JP2594840B2 - 電解銅箔の製造方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電解銅箔の製造方法及び装置に関するもの
であり、特には製造される電解銅箔の巾方向の厚みが均
一となるよう巾方向厚み均一化用分割陽極を配設し、そ
して巾方向厚み均一化用分割陽極に供給される電気量を
個別に制御するか或いは該巾方向厚み均一化用分割陽極
の位置を個別に制御して該分割陽極と前記陰極胴との間
の電流密度を個々に調整することを特徴とする電解銅箔
の製造方法、並びに該巾方向厚み均一化用分割陽極に供
給する電気量を個別に制御する整流器を備えることを特
徴とする電解銅箔の製造装置に関する。本発明により、
巾方向において厚みの均一な高品質電解銅箔が得られ
る。

（従来技術） 電解銅箔は、不溶性金属製の陽極（アノード）と表面
を鏡面研磨された金属製陰極（カソード）胴（ドラム）
との間に電解液を流しそして陽極及び陰極胴間に電位を
与えることにより、陰極胴表面に銅を電着させそして所
定厚となった電着物を陰極胴から剥離することにより製
造される。得られる胴箔は生箔と呼ばれ、爾後に様々の
表面処理を施して製品とされる。

電解銅箔製造設備においては、陽極は或る一定期間の
運転を終ると、特に陽極の減耗により陽極及び陰極間の
間隔にムラが生じ、使用に耐えない状態となる。特に巾
方向の厚みのバラツキが生じる。第８図は、従来からの
電解銅箔製造における陰極胴と陽極との配置関係を示す
説明図である。電解液を収蔵する電解槽（図示なし）に
おいて、陰極胴１は電解液に部分的に浸漬された状態で
回転しうるよう設置される（ここでは時計方向）。陰極
胴１の浸漬された、おおよそ下半部分を覆って且つ回転
胴表面から一定間隔をおいて例えば２枚の陽極３が配設
される。電解槽内で２枚の陽極３の間の６時の位置（短
針の位置、以下同じ）から電解液が供給されそして電解
液は陰極胴と陽極との間の間隙を通して流れて陽極上縁
から溢出して循環される。整流器５が陰極胴と陽極との
間に所定の電圧を維持している。

陰極胴１が回転するにつれ、電解液から電着する銅は
厚みを増し、おおよそ12時の位置において所定の厚みと
なった生箔が適宜の剥離手段により剥離されて巻き取ら
れる。

陽極は、使用中局所的に減耗する。そのため、陰極胴
と陽極との間隔が変動し、第８図に示すように生成する
生箔は巾方向に厚みの変動を生じるようになる。

電解銅箔においては、その一つの重要な品質要件とし
て巾方向の厚みの均一化が挙げられる。

電解銅箔の巾方向の厚みの均一化を達成するために、
従来次のような対策がとられてきた。

（１）アノードミリング：電解銅箔製造設備において
は、陽極は或る一定期間の運転を終ると、減耗により陽
極及び陰極間にムラが生じ、使用に耐えない状態とな
る。使用に耐えない状態とは、電解電圧が異常に上昇し
た状態或いは製造された銅箔の厚みのバラツキが激しい
状態を云う。この状態を回避するために、一定期間使用
されたアノードは特殊な切削機械で表面を円筒加工す
る。

（２）アノード部分削り：アノードミリング後製造され
た銅箔の巾方向の厚みのバラツキを測定し、そのデータ
に応じて陽極の表面を部分的に削り取り、銅箔の厚みを
修正する。

（発明が解決しようとする課題） 以上２つの従来からの対策は、操業中の修正が出来な
いこと、陽極以外の不確定な原因による巾方向の厚みの
バラツキ、例えば陰極胴起因の厚みのバラツキ、電解液
の流れの変化やムラによる巾方向厚みのバラツキに対応
出来ないこと、アノード部分削りが時間のかかる面倒な
作業であり、所期の効果をあげることが必ずしも容易で
はないこと等の短所を有する。

本発明の課題は、操業中の巾方向の厚み修正を可能と
し、陽極以外の不確定な原因による巾方向の厚みの修正
をも可能とする新たな電解銅箔製造方法及び装置を開発
することである。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は、陽極の少なくとも一部を巾方向に分割
された複数個の巾方向厚み均一化用陽極として構成し、
電解銅箔の巾方向厚みが均一となるよう巾方向厚み均一
化用分割陽極を個別に制御することを想到した。制御方
法としては、巾方向厚み均一化用分割補助陽極に供給す
る電気量を個別に制御するか、或いはそれらの設定位置
を個別に制御して該分割陽極と前記陰極胴との間の電流
密度を個々に調整するのが良いことが判明した。

