KR20220134545A

KR20220134545A - 금속박, 그 제조 방법, 및 그것에 사용하는 전착 드럼의 가공 방법

Info

Publication number: KR20220134545A
Application number: KR1020227025411A
Authority: KR
Inventors: 히로시 코구치; 유야 사기야; 노부치카 야기하시
Original assignee: 닛폰 덴카이 가부시키가이샤
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2021-01-28
Publication date: 2022-10-05
Also published as: TW202138628A; WO2021153647A1; JP2021123726A; CN115038816A; EP4098776A1; US20230072579A1

Abstract

미시적으로 보아도 직선 형상의 요철이 존재하지 않는 음극면을 갖는 금속박, 그 제조 방법, 및 그것에 사용하는 전착 드럼의 가공 방법을 제공한다. 금속박 제조용의 전착 드럼(3)의 표면에 레이저를 조사하여 그 표면에 복수의 도트 형상의 오목부 등의 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴의 가공을 한다. 이에 따라, 전착 드럼의 표면에 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴이 형성된다. 이와 같이 가공한 전착 드럼을 음극으로서 사용하여, 전해액(5)에 침지되어 있는 전착 드럼(3)과 양극판(2) 사이에 통전시키고, 전해 반응에 의해 드럼의 표면에 금속을 전석한 후, 전착 드럼으로부터 박리하여 금속박(8)을 얻는다. 이와 같이 하여 얻어진 금속박(8)은 그 음극면에 복수의 도트 형상의 볼록부 등의 상기 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴에 대응하는 패턴을 갖는다.

Description

금속박, 그 제조 방법, 및 그것에 사용하는 전착 드럼의 가공 방법

본 발명은 금속박, 그 제조 방법, 및 그것에 사용하는 전착 드럼의 가공 방법에 관한 것이다.

구리나, 크롬, 니켈, 주석, 아연 등의 금속박, 또는 이들 금속의 합금박(이하, 단순히 「금속박」이라고도 함)은 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 일반적으로, 전해액을 수용하는 전해조에 배치되는 음극인 전착 드럼과, 그것에 간극을 통해 대향하여 배치되는 양극인 극판 사이에서 전해 반응을 행함으로써, 전착 드럼의 표면에 금속을 전석시킨 후, 이것을 박리하여 제조되고 있다.

일본 특허공개 2001-342590호 공보

이와 같이 하여 전착 드럼으로부터 박리된 금속박은 전착 드럼과 접하고 있던 측의 광택을 갖는 음극면과, 그 반대측의 도금에 의해 형성된 석출면을 갖는다. 금속박의 음극면이 광택을 갖는 것은 전착 드럼의 표면이 평활하게 연마되어 있어, 이 평활하게 연마된 표면 상태가 금속박의 음극면에 충실하게 반영되기 때문이다. 전착 드럼의 표면 연마로서는 종래 지석이 사용되고 있으며, 평활한 연마가 행해지고 있다. 그러나 지석을 사용한 연마이기 때문에, 미시적으로 보면 일정 방향으로 직선 형상의 요철이 존재한다. 따라서, 이러한 일정 방향으로 직선 형상의 요철이 표면에 있는 전착 드럼을 사용하여 제조된 금속박의 음극면에는 광택을 갖긴 하지만, 드럼 표면의 상태가 반영되어 미시적으로는 직선 형상의 요철이 존재하고 있다. 일반적으로는, 이러한 직선 형상의 요철이 금속박의 표면에 존재해 있어도 그 요철의 높이 또는 깊이는 수㎛ 이내여서 특별히 문제는 없으나, 금속박의 용도에 따라서는 이러한 직선 형상의 요철이 문제가 되는 경우도 있다.

그리하여 본 발명은 상기의 문제점을 감안하여, 미시적으로 보아도 직선 형상의 요철이 존재하지 않는 음극면을 갖는 금속박, 그 제조 방법, 및 그것에 사용하는 전착 드럼의 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 그 일 양태로서 금속박 제조용의 전착 드럼의 표면을 가공하는 방법으로서, 상기 전착 드럼의 표면에 레이저를 조사하여 상기 전착 드럼의 표면에 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴의 가공을 하는 공정을 포함한다.

