(57)【要約】【課題】品質の良好な電気銅を良好な製造コストで作製できる銅の電解精製装置及びそれを用いた銅の電解精製方法を提供する。【解決手段】銅の電解精製装置１０は、銅の電解槽１７と、電解槽１７へ電解液を供給する電解液供給部１１と、チオ尿素及び塩酸を含む添加剤を電解液供給部１１へ供給する添加剤槽１２と、連続して供給される膠を連続的に溶解して作製した膠の水溶液を、電解液供給部１１へ連続的に供給する膠溶解槽１３とを備える。【選択図】図１
2011174113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅の電解槽と、
前記電解槽へ電解液を供給する電解液供給部と、
膠を除く添加剤を前記電解液供給部へ供給する添加剤槽と、
膠を連続的に溶解して作製した膠の水溶液を、前記電解液供給部へ連続的に供給する膠溶解槽と、
を備えた銅の電解精製装置。
【請求項２】
前記膠溶解槽に膠を連続して供給する膠供給部をさらに備えた請求項１に記載の銅の電解精製装置。
【請求項３】
前記膠を除く添加剤は、チオ尿素及び塩酸を含む請求項１又は２に記載の銅の電解精製装置。
【請求項４】
膠を除く添加剤を電解液供給部へ供給する工程と、
電解精製中に膠を連続的に溶解し、電解液供給部へ連続して供給する工程と、
前記膠を除く添加剤と前記膠の水溶液とを含む電解液を、前記電解液供給部から銅の電解槽へ供給する工程と、
を含む銅の電解精製方法。
【請求項５】
膠の水溶液を作製する際に用いる膠の計量を、前記膠の連続供給及び連続溶解と同時に連続して行う請求項４に記載の銅の電解精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅の電解精製装置及びそれを用いた銅の電解精製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅の電解精製では、一般に、電解槽に供給する電解液に、電気銅表面の外観を向上させるための膠を添加している（例えば、特許文献１又は２）。また、この電解液には、膠の他に、電気銅表面の外観を向上させるためのチオ尿素及び塩酸、さらには膠の腐食防止のための硫酸が添加されている。
【０００３】
図２は、従来の一般的な銅の電解精製装置２０の模式図を示している。従来の銅の電解精製装置２０は、電解槽２７、電解槽２７へ電解液を供給する電解液供給部２１、電解液供給部２１へ供給する添加剤が設けられた添加剤槽２２、添加剤槽２２へ供給する膠の水溶液が調整される膠溶液槽２３、添加剤槽２２へ供給するチオ尿素が設けられたチオ尿素溶解槽２４、添加剤槽２２へ供給する塩酸が設けられた塩酸槽２５、添加剤槽２２へ供給する硫酸が設けられた硫酸槽２６、及び、これらの各槽間に設けられたポンプｐ’１〜ｐ’６を備えている。電解精製装置２０において、膠は、まず、膠溶解槽２３で水溶液とした後、チオ尿素、塩酸及び硫酸が供給された添加剤槽２２にてそれらの添加剤と混合させる。このようにして添加剤槽２２で添加剤溶液を作製し、これを電解液供給部２１へ供給した後、電解液供給部２１から添加剤溶液が含まれた電解液を電解槽２７へ供給している。また、膠溶解槽２３で膠の水溶液を作製する際は、膠の計量や膠溶解槽２３への投入作業を人力で所定の作業時間（通常１日に１回）でバッチ処理を行っており、さらに添加剤溶液の調整についても同じ頻度で行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０４１５７１号公報
【特許文献２】特開２００５−３０７３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、膠の水溶液を添加剤溶液中に混合する場合、添加剤溶液には、塩酸や硫酸が含まれており、動物性タンパク質で高分子物質の膠がこれらの酸により分解され低分子化する。また、膠を塩酸や硫酸と混合させず、中性の水溶液中で、単独で電解液供給部へ添加させる場合、膠は腐食しやすいという性質を有する。
