JPH0693490A - 電解金属箔の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電解金属箔を得るにあたり、電解を中断する
ことなく電解中、通電時に、特には幅方向の不均一な厚
みを簡易に均一化することが可能な電解金属箔の製造方
法を提供する。 【構成】 定速回転する陰極ドラム１と、該ドラム面の
下方略半分の両側に対向配置させた陽極２とから構成さ
れる電解金属箔製造装置を用いて、前記両極の間隙７に
メッキ液を供給しながら通電し、陰極ドラム面に所定厚
みの金属箔４を電着形成し、これを外部の巻取ロール５
へ連続的に巻き取ることにより電解金属箔を製造するに
あたり、通電時に、少なくとも片側の陽極面の一部を、
金属箔厚み分布に応じた所定形状の絶縁体６で被覆して
電解金属箔の厚みを均一化する電解金属箔の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は箔厚みが均一な電解金属
箔の製造方法に関し、詳しくは、電解中に通電を中断す
ることなく、金属箔の幅方向の厚みの不均一を簡易に解
消することができる電解金属箔の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属箔を量産する方法としては電解法が
知られている。この電解法は、定速回転する陰極ドラム
と該ドラム面の下方略半分の両側に対向配置させた陽極
とから構成される電解金属箔製造装置を用いて、前記両
極の間隙にメッキ液を供給しながら通電し、陰極ドラム
面に所定厚みの金属箔を電着形成し、これを外部へ連続
的に巻き取って電解金属箔を得る方法である。

【０００３】電解法においては、メッキ液の金属イオン
を適宜選定することにより各種の金属箔が得られる。例
えば、銅箔、亜鉛箔、ニッケル箔などの純金属箔や、例
えば、鉄・ニッケル箔、ニッケル−コバルト箔、鉄・コ
バルト箔、ニッケル−クロム−コバルト箔、ニッケル−
コバルト−鉄箔などの二元、三元の合金箔等が得られ
る。

【０００４】これら電解法により得られる金属箔の基本
的な要求特性として厚みがある。厚みはバラツキがなく
均一であることが重要であり、この厚みを均一にさせる
ための要件としては、 供給するメッキ液の濃度、温度、流速、ｐＨなどを一
定に保つ。 陰極と陽極の間隙（極間距離）を一定に保つ。 通電量を一定に保つ。 陰極回転ドラムの回転速度を一定に保つ。 などがあり、これらの要件を常に保持することが大切で
ある。

【０００５】しかしながら、上記する装置を用いて例え
ば、陽極に不溶性陽極といわれる鉛、鉛合金、白金系被
覆チタンなどを用いて電解を連続的に長時間実施してい
ると、得られる金属箔の厚み分布、特に幅方向の厚み分
布が変動することがある。これは、均一の厚みが得られ
るように当初設定した陰陽両極の間隙が変動することに
よるものと考えられる。この間隙の変動は、通電時間に
比例して、不溶性陽極といえども陽極の損耗が局部的に
大きくなることによるものと考えられ、この損耗現象は
陽極両端部に著しい傾向がある。その結果、陰極面への
単位面積あたりの電流密度に影響を与え、電解金属箔の
両端部が中央部より薄くなって幅方向の厚み分布にバラ
ツキを生じることになる。そしてこのまま電解を続けた
場合、得られる金属箔には品質上許容し難い厚み不良が
発生する。

【０００６】従来、この厚み不良を解消させ、厚みを均
一化させるための操作としては、通電の停止、メッキ液
供給の停止、陰極ドラムの電解装置外への移設などの一
連の工程を経て、通電停止前の厚み分布データに基づい
て厚みの均一化のための陽極板の位置調整又は陽極面の
研削などを実施することが行なわれていた。したがっ
て、厚みの調整は上記工程で多くの時間と手間を要する
とともに、電解中断による生産量の低下を避けることが
できなかった。

【０００７】特開平４−３６４８９〜３６４９４号公報
によれば、箔厚み均一化用分割陽極を用いて、供給する
電気量を各分割陽極毎に個別に制御するか、あるいは、
その分割陽極の位置を個別に制御することにより、操業
中において厚みの修正を行うことが提案されている。し
かし、この先行技術は分割陽極を多数設けることにより
厚みを個別に制御することが可能という利点を有する反
面、多数の分割陽極から生じる電気的、構造的なトラブ
ルも多くなること、また、電源の設置に費用がかかるこ
と、メンテナンスが複雑で管理面上容易でないこと、仮
に一つの分割陽極にトラブルが発生したとき、やむを得
ず操業を中断せざるを得なくなることなどの問題点が予
想される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電解金属箔
を得るにあたり、電解を中断することなく電解中、通電
時に、特には幅方向の不均一な厚みを簡易に均一化する
ことが可能な電解金属箔の製造方法を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ため本発明者等は鋭意検討した結果、電解中、通電時に
少なくとも片側の陽極面の一部に、該面を被覆するため
の金属箔厚み分布に応じた所定形状の絶縁体を設けるこ
とにより、箔厚みの均一な電解金属箔が得られることを
見出し、この知見に基づき本発明を完成するに至った。