이 금속박 제조용의 전착 드럼의 표면 가공 방법에서는 상기 레이저를 조사함으로써, 상기 전착 드럼의 표면에 복수의 도트 형상의 오목부가 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 다른 양태로서 금속박을 제조하는 방법으로서, 전해액에 침지되어 있는 음극의 전착 드럼과 양극 사이에 통전시키고, 전해 반응에 의해 상기 전착 드럼의 표면에 금속을 전석한 후, 상기 전착 드럼으로부터 상기 금속을 박리하여 금속박을 얻는 공정을 포함하며, 상기 전착 드럼은 레이저의 조사에 의해 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴의 가공이 된 표면을 갖는다.

이 금속박의 제조 방법에서는 상기 곡선을 갖는 형상이 도트 형상의 오목부인 것이 바람직하다.

상기 전착 드럼의 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴의 가공이 된 표면에 의해, 상기 금속박의 상기 전착 드럼과 접하고 있던 음극면에 상기 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴에 대응하는 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 전착 드럼의 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴의 가공이 된 표면에 의해, 상기 금속박의 상기 음극면과는 반대측의 석출면에 형성되는 표면 형상을 컨트롤하는 것이 바람직하다.

본 발명은 또 다른 양태로서 전해 금속박으로서, 상기 전해 금속박의 음극면에 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴을 갖는다.

이 전해 금속박에 있어서, 상기 곡선을 갖는 형상은 도트 형상의 볼록부인 것이 바람직하다. 상기 도트 형상의 볼록부는 평균 직경이 100㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 전해 금속박의 음극면의 표면 거칠기 Rz는 10㎛ 이하인 것이 바람직하다.

상기 전해 금속박의 음극면의 표면 성상의 애스펙트비 Str이 0.6∼1.0인 것이 바람직하다. 또한, 상기 전해 금속박의 음극면의 표면 거칠기 Rz는 상기 전해 금속박의 음극면의 상기 도트 형상의 볼록부의 평균 직경의 1/100∼1/10인 것이 바람직하다.

본 발명은 또 다른 양태로서 리튬 이온 전지 또는 프린트 배선판으로서, 상술한 전해 금속박을 구비하는 것이다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 금속박 제조용의 전착 드럼의 표면에 레이저를 조사하여 전착 드럼의 표면에 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴의 가공을 하고 있으므로, 종래의 지석에 의한 연마로 발생하는 직선 형상의 요철이 드럼 표면에 형성되는 것을 막을 수 있다. 종래, 레이저 가공은 일정한 좁은 영역에 미세한 형상을 형성하기 위해 이용되고 있지만, 금속박 제조용의 전착 드럼은 통상 수m의 직경으로 수m의 길이를 갖고 있어, 이러한 매우 넓은 영역의 표면에 복수의 도트 형상의 요철 등의 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴의 가공을 하기 위해 사용하는 것은 본원 발명자들에 의해 처음 이루어진 것이다. 이와 같이 레이저에 의해 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴의 가공을 한 전착 드럼에 의해 제조된 금속박의 음극면은 광택을 가짐과 아울러, 미시적으로 보아도 직선 형상의 요철이 존재하지 않아 우수한 표면을 형성할 수 있다. 특히, 종래의 지석에 의한 연마로는 얻어지는 금속박의 음극면에 연마 유래의 버(burr)나 돌기가 발생하지만, 본 발명의 레이저 조사에 의한 가공에 의해 이러한 버나 돌기를 막을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 금속박의 제조 방법의 일 실시형태를 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 금속박 제조용의 전착 드럼의 가공 방법의 일 실시형태를 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전착 드럼의 표면 가공 방법에 의해 얻어진 전착 드럼 표면의 일례를 나타내는 레이저 현미경 화상이다.
도 4는 종래의 전착 드럼의 표면 가공 방법에 의해 얻어진 전착 드럼 표면의 일례를 나타내는 레이저 현미경 화상이다.
도 5는 본 발명에 따른 금속박의 제조 방법에 의해 얻어진 금속박의 음극면 표면의 일례를 나타내는 주사 전자 현미경 화상이다.
도 6은 본 발명에 따른 금속박의 제조 방법에 의해 얻어진 금속박의 석출면 표면의 일례를 나타내는 주사 전자 현미경 화상이다.
도 7은 종래의 금속박의 제조 방법에 의해 얻어진 금속박의 음극면 표면의 일례를 나타내는 주사 전자 현미경 화상이다.
도 8은 종래의 금속박의 제조 방법에 의해 얻어진 금속박의 석출면 표면의 일례를 나타내는 주사 전자 현미경 화상이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 금속박의 제조 방법의 일 실시형태에 대해 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 금속박을 제조하는 장치에 있어서, 전해조(1) 중에는 음극으로서 전해조(1) 중에 거의 절반이 수용되는 상태에서 회전하는 전착 드럼(3)과, 전착 드럼(3)의 전해조(1)측의 거의 절반을 둘러싸도록 만곡한 형상의 양극판(2)이 배치되어 있다. 전착 드럼(3)의 표면은 예를 들면, 티탄이나, 니켈, 크롬, 또는 스테인리스강 등 이들의 합금 등에 의해 형성되어 있다. 전착 드럼(3)의 크기는 일반적으로는 직경 1∼3m, 길이 1∼3m를 갖고 있으며, 예를 들면, 직경 2m, 길이 2m를 갖고 있다. 양극판(2)은 예를 들면, 납, 백금 피복 티탄, 이리듐 피복 티탄 등에 의해 형성되어 있다. 양극판(2)과 전착 드럼(3)은 소정 간격의 간극(4)을 두고 대향하여 배치되어 있다.

