(57)【要約】【課題】  陽極の部分的な電流集中を防ぎ、電流分布の均一化により箔厚みが均一で高品質な金属箔を長期に亘り高い生産性で製造するのに有意なアノードを提供すること。【解決手段】  電解金属箔製造装置においてドラム状の回転陰極の周面形状に沿って対向配置され、給電用フレームと該給電用フレームにビス止め手段により脱着可能に接合された陽極基体とを具備する電解金属箔製造用アノードにおいて、該ビス止め手段が、銅めっきされたビスを螺子孔に螺合させ且つ導電性低溶融合金を該螺子孔に溶着させるものであることを特徴とする電解金属箔製造用アノード。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解金属箔製造装置においてドラム状の回転陰極の周面形状に沿って対向配置され、給電用フレームと該給電用フレームにビス止め手段により脱着可能に接合された陽極基体とを具備する電解金属箔製造用アノードにおいて、該ビス止め手段が、銅めっきされたビスを螺子孔に螺合させ且つ導電性低溶融合金を該螺子孔に溶着させるものであることを特徴とする電解金属箔製造用アノード。
【請求項２】
前記給電用フレームが鉛又は鉛合金からなる場合において、前記陽極基体の給電用フレーム側の面に銅めっきが施され、該陽極基体の銅めっき面と前記給電用フレームとが導電性低溶融合金により溶着されていることを特徴とする、請求項１に記載の電解金属箔製造用アノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解により金属箔を製造する装置に用いられるアノードに関するものであり、詳しくは電解により金属箔を製造する電解金属箔製造装置において回転陰極式電着ドラムと共に用いられる円弧形状内面を有するアノードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、電解金属箔としては、特に印刷回路用銅箔が多量に利用されており、そのような金属箔の製造方法としては、電解反応を利用したものが知られている。この電解反応を利用した金属箔の製造装置としては、代表例として図１に示すドラム状の回転陰極を用いて、金属箔を連続的に製造するものが用いられている。図１において、電解金属箔製造装置１は、金属箔を電着させるドラム状の回転陰極２と、該回転陰極２の周面形状に沿って対向配置したアノード３と、回転陰極２とアノード３との間に回転陰極２の下方側から電解液４を供給する電解液供給手段１０とを備え、この供給手段１０から電解液を供給しながら電解反応により回転陰極式電着ドラム２周面に金属を電着し、電着した金属箔６が回転陰極２から連続的に剥がし取られる。
【０００３】
ところで、印刷回路用銅箔を代表として金属箔は、各用途に応じて強度、厚み均一性、表面性状等の様々な要求を満たすことが求められ、特に印刷回路用銅箔においては強度特性や表面性状はもとより、厚みの均一性が金属箔の品質として非常に重要なものとされる。
【０００４】
上記電解金属箔製造装置１においてアノード３は、図２にその外観が示されるように円弧形状を有しており、一般には鉛又は鉛合金やチタンを基盤（給電用フレーム）１０１として、その鉛基盤（給電用フレーム）１０１にチタン等の耐食性導電金属に酸化イットリウム等を被覆した陽極基体１０２を、耐食性導電金属のねじ１０３などで取り付けられ接合されたものが使用されている（図３を参照）。そして、電流は給電用フレーム１０１から接合された陽極基体１０２を通して流れる。
【０００５】
しかしながら、かかる取り付け方法では以下のような問題があった。すなわち、鉛又は鉛合金基盤を用いた場合には、鉛が軟質であるため、基盤に直接強い力でねじ止めができないことから接触抵抗が増大し、通電不良を生じやすく、更に、鉛の性質から電解液との接触に伴い、基盤の表面が徐々に酸化し、陰極との極間が大きくなるため均一な箔厚さを有する金属箔の製造が困難になるという問題があった。また、基盤材にチタンを用いた場合でも、ねじ止めのみの締めつけ圧力による接合では電解時における電解液の浸透や電流の停通の繰り返しによる基盤と陽極基体との接触状況が不均一となることは避け難かった。更に、ねじ止め部におけるわずかな隙間の存在により接合界面が酸化され不動態化することによっても通電不良が生じる。このように通電状況が不均一になるといわゆる通電ムラが生じ、電着物である金属箔の厚さが不均一となり、上述した箔厚みの均一性という金属箔の品質として非常に重要な要求に充分にこたえることは困難であった。また、通電不良は局部過電流を招き、電極被膜の酸化イリジウムが短時間で劣化することから早い時期での陽極基体の交換を余儀なくされていた。特に陽極が円弧形状内面を有する電解装置では、その構造の複雑さから、上記の問題が顕著に現れていた。
【０００６】
