JPH031390B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は電解金属箔の製造方法とそれに用いる
装置に関し、更に詳しくは良質な金属箔、とりわ
け質が緻密で物理的性質にすぐれ、又マイクロポ
ロシテイが生じにくく、光沢面外観むらなどがな
い印刷回路用電解銅箔を、高電流密度で製造する
ことができ、更には電解製造時に電解液の飛沫や
ミストの発生による設備や雰囲気の汚染、製造箔
の品質低下を略完全に抑制できる方法とそれに用
いる装置に関する。 （従来の技術） 電解金属箔のうち今日最も大量に生産されてい
るものは、印刷回路用電解銅箔である。この電解
銅箔は、その殆どが次のような装置を用いて連続
生産されている。 すなわち、ステンレススチール、チタン、クロ
ムめつきなどでその表面が構成されている円筒体
を水平に配置してその一部を例えば硫酸銅一硫酸
から成る電解液に浸し、液中の円筒面に対面して
配設された例えば銅、鉛、白金、白金系酸化物を
表面とする対極との間に、円筒面を陰極として直
流電流を流し、電流の大きさと円筒の回転速度と
を調節して、電着銅が所望の厚みになつたとき丁
度液中より空中へ出る如くし、空中において電着
銅層を円筒より剥離し、巻取ることにより電解銅
箔を生産することが行なわれている。 かかる電解銅箔の生産にあつては、両極間の電
解液が循環、撹拌、新鮮化されることが電解処理
の継続、良質な電解銅箔の生産のために必須であ
るが、そのため、従来から種々の方法や装置が提
案されている。 例えば、米国特許第1978037号に開示されてい
る装置は、電解槽の中で円筒陰極に対面して配設
された陽極が左右２つに分割されていてその間に
隙間があり、電解が行なわれると電解に伴つて発
生したガスの上昇に曳かれて両極間の電解液は上
昇して陽極上端より溢れ、中央下部の陽極間の隙
間から電解槽内の電解液が両極間の空間に吸い込
まれるという方法で両極間の電解液が循環、新鮮
化される形式のものである。 この陽極間の間隙が３本形成された形式を開示
しているのが米国特許第1952762号である。 更に、この陽極間の間隙の下方に両極間の電解
液を撹拌するための空気を噴出せしめるパイプを
配設した装置を開示しているのが米国特許第
2044415号である。 米国特許第2865830号においては、上記陽極間
の間隙部に電解液を流入させうる多数の孔を形成
させた給液パイプを配設し該給液パイプから両極
間の空間に電解液を噴出せしめる装置が開示され
ている。 また米国特許第1969054号においては、陰極円
筒のまわりに約40℃に亘つて略水平に配設された
円弧状陽極に複数の孔を形成し、この孔より噴出
せしめた電解液が両電極間の空間をそれに沿つて
流れる電解液の層を貫いて陰極表面に突当るジエ
ツト流となる如くし、かつ電解液の出口側にはオ
ーバーフローとアンダーフローの堰を設けて出口
側の電解液液面を一定に保ち、これによつて両極
間に液が充満し、定常流に保持する装置が開示さ
れている。 更に米国特許第3151048号においては、陰極円
筒の電解面に対面して複数本の純銅バーを陽極と
して立設し、かつ両極間の空間には複数本の孔あ
き撹拌管を横手方向に水平に配設し、電解槽の電
解液をポンプにより該撹拌管に圧入し、かつ該撹
拌管に形成されている孔から陰極円筒面に垂直に
噴出せしめる装置が開示されている。 また、英国特許第1117642号では、電解液を陽
極間の間隙の下方に配設された孔あきパイプに供
給し、その孔から両極間の空間に圧入せしめ、該
空間上方の開放端から電解液を溢出せしめる装置
が開示されている。 また、英国特許第1426071号では、両極間の空
間の両上端を液の入り口とし、陽極最下端の間隙
を液の排出口とする装置、逆に陽極最下端の間隙
を液の入り口とし、両極間の空間の両上端から溢
流させる装置、更にそれらの中間の位置の陽極に
１つ以上の間隙を設けて給液口とする装置が開示
