JPH0681186A - 金属箔を製造する電解方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低断面輪郭の処理面を有する例えば銅箔のよ
うな、高い剥離強度を有する金属箔を製造するための、
電解液による１段階処理および装置を提供する。 【構成】 乱流状態で電解液が浄化されている第１電着
領域２６ａにおいて第１電流密度を使用して陰極２１に
一次箔３４が電着され、層流状態で電解液が流動されて
いる第２電着領域２６ｂにおいて第１電流密度より高い
第２電流密度を使用して一次箔３４のマット面上に金属
瘤が電着されて、箔が形成されるように構成される。電
解液には調粒剤が使用されて品質を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電解金属箔、および銅箔
を製造する方法および装置に係わり、更に詳しく言え
ば、電子機器に応用するプリント回路基盤を作り上げる
銅箔を製造する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電解によって銅箔を作る従来の方法は、
本質的に２つの段階を含んでなる。すなわち、第１段階
は回転するドラム陰極に基体箔を電着させる段階、すな
わちメッキする段階であり、第２段階は重合材のような
基質に対して結合するのに適当とされる結合面をこの箔
のマット（電解液に隣接する表面層であって微視的な凹
凸を有する層）側に形成するために、その箔を処理器に
通す段階である。後者の段階は結合処理と呼ばれること
が多い。

【０００３】伝統的にこれらの２つの作業は箔製造業者
によって分離されている。何故なら、それらの作業が相
互に排他的とみなされているからである。すなわち基体
箔の形成は箔本体を形成する強い延性且つ緻密（コンパ
クト）な付着層を作るために濃度の高い高温の硫酸銅／
硫酸電解液を必要とする一方、結合処理は脆い粉末状の
付着層を作る希薄で冷たい電解液を必要とするからであ
る。この脆い粉末状の付着層の役目は箔のマット側の実
表面積を増大して箔の結合力を高めることにある。

【０００４】典型的な方法において、第１の段階である
基体箔すなわちコアの形成が、その箔の主体部分（バル
ク）に対してプリント回路産業に望まれる物理的、冶金
学的そして電気的な組み合わされた特性の付与を主とし
てもたらす。また、明らかなようにこれらの特性は箔の
主体部分におけるマイクロ組織によって決定される特性
であり、このマイクロ組織はメッキの純度およびその過
程の状態によって決定される。プリント回路基盤の製造
業者が追求する箔のコアにおける典型的な特性は、適当
な引張り強度、降伏応力、伸び、延性および耐疲労性で
ある。これらの特性の多くは破壊する前に材料が耐える
ことのできる最大荷重に関係し、また、それらは一般に
応力−歪曲線から導き出される。同様に、導電性は銅箔
の重要な特性であると見なされている。これら全ての銅
箔の特性は箔の微細マイクロ組織によって決まり、特に
箔コアの微細マイクロ組織によって決まる。

【０００５】この微細構造、すなわちこれによってもた
らされる箔の特性は、電着状態によって決まることにな
る。

【０００６】ハイテク機器の応用例に使用されるその他
の材料と同様に、銅箔は複合材料である。すなわち、銅
箔は、その部材の主体部分における特性とは異なる特性
を有する表面近傍領域を有している。従って、銅箔（コ
ア）の主体部分はプリント回路基盤における導電部分と
して働く。箔のマット側は、エポキシ樹脂を含浸された
ガラス繊維等の重合材のような誘電（絶縁）基体（すな
わちプレプレグ材）に対する永久結合の増強をもたら
す。

【０００７】銅箔の冶金学的な横断面の取り方によれ
ば、箔の２つの表面が同じでないことが明らかになる。
ドラムの隣接する表面である箔の光沢のある表面側は、
著しく拡大した状態で見た場合に比較的平滑である。電
解液に隣接する表面である箔のマット側は、結合処理の
実施後には球状微細突起の極めて稠密で均一な被覆層で
構成されており、これらの突起が重合材のような基体に
対する結合のために使用できる表面積を著しく増大して
いる。

【０００８】理解すべきは、完成した箔すなわち基体箔
に処理を施したもののマット側は、基体箔（ドラム機械
にて電着される）におけるマット側の表面の微細形状
と、処理器にてその表面上にメッキされた結合処理層と
の組み合わされた効果を与える。その何れもが等しく重
要なのである。

【０００９】図４（ａ）〜図４（ｅ）に示された箔の断
面は、従来の標準および低い輪郭の箔と、本発明により
作られた箔との両方に関して１オンス（１オンスは重量
的には２８．３５ｇｒであるが、箔の呼称なのでここで
は「オンス」と記載する）の基体箔の横断面を示してい
る。銅箔は、コア（高密度金属の固体本体）と「歯」と
を有し、この歯は基体箔の微細頂点および結合処理層で
構成される微細突起の鎖鋸状の稠密被覆層である。図４
（ａ）および図４（ｂ）は標準基体箔１０と、標準基体
箔１０に処理層１１が形成されたものとの横断面をそれ
ぞれ示している。この基体箔のコア１０は稠密に形成さ
れた円錐形の微細突起１０′を有して構成されたマット
面を有し、これらの突起のＲｚ（頂点から谷までの平均
高さ）は典型的に約０．０１ｍｍ（４００マイクロイン
チ）であり、標準基体箔に処理層１１が形成されたもの
は約０．０１５２ｍｍ（６００マイクロインチ）のＲｚ
を有する。図４（ｃ）および図４（ｄ）に示されるよう
に、低い輪郭の基体箔はコア１２を有し、微細突起１
２′は約０．００５ｍｍ（２００マイクロインチ）のＲ
ｚを有する。これに対して標準基体箔に処理層１３が形
成されたものは典型的に約０．００７６ｍｍ（３００マ
イクロインチ）のＲｚを有する。図４（ｅ）は本発明に
より作られた箔を示している。この箔も低い輪郭を有し
ているが、微細突起１５は従来の低い輪郭の箔の場合よ
りもいっそう球状である。

【００１０】電気機器に応用することを予定された銅箔
のゲージ、すなわち実際の厚さに対する単位面積当たり
の重量を如何にして決定するかの疑問がある。これが最
もしばしば使用されており、９２９ｃｍ² （１平方フィ
ート）当たり２８．３５ｇｒ（１オンス）の重量の箔は
１オンス箔と呼ばれている。

【００１１】このような呼称は現在では、電気回路や電
気機器の設計者は不適当であると考えられている。何故
ならば、コアの質量や厚さは箔のゲージを査定するのに
適しているが、「歯」には不適当だからである。

【００１２】箔はマイクロメートルにて測定したその厚
さによって最も良く特徴づけられるものと現在信じられ
ている。何故なら、これは箔の形状（断面）、およびコ
ア厚さとマット高さすなわち歯（箔および処理層の組み
合わされたマット高さ）との間の比率を斟酌するからで
ある。

【００１３】マイクロメーターでの測定値は、基体箔の
頂点とそれらの上の処理層の頂点を含むので、基体箔の
顕著なマットおよび大量の処理層を有する箔は、たとえ
箔の重量が同じであるとしてもマット組織がそれほど顕
著でなく且つ処理層の少ない箔に比べて厚くなる。１オ
ンス箔の厚さは、図４（ｂ）および図４（ｄ）に示され
るように０．０４６ｍｍ（１．８ミル）および０．０３
６ｍｍ（１．４ミル）のように相違し得る。工業界の流
行は、ここしばらく薄い箔に向かっている。このような
箔は低プロフィル（断面）と称されている。箔の結合能
力が重要事項でないならば、四角い断面形を有する箔が
理論的に理想とされる。しかしながら、箔のマット高さ
は箔の全厚の１５％を超えてはならないことが広く認識
されているところである。このような箔だけが複層基
盤、すなわちプリント回路基盤の製造業における最も進
んだ且つ急速に生長した部分に使用されている。

