JP2002038291A - 金属箔製造用陽極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 金属箔製造用陽極は、断面円弧状の電極
基体5 の内面に、同基体の幅に等しいかまたはそれ以下
の長さを有する短冊状の金属薄板製の複数枚の電極片6
を並列状に配置して電極基体に着脱自在に固着してな
る。電極基体と各電極片の間に金属薄板製の導電性スペ
ーサ9 を介在させる。電極片に一体化した少なくとも１
本のスタッドボルト7 とこれに螺合するナット8 で導電
性スペーサーと電極基体を締め付ける。 【効果】 電極が局部的に劣化した場合や電極が寿命に
達した場合、陽極を容易に部分的あるいは全体的に補修
または交換することができ、電極片の電極基体への取り
付け冶具による未通電部は発生せず、したがって電流が
集中するのを防ぎ、大量の電流を流すことができる。こ
の結果、金属箔製品をより効率的に得ることができ、か
つ金属箔製品の品質を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円筒形の回転陰極とこ
れの外側に対向状に配された断面円弧状の陽極を備え、
両電極間に通電することにより、回転する陰極表面に金
属を電解析出させ、この金属析出層を陰極表面から連続
的に剥離して金属箔を製造する金属箔製造装置に関し、
より詳しくは同装置の主構成要素である陽極の改良に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線基板等に用いる銅箔を電着
法で製造するには、通常、上記構成の金属箔製造装置に
おいて、回転する陰極表面に銅を電解析出させ、この銅
析出層を陰極表面から連続的に引き剥がして、銅箔とし
て巻き取る方法が広く用いられている。

【０００３】この銅箔電解製造装置の主構成要素である
陽極としては、従来から、鉛または鉛合金製のものが使
用されて来たが、鉛電極は比較的消耗が速く、溶け出し
た鉛による電解液の汚染、製品品質の低下等の問題があ
るため、最近、これに代わって、断面円弧状の電極板上
に貴金属酸化物からなる電極活性被覆層を設けた不溶性
陽極が種々提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、プリント回路基
板の高密度化に伴い、より薄く、より均一な厚さの銅箔
が求められるようになって来ている。上述のような不溶
性陽極の採用により、電解液の汚染、製品品質の低下等
の問題はある程度改善されたが、不溶性陽極を用いた場
合でも、電極活性被覆層の局部的な消耗のためその補修
が必要となる。しかし電極板は断面円弧状の一体物であ
るため、消耗部を補修するには電極板全体を取り替えな
ければならず、作業効率の上で問題がある。

【０００５】この問題を解決するために、特開平５−２
０２４９８号公報では、断面円弧状の電極基体の内面に
金属薄板製の複数枚の不溶性電極片を円弧方向に横並び
状に配置し、ねじ等の治具で着脱自在に固着してなる不
溶性陽極が提案されている。この陽極では、消耗部の補
修の際は、電極片を取り外して容易にこれを再活性化す
ることができるが、電極片の厚さは２ｍｍ以下と非常に
薄いため、消耗した電極活性被覆層を剥離する作業が困
難となる。また、電極基体と電極片の通電を良好に保つ
ために数多くのねじが必要となり、電極片の着脱に手間
がかかるばかりでなく、ねじ部分は通電不能であるため
通電斑を生じる原因となるなどの問題がある。

【０００６】特開平６−３４６２７０号公報では、断面
円弧状の電極基体の内面に金属薄板製の複数枚の不溶性
電極短片を円弧方向および幅方向に隙間なく隣接配置し
た電極が提案されている。この構成では、電極短片を電
極基体に固定するのに電極短片に一体化したボルトを電
極基体の貫通孔に通しナットで締め付けるが、電流はボ
ルトのみを通して流れるため未通電部が生じ、通電面積
が限定される。また、ボルトとナットの締め付けによる
電極短片の変形を防ぐため、電極短片と電極基体の間に
絶縁性のゴムを挿入することが提案されているが、通電
に伴う発熱により、ゴムが劣化する可能性が大きい。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
の諸問題を解決すべく工夫されたものであって、断面円
弧状の電極基体の内面に、同基体の幅に等しいかまたは
それ以下の長さを有する短冊状の金属薄板製の複数枚の
電極片を並列状に配置して電極基体に着脱自在に固着し
てなる陽極において、電極基体と各電極片の間に金属薄
板製の導電性スペーサを介在させ、電極片に一体化した
少なくとも１本のスタッドボルトとこれに螺合するナッ
トで導電性スペーサーと電極基体を締め付けてなること
を特徴とする金属箔製造用陽極である。