【００１０】すなわち、本発明は定速回転する陰極ドラ
ムと、該ドラム面の下方略半分の両側に対向配置させた
陽極とから構成される電解金属箔製造装置を用いて、前
記両極の間隙にメッキ液を供給しながら通電し、陰極ド
ラム面に所定厚みの金属箔を電着形成し、これを外部の
巻取ロールへ連続的に巻き取ることにより電解金属箔を
製造するにあたり、通電時に、少なくとも片側の陽極面
の一部を、金属箔厚み分布に応じた所定形状の絶縁体で
被覆して電解金属箔の厚みを均一化することを特徴とす
る電解金属箔の製造方法を提供するものである。

【００１１】本発明の電解金属箔の製造方法は、前述の
各種電解金属箔のうちで電解銅箔を製造する方法として
好適に用いられる。

【００１２】以下、本発明を図面を参照して詳細に説明
する。

【００１３】図１は電解金属箔を連続的に製造する電解
装置の断面図であり、本発明の方法に用いる絶縁体を片
側の陽極面上方部に設けた状態を例示している。

【００１４】図２は図１の平面図である。

【００１５】図３は図１及び図２に示した片側の陽極の
斜視図であり、陽極面上方部に本発明の方法に用いる絶
縁体を設けた状態を例示している。

【００１６】図１〜図３において、電解金属箔の製造
は、次のように行なわれる。

【００１７】定速回転（図１では矢印方向左回転）する
ステンレス、チタン、又はチタン合金などから選ばれる
金属製の陰極ドラム１と、該ドラム面の下方略半分の両
側に対向配置させた、例えば鉛、鉛合金、又は白金系な
どから選ばれる金属製の不溶性の円弧状の陽極２とから
構成される電解装置を用いて、前記陰陽両極の間隙７を
一定とし、その間隙７にメッキ液を一定量供給する。メ
ッキ液は所望する金属箔を電着形成することのできる金
属イオンを含有するメッキ液が適宜選択される。

【００１８】本発明においては金属箔が銅箔の場合、好
ましくは酸性硫酸銅メッキ液が用いられる。

【００１９】メッキ液を供給しながら直流を通電する
と、陰極ドラム１面上に金属箔４が電着形成され、得ら
れた金属箔４は外部の巻取ロール５に巻き取られる。

【００２０】金属箔の厚みは、陰極ドラムの回転速度、
メッキ液濃度、温度等、他の条件を一定とした場合、通
電する電流量に比例するが、電流を含めた他の条件を一
定とし、陰極ドラムの回転速度を加減することにより、
所望する適宜な厚みを有する金属箔が容易に得られる。

【００２１】本発明の方法は、上記する図１に示される
ような電解金属箔製造装置を用いて、例えば厚み５〜２
００μｍの銅箔、亜鉛箔、ニッケル箔などの各種純金属
箔や、前記した合金箔を連続的に電解を行って製造する
方法に適用するものであり、特には、金属箔の幅方向の
厚みにバラツキが生じた場合、これを解消させて均一な
厚みの金属箔を得るものである。本発明の方法は、次の
ように実施される。

【００２２】本発明の方法においては、電解中、通電時
に、電解槽３中の陽極２の少なくとも片側の陽極面の一
部を、金属箔４の厚み分布に応じた所定形状の絶縁体６
で被覆することにより、金属箔の厚みを制御する。金属
箔の厚み分布は電解中にに予め測定しておき、厚み分布
が均一でなくなったときに、絶縁体を設ける。金属箔の
厚みの測定は、例えば幅方向の厚みを測定するときには
少なくとも両端部と中央部の３箇所を測定し、必要なら
ば更に１０箇所以上を細かく測定しておく。このときの
測定箇所を同一の間隔にすると、後記する絶縁体の形状
と大きさを決定する際に好都合である。厚みの測定手段
は非破壊・非接触式膜厚計、マイクロメータ、一定面積
の重量を求め、各金属の固有の密度から算出する重量法
などがあり、要求される厚みの品質水準を考慮して適宜
な手段を選択することができる。例えば、プリント配線
板用の電解銅箔の場合は重量法により簡単に厚み測定を
することができる。重量法は、電解銅箔の所定部分を切
り出し、切り出した部分の重量を測定することにより厚
み分布を測定する方法である。