【００１４】マット高さは、銅箔製造業者および使用者
が頂点から谷までの振幅を測定する探針式の機器によっ
て通常測定する。

【００１５】従来より、電気メッキにおいては、箔コア
の特性に最良とされる付着形式は、高温で高濃度の電解
液から中間的な電流密度によって得られる。マット面も
しくは結合面の特性に最良とされる付着形式は、より低
温で希薄な電解液から高電流密度によって得られる。従
って、最良の箔と結合処理層との製造は典型的に分けら
れる。

【００１６】しかしながら、これは従来の見方である。
何故なら、質量移動に適合したその他の因子を変化させ
ることによって、同じ電極を使用して、電着銅に非常に
異なる結晶組織を得ることができるからである。

【００１７】最近、電気メッキの実施に質量移動原理を
応用する上でかなりの進歩がなされてきた。例えば陽極
−陰極の間隙間において電解液が層流よりは乱流状態で
ある方が電流密度の限界を固めることができるのであ
る。何故なら、乱流の方が拡散層の厚さを薄くすること
ができるからである。

【００１８】米国特許第３，６７４，６５６号は、厚い
形状の高い結合マット高さを増進するために二次陽極を
使用して比較的高い電流密度を流す技術を開示してい
る。良好な結合能力は達成されるが、一方では、箔のマ
ット側はその特許自体の記述によれば非常に粗くなって
「樹木様の成長」の形状を呈し、低断面輪郭の要求を満
足しないのである。

【００１９】国際特許第ＷＯ８７０３９１５号は、電解
液を攪拌し、その間に瘤状化した外面を有する銅箔を製
造するための限界電流密度以上の電流密度を有する二次
パルス電流を使用することの組み合わせを教示してい
る。しかしながら、この技術は低断面輪郭の箔を作るこ
とが明らかにできない。

【００２０】他方、低断面輪郭の銅箔は商業的な販売が
現在達成されているが、非常に低い生産速度および（ま
たは）非常に低い生産量のために、高価である。この箔
製造は、従来の伝統的な処理および装置よりも極めて注
意深い制御のもとで達成されるものと確信する。

【００２１】このような図６に示している従来技術によ
る処理は、結合能力に係わるマット表面処理の個別の段
階を伴うだけでなく、引き続く包被すなわち装飾（ｇｉ
ｌｄｉｎｇ）段階、引き続く典型的には亜鉛層である防
護層の付着、しかる後の耐食段階（不動態化）、そして
引き続く水洗い、乾燥および切断も伴う。このような従
来技術の処理は複雑で高価につくのである。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した問題を解決し、改良した銅箔を提供するとともに、
そのような箔を製造する改良した方法および装置を提供
することである。

【００２３】

【課題を達成するための手段】本発明の目的を達成する
ために、低断面輪郭の処理面を有する金属箔を製造する
ための１段階電解方法が提供される。この方法は、第１
電着領域において濃縮金属イオンを含有する電解液を通
して一次陽極から該陽極とは間隔を隔てられている陰極
へ第１電流密度の電流を流す一方、この電解液を陰極と
一次陽極との間で乱流状態で循環させて陰極上に稠密に
詰まった円錐形の微細な頂点および谷で構成されたマッ
ト面を有する一次金属箔を電着させ、そして、第２電着
領域において一次陽極とは電気的に絶縁されている二次
陽極から濃密な金属イオンを含む電解液を通じて陰極へ
第１電着領域における電流密度よりは大きな第２電流密
度の電流を流す一方、第２電着領域において電解液を陰
極と二次陽極との間で層流状態で循環させて前記マット
面上に金属の微細瘤を電着させることを含んでなる。電
解液に調粒剤が使用されて、最も望まれる特性を有する
箔を製造するのを助けるようにされることが好ましい。

【００２４】本発明によれば、上述した方法によって製
造された特殊な銅箔もまた提供される。

【００２５】本発明の更に他の概念において、金属箔を
電解によって製造するための新規な装置もまた提供され
る。この装置は、（ａ）前部および後部を有する回転可
能なドラム陰極と、（ｂ）陰極の前部から間隔を隔てら
れ且つ相対され、終端部を有する一次陽極と、（ｃ）終
端部に隣接され、後部から間隔を隔てられ且つ相対され
た二次陽極と、（ｄ）終端部に隣接配置された電解液を
抜き出すための手段と、（ｅ）二次陽極に隣接して電解
液を導くための手段と、（ｆ）電解液を抜き出す手段と
電解液を導く手段との間に配置され、陰極へ向けて延在
するバッフルとを含んで構成される。

【００２６】本発明の他の特徴および利点は、以下の説
明から明白となろう。あるいは本発明を実施することで
学ばれよう。

【００２７】添付図面は、この明細書に組み込まれてそ
の一部をなすものであり、現在好ましいとされる本発明
装置および方法を示している。また、上述した一般的な
説明および以下に与えられた好ましい実施例の詳細な説
明とともに、本発明を説明するのに役立つ。

【００２８】添付図面に示されているような本発明の原
理を実施する現在好ましいとされる装置および方法が参
照される。図面において、同じ符号は幾つかの図面を通
じて同じまたは相当部材を示している。

【００２９】図１に示されるように、本発明による電着
銅箔の製造は大きな（例えば直径２．２ｍ）の円筒形の
ドラム陰極２１の使用を必要とする。典型的にこのドラ
ム２１はその軸線２２の周囲で回転するように構造され
取り付けられており、また、その外面２３は例えばステ
ンレス鋼またはチタンによって作られている。ドラムは
一対の重い鉛（または鉛−アンチモン合金）の弯曲した
一次陽極２４および２５（プラチナ化チタンまたは酸化
イリジウムもしくは酸化ルテニウムの不溶性陽極も使用
できる）に隣接されて向かい合わされる。ドラム２１の
面２３は陽極２４および２５と相対する前部２３ａを有
する。これらの陽極の接近した向き合う縁部間の空間は
電解液を噴出する入口を形成しており、電解液はドラム
２１と陽極２４および２５の内面との間の間隙２６ａ内
で循環される。

【００３０】これらの２つの一次陽極２４および２５に
加えて二次陽極２７、すなわちスーパー陽極が機械の出
口側（ドラムは時計方向に回転する）に配置されてい
る。面２３の後部２３ｂは二次陽極２７に相対して位置
付けられており、間隙２６ｂが陽極２７と後部２３ｂと
の間に形成されている。ドラムおよび各々の陽極の両方
とも大負荷母線３０によって２つの別々のＤ．Ｃ．電源
２８および２９（１方は陽極２４および２５のためのも
ので、他方は二次陽極２７のためのもの）の一つに電気
的に連結される。この母線は接触ブロック３１および接
触リング３２を通してドラム陰極２１に連結されてい
る。ドラムが電解液３３の内部で回転し、電流が間隙２
６内の電解液３３を通して流れると、金属、例えば銅の
電着が、ドラム面２３上に形成される。また、ドラム面
が電解液から離れる際に、電着銅は回転ドラムの外面２
３から薄い箔３４として連続的に剥ぎ取られる（何故な
ら、銅電着部分とドラム面との間の接着力は小さいか
ら）。金属イオン含有電解液３３が１つ以上の給送管３
３ａを通して溶解タンク５８から間隙２６内に圧送さ
れ、ドラム２１は少なくとも部分的にこの電解液の中に
沈められている。この段階で箔３４はマット側（電解液
に向いた側面）および光沢側（ドラムに向いた側面）を
有している。マット側は改良された結合能力を有してい
る（以下に説明されるように）。箔３４がドラム面から
剥ぎ取られると、箔は被駆動ローラー３５および３６に
よって（ペーパーウェブが印刷機にて取り扱われるのと
同様にして）、２つの連続したメッキ処理タンク（ここ
には示されていないが、図２を参照されたい）、の中へ
送られ、引き続きストリップに切り離されてリールに巻
き上げられる。