전해조(1) 중에는 제조하는 금속박에 따라 상기 금속을 주성분으로 하는 전해액(5)이 수용되어 있다. 예를 들면, 금속박으로서 구리박을 제조할 경우, 전해액(5)으로서는, 예를 들면, 황산구리를 주성분으로 하는 황산계 구리 전해액을 사용하는 것이 바람직하다. 황산계 구리 전해액으로서는, 구리 농도가 60∼90g/L, 황산 농도가 50∼200g/L인 것이 바람직하다. 또한, 양극판(2)에는 전해액(5)이 유통 가능한 개구(6)가 형성되어 있다.

이러한 장치에 따르면, 전해액(5)을 양극판(2)의 개구(6)로부터 양극판(2)과 전착 드럼(3) 사이의 간극(4)에 공급하면서, 전착 드럼(3)을 도 1 중의 화살표 방향으로 회전시키면서, 양극판(2)과 전착 드럼(3) 사이에 소정의 전류 밀도로 통전시켜 전해액(5)의 전해 반응을 행한다. 이에 따라, 전착 드럼(3)의 표면에는 금속이 전석하고, 전착 드럼(3)이 회전함에 따라, 전해액으로부터 전석한 금속의 두께는 증대한다. 그리고 금속이 소정의 두께가 되었을 때, 가이드 롤러(도시생략)에 의해 전착 드럼(3)으로부터 박리하여 금속박(8)을 얻는다. 박리된 금속박(8)은 권취 롤(7)로 연속적으로 권취함으로써, 장척의 금속박(8)을 연속적으로 제조할 수 있다. 이와 같이 하여 제조된 금속박(8)은 전착 드럼(3)측의 광택을 갖는 음극면, 그 반대측인 전해액(5)측은 금속박(8)의 결정의 성장 방향이 되기 때문에 석출면이라고 불리고 있다.

금속박(8)의 음극면이 광택을 갖는 것은 전착 드럼(3)의 드럼 표면이 평활하게 연마되어 있어, 이 평활하게 연마된 표면 상태가 금속박(8)의 표면에 충실하게 반영되기 때문이다. 전착 드럼(3)의 표면 연마로서, 종래 지석이 사용되고 있으며, 경면 연마 또는 경면에 가까운 평활한 연마가 행해지고 있다. 그러나 지석을 사용한 연마이기 때문에, 미시적으로 보면 일정 방향으로 직선 형상의 요철이 존재하고 있다. 따라서, 이러한 일정 방향으로 직선 형상의 요철이 표면에 존재하는 전착 드럼을 사용하여 제조된 금속박의 음극면은 광택을 갖긴 하지만, 미시적으로는 직선 형상의 요철이 발생해 버린다. 일반적으로는, 이러한 직선 형상의 요철이 금속박에 존재해 있어도 그 요철의 높이 또는 깊이는 수㎛ 이내여서 특별히 문제는 없으나, 금속박의 용도에 따라서는 이러한 직선 형상의 요철이 문제가 되는 경우도 있다.