この知見に基づいて、本発明は、（１）回転する陰極
胴と該陰極胴に対面する少なくとも１枚の陽極との間に
電解液を流し、該陰極胴表面に銅を電着させそして電着
した銅箔を該陰極胴から剥離する電解銅箔の製造方法に
おいて、前記陽極の少なくとも一部を巾方向に分割され
た複数個の巾方向厚み均一化用陽極として構成し、そし
て該巾方向厚み均一化用分割陽極に供給する電気量を個
別に制御することにより、銅箔の巾方向の厚みを均一化
することを特徴とする電解銅箔の製造方法、及び（２）
回転する陰極胴と該陰極胴に対面する少なくとも１枚の
陽極との間に電解液を流し、該陰極胴表面に銅を電着さ
せそして電着した銅箔を該陰極胴から剥離する電解銅箔
の製造方法において、前記陽極の少なくとも一部を巾方
向に分割された複数個の巾方向厚み均一化用陽極として
構成し、そして該巾方向厚み均一化用分割陽極の位置を
個別に制御して該分割陽極と前記陰極胴との間の電流密
度を個々に調整することにより、銅箔の巾方向の厚みを
均一化することを特徴とする電解銅箔の製造方法を提供
する。

本発明はまた、回転自在の陰極胴と、該陰極胴に対面
する少なくとも１枚の陽極とを具備し、該陰極胴と陽極
との間に電解液を流し、該陰極胴表面に銅を電着させそ
して電着した銅箔を該陰極胴から剥離する電解銅箔の製
造装置において、前記陽極の一部を巾方向に分割された
複数個の巾方向厚み均一化用分割陽極として構成し、そ
して該巾方向厚み均一化用分割陽極に供給する電気量を
個別に制御する整流器を備えることを特徴とする均一化
された巾方向厚みを有する電解銅箔の製造装置を提供す
る。

（実施例の説明） 本発明に従えば、第８図において既に説明した陽極
の、少なくとも一部、好ましくは少なくとも銅箔取り出
し側の１枚或いはその一部が巾方向に分割された複数個
の巾方向厚み均一化用分割陽極として構成される。もち
ろん、既存の陽極に追加して巾方向厚み均一化用分割陽
極を補助陽極として設置することが出来る。

第１及び２図には、２枚の陽極のうちの銅箔引出し側
の陽極の一部を巾方向厚み均一化用分割陽極として構成
した例を示す。

第３図は、銅箔引出し側のみならず、電着開始側の陽
極の一部をも巾方向厚み均一化用分割陽極として構成し
た例を示す。電着開始時と電着終了時の両方で制御を行
なう。

第４図には、２枚の陽極のうち銅箔取り出し側の１枚
が、その全長にわたって分割された巾方向厚み均一化用
分割陽極として構成された例を示す。

分割数は、多い程きめ細かな制御が出来るが、それだ
け作製及びメンテナンスが大変であり、製造すべき銅箔
の巾並びに電解銅箔製造設備の状況に応じて10〜40個、
通常20〜30個前後に分割される。

更には、電解銅箔製造設備によっては、その傾向とし
て、銅箔の中央部が特に薄くなったり、或いは逆に少な
くとも一端部が特に薄くなることがある。そうした場合
に対処して、陽極の、好ましくは少なくとも銅箔取り出
し側の１枚或いはその一部を、中央部のみにおいてある
いは少なくとも片側端部のみにおいて、巾方向に分割さ
れた複数個の巾方向厚み均一化用分割陽極として構成す
ることも便法である。

第５図は、銅箔取り出し側の１枚の中央部のみを巾方
向厚み均一化用分割陽極として構成した例を示しそして
第６図はその両側端部のみを巾方向厚み均一化用分割陽
極として構成した例を示す。第５及び６図において、分
割陽極は陽極の一部でもよく、また第６図においていず
れか片方でも良いことは云うまでもない。いずれを採用
するかは、特定の銅箔製造設備の状況に応じて選択され
る。

第１及び２図の例をもって、電解銅箔製造の操業態様
を説明する。

硫酸銅の硫酸溶液のような電解液を収蔵する電解槽
（図示なし）において、例えばステンレス銅或いはチタ
ン製の、回転円筒体である陰極胴１は電解液に部分的に
浸漬され、ここでは時計方向に回転しうるよう支持装置
によって設置される。陰極胴１の浸漬された、おおよそ
下半部分を覆って且つ陰極胴表面から一定間隔を置いて
例えば２枚の円弧状の不溶性陽極３が配設される。陽極
は、鉛、鉛とアンチモン、銀、インジウム等との鉛合金
等から作製される。別様には、陽極は、DSE或いはDSA
（Dimension Stable Electrode,Anode）と呼ばれる、チ
タンに代表されるバルブ金属上に主として白金族金属或
いはその酸化物を被覆した構造のものとなしうる。陽極
は、図示のように陰極胴のおおよそ下1/4部分に沿って
配設される２枚の陽極シートから構成するのが好ましい
が、場合によっては１枚、３枚或いは４枚といった、も
っと多くの陽極シートから構成することも出来る。