【００３１】図２に示されるように、箔３４は接触ロー
ラー３７および３８によって陰極とされ、図示するよう
に陽極４１、４２、４３および４４に向けてタンク３９
および４０を通して蛇行状に移動される。各タンクは適
当な防護層電解液および耐食処理電解液の供給源、そし
て直流電源４５、４６および４７をそれぞれ有してい
る。タンクの間で箔は浴槽４８および４９にて両面を完
全に水洗いされる。

【００３２】作動におけるこの後段の目的は、米国特許
第３，８５７，６８１号に記載されているように箔のマ
ット側に亜鉛の防護層を電着させることである。この代
わりに、米国特許第４，５７２，７６８号に記載されて
いるように亜鉛−アンチモン−ニッケル防護層が電着で
きる。亜鉛メッキまたは亜鉛−アンチモン−ニッケルメ
ッキは第１メッキ処理タンク３９で処理される。一方、
第２タンク４０では箔は米国特許第３，８５３，７１６
号もしくは同第３，６２５，８４４号によればクロム塩
水溶液内で電解による耐食処理を実施される。

【００３３】最終水洗いが行われた後、乾燥前に任意で
あるが箔のマット側は下塗り剤もしくは結合剤（図示せ
ず）の希釈溶液（例えば約０．３％または０．５％）を
スプレー塗布され得る。「結合剤」は最善の名称を与え
ており、ガラス強化プラスチック工業にて使用される様
々な化学反応性基体を示している（接着および接着の公
式、ウイリアム・シー・ウェィク、エルセヴィアー出版
社の第１９４頁を参照されたい）。

【００３４】ガラス強化エポキシ「プレプレグ」はプリ
ント回路基盤の製造に使用される最も一般的な重合材の
ような基体であり、水溶性のグリシドキシ・シランがエ
ポキシガラス複合材料の製造に使用される最も一般的な
下塗り剤である。それ故、箔の結合側はこのような下塗
り剤の乾燥残留物質を備えて、この技術分野で良く知ら
れているように銅クラッド積層材料の性能を改善するよ
うになすことが好ましい。

【００３５】箔が乾燥装置５０内で乾燥された後、所望
幅に切り離されてロール５３としてコイル形成される。
また、この段階において箔は検査され、出荷に備えての
品質制御試験を受けることができる。本発明の箔製造方
法は、従って１段階運転にて行われ、従来の技術で行わ
れている個別の樹板状付着処理および装飾付着処理を必
要としない。

【００３６】更に、図６の従来の技術における処理は回
避される。これにおいてロール５３からのフィルムの巻
き戻しは必要なく、この方法が必要とする速度は比較的
速い速度ではない。防護層付着、耐食または任意である
が下塗り剤の塗布が米国特許第３，８５７，６８１号、
第４，５７２，７６８号、第３，８５３，７１６号およ
び第３，６２５，８４４号に記載されているように通常
の方法を使用して遂行される。これらの特許の全てが完
了することでここに引用導入される。

【００３７】図１を参照すれば、ドラム陰極２１の前部
２３ａにおいて、ドラム陰極２１と弯曲された入口側お
よび出口側の陽極２４および２５との間に形成された環
状区画である陽極−陰極の間隙２６ａに収容されている
電解液を横断して電流を流すことによって、電着が行わ
れる。電解セル５４のこの部分は、本明細書では第１電
着領域または第１領域と称される。例として、ドラム陰
極２１が２．２ｍの直径を有し、幅が１．５ｍ、そして
ドラム−陽極間距離が１ｃｍであるならば、何れのとき
も約４５リットルだけの溶液が電気分解を受ける。一
方、電解セル５４は電解液本体、陽極およびドラムの浸
漬部分を収容し、約３０００リットルの電解液３３を保
持している四角いタンクである。１つ以上の再循環ポン
プ５５が圧力下で導管を通して間隙２６ａ内に電解液を
噴出し、これにより高速な上昇流を形成する。この上昇
流は第１電着領域において間隙２６ａ内に乱流状態を作
り出すのに十分強力である。所望ならば、他の手段がこ
のような乱流を作り出すために使用できる。

【００３８】工業的規模の箔製造運転において、電解液
の硫酸銅および硫酸の両方の濃度は一定レベルに維持さ
れねばならない。これは非常に簡単に達成される。電解
液供給に関して箔製造電着機械は連続ループの一部であ
る。このループはまた溶解タンク５８を含み、この中に
新しい純粋なワイヤー銅屑が連続を基本として追加さ
れ、また、空気攪拌がこの屑の電解液での溶解を助成す
るのに使用される。電解液は溶解タンクからメッキ機械
へと一定して流され、そして循環されて溶解タンクへ戻
され、これが繰り返される。メッキ機械において、銅濃
度は低下する傾向を示し（銅箔がメッキされるから）、
酸濃度は高まる傾向を見せる。一方、溶解タンク内で
は、銅濃度は屑材料の溶解のために正常値に戻るように
増大する傾向を示し、酸濃度は屑の溶解が多量の酸を消
費するために低下する傾向を示す。従って、処理全体で
は釣合が取れるのである。

【００３９】この装置は、調粒剤５９（抑制剤）の水溶
液の供給源を備えている。例えば、１リットル当たり抑
制剤が５ｇ（５ｇ／リットル）の調粒剤のこの溶液が、
別の容器６０内に準備され、次に、計量ポンプ４３によ
って適当な速度で例えばポンプ５５からラインに噴射さ
れるのであり、このようにして新しい電解液を機械に供
給するのである。しばしば調粒剤と呼ばれる抑制剤はメ
ッキ処理において消費される。追加速度は、通常、単位
時間当たりのメッキ機械に付与された乾燥重量で表され
る。例えば１分当たりのミリグラム（ｍｇ／分）であ
る。その使用を表す他の方法は、必然的な物理的特性お
よび結合特性を与えられた或量の箔の製造に必要とされ
た乾燥精製剤の重要量（重量）の測定値である。本発明
によれば、約１キログラムの抑制剤が良好な銅箔の１メ
ートルトンを製造するのに典型的に使用される。

【００４０】電気メッキに使用される精製剤は、一般に
高分子水溶性コロイドおよびポリマーである。最も一般
的なのはゼラチン、動物膠、セルロースエーテル、ポリ
アクリルアミド等の有機抑制剤である。これらは別々に
使用できるが、混合物が好ましい。何故ならば、混合物
は単一抑制剤を使用して得ることが不可能な電着特性を
与えることができるからである。低分子量（１００００
以下）、高分子量ゼラチンおよびハイドロキシチルキル
セルロース、例えばハイドロキシエチルセルロースが高
い結合性および低断面輪郭高さを特徴とするマット組織
構造を得るのに高度に有効であることが見いだされた。

【００４１】図３は非常に詳細に一次出口陽極２５の終
端部２５ａを示している。これは、二次陽極２７から間
隔を隔てられ且つ電気的に絶縁されている。乱流状態の
電解液が間隙２６ａ内を上方へ向けて流され、主下縁出
口６１を通して第１領域から出て、そしてタンク５４内
の電解液の主本体に戻される。出口６１にて間隙２６ａ
を出たこの溶液は、コア箔の電着によって一次陽極に発
生した酸素気泡を取り去る。主溶液出口６１は、誘電性
の、例えばポリプロピレンのような絶縁樹脂で形成され
た絶縁ブロックに形成されたスロットである。この絶縁
ブロックは、陽極２５および２７を分離し電気的に絶縁
している。ヘッドタンク５４からの新しい電解液は分散
器６２を使用して間隙２６ｂ内に導かれる。この分散器
は二次陽極２７に隣接されて出口６１の上方に位置付け
られ、二次陽極２７はドラム面２３の後部２３ｂと相対
する。分配器６２は、例えば穿孔されたパイプをポリプ
ロピレンのような適当なプラスチックで作られた中空ブ
ロック６３内に配置して、形成される。第２電着領域に
おいては、新しい電解液の体積給送速度は間隙２６ｂに
層流状態の流れを維持するように十分に低い。このよう
な条件の下で４０００アンペアの直流電流が二次陽極２
７から間隙２６ｂ内の電解液を通して流されると、スー
パー陽極マット面が形成される（コアコイル上に）。こ
の面は図４（ｅ）に示されたマイクロ組織に似たマイク
ロ組織を有する。