されている。 （発明が解決しようとする問題点） 上記したように従来から知られている電解金属
箔の製造方法とそれに用いる装置においては、例
えば鉛、白金、白金系酸化物などの不溶性陽極を
用いたときに電解に伴つて発生する酸素ガスが気
泡となつて両極間の空間の液中を上昇し、上端の
液面から空中に弾け散る。 従つて、この従来の方法においては、第１に、
液面で弾け散る酸素ガスの気泡が、露出している
ステンレススチール、チタン、クロムめつきなど
の陰極円筒面を過剰に酸化したり、液の飛沫で汚
したりし、第２に、電解液が酸素ガスの気泡を多
量に含有した状態になるため、胴イオンの実質的
な濃度が低くなつている電解液中で、製箔めつき
の初期過程が始まることになるなど、製造される
箔はマイクロポロシテイを生じ易く、また箔の光
沢面に波形などの外観むらを生じ易いうえ、箔の
金属組織や性質が損なわれたものとなり易かつ
た。 本発明は従来技術における上記問題点を解消
し、両極間の空間の上端の液面から、酸素ガスの
気泡が弾け散ることも、従つて電解液の飛沫を空
中に撒き散らすこともなく、また製箔めつきの初
期過程が電解液中に酸素ガスの気泡が多量に混在
するため銅イオンの実質的濃度が薄くなつている
状態で行なわれることなく、これによつてマイク
ロポアやピンホールがなく、また物理的性質と表
面状態の優れた電解金属箔を組造し得、しかも陰
極円筒の表面が劣化しにくく、又、空中をミスト
で汚すことに起因するトラブルのない製箔を行な
うことができるなどの利益をもたらす新規な方法
とそれに用いる装置の提供を目的とする。 （問題点を解消するための手段） 本発明の電解金属箔の製造方法は、水平軸上に
回転する陰極円筒と、その円筒軸と相対して配設
された陽極との間の空間に、電解液を満たして電
解を行ない、電解金属箔を製造する方法におい
て、前記陰極円筒面と相対し、かつ、電解液の流
出口を陽極との間あるいはそれ自体に有する壁体
を連設した陽極と陰極円筒との間の空間に、陽極
下部と壁体上部とに形成した給液口より電解液を
供給し、該電解液に液中に発生するガスを電解液
とともに前記流出口より排出せしめることを特徴
とし、それに用いる装置は上記の陰極円筒と；そ
の円筒面と相対して配設され、その中央下部ある
いはその近傍に給液口を有する陽極と：前記陽極
上部に連設され、電解液の流出口を陽極との間あ
るいそれ自体に有する壁体；とを備えたことを特
徴とする。 本発明は、回転円筒陰極を用いる電解金属箔の
製法、装置において、両極間の空間に供給される
電解液が、陽極と陰極円筒との間の空間において
は下方より上方に、壁体と陰極円筒との間の空間
においては、液面から下方に向つて、それぞれ流
れ、流出口から両極間の外に流出せしめられるこ
とを最大の特徴とするものであり、電解液の組
成、温度などについては従来の場合と特に変わる
必要はない。 以下に本発明を図面に則して説明する。 第１図は本発明装置の一実施例を示す断面模式
図である。図において１は陰極円筒であり、その
円筒面の一部もしくは全部を電解液に浸し、水平
な中心軸１ａのまわりで回転可能となるよう配設
される。 ２は陽極で、陰極円筒１の電解液中の円筒面に
相対して配設され、その下部は第１の給液口３が
形成されている。この給液口３は陽極２の最下部
中央又はその近傍に、陰極円筒１の中心軸１ａの
方向（第１図の紙面と垂直の方向）に伸長する溝
孔として形成され、これより電解槽４内の電解液
が両極間の空間に吸い込まれるように構成されて
いる。また該溝孔に密着し又は密着せず近傍に給
液パイプを配設し、該パイプに設けられた溝孔又
は複数孔から電解液を両極間の空間に噴き込むよ
うに成してもよい。 陽極２は、単に左右の２つの分割体からなるも
のでもよいが、その片方もしくは両方が複数の陽
極から成る形式のものでもよく、さらに夫々異な
る大きさの電流を流せる形式のものであつてもよ
い。 ５は回転円筒陰極１と陽極２との間に形成され
た空間である。この空間５の幅は、格別限定され