본 실시형태에 있어서의 금속박의 제조 방법에서는 전착 드럼(3)의 드럼 표면(3s)으로서, 경면 또는 경면에 가까운 평활한 표면으로 가공된 것을 사용하지만, 도 2에 나타내는 바와 같이, 미시적으로 보면, 전착 드럼(3)의 축 방향 및 반지름 방향으로 각각 원형 등의 복수의 도트 형상의 오목부(10)가 존재한다. 이러한 전착 드럼(3)에 의해 얻어지는 금속박(8)의 음극면은 전착 드럼(3)의 드럼 표면이 반영되어 광택을 가지며, 또한 미시적으로는 도트 형상의 볼록부가 존재하는 것이다. 따라서, 금속박의 표면에 직선 형상의 요철이 존재하면 문제가 되는 용도에 대해서는 본 실시형태의 금속박의 제조 방법에 의해 제조한 금속박(8)을 제공한다.

도 2에 나타내는 바와 같은 드럼 표면으로 하는 가공 방법으로서는, 예를 들면, 레이저를 사용하여 전착 드럼(3)의 표면을 평활하게 가공하는 방법이 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 전착 드럼(3)의 드럼 표면(3s)에 레이저를 일정한 간격으로 간헐적으로 조사 등을 행한다. 이에 따라, 레이저의 조사를 받은 부분의 금속이 용융 또는 증발하여, 미시적으로는 원형 등의 복수의 도트 형상의 오목부(10)가 인접하여 발생하지만, 경면 또는 경면에 가까운 평활한 표면으로 가공할 수 있다.

본 실시형태에서 사용하는 레이저의 종류로서는 금속 가공용의 레이저이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, CO₂ 레이저, YAG 레이저, YVO₄ 레이저, 파이버 레이저 등을 단독으로 또는 이들을 조합하여 사용할 수 있다. 한편, 금속박 제조용의 전착 드럼과 같은 매우 대형인 드럼의 전체 표면에 걸쳐 미세 가공할 수 있는 레이저 가공기는 시판되고 있지 않으므로, 예를 들면, 소정의 가공 면적의 성능을 갖는 레이저 발진기를 이동 가능하게 배치시켜, 전착 드럼도 회전 가능하게 배치시킨 가공 설비를 새롭게 설치하거나, 이러한 설비에 있어서 드럼 표면을 레이저 조사에 의해 평활화하기 위한 프로그램을 작성하는 등에 의해 하드웨어 및 소프트웨어의 구축을 행한다.

전착 드럼(3)의 표면에 있어서의 도트 형상의 오목부(10)의 크기는 전착 드럼(3)의 표면이 평탄하게 가공될 수 있는 범위이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 직경은 100㎛ 이하가 되도록 하는 것이 바람직하고, 50㎛ 이하가 보다 바람직하며, 10㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 직경의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 1㎛ 이상이 바람직하다. 또한, 도트 형상의 오목부(10)끼리의 간격은 상한은 미가공 부분의 영향을 피하기 위해, 도트의 직경보다 작은 것이 바람직하다. 예를 들면, 50㎛ 이하가 바람직하고, 10㎛ 이하가 보다 바람직하다. 또한, 하한은 도트가 완전하게 겹치지 않기 때문에, 예를 들면, 1㎛ 이상이 바람직하고, 2㎛ 이상이 보다 바람직하다.

전착 드럼(3)의 드럼 표면(3s)의 표면 거칠기는 JIS B 0601에 준거하여 Rz에서 10㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 5㎛ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 이러한 표면 거칠기로 함으로써, 전착 드럼(3)의 드럼 표면(3s)을 경면 또는 평탄화할 수 있다. Rz의 하한값은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 0.1㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, 레이저 조사 전에 전착 드럼(3)의 표면에 대하여 드럼 표면을 어느 정도까지 평활화하는 예비 가공을 해 놓아도 된다. 이러한 예비 가공으로서는, 예를 들면 상술한 지석에 의한 연마 이외에 숏블라스트에 의한 연마나, 방전 가공에 의한 평활화 등을 단독으로 또는 이들을 조합하여 행해도 된다. 레이저 조사 전의 전착 드럼(3)의 드럼 표면의 표면 거칠기는 JIS B 0601에 준거하여 Rz에서 10㎛ 이하로 해 두는 것이 바람직하고, 5㎛ 이하로 해 두는 것이 보다 바람직하다. 레이저 조사 전의 Rz의 하한값은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 0.1㎛ 이상이 바람직하다.