【００４２】例えば、ポリポロピレンのような絶縁プラ
スチックで形成されたバッフル６４が主溶液出口６１の
上方に位置付けられ、間隙２６を横断してドラム２１へ
向けて延在し、上方へ流れる電解液を第１電着領域から
出口６１を通して出口間隙２６ａへ向けて強制するよう
になすことが好ましい。

【００４３】要約すれば、本発明は第１電着領域におい
て乱流状態での電解液の高速再循環を使用し、第２電着
領域において、層流状態での電解液の流れおよび高電流
密度を使用するのである。従って、箔（コア）の大部分
が乱流流れの状態の下で電着する。これは優れた機械的
特性（室温および１８０℃で引張り強度および伸びが高
い）を有する箔の製造の助けとなる。第２電着領域で作
られたマット面は従来の処理工程で作られるマット面と
似ており、普通の基体箔よりも格段に高い剥離強度を与
える。本発明により作られる箔の剥離強度は、箔のマッ
ト側が亜鉛または亜鉛−ニッケル防護層でメッキされ、
耐食処理され、そしてシラン下塗り剤で処理されたとき
に更に改善されるのである。本発明による典型的な箔は
約１．９７５ｋｇｆ／ｃｍ（１１ポンド／インチ）の剥
離強度を有し、マット側の粗さ（Ｒｚ）は約７．５ミク
ロン（３００マイクロインチ）を超えない。本発明によ
れば、電解液における通常の銅濃度より低い濃度が使用
できるのである。何故ならば、乱流状態が５０ｇ／リッ
トルのような濃度で良好な、気泡のない箔の製造の助け
となるからであり、また、銅濃度の低いことはより望ま
しいマット面の形成を促進するからである。

【００４４】上述した技術は、プレプレグを使用したと
きに箔とプレプレグとの間の相互固定が金属とプレプレ
グのポリマーとの間の接着力の化学的増大と組み合っ
て、剥離強度を改善したのである。これは全ての剥離強
度が機械的な相互固定により達成された従来の状況とは
異なるのである。

【００４５】本発明による方法および装置は基体箔すな
わちコイルの形成と、結合処理を１段階処理として組み
合わせるのであり、この１段階処理においては、電着処
理の間にドラム面２３のあらゆる特定部分がまず最初に
第１電着領域にて一次陽極２４および２５に向き、次に
第２電着領域にて二次陽極２７に向く。第１領域におい
ては、質量移動の考慮によって決定される限界電流密度
よりも格段に低い電流密度を使用して、箔の比較的滑ら
かな面側であるコアおよびマット面が作られる。これら
の条件の下で、箔のコアは小さな稠密に詰まった粒で構
成され、これは抑制粒子を含有する箔の物理的特性の優
越性を保証する。箔コアのマット面は非常に稠密に詰ま
った円錐形の微細形状（頂点および谷）で構成され、こ
の頂点は典型的には約３．７５マイクロ（１５０マイク
ロインチ）の高さで、互いに約３．７５ミクロン（１５
０マイクロインチ）の間隔とされる。第２領域において
は、頂面を銅箔の皮で覆われた回転ドラム２１が二次陽
極２７に相対して徹底的に異なる状態の下に進入する。
ここでの電流密度は第１領域の電流密度の２〜３倍であ
り、それ故にその値は限界電流密度に非常に近い。それ
故に、第２領域においては、質量移動特性は一次陽極２
４および２５に相対する第１領域におけるよりも著しく
劣る。このような条件の下で、銅結晶の成長は電界指向
となり、これは図４（ｅ）に示されるような若干丸みの
多い微細突起を生じる。これはマット面の面積部分を格
段に向上し、それ故、改善された結合能力（高い剥離強
度）を有する箔を形成する。このような微細突起は従来
処理（米国特許第３，８５７，６８１号および第４，５
７２，７６８号に記載されているように、樹枝状層に続
く装飾層）と同様に作用するが、実際的にいっそう良好
である。何故ならば、これらの微細突起が従来処理のよ
うに粒子ではなくてより硬い銅で構成されるからであ
る。また、よりしっかりとコアに対して結合され、それ
故に「処理材の移動」に与えられることがより少ないか
らである。電解液３３において、第２領域は終り、結合
処理も完了され、マット側および処理の組み合わせ高さ
が、ここに記載した実施例では、約７．５ミクロン（３
００マイクロインチ）となる。この製品は薄い銅箔とし
て参照される。

【００４６】調粒剤（抑制材）の挙動は本発明のドラム
処理方法の連続運転において重要となる。一般に知られ
ていることとして、電気メッキの範疇では、このような
抑制材は滑らかな小粒付着を促進する。しかしながら、
この工程処理の電流密度がその限界値に達するとき、精
製材が電界指向の樹木様、すなわち樹枝状の付着を促進
する。従って、電着が第１電着領域にて一次電極２４お
よび２５によって限界電流密度よりも格段に小さい電流
密度で行われると、精製剤が微細粒子の付着を助けて強
力な箔形成を助けるのである。しかしながらドラムが第
２領域へ回転すると、電流密度がその限界値に達する二
次電極領域では、精製剤がより球状の微細突起の形成を
促進する助けをなし、これが優れた結合能力を発揮す
る。

【００４７】本発明の実施によって得た改善の結果は次
のように説明される。第１領域におけるよりも第２領域
において拡散層が厚いだけでなく、ドラムが第２領域に
進入すると、箔の外面はマット側の良好が成長した微細
形状を有するのである。

【００４８】図５に示されるように、箔３４のマット側
はなめらかでないだけでなく、頂点３４ａおよび谷３４
ｂで構造されている。頂点から谷までの振幅（Ｒｚ）は
拡散層厚さ（ｔ）にほぼ等しい寸法を有するので、拡散
層は表面形状には従わず、谷におけるよりも頂点におい
て薄くなる。この拡散層がマット面の平均的な頂点−谷
の深さよりも十分に厚くなければ、抑制剤の濃度はコア
からの距離に直接に関係してくる。この結果、二次陽極
の付着は頂点に主として行われ、重合材のような基体に
対する結合力が良好な球状キャップ（図４（ｅ）に示さ
れるように）を形成する上で有利となる。

【００４９】要約すれば、本発明の実施において付与さ
れる電流密度、電解液の流れ状態および抑制剤の上述し
たような独特な組み合わせが、優れた結合処理そして約
３００μｍを超えないマット高さの低い輪郭を有するコ
アの製造のための状態を生み出すのである。

【００５０】上述した因子は、単独ではこのような結果
を達成できない。例えば、電気メッキおよび銅箔製造に
おいてよく知られている高速流れのそれ自体によれば、
結合能力の極めて小さな滑らかなマット側の形成を助け
る一方、箔形成工程の終わりにおけるその領域内の高電
流密度は、十分な数の特別な種類および濃度の精製剤が
使用されないならば、大きすぎるマット高さ（乱流のあ
る場合またはない場合）を形成させることになる。

【００５１】従来の箔製造および処理工程に係わる段階
を排除することの明らかに経済的な利点は別として、本
発明はまた品質に関する利点をも提供する。記載したド
ラム処理は、低断面輪郭であり、断続のないことや、移
動や、瘤や、微細突起により、従来の処理よりも良好で
ある。