るものではなく、実際上は数ミリメートルから数
10ミリメートルの間を適宜に選定すればよいが普
通３〜25mm、さらに好ましくは５〜12mmとされる
ことが多い。 陽極２の両上端に、電解液の流出口６を介して
陰極円筒面の液に入る側（第１図において左側）
に壁体７を、陰極円筒面の液から上がつてくる側
（第１図において右側）に壁体８をそれぞれ配設
し、その上方に給液口９，９を形成する。 この部分において電解液は陰極円筒１と壁体７
もしくは壁体８との間の空間の上部の給液口９に
供給され、これらの電解液はそれらの壁体７，８
と陰極円筒１との間を流下し、夫々の流出口６よ
り電解槽４内へ排出される。尚、流出口６にパイ
プを接続し、流出口６から排出される電解液を他
のタンク等へ集め、これを再度給液口３，９へ供
給するようにしてもよい。 壁体７は陽極として機能してもよく、単に電解
液を流下させるための非電導性の壁として機能す
るものでもよい。電解に際して不溶性陽極として
機能し、酸素ガスの気泡を発生する場合でもこの
部分で発生した少量のガスが上昇しない程度に液
が流下して流出口６より排出されるので、この壁
体７を配設しない場合の如く、製箔めつきの初期
段階が、陽極２において発生した酸素ガスの多量
の気泡を含む電解液中で行なわれるという不都合
もなく、上方の液面から大量の酸素ガス気泡が弾
け散り、円筒陰極面を酸化乃至汚染し、また該面
に液の飛沫が塗抹することもない。壁体７が単に
非電導性の壁として機能するだけのときは、更に
これと陰極円筒１との空間の液中における酸素ガ
ス気泡は少ない。また第２図の如く、壁体７の一
部、特に上部７ａを非電導性材料でつくり、下部
７ｂを陽極として機能する材料でつくつてもよ
い。 また、流出口６は壁体７自体に設けてもよく、
流出口６の上下方向の位置と空間５の間隙の幅を
適宜選ぶことにより、陰極円筒１と陽極２との間
の空間５を上昇する酸素ガスの多量の気泡を含む
電解液の全量を流出口６より排出し、且つ壁体７
と陰極円筒１との間の空間の電解液を流下せし
め、その全量を流出口６より排出せしめることが
できる。しかし、第３図の如く、該流出口６にパ
イプ１０を突設し、これを利用してポンプにより
電解液を強制的に吸い出すように構成してもよ
い。 このように陰極円筒１と陽極２との間の空間５
の電解液を強制的に吸出すようにすることによ
り、或は更に下方の給液口３から電解液を圧入す
ることと相俟つて該空間を流れる電解液の流速を
高め、良質の電解金属箔を高電流密度で、従つて
高速・高生産性で製造させることができる。 これに対して、壁体８と該陰極円筒１との間を
電解液が流下するようにしても、この部分では陰
極円筒表面は生成された金属箔によつて覆われて
いるので、ステンレススチール、チタン、クロム
めつきなどからなる陰極円筒表面が酸素ガス気泡
やそれを包む電解液によつて汚洗されるかどうか
という問題とは関係しない。しかし、液面から大
量の酸素ガス気泡が弾け散つて上方の空中を汚染
し、また金属箔の表面を汚すことを防止すること
ができる点は壁体７の場合と同様である。 壁体８を壁体７と同様、陽極体でも、非電導性
材料からなつても、又、両者の組合せでも良い。 また壁体７と壁体８は、必ずしも対で用いる必
要はなく、どちらか一方でもそれだけの効果は期
待できる。 またこれら壁体７および壁体８と陰極円筒１と
の間に形成される給液口９，９に上方より電解液
を供給する方法は格別限定されないが、例えば第
３図に示すごとく、その上部に水槽を形成するよ
うにフランジ部１１を設けここに給液管１２より
電解液を供給するように構成してもよい。また、
フランジ部１１に供給する電解液を常にオーバー
フローさせることにより、液面を一定に保つこと
もできる。 ここにおいて、上方より供給する液の量は、電
解電流の大きさ、従つて、発生ガス量によつても
違うが給液口９より流出口６へ向かう電解液の流
れにより、給液口３から流出口６へ向かうガスを
