(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する陰極ドラムと、これに対向する断面円弧状の陽極とからなる電解金属箔製造装置において、断面円弧状の陽極が断面半円弧状の下部陽極と、半円弧の両端に沿ってパッキング部材を介して下部陽極に密接された２つの断面劣弧状の上部陽極とからなり、前記陰極ドラムが上方に着脱できるように断面劣弧状の上部陽極が開閉可能となっていることを特徴とする電解金属箔製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解金属箔の製造方法及びこれに用いられる電解金属箔製造装置に関し、より詳しくは、生産性に優れ、高品質の金属箔を連続的に製造することができる電解金属箔の製造方法及びこれに用いられる電解金属箔製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属箔、例えば、銅、ニッケル、亜鉛、鉄など又はこれらを含む合金箔を製造するにあたっては、一般に圧延法、電解法が知られている。圧延法は、複数の加圧ロールを用いて金属塊を順次延伸し、所定の厚さの金属箔を得るものである。
【０００３】
一方、電解法は、一般に図２に示すような装置が使用され、薄い金属箔を連続的にしかも、比較的安価に製造することができる。特にプリント配線板用電解銅箔を製造するために広く使用されている。
【０００４】
図２は、従来の電解金属箔製造装置の概略断面説明図である。この装置は、定速回転する陰極ドラム１と、断面半円弧状の下部陽極２とからなっている。この陰極ドラム１及び下部陽極２に囲まれた間隙６に、目的とする金属箔４を得るための金属イオンを含む電解液を電解液供給管３から所定量送液しながら両極間に直流を通電すると、陰極ドラム１の表面に金属が電着する。この電着した金属箔４を剥がし、金属箔巻取ロール５に連続的に巻き取ることにより電解金属箔が得られる。この装置を用いた電解金属箔の製造においては、目的とする金属箔の種類に応じて電解液組成、必要に応じて加えられる添加剤、液温、陰極材、陽極材、ドラム周速などを適宜選択し、所要の厚さの金属箔を製造する。
【０００５】
図２に示す従来の電解金属箔製造装置を用いて金属箔の生産性を高めるには、通電電流を増大させることが考えられる。これにより同一厚さの金属箔を得る場合、通電電流の増大に見合った分、金属析出量も増え、陰極ドラムの周速を上げることができ、単位時間あたりの生産量を容易に増大させることができる。
【０００６】
しかしながら、この対応には次のような問題点がある。すなわち、陰陽極の面積を変えないで電流を増大させるのであるから、当然、通電電流増大分が陰陽極電流密度の増大となり、金属箔の品質にも変動を与え、品質の悪化をもたらすことがある。例えば、電解銅箔の場合、適正な電流密度の範囲を超えると、銅箔面に縞模様の筋が発生する。これは一般に過度な電流による「ヤケ」と呼ばれる現象である。また、表面あらさの不均一、厚さの不適合などの不良が発生する。
【０００７】
これらの品質悪化に対しては、電解液組成、電解液濃度、電解液温度、電解液流速（送液量）などの基本的な製造条件を変更し、良品を得るための適正な条件を確立することが必要となる。これらの製造条件変更による適正条件の確立には、多大な時間が消費される。加えて、陰陽極電流密度の増大は、陰陽極材料の消耗度合いを高めるなどの支障となり、陰極ドラム、陽極などの保守点検、その交換頻度が多くなり、作業工数が増え生産性が悪化することにもなる。
【０００８】
また、新規に同一装置を増設すると、装置設置のためのスペースが必要となるほか、新規装置及びこれに付帯する設備への負担が増大する支障も生じることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来から使用されている装置を小幅に改良するだけで、金属箔を生産性よく製造することができる電解金属箔の製造方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、上記の電解金属箔の製造に好適に使用できる電解金属箔製造装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記する目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、新規な構造の陽極を採用することにより、陽極を小幅に改良するだけで他の製造条件を大幅に変更しなくても、生産性よく電解金属箔を製造できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、  回転する陰極ドラムと、これに対向する断面円弧状の陽極とからなる電解金属箔製造装置の陰極ドラム及び陽極に囲まれた間隙に電解液を供給し、陰極ドラムと陽極の間に直流電流を通電して陰極ドラム表面に金属箔を析出させる電解金属箔の製造方法において、断面円弧状の陽極として円弧の大きさが円周の１／２より大きいものを用い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。