【００５２】箔の結合側の微細形状の実際の高さが典型
的に３００μｍよりも低いので、望ましくない箔を腐食
し去って所望の回路構造をプリント回路基盤に形成する
のに必要な実際の時間は、標準的な箔に比較してかなり
短縮される。また、基盤の誘電特性は改善される。

【００５３】低断面輪郭の箔は所望の横断面を与える。
これは微細な回路ラインの四角形の横断面に近い。これ
は良好なラインの解像度を与え、多層プリント回路基盤
の製造において層間の誘電厚さを改善し、また、基盤の
良好な寸法安定性を与える。

【００５４】図１および図３の装置の作動に関する実際
の例が以下に示される。好ましいメッキ装置において、
陽極間の間隔は電解液の強制流動を行えるように構成さ
れる。ポンプ（入口および出口陽極に別々に備えられる
のが好ましい）は、それぞれの陽極について７５７リッ
トル／分（２００ガロン／分）の流量を得ることのでき
るものとされる。例として、８００リットル／分すなわ
ち８００，０００立方センチメートル／分（ｃｍ³ ／
分）の流量が１５０ｃｍ（６０インチ）の幅で１ｃｍの
間隔の間隙、すなわち１５０ｃｍ² の横断面積を通して
流されるとするならば、このながれが間隙内に約１ｍ／
秒の電解液速度を発生することが見られよう。

【００５５】この処理に対する従来のやり方に比較して
このように劇的に改善された質量移動により、電解液の
非常に低い濃度がドラム作動を可能にするのである。事
実、本発明の経験的な使用により、優れた機械的特性お
よび非常に均一なマット側を特徴とする優れた１オンス
および１／２オンス箔が３５ｇ／リットルの銅濃度を有
する電解液を使用して製造できることが示された。この
ような濃度は、説明したように付着および処理方法の組
み合わせを更に実用的且つ多能的にするように十分に低
い。二次電極２７は全ての場合に主陽極２４および２５
に対してバイアスされて第１領域よりも第２領域に高い
電流密度を形成するようにされる。

【００５６】本発明の原理を理解する助けとなる更なる
説明が以下に与えられる。

【００５７】電着は２つの相（すなわち固体（陰極）お
よび液（電解液））の界面で行われる。電着の間、新た
な固体相が陰極面に形成（電着）される。これは次のよ
うに表される。

【化１】Ｃｕ² ＋２ｅ→Ｃｕ⁰

【００５８】金属は電着の間に陰極の近くで溶液から連
続的に除去されるが、陰極−電解液の界面における金属
イオン濃度は連続的に低下しない。何故ならば、何れか
の自然な代行（イオンの拡散、対流および電気的な移
動）によって金属イオンが電解液本体から陰極へ移動さ
れるからである。最終的には釣合い、すなわち安定状態
となって、このような代行により除去されるのと正確に
同じ割合で金属イオンが陰極に補充される。

【００５９】消費された金属濃度領域は陰極から遠くま
では広がらない。最大濃度変化は陰極に隣接の溶液の薄
い層内で生じる。これは、陰極フィルム、もしくはより
正確には拡散層または境界層と呼ばれる。この拡散層の
性質を理解することが、拡散理論を電気メッキに応用す
る上で主として重要である。

【００６０】陰極拡散層を薄い非常に限られた層として
抑制することは２つの流体力学的影響の作用による。こ
れらは、陰極面に対する液体の付着およびその液体の粘
性である。流体力学によれば層流流れにおいて表面近く
の液体は表面に対する付着によって実質的に速度がゼロ
となる。液体の粘性によってその速度は表面からの距離
に関して線形状態にてゼロから速やかに主流れの速度迄
になる。陰極に対する液体の付着およびその粘性抵抗
は、対流によって消費された溶液が陰極近くからの一掃
されることを阻止し、消費領域がそこに維持されるのを
保証する。一方、陰極から短い距離の位置において消費
した溶液を一掃するのに十分な速度を獲得する対流の垂
直成分がなければ、陰極拡散領域は厚さが不確定な状態
で成長することになるであろう。これは、抑制された流
れにおける接着および粘性の影響が大幅に落ちる場所の
陰極からの距離において、生じる。

【００６１】固体−液体の界面における流体速度はゼロ
であると考えられるから、固体表面に近い位置の速度は
必然的に小さくなる。しかしながら速度は表面からの距
離が増大するにつれて高まる。このことは電着の流体力
学および流れのメカニズムの概念の重要性を示してい
る。

【００６２】境界層と呼ばれているこの速度勾配は、電
解液の濃度勾配の存在、従って拡散層、限界電流密度、
電着における質量移動のメカニズム、そして電着構造
（それ故に特性）に対する質量移動の影響の存在に対応
する。

【００６３】「移動」という用語は、陰極にメッキが行
われるのと同様に迅速且つ豊富に銅イオンを陰極（箔の
マット側）に導く上で必要な運動および運動性を示唆す
る。

【００６４】イオンの移動に関する３つの方法のうちの
１つだけ、すなわち対流（自然なまたは特に人工的な電
解液のかき混ぜすなわち攪拌）が陰極にイオンの新たな
供給をもたらすのに非常に有効である。しかし、陰極自
体の表面では、また、その面から非常に短い距離につい
て（境界層の厚さ）は対流は働かない。何故ならば、電
解液は殆ど不動状態にあるからである。速い移動はここ
で終わり、その最後の非常に短い距離ではあるが極めて
重要な距離（境界層の外端から陰極の表面まで）は、イ
オン移動の力、移動、拡散の最小有効モードによって切
り抜けねばならない。拡散は、濃度勾配の結果として、
イオン化されまたは帯電されていない化学核種が溶液を
通して移動することである。これはイオンまたは分子の
不規則運動の結果であり、様々な核種が溶液を通じてい
っそう均等な分散を生じる傾向を見せる。従って陰極に
近い核種の消耗は、溶液の主体部分から陰極へ向かうそ
れらの核種の運動を生じるのである。

【００６５】電気に近いこの傾向は、何れの化学核種の
濃度も溶液の主体部分におけるそれらの濃度とは相違し
ており、拡散層と呼ばれる。拡散層と溶液の主体部分と
の間の境界ははっきりしたラインを引くことができな
い。その領域として任意に定義されてきており、そこに
おいては何れの核種の濃度も溶液の主体部分の濃度と１
％以上相違する。この領域においては、説明したように
対流は無視できる。

【００６６】拡散速度Ｒは電極における濃度勾配に比例
する。この比例定数Ｄは拡散定数と呼ばれている。この
速度は次のように表される。すなわち、

【数１】Ｒ＝Ｄ（Ｃｏ−Ｃｅ）／δＮ ここで、Ｃｏは主体部分の濃度、Ｃｅは電極表面におけ
る濃度、そしてδＮは拡散層の有効厚さ（しばしばネル
ンスト厚さと呼ばれる）である。ＣｅとＣｏとの差は濃
度の偏りを生じる。δＮが減少すると、拡散速度は増大
する。攪拌はδＮを減少させ、従って拡散速度を増大さ
せる。

【００６７】拡散は対流に比較して非常に遅く効果の小
さなモードの移動である。また、電着が行われる最大速
度に関してボトルネックが示される。

【００６８】電着処理の電流によって「メッキ処理」速
度が新たなイオンを「滞留」拡散層を通して陰極へ供給
する質量移動の能力よりも速くなると、イオンの界面濃
度はゼロになり、対応する電流密度は限界電流密度と呼
ばれる。

【００６９】電着物質は「結晶」であり、すなわち「ビ
ルディング（築造）単位」で構成される。各ビルディン
グ単位は相互に直角な３方向において繰り返される原子
配列である。連続状態として互いに接触して金属本体を
作り上げた結晶は粒と呼ばれる。電着物質の粒径および
配向は、非常に広い範囲で付着物質の「組織」または
「形態学」上の変化、例えば付着物質の巨視的および微
視的な結晶の特質の変化を与える。