【０００６】
このように、酸による低分子化した膠、又は、腐食した膠が電解液に添加された場合、電気銅に対する膠効果の低下により、製品外観の不良や不純物品位の増加という品質劣化に繋がる。また、電気銅の品質を維持するために、酸分解、もしくは腐食された膠の影響を回避するために、膠の添加量を増やした場合には、電解液中に過剰添加された膠による電解液抵抗の増加が起こり、印加電圧を高電圧化しなければならず、消費電力の増大に繋がり、問題となる。
【０００７】
そこで、本発明は、品質の良好な電気銅を良好な製造コストで作製できる銅の電解精製装置及びそれを用いた銅の電解精製方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、鋭意検討した結果、膠を酸と混合させず、他の添加剤とは別に単独で電解液供給部へ添加し、且つ、膠の計量、溶解、添加の各工程を連続して実施することにより、酸による分解を抑制でき、新鮮な高分子状態の膠の水溶液を電解液中に添加でき、品質の良好な電気銅を良好な製造コストで作製できることを見出した。
【０００９】
以上の知見を基礎として完成した本発明は一側面において、銅の電解槽と、電解槽へ電解液を供給する電解液供給部と、膠を除く添加剤を前記電解液供給部へ供給する添加剤槽と、電解精製中に膠を連続的に溶解し、電解液供給部へ連続して供給することを可能とした膠溶解槽とを備えた銅の電解精製装置である。
【００１０】
本発明に係る銅の電解精製装置の一実施形態においては、膠溶解槽に膠を連続して供給する膠供給部をさらに備える。
【００１１】
本発明に係る銅の電解精製装置の別の一実施形態においては、膠を除く添加剤は、チオ尿素及び塩酸を含む。
【００１２】
本発明は別の一側面において、膠を除く添加剤を電解液供給部へ供給する工程と、電解精製中に膠を連続的に溶解し、電解液供給部へ連続して供給する工程と、膠を除く添加剤と膠の水溶液とを含む電解液を、電解液供給部から銅の電解槽へ供給する工程とを含む銅の電解精製方法である。
【００１３】
本発明に係る銅の電解精製方法の一実施形態においては、膠の水溶液を作製する際に用いる膠の計量を、膠の連続供給及び連続溶解と同時に連続して行う。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、膠を酸と混合させず、他の添加剤とは別に単独で電解液供給部へ添加し、且つ、膠の計量、溶解、添加の各工程を連続して実施することが可能となり、酸による分解を抑制でき、新鮮な高分子状態の膠の水溶液を電解液中に添加でき、良好な品質の電気銅を作製できる。また、高分子状態で膠を添加できる装置および方法であるため、過剰に膠を添加する必要がない。従って、低消費電力化に寄与し、さらに、従来、膠の腐蝕防止用に使用していた硫酸を使用する必要がなくなるため、製造コストの低減にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る銅の電解精製装置の模式図である。
【図２】従来の銅の電解精製装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（銅の電解精製装置）
銅の電解精製装置１０は、銅の電解槽１７と、電解液供給部１１と、添加剤槽１２と、膠溶解槽１３と、チオ尿素溶解槽１４と、塩酸槽１５と、膠供給部１６とを備えている。電解液供給部１１と添加剤槽１２との間、電解液供給部１１と膠溶解槽１３との間、添加剤槽１２とチオ尿素溶解槽１４との間、添加剤槽１２と塩酸槽１５との間、電解液供給部１１と電解槽１７との間には、それぞれ溶液の供給動力となるポンプｐ１〜ｐ５が設けられている。
【００１７】