【０００８】本発明による金属箔製造用陽極において、
電極片および／または導電性スペーサは、白金族金属ま
たは白金族金属酸化物を含む電極活性物質被覆層が被着
されたものである。

【０００９】導電性スペーサーの厚さは、０．２〜６ｍ
ｍであってよく、好ましくは０．３〜３ｍｍ、より好ま
しくは０．５〜２ｍｍである。

【００１０】導電性スペーサーの材質は、白金、チタ
ン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムまたはこれらのい
ずれかを主体とする合金であってよい。

【００１１】電極活性物質は、好ましくは、金属換算で
イリジウムを６０〜９５重量％、タンタルを４０〜５重
量％含有する、酸化イリジウムと酸化タンタルの混合物
からなる。

【００１２】電極片および／または導電性スペーサは、
表面に厚さ０．５〜１５μｍのタンタルまたはタンタル
合金層を形成した後、更にその上に電極活性物質被覆層
を形成してなるものであってもよい。ここで使用される
タンタル金属はアモルファス、結晶性（α−タンタル、
β−タンタル）のいずれの状態のものであってもよい。

【００１３】電極片は電極基体の曲率に合わせて湾曲し
ていてもよい。また、電極片は更に複数枚に分割されて
いてもよい。

【００１４】電極片および電極基体の材質としては、金
属チタンやチタン−タンタル、チタン−タンタル−ニオ
ブ、チタン−パラジウム等のチタン基合金が好適であ
り、電極片に被覆する電極活性層を形成する物質として
は、イリジウム酸化物またはこれとチタン、タンタル、
ニオブ、タングステン、ジルコニウム等バルブ金属との
混合酸化物が好適である。代表的な例としてはイリジウ
ム−タンタル混合酸化物、イリジウム−チタン混合酸化
物等が挙げられる。この際、金属換算でイリジウムを６
０〜９５重量％、タンタルを４０〜５重量％含有する、
酸化イリジウムと酸化タンタルの混合酸化物が耐久性に
優れている。電極片の上に厚さ０．５〜１５ミクロンの
タンタルまたはタンタル合金層を形成した後、更にその
上に電極活性物質被覆層を形成すれば更に陽極としての
耐久性が向上する。

【００１５】本発明による陽極は、銅、ニッケルなどの
金属箔を製造するのに好適に用いられる。

【００１６】

【作用】本発明による金属箔製造用陽極では、断面円弧
状の電極基体の内面に、同基体の幅に等しいかまたはそ
れ以下の長さを有する短冊状の金属薄板製の複数枚の電
極片を円弧方向に横並び状に配置し、電極基体に着脱自
在に固着してあるので、電極が局部的に劣化した場合や
電極が寿命に達した場合、陽極を容易に部分的あるいは
全体的に補修または交換することができる。更に上記短
冊状の電極片を複数枚に分割すれば、電極片の中央部と
端部の劣化の程度に応じて電極片の分割片の交換が可能
となる。

【００１７】本発明の金属箔製造用陽極において、電極
基体に電極片を取り付けるには、電極基体と各電極片の
間に金属薄板製の導電性スペーサを介在させ、電極片に
一体化した少なくとも１本のスタッドボルトとこれに螺
合するナットで導電性スペーサーと電極基体を締め付け
るため、電極片の電極基体への取り付け冶具による未通
電部は発生せず、通電面積が広くなり、したがって電流
が集中するのを防ぎ、大量の電流を流すことができる。

【００１８】また、導電性スペーサは金属薄板でできて
いるので、給電部分の焼けつきの恐れがない。

【００１９】さらに、通電量に応じた導電性スペーサー
を使うことで、均一かつ安定した通電を確保することが
できる。導電性スペーサの両面に電極活性被覆層を設け
ると、表面の電気伝導性が長時間維持される。