【００２３】絶縁体の形状や大きさは厚み分布に応じて
決定されるが、その形状の代表例は三角形、半円形、円
形、台形などや帯状などがあり、これら各種の形状、大
きさの絶縁材を用いて陽極面の一部を被覆することによ
り、陰極面の単位面積あたりの電流密度を低下させ、絶
縁体を設置した部分の厚みを薄くすることができる。

【００２４】また、絶縁体の材料はその表面が不導体で
あって、機械的強度や耐熱性、耐化学薬品性などに優れ
ていることが望ましい。例えば、プラスチック類が用い
られ、その中で硬質の塩化ビニル、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレ
ン）、アクリル樹脂などが好ましく使用される。また、
金属板に不導体樹脂、例えばフッ素樹脂、エポキシ樹脂
などを被覆したものや、絶縁テープ、メッキ用レジスト
インクなどを被覆したものでもよい。あるいは、表面が
不導体化したチタン板なども使用可能である。

【００２５】絶縁体の厚みは陰陽両極の間隙にもよるが
０．０２〜２０ｍｍ程度が好ましく、作製加工、取り扱
い強度などを考慮すれば実用上０．１〜１０ｍｍである
ことが特に好ましい。

【００２６】また、絶縁体の大きさは絶縁体によって被
覆される陽極面の被覆面積に相当し、電圧上昇から生じ
るコストアップを考えると被覆面積が陽極全面積の２０
％以下となるようにし、特には１０％以下となるように
被覆することが望ましい。

【００２７】また、絶縁体は少なくとも片側の陽極面に
陽極の曲面に沿って密着させるように外部の固定手段
（図示せず）と連結させて設けることが望ましく、厚み
分布に応じた前記種々の形状や大きさの絶縁体を厚みの
バラツキに応じて自在に設けられるようにすることが望
ましい。

【００２８】次に、電解中に得られた金属箔の厚み分布
データとそれに基づいて作製される絶縁体の形状につい
て図４により説明するが、絶縁体形状はこれらに限定さ
れるものではない。

【００２９】図４は、本発明の方法を実施する場合の絶
縁体を設ける前の電解金属箔の幅方向の厚み分布の基本
的例と、これと対応して作製する絶縁体形状例を、陽極
面の一部に設けた斜視図により例示する説明図である。

【００３０】図４を説明するとＮｏ．１の厚み分布例は
金属箔の幅方向の左端部、中央部、右端部（第２図で示
される場合の位置）の厚みを３点測定し、その傾向を示
したものである。この例の場合は、厚みが左端部＞中央
部＞右端部となるバラツキが認められるから厚みが大の
領域（左端部）の厚みを小さくさせるとともに厚みが小
の領域（右端部）の厚みを大きくさせることにより均一
化することが考えられる。そこでこれに対応する絶縁体
の形状は、左端部の厚みに対応する陽極面の被覆面積を
最も大きくし、右端部の厚みに対応する陽極被覆面積は
最も小さくさせるような三角形状の絶縁体６１を作製し
て陽極面を被覆すれば、被覆部周辺の陰極面における電
流密度分布としては、左端部＜中央部＜右端部となり、
電着形成される金属箔の厚み分布はこれにより調整され
て左端部＝中央部＝右端部となり厚み分布の均一化が図
れる。

【００３１】Ｎｏ．２の厚み分布例はＮｏ．１の逆の傾
向を示す例であり、Ｎｏ．１と同様の考え方に基づき、
絶縁体６２を作製し、Ｎｏ．１と同様に陽極面を被覆し
て設けられる。

【００３２】Ｎｏ．３、Ｎｏ．４の厚み分布例は中央部
に比べ両端部の厚みが大又は小の場合の例であり、Ｎ
ｏ．１と同様の考え方に基づき、絶縁体６３、６４を作
製し、Ｎｏ．１と同様に陽極面を被覆して設けられる。

【００３３】Ｎｏ．５、Ｎｏ．６は両端部のいずれかが
厚み大であり、中央部と両端部のいずれかがほぼ同一の
厚みの場合の例を示すものであり、これもＮｏ．１と同
様の考え方に基づいて絶縁体６５又は６６を作製し、Ｎ
ｏ．１と同様に陽極面の一部を被覆して設けられる。

【００３４】また、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６で例示した陽極
面に設けられる絶縁体の位置は、陽極面の上方部の一
部、また全部を被覆しているが、上方部に限定されるも
のではない。例えば、陽極面上方部から下方部までに達
するような帯形状の絶縁体６７、６８を作製してＮｏ．
５、Ｎｏ．６の厚み分布例に対応させた被覆であっても
上記とほぼ同様の厚み分布均一化の効果が得られる。