【００１３】
本発明はまた、回転する陰極ドラムと、これに対向する断面円弧状の陽極とからなる電解金属箔製造装置において、断面円弧状の陽極が断面半円弧状の下部陽極と、半円弧の両端に沿ってパッキング部材を介して下部陽極に密接された２つの断面劣弧状の上部陽極とからなり、前記陰極ドラムが上方に着脱できるように断面劣弧状の上部陽極が開閉可能となっていることを特徴とする電解金属箔製造装置を提供するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の電解金属箔製造装置の一例を図１に基づいて説明する。陰極ドラム１はドラム形状の陰極であり、回転軸７を軸に回転し、ドラムの外周表面に金属を電着させる。陰極の材質としては、例えば、チタン、ステンレスなどが用いられる。陰極ドラム１の下半分の外周面に対向させて、断面半円弧状の下部陽極２が設けられている。下部陽極２には、その断面半円弧状の両端に沿って、劣弧状の２つの上部陽極１０がパッキング部材９を介して密接されており、陰極ドラム１の外周面と下部陽極２と２つの上部陽極１０とからなる断面円弧状の陽極との間には、一定の幅の間隙６が設けられている。この間隙の幅は通常１〜１０ｍｍである。陽極の材質としては、例えば、鉛、鉛合金、白金族系酸化物などが用いられる。下部陽極２と上部陽極１０は図１においては蝶番１１により両端部が接続され、上部陽極１０は開閉可能となっており、後記する陽極開閉手段８の作動に伴って、外側に開いたり、閉じたりすることができ、陰極ドラム１を上方に着脱できるようになっている。
【００１５】
下部陽極２と上部陽極１０との間に介在するパッキング部材９としては、絶縁性、耐食性を有する部材、例えば、厚さ２〜１０ｍｍのＢＲ（ブタジエンゴム）、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）などの弾性部材が好ましく用いられる。このパッキング部材９は、電解液供給口３から電解液が送液され、間隙６を満たし通過して上方へ溢流する際、下部陽極２と上部陽極１０間に密着性を与え、電解液の漏洩が防止される。
【００１６】
上部陽極１０の外側の面には、この上部陽極１０を開閉するための陽極開閉手段８の一端が取り付けられている。他の一端は本装置に近接して独立する支柱（図示せず）に固着されている。この陽極開閉手段８は、主に陰極ドラム１を必要時、例えばドラムを交換する際などに上部陽極１０を開閉させて陰極ドラム１を着脱できるようにするためのものであり、更には、下部陽極２にはさみ込まれるように配設された電解液供給管３を構成する配管部材などを交換する場合、又はこれらの保守点検時に上部陽極１０を開閉させるためのものである。この陽極開閉手段８は伸縮自在な機構を有するエアシリンダ、油圧シリンダなどによって可動させるものであり、少なくともその一端を上部陽極１０の両端部に取付けることが好ましい。
【００１７】
本発明の電解金属箔の製造方法は、断面円弧状の陽極として円弧の大きさが円周の１／２以上、好ましくは円周の７０〜９０％のものを用いているので、金属箔の性能面、外観面などの品質を同等に維持しながら通電電流を増大させることが可能となり、電流増に見合った生産量を得ることができる。
【００１８】
また、本発明の装置は、図１に示されているように陰極ドラム１に対向して下部陽極２と、陽極開閉手段８を取付けた上部陽極１０を設けてあるので、図２に示される従来の下方略半分の位置に陰極ドラム１と対向した下方略半分に設けた半円弧状の下部陽極２からなる電解金属箔製造装置に比べて、陰極ドラムの１の外周面の面積に対して好ましくは４０〜８０％、陽極の面積を増大させることができる。これにより金属箔の性能面、外観面などの品質を同等に維持しながら通電電流を増大させることが可能となり、電流増に見合った生産量を得ることができる。例えば、図２に示される従来のものに比べて本発明の装置を使用することにより２倍弱の生産量を確保することができる。
【００１９】
また、金属箔の品質向上のため、下部陽極及び上部陽極を更に分割又は形状変更するなどを行い、各陽極ごとに電流密度を変えて、通電することも可能であり、各種用途に適合する金属箔を容易に得ることもできる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例及びその比較例によって本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２１】