【００７０】先に注目したように、結晶の成長は最初に
核または微小な新しい結晶を形成するのであり、既存の
結晶の成長がこれに続く。核生成速度を高める如何なる
「メッキ状態」も結晶数を増大させる傾向を見せるので
あり、この逆の状態はこの増大を抑制する。

【００７１】用語「メッキ状態」は陰極−電解液の界面
に金属イオンの補充状態、別の言葉で説明すれば質量移
動、を示すことを意図されている。質量移動を増大させ
るこれらのメッキ状態はまた既存の結晶の成長を促進す
る。一方、質量移動を減少させるこれらの状態は新しい
核の形成を促進する。これらの２つの過程の比率（新し
い核の形成と既存の結晶の成長の関係）は電着物質の組
織を決定する。これに続いて、質量移動が電着物質の組
織を決定する。

【００７２】更に、質量移動の式からＪ／Ｊｄｌ比は拡
散層の厚さに大きく依存することが見られる。これは更
に電解液の流体力学、この実施例では陽極−陰極の間隙
内の流体力学状態に依存する。

【００７３】質量移動速度は電解液の主体部分における
イオン濃度と界面におけるイオン濃度との差に比例し、
拡散層の厚さに反比例する。本発明はこの関係を有利に
使用している。

【００７４】従って、第１電着領域において箔コアの電
着に応答して、高い電解液速度と中間手的な電流密度と
による優れた質量移動の状態の下で、拡散層は非常に薄
くなり、また、電解液の主体部分における銅濃度および
液体−固体の界面における銅濃度の差は極めて低くな
る。このような状態の下で、そして更に精製剤の存在す
る中で行われた銅メッキは、微細粒および稠密に詰め込
まれたベース指向の結晶で構成されたマイクロ組織を有
する。このようなマイクロ組織の結果として、箔コアは
プリント回路工業で絶対的に必要とされる優れた機械的
且つ冶金学的特性を付与されるのである。コアの外面は
稠密な円錐形の微細な頂点と谷で構成される。

【００７５】連続する第２電着領域では、電解液は第１
領域と同じであるが、質量移動を決定する他の状態が意
図的に構成されており、少ない質量移動を有するように
維持されている。従って、このような状態は先行（第
１）の電着領域において形成されたコア付着物質の面に
おける微細頂点の上から、稠密に付着された電界指向の
マイクロ組織の電着を促進する。

【００７６】電界指向の成長状態は質量移動の少ないこ
とおよび付随する高い濃度の偏りの結果である。これら
の状態は、高い電流密度および電解液の層流流れ（すな
わち第１電着領域における強制対流に対して自然の対流
状態）の結果である。この結果拡散層は厚くなり、電解
液の主体部分の銅濃度と液体−固体の界面の銅濃度との
差は大きくなる。一方、Ｊ／Ｊｄｌ比は小さくなる。こ
のような状態の下で、また、更に精製剤の存在する中
で、銅電着は稠密な球状の微細突起で構成され、この微
細突起は先行（第１）の電着領域において形成されたコ
ア付着物質の面における微細頂点の上から、稠密に分散
された球状の稠密な微細突起で構成されるのである。こ
の球状微細突起の被覆は、箔のマット側に「結合処理」
を構成する。何故ならば、これは重合材のような材料に
対する結合に利用される表面積を格段に向上させるから
である。換言すれば、第２電着領域は箔のマット側に付
着を形成し、この付着は銅箔を重合材のような基体に結
合させるのに最善な粗さ因子（見かけの面積に対する実
際の面積の比）を特徴とする。

【００７７】要約として、２つの電着領域において、２
つの異なる関数を有する２つの非常に異なる（それらの
マイクロ組織に関して）電着の成長は、各領域に異なる
質量移動状態、特に流体力学条件および電流密度を構成
してそれを維持することで、達成される。上述の差によ
り、また、特に精製剤の存在により、例え両領域の電解
質が同じであっても、付着における非常に異なるマイク
ロ組織がそれぞれの領域で得られる。

【００７８】本発明はまた、精製座がマイクロ組織に対
して有する影響、およびそれ故に電着物質の特性および
機能的な応用例に対する影響に関して、精製剤の変則的
な挙動をも利用する。

【００７９】第１電着領域における優れた質量移動状態
（Ｊ／Ｊｄｌ比で表される）との組み合わせにおいて精
製剤は、付着物質の粒径を小さくし、従ってベース指向
の微細粒度で密集した電着を生じる助けをなす（要する
に、箔のコア（第１電着領域で形成された）特性および
機能が非常に良好であることを保証する構造を生じる助
けをなす）。一方、第２電着領域におけるように、少な
い質量移動状態と組み合わされて精製剤は電界指向の微
細瘤の付着を生じる助けをなす。この付着における個々
の粒子は箔の表面から外方へ突出し、微細球形状とな
る。このような球状の微細な付着は銅箔と重合材のよう
な基材との間の結合処理として優れた機能を果たす。

【００８０】質量移動に影響する処理における変数（電
流密度、銅イオン濃度、電解質温度、攪拌度合い）は同
じ程度の強さでないので、それらの効果は累加され、相
互依存し得る。従って、これらの変数の適当な選択およ
び量的制御によって、所望の電着組織を達成することが
できるのである。これは電着技術の機能を満たすのに最
適である。

【００８１】電着金属の電気結晶化（結晶の状態）は陰
極に対する金属イオンの質量移動によって影響される。
更に、この質量移動は電流密度と金属イオン（Ｃ）の主
体部分における濃度との比によって特徴付けられる。逆
に、電流密度の限界電流密度（拡散限界電流密度Ｊｄｌ
とも呼ばれる）との比は質量移動を限定するのに使用で
きる。このような比は次のように書き表せる。すなわ
ち、

【数２】 Ｖ−Ｃｕ⁺⁺の化学量論的係数 δ−拡散層の厚さ ｎ−陰極反応に伴う電子数（銅は２） Ｆ−ファラデー定数 Ｄ−金属イオンの拡散係数

【００８２】上述から、１形式の電着構造から他の形式
の構造への変化はＪ／Ｊｄｌ比またはＪ／Ｃ比を変化さ
せることで達成できる。

【００８３】高い剥離強度をマット側の低いもしくは中
間的なＲｚ、全体的な一様性および満足できる見栄えと
組み合わせた処理段階、すなわち第２領域において付着
物質の電着を行う一組の状態を経験的に確立した。

【００８４】例えば、使用されたスーパー陽極は１１．
４３ｃｍ×１５２．４ｃｍ（４．５インチ×６０イン
チ）であり、１７平方デシメートルＤＣＭ² であった。
使用された最大電流は約３４００アンペアであり、電流
密度は２００アンペア／平方デシメートルであった。こ
れらの状態は「通常」の９５ｇ／１程度の銅濃度のを有
する電解液とともに使用された。高い剥離強度の箔が得
られた。明らかに、Ｃｕ濃度の低い電解液によれば、低
い電流密度が同様な形式の成長を保証することができ
た。

【００８５】一般的な規則として、一定レベルのゼラチ
ン追加速度においては、増大する電流密度は銅付着のマ
イクロ組織を連続成長から断続する多層の電界指向のマ
イクロ組織へと変化させると言える。

【００８６】しばしば精製剤と呼ばれる抑制剤の任務
は、恐らく電着および処理過程に影響する最も重要な因
子の１つである。

【００８７】一般に、一定した電流密度において、ゼラ
チンの追加速度を増大するとマットのマイクロ組織は次
第に基体指向形状から電界指向形状に変化すると言え
る。しかしながら幾つかの変則例があるように見られ
る。非常に低い濃度では、ゼラチンは銅の粒径を増大す
るように見える。濃度を高めると粒径は小さくなる（期
待されるに違いないように）。限界電流密度またはその
近くで、高い濃度のゼラチンは粉末状の付着物質を形成
するようになす。

