TWI397613B - Copper for electrolytic copper foil and electrolytic copper foil method - Google Patents

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Description

用於電解銅箔之銅料以及電解銅箔之方法
本發明係有關於一種電解銅箔原料及使用該原料之方法，特別是有關於一種具有特定尺寸比例之電解銅箔原料及使用該原料之方法。
印刷電路板中的銅箔積層板是由電解銅箔與酚醛樹脂或環氧樹脂壓合而成。電解銅箔的製程中，主要是利用硫酸銅、硫酸及其他添加成分所組成之電解液，經電化學反應，將電解液中的銅離子還原成金屬銅箔。在上述反應中，硫酸銅電解液中的銅離子還原成金屬銅箔後，銅離子濃度逐漸下降，為了確保銅箔品質，必須使電解液中的銅離子濃度控制在一定範圍內。
一般而言，在電解銅箔的製程中，除了用以進行電化學反應形成金屬銅箔之電解槽以外，另設有溶解槽。該溶解槽之用途係利用硫酸將銅料溶解氧化為銅離子，形成硫酸銅溶液，再將其導入電解槽中，以維持電解槽中的銅離子濃度，確保電解銅箔之品質。為了穩定電解槽中的銅離子濃度，在溶解槽中的銅金屬原料必須持續且快速地溶於硫酸溶液中。換言之，如何使銅料持續且快速地溶解，已成為提高電解銅箔生產效率相當重要的一項因素。
以往，係使用銅板作為電解銅箔製程之銅料，直接將銅板置於含有硫酸溶液之溶解槽中，使銅板慢慢溶解氧化成銅離子。但由於銅板的溶解速率過於緩慢，已有多種改良方法。例如，將銅板熔解後抽絲成直徑10毫米以下的銅線，或直接將銅板裁切成銅塊或銅條，以增加銅料與硫酸溶液之接觸面積，提高溶解速率。然而，熔解銅板進行抽絲需要設置熔爐，增加設備成本。將銅板裁切成銅塊或銅條，雖能增加銅料與硫酸溶液之接觸面積，但銅塊與銅條之比表面積仍然不足，溶解的速率依然相當緩慢。
因此，在電解銅箔的製程中，仍需要一種能夠持續且快速地溶於硫酸電解液的銅料。
為達上述及其他目的，本發明提供一種用於電解銅箔之銅料，該銅料係呈波浪狀並具有特定尺寸比例之銅條，該波浪狀銅條之相鄰波峰與波谷之水平距離係介於20至140毫米，波峰與波谷之垂直高度差係介於1至80毫米。本發明之銅料堆疊於電解銅箔製程之溶解槽時，在大量堆疊的條件下，銅料與硫酸電解液之間仍然可以保持相當大的接觸面積，使銅料可以快速地溶解並氧化成銅離子。本發明之銅料，可以快速地溶於硫酸電解液並形成銅離子，應用於電解銅箔製程作為銅離子之補充來源，有助於提高整體生產效率，增加產能。
本發明亦提供一種電解銅箔之方法，包括將該波浪狀且具有特定尺寸比例之銅條置於含有硫酸電解液之溶解槽，作為電解銅箔之銅料；使該銅條溶解並氧化成銅離子，作為電解銅箔製程之銅離子補充來源；以及將含有銅離子之電解液送入電解槽中進行電化學反應，使該銅離子還原成銅箔金屬。
以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之優點及功效。本發明亦可以其它不同的方式予以實施，即，在不悖離本發明所揭示之範疇下，能予不同之修飾與改變。
第1A至1D圖係顯示形成本發明用於電解銅箔之銅料的具體實例。於該具體實例中，係使用銅板進行衝壓、裁切等加工步驟形成具有特定尺寸之波浪狀銅條，用作為電解銅箔之銅料。用以進行加工之銅板並無特別限制，一般用可於電解銅箔製程中，作為銅離子補充源之銅板均可使用。首先，利用銅板裁剪機之衝壓裝置定向衝壓銅板110表面，使銅板呈現波浪形狀，形成波浪狀銅板120，如第1A、1B圖所示。接著，利用裁剪機將該波浪狀銅板120裁切分為數個波浪狀銅條130，如第1C圖所示，獲得本發明用於電解銅箔之銅料。