【００２０】この結果、金属箔製品をより効率的に得る
ことができ、かつ金属箔製品の品質を向上することがで
きる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に実施例を示し、本発明をさ
らに詳細に説明する。

【００２２】実施例１ 図１および図２において、金属箔製造装置(1) は、直径
約２０００ｍｍ、幅１５００ｍｍの円筒状の回転陰極
(2) と、これの外側に対向状に配された断面半円弧状の
陽極(3) と、これらを収容する電解槽(10)と、得られた
金属箔を巻き取る巻取器(11)とを主たる構成要素とする
ものである。

【００２３】陽極(3) は電解槽(10)内にて電解液中に没
し、円弧中央部にて左右に２分割され、分割部に電解液
流通用のスリット(4) が形成されている。陽極(3) の各
分割部は、厚さ２５ｍｍのチタン製の断面四半円弧状の
電極基体(5) の内面に、同基体(5) の幅に等しい長さを
有する短冊状の金属薄板製の複数枚の電極片(6) （長さ
１５００ｍｍ、幅１００ｍｍ、厚さ３ｍｍ）を、基体の
幅方向に向け、かつ基体の円弧方向に横並び状に配置し
たものである。複数の電極片(6) によって電極基体(5)
の内面全面は覆われている。各電極片(6) はその外面す
なわち電極基体(5) との対向面に溶接で一体化された導
電性金属、チタン製のスタッドボルト(7) と、これに螺
着されたナット(8) とで電極基体(5) に着脱自在に固着
されている。電極片(6) の電解面すなわち内面と陰極
(2) の表面との間隔は１０ｍｍである。スタッドボルト
(7) は、各電極片に対して長さ方向に１５０ｍｍ間隔で
９本設置されている。

【００２４】複数の電極片(6) は下記の電極活性物質の
被覆操作を５回繰り返して作製した酸化イリジウムを活
性物質とする電極である。まず、材料としてのチタン板
を超音波洗浄により脱脂した後、＃３０のアランダムを
用いて全面に圧力４ｋｇｆ／ｃｍ^２ で約１０分間ブラ
スト処理を施し、この処理材料板を流水中で一昼夜洗
い、乾燥した。こうして得られた前処理チタン板の、電
極として使用される面（表面）に、下記に示す液組成の
電極活性物質被覆液を塗布し、これを１００℃で１０分
間乾燥し、さらに電気炉中で５００℃で２０分間焼成し
た（電極活性物質被覆層の重量組成比はＩｒ／Ｔａ＝７
／３）。

【００２５】 電極活性物質用原料液 ＴａＣｌ_５ ０．３２ｇ Ｈ_２ ＩｒＣｌ_６ ・６Ｈ_２ Ｏ １．００ｇ ３５％ ＨＣｌ １．０ｍｌ ｎ−ＣＨ_３ （ＣＨ_２ ）_３ ＯＨ １０．０ｍｌ

【００２６】電極として使用されない面（裏面）の導電
性スペーサに触れる部分には白金をメッキした。

【００２７】電極基体(5) と各電極片(6) の間には金属
薄板製の導電性スペーサ(9) が介在されている。導電性
スペーサ(9) は中心に直径１０ｍｍの孔を有する直径２
５ｍｍ、厚さ１ｍｍの円盤状のものであり、中心の孔に
ボルト(7) が挿通されている。

【００２８】導電性スペーサ(9) の両面には白金メッキ
を施した。

【００２９】上記構成の金属箔製造装置(1) において、
電解液として、硫酸：１００ｇ／Ｌ、硫酸銅：２５０ｇ
／Ｌ、添加剤として、にかわを含む水溶液を調製し、こ
れを電解槽(10)に陰極面での流速が２ｍ／ｓとなるよう
に供給し、両電極(2) (3) 間に８０Ａ／ｄｍ^２ の電流
密度で通電し、陰極(2) を回転し、陰極(2) の表面に銅
を電解析出させ、この厚さ３５μｍの析出銅層を陰極表
面から連続的に剥離して銅箔を製造した。得られた金属
箔を巻取器(11)に巻き取った。

