[发明专利]制作大表面积铜材的系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制作铜材的系统与方法，特别涉及制作大表面积铜材的系统与方法。

背景技术

铜电镀主要通过电化学作用使电解液中的铜离子还原成金属铜同时镀覆于阴极基材表面上，反应式如下所示：

阳极：H₂O           1/2O₂+2H⁺+2e^-

阴极：CuSO₄+2e^-  Cu+SO₄^2-

为了确保铜金属的镀覆质量，必需使电解液中的铜离子维持一稳定浓度。通常，业界利用强酸溶解铜金属的方式导入纯氧或空气以供给氧气，使铜金属氧化为铜离子，以维持电解液中的铜离子浓度，如下式所示：

Cu+H₂SO₄+1/2O₂       CuSO₄+H₂O

因此，快速且有效地使铜金属溶解成铜离子，即成为稳定地供应电解液中铜离子的重要因素。

铜金属的种类与形状与溶解速率有极高的关联性。一般而言，当使用整块铜板金属进行强酸溶解的铜金属氧化反应，提供电解铜箔的铜离子来源时，由于铜板金属原料与强酸溶液间的接触面积有限，故溶解效率不佳。一般业界常使用直径10mm以下的裸铜线作为电解液中铜离子来源。裸铜线为电线电缆产品的主要原料，以铜锭、电解铜板或纯铜熔铸并经伸拉制成8.0mm或2.6mm等各种线径。中国台湾专利第438909号公开了铜线的传统制造方法，该方法涉及在一分离的设备中进行熔融、铸造与热轧以生产直径7.94mm的铜棒，此铜棒再经冷拉及定期退火操作过程转换成铜线，该方法消耗很多能量且需要很多的劳动力与资本，且中国台湾专利第242654号中亦提到熔化塑制与热卷作业将增加产品受到额外氧化与材料潜在污染的机率。

虽然在相同重量下铜线比铜板具有更大的反应表面积，更适合作为电镀液中铜离子的来源，但是使用铜线比使用铜板需要付出更多的原料成本。因此，也有提出利用网板扩张机拉伸具有切痕的铜板形成铜扩张网板，再将该扩张网板用于强酸溶解的铜金属氧化反应来提供电解镀铜的铜离子来源，由此提高铜金属溶解效率的方法。然而，该方法所使用的铜板有来源限制，无法利用回收的固体铜料来制作电镀用大表面积铜材。

因此，目前仍需要一种以低成本制作、能够快速且有效地溶解于强酸溶液中以形成铜离子的电镀用大表面积铜材的制作方法。

发明内容

本发明主要目的是提供一种以低成本制作大表面积铜材的系统与方法。

本发明的另一目的在于提供一种利用回收固体铜料制作成大表面积铜材的系统与方法。

本发明的再一目的在于提供一种制作易溶于电解液的大表面积铜材的系统与方法。

本发明的又一目的在于提供一种制作作为电镀铜系统铜离子来源的大表面积铜材的系统与方法。

为达到上述及其它目的，本发明提供一种制作大表面积铜材的系统，该系统包括用以加热熔融固体铜料形成液态铜水的加热装置；用以接收该加热装置所形成的液态铜水，使铜水能够通过重力作用通过设于底部的开孔而流出的排流装置；以及用以冷却固化自该排流装置底部的开孔流出的液态铜水以形成大表面积铜材的冷却装置。

本发明又提供一种制作大表面积铜材的方法，该方法包括：加热固体铜料以形成液态铜水；通过重力作用使铜水通过排流装置底部的开孔；以及冷却固化自该排流装置底部开孔流出的液态铜水，形成大表面积铜材。

本发明的系统与方法所制作的大表面积铜材在硫酸铜液中具有优异的溶解率，适合应用于铜电镀工艺，作为铜离子供应源，可改善整体电镀系统的镀铜效率。

附图说明

图1是本发明制作大表面积铜材系统的方块图；

图2是说明本发明系统的第一具体实例；

图2a是说明本发明第一具体实例的桶状模具；

图2b是说明本发明第一具体实例的冷却水池；

图3是说明本发明系统的第二具体实例；

图4是说明本发明系统的第三具体实例；

图5是说明本发明系统的第四具体实例；以及

图6是本发明制作大表面积铜材方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

110 加热装置                  120 排流装置

130 冷却装置                  210、310、410、510 坩埚