本実施例に従えば、こうした陽極の銅箔取り出し側の
１枚の一部が前述したような巾方向厚み均一化用分割陽
極４として構成されるのである。適宜数の分割陽極
４′、４″、４、・・・・が形成される。

陰極胴と陽極との間隔は通常２〜100mmの範囲で一定
位置に維持される。間隔が狭い程、電気量が少なくてす
むが、膜厚及び品質の管理が難しくなる。

陰極胴と陽極との間隔は電解液の流通路を形成する。
陽極３と４の間の６時の位置から電解液が槽内の適宜の
ポンプ（図示なし）を通して供給されそして電解液は陰
極胴と陽極との間の間隔を通して両側に流れて各陽極上
縁から溢出して循環される。

整流器５が陰極胴と陽極との間に所定の電圧を維持し
ている。

陰極胴１が回転するにつれ、電解液からの胴の電着
は、ほぼ３時の位置から始まり、次第に厚みを増し、ほ
ぼ９時の位置において電着を終えて所定の厚みとなり、
おおよそ12時の位置において所定の厚みとなった生箔が
適宜の剥離手段により剥離されて巻き取られる。陽極
は、特に鉛系の陽極は使用中局所的に減耗する。そのた
め、陰極胴と陽極との間隔が変動する。そのほか、陰極
胴に起因する厚みのバラツキが生じうるし、また電解液
の流れの一定の偏向や流れむらが生じうる。これらがあ
いまって、第８図で示したような生箔に巾方向厚みの局
所的変動が生ずる傾向がある。

本実施例に従えば、生箔の巾方向の厚みが剥離後検知
されそして巾方向の厚みのバラツキが許容以上となる
と、その巾方向特定部位に相当する特定の分割陽極４に
供給される電力がバラツキを解消する方向に個別制御さ
れる。分割陽極４の個別の制御を可能とするように、子
整流器７が、個々の分割陽極４と陰極胴との間に接続さ
れる。胴箔の巾方向の各位置での厚みの測定は、適宜の
サンプリングによって単位面積当たりの重量を測定する
ことにより簡易に行ないうるし、静電容量検知型のよう
な厚み測定装置を巻き取り行路に配設して厚みを監視
し、フィードバック装置を用いて子整流器７と連動せし
めることも出来る。

各分割陽極間には好ましくは、絶縁シールが設けられ
る。絶縁材としては、PVC板、常温加硫ゴム（RTV:商品
名）等が使用出来る。この外にも、例えば、絶縁性接着
剤で隣り合う分割陽極を接合することにより或いは絶縁
膜を挟んで分割陽極を一体化することによりもたらされ
る。

本発明に従えば、巾方向厚み均一化用分割陽極の個々
の制御はそれぞれの設定位置を制御することによっても
実施しうる。電解液中で陽極３を支持する支持装置とは
別個に、分割陽極４を個別に支持しそして個々の分割陽
極を陰極胴に付付け或いはそこから引離すための手段が
設置される。第7a図は、第２図に対応する分割陽極４の
個々の陽極４′、４″、４・・・にとりつけられた支
持棒８′、８″、８・・・を示す。支持棒８が螺子機
構、ピストン−シリンダ機構等の適宜の位置調節機構に
より前後に移動される。

その具体例の一つが第7b図に示してある。個々の分割
陽極４に螺子ブロック10が固着され、ブロック10には螺
子棒12が螺入している。螺子棒12は、２つの関節継手14
及び16を介して連結棒18に連結され、連結棒18は適宜の
モータにより回転せしめられる。２つの関節継手の使用
により連結棒を電解槽の電解液上の適宜の位置に設定す
ることが出来る。モータの回転により螺子棒12が回転
し、ブロック10を前後に移動することが出来る。ブロッ
ク10を前後動可能なシリンダ−ピストンに連結してもよ
いことはもちろんである。

先と同じく、生箔の巾方向の厚みが剥離後検知され、
巾方向の厚みのバラツキが許容以上となると、その巾方
向特定部位に相当する特定の分割陽極４の支持棒８が位
置調節機構により変位される。分割陽極が陰極胴に付近
く程電流密度は高まり、電着銅の厚みは増大する。逆に
分割陽極を陰極胴から引き離す程、電流密度は減少して
電着銅厚みは減少する。