添加剤槽１２には、チオ尿素溶解槽１４からポンプｐ３によって供給されたチオ尿素の水溶液と、塩酸槽１５からポンプｐ４によって供給された塩酸とが含まれている。
【００１８】
膠供給部１６は、貯蔵している膠を計量して切り出し、膠溶解槽１３へ供給する。膠溶解槽１３には、膠供給部１６から供給された膠と不図示の温水供給部からの温水とが混合されて形成された膠の水溶液が含まれている。
【００１９】
電解液供給部１１には、電解液と、膠溶解槽１３からポンプｐ２によって供給された膠の水溶液と、添加剤槽１２からポンプｐ１によって供給された添加剤溶液とが含まれている。添加剤溶液は、チオ尿素を含む塩酸で構成されている。
【００２０】
電解槽１７には、陽極となる粗銅と、電着面に銅を電着させることにより、製品となる電気銅を精製するための陰極となる銅製の母板とが、所定間隔を空けて設けられている。また、電解槽１７には、電解液供給部１１からポンプｐ５によって電解液が供給されている。ここで、陰極となる母板には、用途に合わせて種々のものを用いることができ、例えば、パーマネントカソード法（ＰＣ法）で電気分解を行う場合は、ＳＵＳ板等を用いても良い。
【００２１】
（銅の電解精製方法）
次に、電解精製装置１０を用いた銅の電解精製方法について説明する。
まず、図１に示した電解精製装置１０において、チオ尿素溶解槽１４に所定濃度のチオ尿素の水溶液を作製しておく。また、塩酸槽１５に所定濃度の塩酸を作製しておく。
続いて、チオ尿素の水溶液及び塩酸を、ポンプｐ３及びｐ４を用いて添加剤槽１２へ供給して撹拌混合する。
【００２２】
次に、添加剤槽１２内のチオ尿素を含む塩酸をポンプｐ１を用いて電解液供給部１１へ供給する。
ここで、添加剤槽１２から電解液供給部１１へのチオ尿素を含む塩酸の供給は、バッチ式で行ってもよい。すなわち、添加剤槽１２で、チオ尿素の水溶液及び塩酸の例えば一日分を一度に混合して貯蔵しておいたものを、電解液供給部１１へ供給してもよい。また、当該供給は、連続式で行ってもよい。すなわち、添加剤槽１２で、チオ尿素の水溶液及び塩酸を連続して混合し、必要量をその都度電解液供給部１１へ供給してもよい。
【００２３】
一方、膠供給部１６では、貯蔵している膠を計量して切り出し、膠溶解槽１３へ連続して供給する。不図示の温水供給部からの温水も、膠溶解槽１３へ連続して供給する。供給された膠は、温水と共に膠溶解槽１３内で撹拌されて１０分程度で溶解し、膠の水溶液が生成する。これと連続して、膠の水溶液を、ポンプｐ２を用いて電解液供給部１１へ供給する。
また、このとき、膠供給部１６による膠の計量を、膠の供給、膠溶解槽１３での膠の溶解、及び、膠溶解槽１３から電解液供給部１１への膠の水溶液の供給と同時に連続して行ってもよい。
【００２４】
添加剤槽１２から供給されたチオ尿素を含む塩酸、及び、膠溶解槽１３から連続供給される膠の水溶液は、電解液供給部１１内で電解液と共に撹拌・混合される。続いて、電解液供給部１１から電解槽１７へ、チオ尿素、塩酸及び膠を含む電解液をポンプｐ５によって供給し、この電解液を用いて電解槽１７内で銅の電解精製を行う。
【００２５】
本発明では、上述のように、膠供給部１６から連続して供給される膠を膠溶解槽１３内で連続的に溶解することにより作製した膠の水溶液を、電解液供給部１１へ連続的に供給している。このように、添加剤槽１２で塩酸と混合することなく、溶解した膠が直接電解液供給部１１へ供給されるため、酸による膠の分解が無く、膠を効率的に使用することができる。また、膠の腐食防止のための硫酸を添加剤槽１２へ供給する必要がなくなる。従って、製造コストが良好となる。また、連続して供給される膠を連続的に溶解し、電解液供給部１１へ連続的に供給するため、電解液供給部１１へ供給するまでに膠が水に溶解している時間が短く、膠の腐食を抑制でき、良好な品質の電気銅を提供することができる。また、膠の水溶液を作製する際に用いる膠の計量を、膠の連続供給及び連続溶解と同時に連続して行うため、製造効率が良好となる。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の実施例を示すが、これらは本発明をより良く理解するために提供するものであり、本発明が限定されることを意図するものではない。