이와 같이 하여 본 실시형태의 금속박의 제조 방법에 의해 얻어지는 금속박(8)은 그 음극면에 전착 드럼(3)의 표면 상태가 반영되기 때문에, 전착 드럼(3)의 표면의 패턴에 대응하는 패턴으로서, 복수의 도트 형상의 볼록부가 형성된다. 금속박(8)의 음극면에 형성되는 원형 등의 도트 형상의 볼록부의 평균 직경은 예를 들면 100㎛ 이하가 바람직하고, 50㎛ 이하가 보다 바람직하며, 10㎛가 더욱 바람직하다. 평균 직경의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 1㎛ 이상이 바람직하다. 한편, 평균 직경이란, 금속박(8)의 표면을 주사 전자 현미경으로 관찰해 1000㎛×1000㎛ 사방의 영역 중에 있는 모든 도트 형상의 볼록부의 직경을 측정하여 그 평균의 직경을 산출한 것이다. 또, 도트 형상의 볼록부가 엄밀하게 원형이 아닌 경우, 도트 형상의 볼록부의 외형을 내접하는 가상 원을 설정하여 이 가상 원의 직경을 측정한다.

또한, 금속박(8)의 음극면의 표면 거칠기는 JIS B 0601에 준거하여 Rz에서 10㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 5㎛ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 음극면의 Rz의 하한값은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 0.1㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 금속박(8)의 음극면의 표면 성상의 애스펙트비를 ISO 25178에 준거하는 Str에서 0.6∼1.0의 범위 내로 하는 것이 바람직하고, 0.7∼0.9의 범위 내로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 이 Str은 표면 성상(표면 거칠기)의 이방성, 등방성을 나타내는 지표이며, 0∼1의 범위의 수값을 갖는다. Str이 0에 가까울수록 이방성이 강한 표면이고, Str이 1에 가까울수록 등방성이 강한 표면인 것을 나타낸다. Str이 0.6 이상에서 금속박(8)의 음극면의 표면 거칠기에 거의 방향성이 없어지고, Str이 0.7 이상에서 금속박(8)의 음극면의 표면 거칠기에 방향성이 없으며, 직선 형상의 요철이 없는 균일한 표면인 것을 나타낸다.

또한, 금속박(8)의 음극면의 표면 거칠기 Rz를 금속박(8)의 음극면의 도트 형상의 볼록부의 평균 직경의 1/100∼1/10의 범위 내로 하는 것이 바람직하고, 1/70∼1/40의 범위 내로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 이 표면 거칠기 Rz와 도트 형상의 볼록부의 평균 직경의 관계는 금속박(8)의 음극면의 표면이 평탄하다는 지표를 나타내는 것이다.

한편, 금속박(8)의 음극면에 전착 드럼(3)의 표면 상태가 반영되는 정도의 크기는 전해 조건으로도 좌우된다. 전해 조건은 금속박(8)의 물성(전기 전도도, 인장 강도, 신장 등)에도 영향을 주기 때문에, 금속박(8)의 음극면의 미시적인 표면 모양 및 표면 거칠기와 금속박(8)의 물성은 종래 일정한 관계로 묶여져 버렸던 것이었지만, 본 실시형태의 금속박의 제조 방법에서는 전착 드럼(3)의 드럼 표면을 레이저 가공에 의해 평활한 표면을 유지하면서 원형 등의 도트 형상의 요철을 형성할 수 있으므로, 종래에는 곤란했던 미시적인 표면 모양 및 표면 거칠기와 물성의 관계를 갖는 금속박(8)을 얻는 것이 가능해진다.

음극면의 반대면인 금속박(8)의 석출면은 전해조(1)의 전해 조건이나 금속박(8)의 두께에 의해 크게 영향을 받기 때문에, 전착 드럼(3)의 표면 상태가 반영되어 복수의 도트 형상의 요철이 형성되는 경우도 있고, 보다 요철이 커져 도트 형상을 판별할 수 없는 표면이 되는 경우도 있다. 바꿔 말하면, 전해조(1)의 전해 조건이나 금속박(8)의 두께를 일정하게 하여 전착 드럼(3)의 표면에 형성하는 도트 형상의 요철 등의 패턴을 바꿈으로써, 금속박(8)의 석출면의 표면 형상을 그 패턴에 따라 변화시킬 수 있다. 따라서, 금속박(8)의 석출면의 미시적인 표면 모양 및 표면 거칠기도 전착 드럼(3)의 드럼 표면의 레이저 가공에 의해 컨트롤할 수 있다. 금속박(8)의 석출면의 표면 거칠기는 JIS B 0601에 준거하여 Rz에서 10㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 5㎛ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 석출면의 Rz의 하한값은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 0.1㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