実施例１
図１に示すように、本実施例の装置では、回転軸７を有する直径１ｍのチタン製陰極ドラム１と対向させて、酸化イリジウム被覆チタン基材からなる断面半円弧状の下部陽極２及び２つの断面劣弧状の上部陽極１０からなる断面円弧状の陽極を設けた。下部陽極２と上部陽極３の端部間には、厚さ２ｍｍのＮＢＲゴム材からなる絶縁性のパッキング部材９を敷設介在させた。前記する下部陽極２と上部陽極１０の接合部には、それぞれ蝶番９を取付けるとともに、前記上部陽極１０の外側の面の両端部に上部陽極開閉手段８として、伸縮自在なエアシリンダの一端を取付け、他の一端は本装置外に立設した支柱（図示せず）に固着した。
【００２２】
また、下部陽極２及び２つの断面劣弧状の上部陽極１０からなる断面円弧状の陽極の円弧の大きさを円周の７５％になるようにし、陽極面積が下部陽極２及び上部陽極１０を合わせて、陰極ドラム１の外周面面積に対して７５％となるようにした。また、陰極ドラム１と下部陽極２及び上部陽極１０との間隙６は５ｍｍとした。
【００２３】
なお、上記する本実施例の装置では、図３に示すように上部陽極１０が陽極開閉手段８によって必要時に開閉させることが可能であり、例えば陰極ドラム１の保守点検時、本装置上方に設けたクレーン（図示せず）によって上部陽極１０を開口状態にさせて着脱させることができる。このとき、エアシリンダによって上部陽極１０が外側に開口角度３０°になるように設定した。
【００２４】
本発明の装置を使用して、電解液供給管３から電解液を間隙６に満たして両極（２，１０及び１）に通電し、金属箔を得るにあたり、硫酸酸性硫酸銅溶液を電解液として、下記に示す条件を適用して厚さ１８μｍの電解銅箔を製造した。
電解液組成
硫酸銅五水和物・・３００ｇ／リットル
硫酸・・１００ｇ／リットル
にかわ・・３ｍｇ／リットル
電解条件
電流密度（上部・下部陽極）・・８０Ａ／ｄｍ2
電解液温度・・５０℃
電解液送液量・・１２０リットル／分
通電電流・・２６，４００Ａ
得られた銅箔の特性等を表１に示した。
【００２５】
比較例１
図２に示される従来の電解金属箔製造装置を使用して、陽極２の面積が陰極ドラム１外周面の面積に対して５０％であったこと、電流密度が実施例１と同様になるように通電電流が１７，６００Ａであったこと以外は実施例１と同様の条件を適用して電解銅箔を連続製造した。得られた電解銅箔の特性を表１に示した。
【００２６】
比較例２
比較例１と同様の電解金属箔製造装置を使用して、通電電流を実施例１と同様にし、電流密度が１２０Ａ／ｄｍ2であったこと以外は実施例１と同様の条件を適用して電解銅箔を連続製造した。得られた電解銅箔の特性を表１に示した。
【００２７】
【表１】
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なお、引張強さ、伸び率、表面あらさ（マット面）は、ＪＩＳ  Ｃ  ６５１５に準拠して測定した。外観は目視により判定した。
【００２８】
実施例１は本発明の装置を使用した事例であり、比較例１に基づいて適正電流密度の範囲の中で通電電流を増大させると、比較例１（従来例）の生産量比率を１００％にした場合、１５０％に向上した。また、銅箔特性の品質も実用上プリント配線板用として良好であった。
【００２９】
一方、比較例２は、生産量比率が実施例１と同様に向上するものの電流密度の増大により、銅箔面に筋状の縞模様（ヤケ）が発生し、外観不良が多発し、銅箔特性の悪化も著しく、品質の低下が認められた。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば高品質の金属箔を生産性よく製造することができる。また、本発明の装置は省スペースで本発明の製造方法に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電解金属箔製造装置の概略断面説明図。
【図２】従来の電解金属箔製造装置の概略断面説明図。
【図３】本発明の電解金属箔製造装置の使用態様を示す概略断面説明図。
【符号の説明】
１  陰極ドラム
２  下部陽極
３  電解液供給管
４  金属箔
５  金属箔巻取ロール
６  間隙
７  回転軸
８  開閉手段
９  パッキング部材
１０  上部陽極
１１  蝶番
【図１】
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【図２】
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【図３】
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