【００２７】
（実施例）
実施例として、図１に示す構成の銅の電解精製装置を準備し、これを用いて銅の電解精製を行った。
具体的には、まず、長さ１２８０ｍｍ×幅５５５０ｍｍ×深さ１３４０ｍｍの電解槽に、縦１０６０ｍｍ×横９９０ｍｍ×厚さ４５ｍｍの粗銅板を５４枚、及び、縦１０４０ｍｍ×横１０４０ｍｍ×厚さ１０ｍｍの母板を５３枚、それぞれ１００ｍｍの間隔を空けて設けた。
次に、チオ尿素溶解槽に０．８３ｍｏｌ／Ｌのチオ尿素の水溶液を設け、塩酸槽に９．６ｍｏｌ／Ｌの塩酸を設けた。
次に、チオ尿素の水溶液及び塩酸を、添加剤槽へ供給して撹拌混合した。また、添加剤槽内の液温は、２０〜３０℃に保持した。添加剤槽内のチオ尿素を含む塩酸は、このようにして作り貯めをしておき、その内の必要量を電解液供給部へ供給した。
膠供給部では、貯蔵している膠を計量して切り出し、膠溶解槽へ連続して供給すると共に、温水供給部から温水も膠溶解槽へ連続して供給した。供給された膠は、温水と共に膠溶解槽内で撹拌されて１０分程度で溶解した。このとき、膠の水溶液は、濃度が０．５ｍｍｏｌとなるように調整した。続いて、生成した膠の水溶液を連続して、電解液供給部へ供給した。また、膠溶解槽内の液温は、３５〜４５℃に保持した。
続いて、電解液供給部内で、添加剤槽からのチオ尿素を含む塩酸、及び、膠溶解槽から連続供給される膠の水溶液を、電解液と共に撹拌・混合した。続いて、電解液供給部から電解槽へ、チオ尿素、塩酸及び膠を含む電解液を供給し、この電解液を用いて電解槽内で、２１０時間、電流密度３２０Ａ／ｍ2にて銅の電解精製を行った。
上述の実施例により、６３５０ｔの電気銅を得た。これに要した膠使用量は３５０ｋｇであり、消費電力量は３７０ｋＷｈであった。
【００２８】
（比較例）
比較例として、図２に示す構成の銅の電解精製装置を準備し、これを用いて銅の電解精製を行った。
具体的には、まず、長さ１２８０ｍｍ×幅５５５０ｍｍ×深さ１３４０ｍｍの電解槽に、縦１０６０ｍｍ×横９９０ｍｍ×厚さ４５ｍｍの粗銅板を５４枚、及び、縦１０４０ｍｍ×横１０４０ｍｍ×厚さ１０ｍｍの母板を５３枚、それぞれ１００ｍｍの間隔を空けて設けた。
次に、膠溶解槽に３ｍｍｏｌ／Ｌの膠の水溶液を設け、チオ尿素溶解槽に０．８５ｍｏｌ／Ｌのチオ尿素の水溶液を設け、塩酸槽に１０．０ｍｏｌ／Ｌの塩酸を設け、硫酸槽に１０．０ｍｏｌ／Ｌの硫酸を設けた。
次に、膠の水溶液、チオ尿素の水溶液、塩酸及び硫酸を、添加剤槽へ供給して撹拌混合した。また、添加剤槽内の液温は、２０〜３０℃に保持した。添加剤槽内の膠の水溶液、チオ尿素の水溶液、塩酸及び硫酸は、このようにして作り貯めをしておき、その内の必要量を電解液供給部へ供給した。
続いて、電解液供給部内で、添加剤槽からの膠の水溶液、チオ尿素の水溶液、塩酸及び硫酸の混合液を、電解液と共に撹拌・混合した。続いて、電解液供給部から電解槽へ、膠、チオ尿素、塩酸及び硫酸を含む電解液を供給し、この電解液を用いて電解槽内で、２１０時間、電流密度３２０Ａ／ｍ2にて銅の電解精製を行った。
上述の比較例により、６３５０ｔの電気銅を得た。これに要した膠使用量は４１０ｋｇであり、消費電力量は３７８ｋＷｈであった。
【符号の説明】
【００２９】
１０  電解精製装置
１１  電解液供給部
１２  添加剤槽
１３  膠溶解槽
１４  チオ尿素溶解槽
１５  塩酸槽
１６  膠供給部
１７  電解槽
ｐ１〜ｐ５  ポンプ
【図１】
2011174113.tif 000003
【図２】
2011174113.tif 000004