含む下方から上方への電解液の流れを遮断するの
に充分な速さでなければならず、その流速として
壁体７と陰極円筒１との空間を流下する電解液の
平均流量をその空間の断面積で除して得られた平
均流速値において、50mm／秒以上であることが好
ましい。 電解金属箔の製造に際しては、これら装置で回
転陰極円筒１を例えば矢線Ｐ方向に所定速度で回
転させ、空間５の下端に設けた第１の給液口３よ
り電解液を流入させ、他方第２の給液口９より壁
体７および壁体８と陰極円筒１との間の空間に電
解液を流入させ、それらを陰極円筒１と陽極２と
の間の空間から流出口６により排出せしめつつ、
所定の条件で電解を行ない、回転陰極円筒１の円
筒面に形成された金属層を剥離し、金属箔１３と
して連続生産すればよい。このとき、回転陰極円
筒１は、その円筒面の約1/3から略全面に渡つて
電解液中に浸漬されるようにする。 回転陰極円筒１と陽極２との間の空間５に存在
する電解液は、特に下方の給液口３より圧入し、
或は上方の流出口６に設けたパイプ１０により強
制的に吸い出すことをしなくとも電解を始める
と、発生する大量のガス気泡の上昇に引きずられ
て電解液が上昇し、流出口６より溢れ、下端の給
液口３より補給される。 空間５を上昇する多量のガス気泡を包含する電
解液は、壁体７或は壁体８と陰極円筒１との間を
流下する電解液とぶつかつて、それ以上、上昇す
ることはなく、流出口６より共に溢流又は強制吸
出しされる。 従つて、壁体７と陰極円筒１との間の空間の電
解液の液面からガス気泡が弾け散つたり、液の飛
沫が空中にをとびちることがなく、陰極円筒１の
表面が過度に酸化されたり、汚染されたりするこ
とがない。一方、壁体８と陰極円筒１との間の空
間の電解液の液面からの気泡のはじけ散りや飛沫
の飛散がないので、液面上方の雰囲気の汚染がな
く、生成した金属箔の汚染劣化もない。 流出口６より液を吸い出し、或は更に給液口３
より液を圧入することにより、空間５における電
解液の流速を飛躍的に向上せしめ、質が緻密で物
理的性質にすぐれ、又粗面の凹凸が小さく、且つ
揃つている印刷回路用電解銅箔を高電流密度で、
且つ高電力効率で製造することができる。 なお、電解液の供給を助けるため陽極２の電解
面に複数個の電解液供給孔を穿設し、ここから電
解液を空間５内へ噴出させてもよいし、また補助
的な電解液供給管をこの空間５内に別置してもよ
く、これらのことは適宜行なえばよいことであ
る。 （発明の実施例） 実施例 １ 円筒表面がチタンで構成された直径500mm、円
筒部の長さ450mmの陰極円筒１と円弧の内表面が
酸化イリジウムで構成されたチタン製陽極２とを
相互の間隔が10mmとなるように組合せて第１図の
如き装置を組立てた。壁体７および壁体８も円弧
の内表面が酸化イリジウムで構成されたチタン製
の幅50mmの陽極とした。流出口６の開口巾は15mm
とした。 電解槽４内にCu²⁺110ｇ／、H₂ SO₄80ｇ／
、にかわ ３mg／の組成で、温度60℃の電解
液を流出口６より約25mm下に液面がくるように満
たした。 陽極２と陰極円筒１との間に60A／ｄm²の直流
電流を流し、両極間の空間５に、ガス気泡を含ん
だ電解液が上昇し始めるのを待つて、壁体７およ
び壁体８と陰極円筒１との間に電解液を上部の給
液口９より供給し壁体７および壁体８と陰極円筒
１との間にも60A／ｄm²の直流電流を流した。電
解液の銅箔の厚みが35μｍとなるように陰極円筒
１を回転して、銅箔を連続生産した。 壁体７および壁体８と陰極円筒１との間の液面
には、下方からの多量のガス気泡は現われなかつ
た。 実施例 ２ 上半分には円弧の内表面に酸化イリジウムがな
く、下半分のみ円弧の内表面が酸化イリジウムで
構成された第２図に示した構造の壁体７および壁
体８を用いた以外は、実施例１と同様の装置及び
方法を用いて銅箔を連続生産した。壁体７および
壁体８と陰極円筒１との間の液面には下方からの
多量のガス気泡を含む液は現われなかつた。 実施例 ３ 第３図に要部断面模式図を例示した装置を用