こうして本発明に従えば、巾方向厚み均一化用分割陽
極を利用して、そこに供給する電気量を個別に制御する
か、或いはその設定位置を個別に制御して該分割陽極と
前記陰極胴との間の電流密度を個々に調整することによ
り製造される電解銅箔の巾方向厚みを均一化することが
できる。

（実施例１） 直径2.0m及び巾1.3mの陰極胴と図示したように陰極胴
のほぼ下半部分に沿って配設された巾1.3mの、２枚の陽
極を使用して硫酸銅溶液を用いて厚み35μｍの銅箔の製
造を行なった。本発明に従う陽極構成としては、第１及
び２図に示した構成を使用し、20個の分割陽極から構成
した。剥離した銅箔の単位面積あたりの重量を測定して
個々の陽極を0.1〜1.0A/dm²の範囲で調節した。この結
果、本発明方法によって巾方向の厚みの変動は小さくな
り、従来の約３％の変動から0.5％以下の変動へと低減
することができた。

（実施例２） 本発明に従う陽極構成としては、第８図に示した銅箔
の引き出し側の既存の陽極上の20個の分割陽極を配設す
ることにより構成し、実施例１と同様に厚み35μｍの銅
箔を製造した。得られた銅箔の巾方向の厚みの変動は、
0.5％以下であった。

（発明の効果） 1.従来法では、理想的な箔厚を得るまでには、数回の陽
極修正（部分削り）を必要とした。修正と修正との間
は、約１〜２週間の操業期間があるので、修正が完了す
るまでに３〜４週間を要していたものが、本発明により
操業中でも厚み調整が可能となり、箔厚良好な銅箔の製
造が可能となった。

2.従来陽極交換の都度行なっていた陽極部分削りが排除
若しくは著しく低減しうるので、設備のメンテナンスに
伴う様々の負担が軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、２枚の陽極の内の銅箔引出し側の陽極の一部
を巾方向厚み均一化用分割陽極として構成した実施例
の、陰極胴と陽極との配置関係を示す概略斜視図であ
る。 第２図は、第１図の陽極の斜視図である。 第３図は、銅箔引出し側のみならず、電着開始側の陽極
の一部をも巾方向厚み均一化用分割陽極として構成した
例を示す。 第４図は、２枚の陽極のうち銅箔取り出し側の１枚の全
長を分割した構成例を示す。 第５図は、銅箔取り出し側の１枚の中央部のみを巾方向
厚み均一化用分割陽極として構成した例を示す。 第６図はその両端部のみを巾方向厚み均一化用分割陽極
として構成した例を示す。 第7a及び7b図は、巾方向厚み均一化用分割陽極の設定位
置の個々の制御による実施例を示す。 第８図は、従来からの電解銅箔製造における陰極胴と陽
極との配置関係を示す説明図である。 1:陰極胴 3:陽極 4:巾方向厚み均一化用分割陽極 5:整流器 7:子整流器 8:支持棒 10:ブロック 12:螺子棒 14、16:関節継手 18:連結棒

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転する陰極胴と該陰極胴に対面する少な
   くとも１枚の陽極との間に電解液を流し、該陰極胴表面
   に銅を電着させそして電着した銅箔を該陰極胴から剥離
   する電解銅箔の製造方法において、前記陽極の少なくと
   も一部を巾方向に分割された複数個の巾方向厚み均一化
   用陽極として構成し、そして該巾方向厚み均一化用分割
   陽極に供給する電気量を個別に制御することにより、銅
   箔の巾方向の厚みを均一化することを特徴とする電解銅
   箔の製造方法。
2. 【請求項２】回転する陰極胴と該陰極胴に対面する少な
   くとも１枚の陽極との間に電解液を流し、該陰極胴表面
   に銅を電着させそして電着した銅箔を該陰極胴から剥離
   する電解銅箔の製造方法において、前記陽極の少なくと
   も一部を巾方向に分割された複数個の巾方向厚み均一化
   用陽極として構成し、そして該巾方向厚み均一化用分割
   陽極の位置を個別に制御して該分割陽極と前記陰極胴と
   の間の電流密度を個々に調整することにより、銅箔の巾
   方向の厚みを均一化することを特徴とする電解銅箔の製
   造方法。
3. 【請求項３】回転自在の陰極胴と、該陰極胴に対面する
   少なくとも１枚の陽極とを具備し、該陰極胴と陽極との
   間に電解液を流し、該陰極胴表面に銅を電着させそして
   電着した銅箔を該陰極胴から剥離する電解銅箔の製造装
   置において、前記陽極の一部を巾方向に分割された複数
   個の巾方向厚み均一化用分割陽極として構成し、そして
   該巾方向厚み均一化用分割陽極に供給する電気量を個別
   に制御する整流器を備えることを特徴とする均一化され
   た巾方向厚みを有する電解銅箔の製造装置。