본 실시형태의 금속박의 제조 방법은 전해 조건으로서, 예를 들면 전류 밀도는 10∼100A/dm²가 바람직하고, 20∼80A/dm²가 보다 바람직하며, 전해액의 액온은 20∼80℃가 바람직하고, 30∼60℃가 보다 바람직하다. 또한, 금속박(8)의 두께는 예를 들면 1∼140㎛가 바람직하고, 3∼105㎛가 보다 바람직하며, 5∼70㎛가 더욱 바람직하고, 5∼20㎛가 가장 바람직하다.

이와 같이 본 실시형태에서는 레이저 조사에 의해 전착 드럼(3)의 표면에 복수의 도트 형상의 오목부(10)를 형성하는 경우에 대해 설명해 왔지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 레이저 조사에 의해 전착 드럼(3)의 표면에 전착 드럼(3)의 축 방향 및 반지름 방향으로 각각 복수의 비늘 형상이나, 물결 형상, 사슬 형상 등의 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴의 가공을 함으로써 동등한 효과를 얻을 수 있다.

실시예

전해 구리박을 제조하기 위한 전착 드럼의 시험용 드럼으로서, 티탄제의 직경 48mm, 길이 130mm의 원통형 전극을 준비하고, 이 표면을 레이저 가공에 의해 평활화했다. 레이저 가공기로서는 YVO₄ 레이저와 파이버 레이저의 하이브리드 타입(키엔스사 제조의 품번: MD-X1520)을 사용했다. 레이저의 출력은 25W의 20∼60%, 펄스 주파수는 60∼100㎑, 스캔 속도는 1500∼2000mm/s로 하고, 직경 50㎛의 원형 도트의 요철이 형성되도록 드럼 표면을 가공했다. 이 드럼 표면을 형상 해석 레이저 현미경(키엔스사 제조, 품번: VK-X150/X160)으로 관찰했다. 그 결과의 화상을 도 3에 나타낸다. 한편, 비교로서, 상기의 시험용 드럼의 표면을 지석으로 연마한 것의 화상을 도 4에 나타낸다. 그리고 이 레이저 가공한 시험용 드럼을 음극으로 하고, 드 노라·페르멜렉스사 제조의 양극판을 대향 배치시킨 전해조 중에 황산구리(Ⅱ) 5수화물 농도 280g/L, 황산 농도가 90g/L인 황산계 구리 전해액을 공급하여 전류 밀도45A/dm², 액온 40∼43℃, 드럼 회전수 300rpm, 처리 시간 60s의 조건으로 전해 구리박을 제조했다.

얻어진 전해 구리박의 음극면과 석출면의 양면을 각각 주사 전자 현미경(SEM)(히다치사 제조, 품번: SU1510)으로 관찰했다. 그 결과의 SEM 화상을 도 5와 도 6에 각각 나타낸다. 또한, 전해 구리박의 두께는 표면 거칠기 측정기(도쿄세이미츠사 제조, 품번: SURFCOM 1400G)로 측정한 결과, 10㎛였다.

한편, 비교를 위해, 상기의 시험용 드럼의 표면을 지석으로 연마한 것을 사용한 점을 제외하고, 실시예와 동일한 조건으로 전해 구리박을 제조했다. 이 비교예의 전해 구리박의 음극면과 석출면의 SEM 화상을 도 7과 도 8에 각각 나타낸다.

도 4 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 종래의 지석으로 연마한 표면의 드럼에서 제조한 비교예의 전해 구리박의 음극면에는 드럼의 표면 상태가 반영되어 직선 형상의 요철이 형성되어 있는 것이 확인되었다. 비교예의 전해 구리박의 석출면도 도 8에 나타내는 바와 같이, 방향성이 대폭으로 감소하고 있지만, 직선 형상의 요철이 부분적으로 형성되어 있었다. 비교예의 전해 구리박의 표면 거칠기 Rz, Ra는 JIS B 0601에 준거하여 표면 거칠기 측정기(도쿄세이미츠사 제조, 품번: SURFCOM 1400G)로 측정한 결과, 음극면은 Rz가 1.8㎛, Ra가 0.31㎛, 석출면은 Rz가 1.9㎛, Ra가 0.37㎛이고, 모두 표면 거칠기 Rz로서는 충분히 작은 값이었다. 또한, 애스펙트비 Str은 상기의 형상 해석 레이저 현미경으로 측정한 결과, 음극면이 0.19, 석출면이 0.68이고, 음극면의 표면 형상에는 방향성이 있으며, 직선 형상의 요철이 있는 표면 형상이었다.

