[发明专利]阴极电极材料和使用该阴极电极材料的用于制造电解铜箔的旋转阴极转筒

说明书

                          技术领域

本发明涉及用于制造电解铜箔的阴极电极。

                          技术背景

一般称电解铜箔时，多指通过电解工序和表面处理工序而制成的铜箔。这样的电解铜箔主要作为制造电子产业领域中使用的印刷电路板的基础材料。

电解铜箔的制造过程通常一直采用下述方法。电解铜箔(以经表面处理后的电解铜箔为基准时，严格地说，有时也称作电解铜箔的“粗(bulk)铜层”)的制造方法是：在使硫酸铜溶液等铜电解液流入转筒形状的旋转阴极(以下称“旋转阴极转筒”)和沿着该旋转阴极转筒的形状而对向配置的铅系阳极等之间的同时，通过电解反应使铜在旋转阴极转筒表面析出，该析出的铜成箔状态，然后将铜箔从旋转阴极转筒上连续剥离、卷绕。该过程示意地示于图2。在本说明书中，称该阶段的铜箔为“电解铜箔”。在该电解铜箔阶段，为未进行过防锈处理等表面处理的状况，刚电析后的电解铜箔呈活化状态，容易与空气中的氧结合、处于非常容易氧化的状态。

从与该电解铜箔的旋转阴极转筒接触的状态剥离的表面被转印了经过镜面抛光处理的旋转阴极转筒的表面形状，变成具有光泽的光滑面，因此，一般称其为光泽面。而析出一侧的电解铜箔表面由于析出的铜的结晶成长速度在各结晶面上是不同的，因此，其形状为山形的凹凸状，一般称其为粗糙面。该粗糙面用作制作包铜层压板时与绝缘材料贴合的面。

然后，在电解铜箔的表面处理工序中，进行粗糙面的糙化处理和防锈处理。这里，称该经过表面处理工序的铜箔为“表面处理铜箔”。对粗糙面的糙化处理是指在硫酸铜等溶液中通入称作过电镀(baking plating)条件的电流，使微细铜粒析出、附着在呈山形凹凸状的粗糙面上，然后立即在平滑电镀(levelplating)条件的电流范围内进行复电镀(覆盖电镀)，防止微细铜粒脱落。这样，在加工成包铜层压板时，表面处理铜箔的微细铜粒侵入绝缘树脂层，显示所谓的锚定效应。由此，称析出附着了微细铜粒的粗糙面为“糙化处理面”。

在表面处理工序中，在形成了糙化处理面的铜箔的正反面进行使用锌、锌合金、铬系金属等的金属电镀和使用苯并三唑、咪唑等有机试剂的防锈处理，然后，干燥、卷绕，得到成品的表面处理铜箔。

对电解铜箔品质的基本要求可大致分成①电解铜箔本身物性的拉伸强度、延展率、硬度、抗弯性等和②将电解铜箔用于印刷电路板时的剥离强度、浸蚀性能、抗蚀剂附着性能、焊剂附着性能等事后的特性要求进行考虑。对于电解铜箔，要满足这些特性要求，必须分成由电解铜箔的电解工序决定的特性和由表面处理工序决定的特性进行考虑。

然而，属于前述①的特性主要涉及主要是通过将硫酸铜溶液电解而得到的电解铜箔，基本上由表面处理前的电解工序中产生的物性决定。而属于前述②的特性基本上是随着电解工序中产生的、表面处理前的电解铜箔的析出结晶的状态、表面粗糙度等形状等与表面处理工序的条件的组合而变化的要素，需要非常细腻的控制。

举一个例子进行说明。若电解铜箔粗糙面的凹凸是不均一的，有差异，则在表面处理工序中，在使微细铜粒附着、形成于粗糙面、形成糙化面的阶段，在突出的凹凸部位会出现电流集中等，形成微细铜粒异常成长的地方，在极端的情况下，这些微细铜粒在浸蚀时被完全无法除去而残留。

因此，对于电解铜箔制造商而言，控制在电解工序中制造的电解铜箔的物性、使电解铜箔的粗糙面稳定为一定的形状一直是一个重大的课题。因此，对于电解铜箔的物性，视作铜析出条件时的电极材料、溶液组成、电解电流等多种因素成为控制的对象。

迄今作为电极材料而使用的旋转阴极转筒大致可分成镀铬的不锈钢材料和钛材料。只要改变电极材料的材质，就会对通电极化时的极化曲线的塔费尔(Tafel)斜率产生影响，并会大大影响铜电解时的析出效率。此外，根据铜析出一侧的存在状况，用作阴极电极的材料会对析出铜的结晶结构产生大的影响。

另一方面，在制造电解铜箔时，由于使用硫酸铜溶液等连续通电，进行长时间的电解，因此，由于被阴极极化的旋转阴极转筒的表面氧化膜和在使用钛转筒时的金属氢化物的形成等，继续使用会使铜的析出状态变得不均一。当脱离电解铜箔的管理水准时，要从电解槽中取出旋转阴极转筒，并需要重新研磨，所以，该旋转阴极转筒所需的管理维持费用非常大。

因此，需要一种容易维持且物性和形状方面良好的可制造电解铜箔的电解材料。