【００８８】電解質の高い速度は、実質的に低い自由度
につき銅濃度の低下を可能にする。良好な無孔性の１／
２オンスの箔は３５ｇｒ／１程度の低い濃度で製造でき
た。しかしながら、銅濃度の選択は電流密度、電解液速
度および精製剤の追加速度の選択と密接に関連してい
る。一般的な法則として、低いＣｕ濃度においては低い
電流密度が強力に接着する微小瘤の形成を促進するのに
十分であると言える。

【００８９】質量移動においては、温度が極度に重要で
ある。何故ならば、それは拡散に劇的に影響するからで
ある。しかしながら、温度は銅濃度と同様に質量移動に
影響する。高い温度は付着物質のマイクロ組織をＣｕ濃
度の増大と多少とも同様に変化させる。この逆も真であ
る。温度を一定に維持するのが有利であり、約６５℃に
するのが最も好ましい。これは選択された温度が他の処
理パラメータによって変化されるとしてもそうである。

【００９０】最も好ましくは約１００ｇｒ／ｌの酸濃度
が使用されるが、しかしこれ以上またはそれ以下の濃度
も電解液に使用できる。

【００９１】電解液の速度は一様で低断面輪郭の高い結
合力のマイクロ組織を達成するための助けとなる。乱流
は拡散層を薄くし、これにより限界電流密度をいっそう
高い値にする。

【００９２】本発明のドラム処理装置は第１領域に３ｍ
／秒までの電解液速度を発生できるポンプを備え付ける
べきである。高い速度へ移動させることは高い剥離強度
およびＲｚの均一性の基準および銅箔の見栄えを受け入
れる機会を改善する。

【００９３】極端に低い濃度のゼラチンは構造に大きく
影響を及ぼす。従って箔の特性に大きく影響を及ぼす。
ゼラチンの１つの分子は非常に多数の銅イオンに影響を
及ぼし得るのであり、まさに及ぼすように見られる。ゼ
ラチンの吸着は銅付着処理および結合面の形成を抑制す
るモードに欠くことができないということには、疑問が
ない。電解液内のゼラチン分子は正に帯電されているの
で、ゼラチンが陰極で電気的な吸着を受けそうである。
ゼラチンの吸着は付着における結晶寸法を小さくする傾
向を見せる。付着の抑制剤としてのゼラチンの挙動は
（局部的な規模における）、局部的な付着速度を減少
し、偏りを増大させるのであろう。このような効果が金
属面における新しい結晶核の形成を高め、従って微細な
結晶組織を生み出す。次に微小規模においてゼラチンは
銅付着を一様にする作用を果たす。

【００９４】上述したように、拡散層の境界は陰極（成
長する箔のマット側）の形状輪郭に追従せず、頂点から
よりも谷の深さから位置される。それ故に、拡散層の有
効厚さは、局部的な濃度の偏りの変形を生じるような変
形を示す。陰極電位は一定であるから、金属付着の局部
的な速度差は銅イオンおよびゼラチン分子の拡散速度に
依存する。

【００９５】図５の概略的な横断面図は作動陰極（電解
質浴３３における箔３４のマット側）における活動的な
付着現象を示している。ゼラチン７１は頂点３４ａに蓄
積されている。何故ならば、拡散速度は拡散層境界から
僅かな距離につき比較的速い一方、谷３４ｂではゼラチ
ンの消費を維持するには拡散がゆっくり過ぎるからであ
る。銅付着は頂点では比較的抑制されるが谷ではそうで
ない。従って滑らかな面が形成されるのである。

【００９６】ゼラチンの「活動」は陰極面で行われる。
陰極のこの面は相間の物理化学的活動の場所であり、吸
着、化学的吸着、反応性および触媒作用のような現象に
応答する。明らかに、陰極処理において追加される薬剤
の衝撃的な活動およびメカニズムは、表面における物理
化学の範疇に属し、コロイド化学の関連する分野に近
い。

【００９７】ゼラチンおよびハイドロキシエチルセルロ
ースが電気メッキにおける追加剤として広く使用される
物質の例である。両者とも親水性のコロイドである。特
に複雑な構造、動物性ゼラチンのコロイド特性、その電
荷、フィルム形成特性は、広い範囲の工業的応用におい
て使用され、例えば保護コロイド、散乱および浄化剤、
乳化剤および非結晶性物質として使用されている。これ
らの応用例は実際に影響を与えるゼラチンが相間の界面
にて生じる様々な現象に関与することを示している。ゼ
ラチンが単独でこの方法に使用されるならば、結合力は
適当であってもマット高さは高過ぎる。ハイドロキシエ
チルセルロースは単独で、非常に低いマット高さを有す
る箔の製造を助けるが、結合力は低過ぎることになる。
低分子量（１０，０００以下）のゼラチンと、高分子量
（１０，０００以上）ゼラチンと、ハイドロキシエチル
セルロースとを４：１：１の比率で混合した混合物は、
高い結合力および低いマット高さを兼ね備えた箔を製造
する助けをなす。

【００９８】経験的な作業に基づいて、本発明の方法を
以下に記載するような電解質、調粒剤およびメッキ処理
上のパラメータを使用して実施するのが好ましい。

【表１】

【００９９】１オンス銅箔が本発明によって上述し且つ
図１および図３に示した形式のメッキ装置にて、表１に
示した最も好ましいメッキ処理上のパラメータ、精製剤
および電解質を使用して、作られた。箔はクロム酸塩の
層を電着し、次にグリシドキシ・シランを箔のマット面
にスプレー塗布して耐食処理を施された。図７は４５°
の入射角で撮影された顕微鏡写真（１０００倍）であ
り、形成された箔のマット面を示している。形成された
箔は次にエポキシ／ガラス繊維プレプレグに積層され、
剥離強度が測定されて１．９７５ｋｇｒ／ｃｍ（１１ポ
ンド／インチ）であると見いだされた。

【０１００】図８は上述のようにして、しかし主陽極の
みを使用し、二次陽極は電流を遮断して作られた箔のマ
ット面を示している。エポキシ／ガラス繊維プレプレグ
に積層の後、剥離強度が０．７１８ｋｇｒ／ｃｍ（４ポ
ンド／インチ）であると測定された。

【０１０１】図７および図８の比較から、図８の箔はマ
ット面（結合面）が微細な頂点および谷によって構成さ
れているのに対し、図７の箔はマット面が図８と同様な
微細な頂点および谷の上から球状の微細突起が付着され
て構成されているのが見られよう。更に、本発明の箔の
全結合面は拡大され、積層に際して溶融エポキシ樹脂が
このように形成された微細凹部の中に流れ込んで高い剥
離強度を達成する。

【０１０２】上述した本発明の更なる利点および改良は
この分野に熟知した者にとって容易に分かるであろう。
それ故に本発明は広義の概念において特定の細部、与え
られた装置および図示し説明された図解的な実施例に限
定されない。従って、発明の詳細な説明の欄に記載し、
また、それらの等価の本発明の概念の精神および範囲か
ら逸脱しないで、このような詳細から拡張できるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による箔付着および結合面の処理を兼ね
備えた装置の部分的に絵のような且つまた部分的に概略
とされた図面。

【図２】図１の構造を使用した付着、処理および箔仕上
げ装置の部分的に絵のような且つまた部分的に概略とさ
れた図面。

【図３】図１の装置の二次陽極部分を更に充足的に詳細
に示す一部絵画的な且つまた一部概念的な図面。

【図４】典型的な箔の横断面を示しており、（ａ）は従
来の通常の基体箔の断面図、（ｂ）は（ａ）の基体箔に
処理を施した断面図、（ｃ）は従来の低い輪郭の基体箔
の断面図、（ｄ）は（ｃ）の基体箔に処理を施した断面
図、そして（ｅ）は本発明による改良された基体箔の断
面図。