一般而言，為了使所形成之銅料維持特定尺寸之波浪形狀，並增加銅料與硫酸電解液之接觸面積，所使用之銅板的厚度係以不超過15毫米為佳。若所使用之銅板的厚度太厚，不但不利於衝壓、裁切等加工步驟，亦不利於增加銅料與硫酸電解液之接觸面積。如第1D圖所示，為了兼顧銅板之加工便利性，並維持銅條之特定波浪形狀，增加該波浪狀銅條能夠與硫酸電解液之接觸面積，本發明之波浪狀銅條的厚度T較佳係介於3至20毫米，更佳係介於6至10毫米；該波浪狀銅條之表面寬度W較佳係介於1至25毫米，更佳係介於2至20毫米。
本發明之波浪狀銅條主要係用於電解銅箔製程，置於含有硫酸電解液之溶解槽作為電解銅箔製程之銅離子補充來源。為了增加該電解銅箔製程之溶解槽中的銅料堆疊數量，並在所堆疊的各個銅料之間維持適當的間隙，增加銅料與硫酸電解液之接觸面積，使銅料能夠快速地溶解並氧化成銅離子，本發明之波浪狀銅條係具有特定波浪尺寸比例。如第1C圖所示，本發明用作為電解銅箔製程之銅料的波浪狀銅條，其相鄰波峰與波谷之水平距離LW，較佳係介於20至140毫米，更佳係介於60至100毫米；以及該波浪狀銅條之波峰與波谷之垂直高度差SW，較佳係介於1至80毫米，更佳係介於5至50毫米。另一方面，該波浪狀銅條之長度並無特別限制，能放入電解銅箔製程之溶解槽即可。通常，該波浪狀銅條之長度L係介於30至3000毫米，較佳係介於100至1500毫米。
一般而言，在銅箔廠的電解銅箔製程中，主要係利用硫酸溶液侵蝕、溶化銅料，使銅料溶解並氧化成銅離子，形成硫酸銅溶液，並將該硫酸銅溶液導入電解槽中作為電解液，進行電化學反應，使硫酸銅溶液中的銅離子還原成銅箔金屬。另一方面，在該電解銅箔製程中，隨著電解槽中的銅離子還原成銅箔金屬，該電解槽中的銅離子濃度會逐漸下降。因此，需要不斷地補充銅離子，以維持電解槽中的銅離子濃度。
本發明之電解銅箔方法，係使用具有特定尺寸比例之波浪狀銅條作為電解銅箔製程之銅料，將該銅料置於含有硫酸溶液之溶解槽中，使銅料溶解並氧化成銅離子，形成硫酸銅電解液，再將該硫酸銅電解液導入電解槽中，維持電解槽中的銅離子濃度，再經由電化學反應，使電解槽中的銅離子還原成銅箔金屬。
本發明之電解銅箔方法係使用具有特定尺寸比例之波浪狀銅條作為電解銅箔之銅料，由於該種波浪狀銅條可以大量地堆疊於含有硫酸溶液之溶解槽中，在溶解的過程，各個堆疊的銅條之間仍能保持相當的間隙，使銅料與硫酸電解液之間維持相當大的接觸面積。因此，銅料可以快速地溶解並氧化成銅離子，形成硫酸銅溶液，使電解槽維持穩定的銅離子濃度，有助於提高整體生產效率，增加產能。
實施例 實施例1
取厚度8毫米，長、寬各400毫米之銅板進行衝壓、裁切形成波浪狀銅條樣品1，總重量12.55公斤。如表1所列，該波浪狀銅條樣品1之相鄰波峰與波谷水平距離LW為80毫米，波峰與波谷垂直高度差SW為25毫米，表面寬度W為7毫米。
於60℃條件下，進行波浪狀銅條樣品之溶解率試驗。將該波浪狀銅條樣品1置於125.5升之硫酸溶液(濃度100克/升)，歷時24後，測量波浪狀銅條樣品1溶解後之總重量，計算溶解量與溶解率，並將結果紀錄於表1。
實施例2
取厚度8毫米，長、寬各400毫米之銅板進行衝壓、裁切形成波浪狀銅條樣品2，總重量11.48公斤。如表1所列，該波浪狀銅條樣品2之相鄰波峰與波谷水平距離LW為80毫米，波峰與波谷垂直高度差SW為25毫米，表面寬度W為5毫米。
於60℃條件下，進行波浪狀銅條樣品之溶解率試驗。將該波浪狀銅條樣品2置於114.8升之硫酸溶液(濃度100克/升)，歷時24後，測量波浪狀銅條樣品2溶解後之總重量，計算溶解量與溶解率，並將結果紀錄於表1。
實施例3
取厚度8毫米，長、寬各400毫米之銅板進行衝壓、裁切形成波浪狀銅條樣品3，總重量12.76公斤。如表1所列，該波浪狀銅條樣品3之相鄰波峰與波谷水平距離LW為80毫米，波峰與波谷垂直高度差SW為15毫米，表面寬度W為5毫米。
於60℃條件下，進行波浪狀銅條樣品之溶解率試驗。將該波浪狀銅條樣品3置於127.6升之硫酸溶液(濃度100克/升)，歷時24後，測量波浪狀銅條樣品3溶解後之總重量，計算溶解量與溶解率，並將結果紀錄於表1。
比較例1