【００３５】

【実施例】図１に示す電解装置（チタン陰極ドラム：直
径１００ｃｍ、幅１５０ｃｍ、陽極：鉛合金製２枚 極
間距離２ｃｍ、ドラム回転速度２０ｍ／ｈ）を用いて硫
酸−硫酸銅メッキ液（温度；４５℃、濃度；硫酸銅３０
０ｇ／ｌ、硫酸８０ｇ／ｌ、ゼラチン５ｐｐｍ）を両極
の間隙に１２０ｌ／ｍｉｎの流量で供給しながら通電
し、設定厚み３０μｍの電解銅箔を連続製造中、陰極ド
ラムから剥離して得られる銅箔を幅方向厚み分布の測定
サンプル用として採取した。これを端部（左端部）から
同一間隔で中央を経て右端部まで１０×１０ｃｍのサイ
ズで５点切りだし、重量法によりそれぞれの厚みを求め
たところ、その厚み分布は図５のようであった。この製
造中の銅箔の厚み分布では中央部より両端部が厚くなっ
ている特徴を示しており、最大厚み（左端部３０．８μ
ｍ）−最小厚み（中央部２９．３μｍ）＝１．５μｍで
あった。また、平均厚みは３０．２μｍであった。

【００３６】そこで図５に示される厚み分布データに基
づいて、板厚２ｍｍの硬質塩化ビニル材を絶縁体とし、
これを図６に示されるような中央部にくぼみがある形状
とし、陽極の曲面に当接できるように加工し作製した。
この絶縁体を、最終厚み側の陽極面上方部を被覆するた
め、両極の間隙から陽極面に沿って挿入し、外部の固定
手段（図示せず）と連結して固定した。

【００３７】そして、陰極ドラムが挿入位置よりおおよ
そ一回転した後、上記同様に再度幅方向の厚み分布測定
用サンプルを採取し、厚み測定を行なったところ、図７
に示すような幅方向の厚み分布が得られた。

【００３８】この分布図（図７）では最大厚み（左端部
３０．３μｍ）−最小厚み（中央部２９．８μｍ）＝
０．５μｍであり、また、平均厚み３０．０８μｍであ
った。厚みのバラツキが設定厚み（３０μｍ）に対し、
本発明の方法を実施する前は５％を示していたが、本発
明方法の実施後は１．７％となり、図７からわかるよう
に、厚みが平均化し、均一な幅方向の厚み分布であるこ
とが認められ、電解を中断することなく継続して銅箔の
製造をすることができた。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、陰極ド
ラムを回転させることによる電解金属箔の連続的製造法
においては、従来は厚み分布に異常を認めた場合、通電
の停止、メッキ液の供給の停止、更に陰極ドラムを電解
装置から取り外し、陽極面の研削調整などの工程を順次
行なうことが厚みの均一化を図る上で不可欠であった。
これに対して、本発明の方法を適用すれば上記する複雑
な工程を省くことができ、電解操業中に陽極面の一部に
絶縁体を設けることにより、電解金属箔の厚み分布を均
一にすることが可能となった。

【００４０】このことは、通常の定期的な点検作業の他
は操業を停止させることなく、連続操業することがで
き、品質の向上とともに、生産量の増大と歩留の向上に
多大に貢献するものである。特に、優れた厚み精度が要
求されるプリント配線板用の電解銅箔の製造において、
本発明の方法が極めて有用であることが実証された。

【図面の簡単な説明】

【図１】電解金属箔を連続的に製造する電解装置の断面
図。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１及び図２に示した片側の陽極を示した斜視
図。

【図４】金属箔の幅方向の厚み分布の基本的例とこれに
対応して作製される絶縁体の形状を例示する説明図。

【図５】本発明の方法を実施する前の金属箔の厚み分布
を示す図。

【図６】図５の金属箔の厚み分布に対応して、本発明の
方法を適用して陽極面上方部に絶縁体を設けた状態を示
す斜視図。

【図７】図５の金属箔の厚み分布に対応し、図６に示す
絶縁体を設けた後の金属箔の厚み分布を示す図。

【符号の説明】

１ 陰極ドラム ２ 陽極 ３ 電解槽 ４ 金属箔 ５ 巻取ロール ６ 絶縁体 ７ 間隙 ６１〜６８ 絶縁体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定速回転する陰極ドラムと、該ドラム面
   の下方略半分の両側に対向配置させた陽極とから構成さ
   れる電解金属箔製造装置を用いて、前記両極の間隙にメ
   ッキ液を供給しながら通電し、陰極ドラム面に所定厚み
   の金属箔を電着形成し、これを外部の巻取ロールへ連続
   的に巻き取ることにより電解金属箔を製造するにあた
   り、通電時に、少なくとも片側の陽極面の一部を、金属
   箔厚み分布に応じた所定形状の絶縁体で被覆して電解金
   属箔の厚みを均一化することを特徴とする電解金属箔の
   製造方法。
2. 【請求項２】 電解金属箔が銅箔である請求項１記載の
   電解金属箔の製造方法。