【図５】好ましい補完における拡散領域での抑制剤の作
用を示す図面。

【図６】プリント回路基盤の分野での応用および関連す
る使用のための銅箔を製造する従来技術の装置を示す図
面。

【図７】表１に示した最も好ましい処理パラメータを使
用して本発明により作った１オンス銅箔のマット面の顕
微鏡写真。

【図８】図７の箔と同様に、しかし二次陽極を切って作
った銅箔のマット面の顕微鏡写真。

【図９】従来の処理を受けた銅箔のマット面の顕微鏡写
真。

【符号の説明】

２１ ドラム陰極 ２３ ドラム面 ２４，２５ 一次陽極 ２６ 間隙 ２７ 二次陽極 ２８，２９ 電源 ３３ 電解質 ３４ 箔 ３９，４０，５４ タンク ４１，４２，４３，４４ 陽極 ４８，４９ 浴槽 ５０ 乾燥器 ５８ 溶解タンク ６２ 分散器 ６４ バッフル

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年７月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミシェル マチュー アメリカ合衆国ペンシルバニア州ベンサレ ム，シャレット コーマン スイーツ 1456 (72)発明者 ラウアー エム．マックェット ルクセンブルグ国エッテルブルック，レジ ダンス ル ムーラン，リュ デ ウォル ケン 164

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低断面輪郭の処理表面を有する金属箔を
   製造する電解方法であって、 （ａ）第１電着領域において濃密な金属イオンを含む電
   解液を通じて一次陽極から該陽極とは間隔を隔てられて
   いる陰極へ第１電流密度の電流を流す一方、前記電解液
   を前記陰極と一次陽極との間で乱流状態で循環させて前
   記陰極上にマット面を有する一次金属箔を電着させ、 （ｂ）第２電着領域において前記一次陽極とは電気的に
   絶縁され且つ前記陰極とは間隔を隔てられている二次陽
   極から濃密な金属イオンを含む電解液を通じて前記陰極
   へ前記第１電着領域における電流密度よりは大きな第２
   電流密度の電流を流す一方、前記第２電着領域において
   前記電解液を前記陰極と前記二次陽極との間で層流状態
   で循環させて前記マット面上に前記金属の微細瘤を電着
   させる諸段階を含むことを特徴とする金属箔を製造する
   電解方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された電解方法であっ
   て、前記第１および第２の電着領域の各々における前記
   電解液が微粒化剤を含むことを特徴とする金属箔を製造
   する電解方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載された電解方法であっ
   て、前記第１電流密度が約２０〜１００アンペヤ／平方
   デシメートル（Ａ／ＤＣＭ² ）の範囲にあり、前記第２
   電流密度が約１００〜３００アンペヤ／平方デシメート
   ルの範囲にあることを特徴とする金属箔を製造する電解
   方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載された電解方法であっ
   て、前記第１電着領域において前記電解液が前記陰極と
   前記一次陽極との間を少なくとも約０．８ｍ／秒の速度
   で循環され、前記第２電着領域において前記電解液が前
   記陰極と前記二次陽極との間を約０．１ｍ／秒もしくは
   それ以下の速度で循環されることを特徴とする金属箔を
   製造する電解方法。
5. 【請求項５】 請求項２に記載された電解方法であっ
   て、前記微粒化剤が少なくとも１つのゼラチンおよびセ
   ルロース・エーテルの混合物を含んでなることを特徴と
   する金属箔を製造する電解方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載された電解方法であっ
   て、前記電解液が異なる分子量を有するゼラチンとハイ
   ドロキシアルキル・セルロースとの混合物を含むことを
   特徴とする金属箔を製造する電解方法。
7. 【請求項７】 請求項２に記載された電解方法であっ
   て、 （ａ）前記陰極が前記電解液内に少なくとも一部を沈め
   た回転可能なドラム陰極であり、 （ｂ）前記電解液が約３０〜１００ｇ／ｌ（グラム／リ
   ットル）の濃度の銅および約４０〜１５０ｇ／ｌの濃度
   の硫酸を有する硫酸銅−硫酸溶液を含んでなり、ゼラチ
   ン／セルロース・エーテル調粒剤を含み、そして約３
   ７．８℃〜約８２．２℃（約１００°Ｆ〜約１８０°
   Ｆ）の温度に保持され、 （ｃ）前記電解液が前記第１電着領域において前記陰極
   と前記一次陽極との間を少なくとも０．８ｍ／秒の速度
   で循環され、 （ｄ）前記電解液が前記第２電着領域において前記陰極
   と前記二次陽極との間を約０．１ｍ／秒またはそれ以下
   の速度で循環され、 （ｅ）前記第１電流密度が約２０〜約１００アンペヤ／
   平方デシメートルの範囲にあり、そして （ｆ）前記第２電流密度が少なくとも約１００アンペヤ
   ／平方デシメートルで、限界電流密度を超えることはな
   いことを特徴とする金属箔を製造する電解方法。
8. 【請求項８】 請求項１の電解方法によって製造された
   銅箔。
9. 【請求項９】 請求項７の電解方法によって製造された
   銅箔。
10. 【請求項１０】 金属箔を電解によって製造する装置で
    あって、 （ａ）前部および後部を有する回転可能なドラム陰極を
    含んでおり、この装置は更に（１）第１電着領域であっ
    て、 （ｂ）前記陰極の前部から間隔を隔てられてその間に第
    １間隙を形成するようにされた少なくとも１つの一次陽
    極、 （ｃ）電解液を前記第１間隙において乱流状態に循環さ
    せる手段、および （ｄ）前記一次陽極から前記第１電着領域における電解
    液を通じて前記陰極の前記前部へ第１電流密度で電流を
    流す手段を含んでなる前記第１電着領域と、（２）第２
    電着領域であって、 （ｅ）前記一次陽極と電気的に絶縁され且つ前記陰極の
    後部から間隔を隔てられてその間に第２間隙を形成する
    ようになされた二次陽極、 （ｆ）前記第２間隙に電解液を導く手段、 （ｇ）電解液を前記第２間隙において層流状態に循環さ
    せる手段、 （ｈ）前記二次陽極から前記第２電着領域における電解
    液を通じて前記陰極の前記後部へ前記第１電流密度より
    も大きな第２電流密度で電流を流す手段、および （ｉ）前記第１間隙から電解液を抜き出す手段であっ
    て、該電解液を抜き出す手段が前記一次陽極および二次
    の陽極の間で前記一次陽極の終端部に隣接して配置され
    ており、また、電解液を導く前記手段が前記二次陽極の
    初端部と電解液を抜き出す前記手段との間に配置されて
    いることを含んでなる前記第２電着領域とを含んで構成
    されたことを特徴とする金属箔を電解により製造する装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載された装置であっ
    て、電解液を抜き出す前記手段と電解液を導く前記手段
    との間に配置されて、電解液を抜き出す前記手段へ向か
    うように前記第１間隙内で循環される電解液を方向付け
    するバッフルを更に含むことを特徴とする金属箔を電解
    により製造する装置。
12. 【請求項１２】 金属箔を電解によって製造する装置で
    あって、 （ａ）前部および後部を有する回転可能なドラム陰極
    と、 （ｂ）前記陰極の前記前部から間隔を隔てられ且つ相対
    され、終端部を有する一次陽極と、 （ｃ）前記終端部に隣接され、前記後部から間隔を隔て
    られた且つ相対された二次陽極と、 （ｄ）前記一次陽極と前記前部との間の空間から電解液
    を抜き出すために前記終端部に隣接配置された手段と、 （ｅ）前記二次陽極と該二次陽極に隣接する前記後部と
    の間の空間へ電解液を導くための手段と、 （ｆ）電解液を抜き出す前記手段と電解液を導く前記手
    段との間に配置され、前記陰極へ向けて延在するバッフ
    ルとを含んで構成されたことを特徴とする金属箔を電解
    により製造する装置。