取厚度8毫米，長、寬各400毫米之銅板進行衝壓、裁切形成波浪狀銅條比較樣品1，總重量12.89公斤。如表1所列，比較樣品1之相鄰波峰與波谷水平距離LW為200毫米，波峰與波谷垂直高度差SW為15毫米，表面寬度W為5毫米。
於60℃條件下，進行波浪狀銅條樣品之溶解率試驗。將比較樣品1置於128.9升之硫酸溶液(濃度100克/升)，歷時24後，測量比較樣品1溶解後之總重量，計算溶解量與溶解率，並將結果紀錄於表1。
比較例2
取厚度8毫米，長、寬各400毫米之銅板進行裁切形成銅條比較樣品2，總重量13.33公斤。如表1所列，比較樣品2之表面寬度W為5毫米。
於60℃條件下，進行銅條樣品之溶解率試驗。將比較樣品2置於133.3升之硫酸溶液(濃度100克/升)，歷時24後，測量比較樣品2溶解後之總重量，計算溶解量與溶解率，並將結果紀錄於表1。
比較例3
取厚度8毫米，長、寬各400毫米之銅板，切成20毫米×20毫米之銅錠作為比較樣品3，總重量12.10公斤。
於60℃條件下，進行銅板樣品之溶解率試驗。將比較樣品3置於121.0升之硫酸溶液(濃度100克/升)，歷時24後，測量比較樣品3溶解後之總重量，計算溶解量與溶解率，並將結果紀錄於表1。
根據表1結果顯示，使用未裁切之銅板(比較例3)作為銅料，由於其表面積有限，在硫酸溶液中的溶解率僅約1.2%。若將銅板材切為銅條(比較例2)作為銅料，雖然表面積增加，但大量堆疊時，各個堆疊銅條之間無法保持間隙，故銅料與硫酸溶液之接觸面積仍然相當有限，溶解率僅提高至1.8%。
另一方面，本發明將銅板先衝壓成波浪狀，再裁切成具有特定尺寸之波浪狀銅條(實施例1、2、3)作為銅料，由於各個堆疊的波浪狀銅條之間能保持相當的間隙，使銅料與硫酸電解液之間維持較大的接觸面積，可使溶解率提昇至4%，甚至4.5%以上。相較之下，若波浪狀銅條(比較例1)未具有本發明之特定尺寸，各個堆疊的波浪狀銅條之間無法有效地保持間隙，其溶解率僅提升至約2.5%，效果仍相當有限。
110．．．銅板
120．．．波浪狀銅板
130．．．波浪狀銅條
L．．．長度
LW．．．水平距離
SW．．．高度差
T．．．厚度
W．．．表面寬度
第1A至1D圖係顯示形成本發明用於電解銅箔之銅料的具體實例。
LW．．．水平距離
SW．．．高度差
T．．．厚度
W．．．表面寬度
130．．．波浪狀銅條

Claims (10)

  1. 一種用於電解銅箔之銅料，該銅料係呈波浪狀之銅條，且該波浪狀銅條之相鄰波峰與波谷之水平距離係介於20至140毫米，以及波峰與波谷之垂直高度差係介於1至80毫米。
  2. 如申請專利範圍第1項之銅料，其中，該波浪狀銅條之相鄰波峰與波谷之水平距離係介於60至100毫米。
  3. 如申請專利範圍第1項之銅料，其中，該波浪狀銅條之相鄰波峰與波谷之垂直高度差係介於5至50毫米。
  4. 如申請專利範圍第1項之銅料，其中，該波浪狀銅條之厚度係介於3至20毫米。
  5. 如申請專利範圍第1項之銅料，其中，該波浪狀銅條之厚度係介於6至10毫米。
  6. 如申請專利範圍第1項之銅料，其中，該波浪狀銅條之表面寬度係介於1至25毫米。
  7. 如申請專利範圍第1項之銅料，其中，該波浪狀銅條之表面寬度係介於2至20毫米。
  8. 如申請專利範圍第1項之銅料，其中，該波浪狀銅條之長度係介於30至3000毫米。
  9. 如申請專利範圍第1項之銅料，係由銅板加工所形成，包括下列步驟：利用定向衝壓使銅板呈現波浪形狀；以及利用裁剪機將該波浪狀銅板裁切成複數個波浪狀銅條。
  10. 一種電解銅箔之方法，包括：(a)　將如申請專利範圍第1項之銅料置於含有硫酸電解液之溶解槽中作為電解銅箔之銅料；(b)　使該銅條溶解並氧化成銅離子，作為電解銅箔製程之銅離子補充來源；以及(c)　將含有銅離子之電解液送入電解槽中進行電化學反應，使該銅離子還原成銅箔金屬。
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