このような従来技術の問題点を改善するために、例えば、ねじの表面に白金めっきを施したり、ねじ止め加重を均一にするためトクル・レンチを使用する等、様々な提案がなされてきた。しかし、かかる技術により通電状況の不均一さはある程度改善され得たものの充分ではなく、安定した長期使用や大電流の通電に適したものではなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる背景技術に鑑み開発されたものであり、陽極の部分的な電流集中を防ぎ、電流分布の均一化により箔厚みが均一で高品質な金属箔を長期に亘り高い生産性で製造するのに有意なアノードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決すべく基盤（給電用フレーム）に陽極基体を取り付ける機構部について鋭意検討を行い、本発明を完成するに至ったものである。
【０００９】
すなわち、本発明により、電解金属箔製造装置においてドラム状の回転陰極の周面形状に沿って対向配置され、給電用フレームと該給電用フレームにビス止め手段により脱着可能に接合された陽極基体とを具備する電解金属箔製造用アノードにおいて、該ビス止め手段が、銅めっきされたビスを螺子孔に螺合させ且つ導電性低溶融合金を該螺子孔に溶着させるものであることを特徴とする電解金属箔製造用アノードが提供される。
【００１０】
本発明の一態様において、前記給電用フレームは、鉛、鉛合金、又はチタンからなり、また他の態様において、前記陽極基体は、チタン等の耐食性導電金属板に酸化イリジウム等が被覆してなる。
【００１１】
更に、前記給電用フレームが鉛又は鉛合金からなる場合においては、前記陽極基体として給電用フレーム側の面に銅めっきが施されたものが用いられ、該陽極基体の銅めっき面と前記給電用フレームとが導電性低溶融合金により溶着されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電解金属箔製造用アノードは、長期間に亘り基盤（給電フレーム）と陽極基体との接触状況が均一であり、基盤から陽極基体への安定で充分な電気伝導性が確保される結果、本発明のアノードを具備する電解金属箔製造装置を用いることにより箔厚みが均一で高品質の金属箔を製造することが可能となった。また、本発明のアノードを用いて長期に亘り安定な通電が確保されるため、アノードの長期使用による生産性の向上を図ることも可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の電解金属箔製造用アノードは、図１に代表される電解反応を利用した金属箔の製造装置１において、ドラム状の回転陰極２の周面形状に沿って対向配置される。そして、図２にその円弧形状の外観の一例が示されるように、給電用フレームである基盤１０１に陽極基体１０２を接合してなる。陽極基体１０２は、基盤１０１と同様の円弧内面形状を有し、複数枚に分割された厚さ１ｍｍ程度の耐食性導電金属板（例えば、チタン板）であって、その陰極と向き合う面に酸化イリジウム等の酸化膜（図示せず）が被覆されている。
【００１４】
本発明の電解金属箔製造用アノードは、基盤（給電用フレーム）と陽極基体とが、本発明者により見出されたビス止め手段により接合されており、該ビス止め手段により給電用フレームと陽極基体との間で、充分な電気伝導性を有する通電回路が確保され、且つ長期に亘り安定な通電が確保できるようになったものである。
【００１５】
本発明におけるビス止め手段とは、銅めっきされたビスを陽極基体及び給電用フレームに形成された螺子孔に螺合させ且つ導電性低溶融合金を該螺子孔に溶着させるものである。すなわち、ビスを螺子孔に螺合させることにより給電用フレームと陽極基体とを接合させると同時に、更に加熱により溶融した導電性低溶融合金をビスと螺子孔との隙間に充填し溶着させることにより、ビス止め部分が完全に一体化され、給電用フレームと陽極基体との間で充分な電気伝導性を有する通電回路が確保される。なお、本発明のビス止め手段において、陽極電極の給電フレームからの取り外しは、加熱により簡単に脱着可能である。
【００１６】
また、導電性低溶融合金は、電解液の硫酸に対する耐性を有し、且つ導電性に優れる低溶融合金であればよいが、耐食性に優れ、且つ融点が１５０℃以下の導電性低溶融合金が好ましく、また組成例としてはビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）等が好適に用いられる。導電性溶融合金の融点は、より好ましくは５５℃以上１００℃以下であり、特に好ましくは７０℃以上９０℃以下である。
【００１７】
本発明において、螺子孔への導電性低溶融合金の充填・溶着方法は特に限定されるものではなく、例えば、加熱溶融した低溶融合金中にビスを浸漬して該合金を付着させておき、この低溶融合金付着ビスを、加熱した螺子孔に挿入して螺合させ放置することにより溶着させてもよいし、あるいは螺子孔に加熱溶融した低溶融合金を塗布して該合金を付着させておき、ビス止め時に螺子孔を加熱しここにビスを螺合させ放置することにより溶着させてもよい。
