[표 3]과 같이 본 발명에 따른 실시예가 비교예 보다 표면조도는 낮으면서 동박의 물성(조도, 인장강도, 연신율, 고온 인장강도, 고온 연신율)의 수치는 높음을 알 수 있다.As shown in Table 3, it can be seen that the Examples according to the present invention have lower surface roughness than the Comparative Examples while the numerical values of the properties of the copper foil (roughness, tensile strength, elongation, high temperature tensile strength, high temperature elongation) are high.
따라서 본 발명에 따른 실시예에서 제조된 전해동박은 비교예에서 제조된 전해동박 보다 상대적으로 고강도를 갖는 저조도 동박을 제조할 수 있다.Therefore, the electrolytic copper foil prepared in the embodiment according to the present invention can produce a low-light copper foil having a relatively high strength than the electrolytic copper foil prepared in the comparative example.
이렇게 도 3과에서 같이 실시예에 따른 본 발명에 따른 저조도 동박은 이하에서 설명되는 도 5와 같은 후처리공정을 거쳐 선택적으로 동장적층판, 인쇄회로기판, 리튬 이온 전지의 전극재, 연성회로기판에 쓰일 수 있다.Thus, the low roughness copper foil according to the present invention according to the embodiment as shown in FIG. 3 is optionally subjected to a post-treatment process as shown in FIG. 5 to a copper-clad laminate, a printed circuit board, an electrode material of a lithium ion battery, and a flexible circuit board. Can be used.
도 5는 도 2에 따른 후처리 공정 단계를 포함하여 도시한 순서도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기에서와 같이 수득된 동박(40)은 후처리 공정을 거처 동장적층판, 인쇄회로기판, 리튬 이온 전지의 전극재, 연성회로기판에 응용될 수 있다.5 is a flow chart including the post-processing step according to FIG. 2. As shown in FIG. 5, the
이는 동박(40)을 수득하여(S3000) 연속적으로 수지와의 접착력을 증대시키기 위한 노듈처리(S3100)와, 수지에 동박(40)이 확산되는 것을 막기 위한 베리어처리(S3200)와, 동박(40)의 산화처리를 방지하기 위한 방청처리(S3300)와, 동박(40)의 접착력을 신뢰시키기 위한 실란커플링제(Silane Coupling Agent)처리(S3400)를 거처 가능하다.It obtains the copper foil 40 (S3000), the nodule treatment (S3100) for continuously increasing the adhesive force with the resin, the barrier treatment (S3200) for preventing the
이상에서와 같은 본 발명에 따른 고강도를 갖는 저조도 동박의 제조방법은 상기 실시예에서 언급된 각 조건 이외에 본 발명에서 제시된 범위안에서 다른 다양한 실시예의 시행이 가능하며 이를 통해 다양한 특성의 동박 및 그를 이용한 전자부품의 제조가 가능하다.As described above, the manufacturing method of the low roughness copper foil having high strength according to the present invention may be implemented in various other embodiments within the ranges presented in the present invention in addition to the respective conditions mentioned in the above embodiments, and thus, copper foils having various characteristics and electrons using the same. The manufacture of parts is possible.
이상에서와 같은 고강도를 갖는 저조도 동박의 제조방법에 의하면, 기계적 연마와 같은 추가적인 설비와 공정의 추가 없이, 기존에 사용하던 저가의 폐전선류의 원재료를 그대로 사용하면서 최적의 첨가제 시스템을 구축하여 고강도와 저조도의 물성을 갖는 동박을 제조할 수 특징이 있다.According to the manufacturing method of the low roughness copper foil having the high strength as described above, without adding additional equipment and processes such as mechanical polishing, by using the raw material of the existing low-cost waste wire flow as it is, the optimal additive system is built up There exists a characteristic which can manufacture copper foil which has the low roughness physical property.
또한 인쇄회로기판용 절연기판에 접착되는 전해동박에 대해 동박의 접착면의 조도를 낮추어 미세 패턴 형성시에도 잔동이 남지 않게 하고, 동박의 인장강도를 높여 미세 패턴에 전자부품을 실장하는 용접공정 중 미세회로의 끊김을 방지할 수 있는 동박을 제조할 수 있다.In addition, the roughness of the adhesive surface of the copper foil is reduced with respect to the electrolytic copper foil bonded to the insulated substrate for the printed circuit board so that no residual material remains even when forming a fine pattern, and the tensile strength of the copper foil is increased to fine the welding process for mounting electronic components on the fine pattern. The copper foil which can prevent a break of a circuit can be manufactured.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as fall within the spirit of the invention.
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