【００３０】１００時間連続電解後に、銅箔の厚みを膜
厚計を用いて幅方向に１ｃｍ間隔で測定した。銅箔の厚
さ測定結果を表１に示す通りである。

【００３１】実施例２ 材料としてのチタン板を実施例１と同様の操作で前処理
した後、得られた前処理チタン板をスパッタリング装置
に入れ、ターゲットから２０ｍｍの位置に配置し、タン
タルスパッタリングを行った。得られた被膜のＸ線回折
を測定した結果、α−タンタルの回折パターンが認めら
れた。こうしてスパッタリングにより形成したタンタル
中間層の表面に、実施例１と同じ操作により電極活性物
質を被覆して電極片を作成し、実施例１と同様の導電性
スペーサを使用して、電極片を電極基体に取付けて陽極
を作製した。この陽極について、実施例１と同様の操作
で電解銅箔製造試験を行った。銅箔の厚さ測定結果は表
１に示す通りである。

【００３２】比較例１ 電極基体(5) と各電極片(6) の間には金属薄板製の導電
性スペーサ(9) を介在しない点を除いて、実施例１と同
様の操作により陽極を作製した。この陽極について、実
施例１と同様の操作で電解銅箔製造試験を行った。銅箔
の厚さ測定結果は表１に示す通りである。

【００３３】

【表１】

【００３４】銅箔の厚さのバラツキが１％以内のものを
「良」とし、１％を越え２％以内のものを「可」とし、
２％を越えるものを「不可」とした。

【００３５】表１から明らかなように、電極基体と電極
片の間に導電性スペーサを介在させた各実施例では、ス
ペーサのない比較例１に比較して、電極基体から電極片
への通電が良好でかつ均一であり、安定した電極活性物
質の消耗により寿命が長く、箔の厚さの均一性について
も、遙かに良好な箔が得られた。

【００３６】比較例１では電流が集中する部分の電極活
性物質の寿命が短くなるため箔厚のバラツキが大きくな
ると考えられる。

【００３７】

【発明の効果】本発明による金属箔製造用陽極では、電
極が局部的に劣化した場合や電極が寿命に達した場合、
陽極を容易に部分的あるいは全体的に補修または交換す
ることができ、電極片の電極基体への取り付け冶具によ
る未通電部は発生せず、したがって電流が集中するのを
防ぎ、大量の電流を流すことができる。この結果、金属
箔製品をより効率的に得ることができ、かつ金属箔製品
の品質を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 金属箔製造装置の例を示す垂直断面図であ
る。

【図２】 陽極の例を示す垂直断面図である。

【図３】 陽極の例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１：金属箔製造装置 ２：円筒状の回転陰極 ３：陽極 ５：電極基体 ６：電極片 ７：スタッドボルト ８：ナット ９：導電性スペーサ １０：電解槽

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面円弧状の電極基体の内面に、同基体
   の幅に等しいかまたはそれ以下の長さを有する短冊状の
   金属薄板製の複数枚の電極片を並列状に配置して電極基
   体に着脱自在に固着してなる陽極において、電極基体と
   各電極片の間に金属薄板製の導電性スペーサを介在さ
   せ、電極片に一体化した少なくとも１本のスタッドボル
   トとこれに螺合するナットで導電性スペーサーと電極基
   体を締め付けてなることを特徴とする金属箔製造用陽
   極。
2. 【請求項２】 電極片および／または導電性スペーサ
   が、白金族金属または白金族金属酸化物を含む電極活性
   物質被覆層が被覆されてなる、請求項１記載の金属箔製
   造用陽極。
3. 【請求項３】 導電性スペーサーの厚さが０．２〜６ｍ
   ｍである、請求項１または２記載の金属箔製造用陽極。
4. 【請求項４】 電極活性物質が、金属換算でイリジウム
   を６０〜９５重量％、タンタルを４０〜５重量％含有す
   る、酸化イリジウムと酸化タンタルの混合物からなる、
   請求項２または３記載の金属箔製造用陽極。
5. 【請求項５】 電極片および／または導電性スペーサ
   が、表面に厚さ０．５〜１５μｍのタンタルまたはタン
   タル合金層を形成した後、更にその上に電極活性物質被
   覆層を形成してなる、請求項２〜４のいずれかに記載の
   金属箔製造用陽極。
6. 【請求項６】 電極片が更に複数枚に分割されている、
   請求項１〜５のいずれかに記載の金属箔製造用陽極。