【００１８】
本発明のビス止め手段において、ビスに銅めっきを施すのは、低溶融合金をビスに付着し易くするためであり、銅めっきに替えて銀メッキを施してもよい。
【００１９】
給電用フレームとなる基盤用材料としては、一般に鉛又は鉛合金やチタンが用いられる。ここで基盤として鉛又は鉛合金基盤を用いる場合には、上述したように鉛はその性質から電解液との接触に伴い基盤の表面が徐々に酸化し、陰極との極間が大きくなり均一な箔厚さを有する金属箔の製造が困難となるため、片面に銅めっきが施された陽極基体を用い、該陽極基体の銅めっき面と給電用フレームとを導電性低溶融合金により溶着させ接合することが好ましい。陽極基体の片面に銅めっきを施す理由は上述した理由の通りであり、また銅めっきに替え銀めっきを施してもよい。また、陽極基体の銅めっき方法としては、銅−硫酸の電解液を使用して電気分解を利用した電着により行うことが好ましい。
【実施例】
【００２０】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。但し、本発明が下記実施例に限定されるものではないことはもとよりである。
【００２１】
（実施例１）
基盤（給電用フレーム）として１２ｍｍ厚さのチタン板と、陽極基体として酸化イリジウムを被覆した１ｍｍ厚さのチタン板と、固定用ビスとして３ｍｍφのチタン製雄ねじ表面に銅めっきを施した雄ねじと、を用いて本発明のアノードを製造した。ここでビス止め手段は、下記組成を有する低溶融合金Ｔを銅めっき表面に付着させた雄ねじを、同じく低溶融合金Ｔを付着させた低螺子孔に１２０℃前後で加熱しながら螺合させることにより行った。低溶融合金Ｔとしては、Ｂｉ＝５０質量％、Ｐｂ＝３０質量％、Ｓｎ＝２０質量％の組成を有する低溶融合金（融点９０〜９５℃）を使用した。この合金Ｔは、電解液である硫酸に対する耐性に優れ、且つ導電性にも優れ、ビス止め部位において金属接着剤の役目を果たす。
【００２２】
このアノードを設けた電解金属箔製造装置を用いて金属箔を製造した結果、電流密度９０Ａ／ｄｍ２において１５０００〜１７０００時間使っても箔厚さの均一な金属箔を製造することができた。これに対し、本発明のビス止め手段を用いないアノードを用い同様の条件で金属箔を製造した結果、４０００時間を過ぎる頃から金属箔に厚さに不均一さが目立った。
【００２３】
（実施例２）
実施例１に対し、下記条件変更を行った以外は実施例１と同様の条件でアノードを製造し、該アノードが設けられた電解装置により金属箔を製造した。すなわち、給電用フレームとして厚さ７０ｍｍの鉛板に替え、陽極基体としてチタン板の酸化イリジウム被膜面とは反対側に銅めっきを施したチタン板を用い、更に低溶融合金ＴとしてＢｉ＝５０質量％、Ｐｂ＝２５質量％、Ｓｎ＝２０質量％、Ｉｎ＝５質量％の組成を有する低溶融合金（融点７５〜８０℃）を使用した以外は実施例１と同様の条件で本発明の電解金属箔製造用アノードを得、電解反応による金属箔の製造にこれを用いた。
【００２４】
その結果、本実施例においても上記実施例１と同様の結果が得られた。
【００２５】
（実施例３）
実施例２に対し、下記条件変更を行った以外は実施例２と同様の条件でアノードを製造し、該アノードが設けられた電解装置により金属箔を製造した。すなわち、給電用フレームとして厚さ７０ｍｍの鉛合金板（Ｐｂ＝９４質量％、Ｓｎ＝６質量％）に替え、低溶融合金ＴとしてＢｉ＝５０質量％、Ｐｂ＝２０質量％、Ｓｎ＝２０質量％、Ｉｎ＝１０質量％の組成を有する低溶融合金（融点５８〜６３℃）を使用した以外は実施例２と同様の条件で本発明の電解金属箔製造用アノードを得、電解反応による金属箔の製造にこれを用いた。
【００２６】
その結果、本実施例においても上記実施例１及び２と同様の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】金属箔電解製造装置の概略断面図。
【図２】円弧形状のアノードの構造を説明するための外観図。
【図３】円弧形状のアノードにおいて基盤と陽極基体との取り付け機構を説明するための概略断面図。
【符号の説明】
【００２８】
１…電解金属箔製造装置、２…回転陰極（電着ドラム）、３、１２０…アノード、４…電解液、５…電解槽、６…金属箔、７…ガイドロール、８…巻き取りロール、１０…電解液供給手段、１０１…基盤（給電用フレーム）、１０２…陽極基体、１０３…ビス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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