い、流出口６に設けたパイプ１０からポンプによ
り電解液を約350／分の速度で強制的に排出す
るとともに、給液口３および給液口９より供給す
る電解液量を増加した以外は実施例１と同様にし
て銅箔を連続生産した。壁体７および壁体８と陰
極円筒１との間の上部液面には下方からの多量の
ガス気泡は現われなかつた。 比較例 第１図の陽極２と壁体７および壁体８とを１体
とし、流出口を有し陽極２を用いた以外は実施例
１と同様にして銅箔を連続生産した。 陽極２と陰極円筒１との間の上部液面には下方
からの多量の酸素ガス気泡を含む電解液が溢流
し、円筒表面に飛沫となつて付着し、ピンホール
の原因ともなつていた。また、かかる連続生産工
程の早期に円筒表面が汚れて、再バフなどの清浄
工程が必要となつた。 以上の実施例と比較例で得た銅箔の特性は表に
示した通りであつた。

【表】 （発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明方法にお
いては、両極間の空間の上方に、上方から下方に
向う電解液の急速な流れが形成されるので、両極
間の空間に発生したガス気泡の上昇があつても、
両者の合流点でそれらの液は該空間外に排除さ
れ、両極間の空間の上部液面にガス気泡を含む電
解液が噴上ることがなく、液面はガス気泡を含ま
ない電解液によつて満たされる。 従つて、陰極円筒の液に入る側では、裸の陰極
面が酸素ガス気泡や液の飛沫によつて酸化、汚染
されることがなく、また、多量の酸素ガス気泡を
含む液中で製箔めつきの初期過程が行なわれず、
新鮮な液中でめつきが始まるので、得られる電解
箔は組織が緻密で欠陥なく、物理的特性、表面状
態の優れたものになり、また従来生起していた電
解液の飛沫やミストの発生による電解槽上方の空
気中の汚れも解消される。一方、陰極円筒の液か
ら出る側においても、上記の裸の陰極面の汚染以
外の問題が同様に解消される。 また、液の流出口からの排液を早め、相応する
量の電解液を下方および上方からの給液口から急
速に供給することに依つて、得られる箔の表面状
態や結晶組織、物理的特性を大巾に改善すること
もできる。 このように本発明の方法の工業的価値は極めて
大きい。 更に本発明方法を適用するに当つて、従来設備
の大巾な改良は必要なく、また実用化のために解
決すべき新たな困難、問題も存在しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す断面模式
図であり、第２図及び第３図はそれぞれ他の実施
例を示す要部断面模式図である。 １：回転円筒陰極、１ａ：円筒陰極の中心軸、
２：陽極、３：第１の給液口、４：電解槽、５：
陰陽両極間の空間、６：流出口、７：円筒陰極の
液に入る側に設けられた壁体、８：円筒陰極の液
から出る側に設けられた壁体、９：第２の給液
口、１０：パイプ、１１：フランジ部、１２：給
液管、１３：金属箔（銅箔など）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水平軸上に回転する陰極円筒と、その円筒面
   と相対して配設された陽極との間の空間に、電解
   液を満たして電解を行ない、電解金属箔を製造す
   る方法において、前記陰極円筒面と相対し、か
   つ、電解液の流出口を陽極との間あるいはそれ自
   体に有する壁体を連設した陽極と陰極円筒との間
   の空間に、陽極下部と壁体上部とに形成した給液
   口より電解液を供給し、該電解時に液中に発生す
   るガスを電解液とともに前記流出口より排出せし
   めることを特徴とする電解金属箔の製造方法。 ２ 水平軸上に回転する陰極円筒と；その円筒面
   と相対して配設され、その中央下部あるいはその
   近傍に給液口を有する陽極と；前記陽極上部に連
   設され、電解液の流出口を陽極との間あるいはそ
   れ自体に有する壁体；とを備えたことを特徴とす
   る電解金属箔の製造装置。