한편, 레이저에 의해 평활화된 표면의 드럼에서 제조한 실시예의 전해 구리박의 음극면에는 도 5에 나타내는 바와 같이, 드럼의 표면 상태가 반영되어 복수의 도트 형상의 볼록부가 형성된 것이 확인되었다. 1000㎛×1000㎛ 사방의 영역 중의 도트 형상의 볼록부의 평균 직경은 50㎛였다. 이 실시예의 전해 구리박의 석출면은 도 6에 나타내는 바와 같이, 음극면과 같은 도트 형상의 형상은 명확하게는 확인되지 않았다. 또한, 실시예의 전해 구리박의 표면 거칠기 Rz는 상기와 동일하게 측정한 결과, 음극면은 Rz가 1.9㎛, Ra가 0.29㎛, 석출면은 Rz가 1.8㎛, Ra가 0.36㎛이고, 모두 표면 거칠기 Rz로서는 충분히 작은 값이었다. 또한, 애스펙트비 Str은 음극면이 0.79, 석출면이 0.82이고, 방향성이 없으며 직선 형상의 요철이 없는 균일한 표면이었다. 또한, 표면 거칠기 Rz는 도트 형상의 볼록부의 평균 직경의 1/26이고, 평탄했다.

1 전해조
2 양극판
3 전착 드럼
4 간극
5 전해액
6 개구
7 권취 드럼
8 금속박
10 도트 형상의 오목부

Claims

금속박 제조용의 전착 드럼의 표면을 가공하는 방법으로서, 상기 전착 드럼의 표면에 레이저를 조사하여 상기 전착 드럼의 표면에 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴의 가공을 하는 공정을 포함하는 금속박 제조용의 전착 드럼의 표면 가공 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 레이저를 조사함으로써, 상기 전착 드럼의 표면에 복수의 도트 형상의 오목부가 형성되는 가공 방법.
금속박을 제조하는 방법으로서, 전해액에 침지되어 있는 음극의 전착 드럼과 양극의 극판 사이에 통전시키고, 전해 반응에 의해 상기 전착 드럼의 표면에 금속을 전석한 후, 상기 전착 드럼으로부터 상기 금속을 박리하여 금속박을 얻는 공정을 포함하며, 상기 전착 드럼이 레이저의 조사에 의해 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴의 가공이 된 표면을 갖는 금속박의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 곡선을 갖는 형상이 도트 형상의 오목부인 금속박의 제조 방법.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 전착 드럼의 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴의 가공이 된 표면에 의해, 상기 금속박의 상기 전착 드럼과 접하고 있던 음극면에 상기 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴에 대응하는 패턴을 형성하는 금속박의 제조 방법.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전착 드럼의 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴의 가공이 된 표면에 의해, 상기 금속박의 상기 음극면과는 반대측의 석출면에 형성되는 표면 형상을 컨트롤하는 금속박의 제조 방법.
전해 금속박으로서, 상기 전해 금속박의 음극면에 곡선을 갖는 형상이 반복되는 패턴을 갖는 전해 금속박.
제 7 항에 있어서,
상기 곡선을 갖는 형상이 도트 형상의 볼록부인 전해 금속박.
제 8 항에 있어서,
상기 도트 형상의 볼록부는 평균 직경이 100㎛ 이하인 전해 금속박.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전해 금속박의 음극면의 표면 거칠기 Rz가 10㎛ 이하인 전해 금속박.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 전해 금속박의 음극면의 표면 거칠기 Rz가 상기 전해 금속박의 음극면의 상기 도트 형상의 볼록부의 평균 직경의 1/100∼1/10인 전해 금속박.
제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전해 금속박의 음극면의 표면 성상의 애스펙트비 Str이 0.6∼1.0인 전해 금속박.
제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 전해 금속박을 구비한 리튬 이온 전지 또는 프린트 배선판.