電解（ED）銅箔の製造 – 主要な工程

近年、エネルギー転換、持続可能性、そしてグローバルなサプライチェーンをめぐる地政学的な問題を背景に、電解銅箔が注目を集めています。さらに、電解銅箔は現代のデジタル社会において不可欠な素材であり、コンピュータや携帯電話から最も単純な電子機器に至るまで、あらゆる電子機器に使用されています。そのため、電解銅箔は、社会の将来にとって重要かつ戦略的な素材であると見なされています。

このブログ記事では、ED銅箔製造における主要な工程について解説します。まず、最も重要な工程である、チタン製ドラムを陰極とし、陽極を用いた電着プロセスから始め、続いて陽極を用いた表面処理について説明します。

電解プロセスとは、電流を用いて溶解した銅イオンを還元・析出させ、陰極であるチタンドラムの表面に金属箔のような薄い金属層を形成するプロセスである。

電解銅箔の品質は、電解に用いられる原料、電流密度、および添加剤によって大きく異なります。また、電解銅箔の表面粗さ値も変化します。なぜ電解銅箔の表面粗さが重要なのでしょうか？電解銅箔表面の平滑度や粗さは、さまざまな基板材料への密着性や、プリント基板上の銅箔を流れる電流に大きな影響（導体損失）を与えます。つまり、電解銅箔の表面が滑らかであればあるほど、電流の流れが良くなり（導体損失が減少）、高周波帯域での信号の流れもスムーズになります（伝送損失の低減）。

電解銅箔の電解プロセスには、B 陰極B とB 陽極B という2種類の電極が必要です。電解槽は、一般的にB チタン製の陰極ドラムB と、DSA®という陽極で構成されています。

陰極（チタンドラム）

電解プロセスを通じて、銅箔が還元され、陰極であるチタンドラムの表面に析出されます。この陰極は湾曲しているため、ドラム状の構造をしています。銅箔の厚さは、ドラムの回転速度と電流密度によって制御することができます。さらに、陰極であるチタンドラムの表面状態は、銅箔表面の粗さに影響を与えます。その結果、ドラムに面している銅箔の表面を、光沢のあるものにも、つや消し状のものにも仕上げることができます。

陽極および陽極構造

銅の電解プロセスにおいて、陽極も重要な役割を果たしています。製造プロセスを最適化するには、陰極であるチタンドラムの構造に合わせて陽極の形状を決定する必要があります。したがって、理論的には放射状の陽極が最良の選択であると言えます。しかし、コストやメンテナンスといった経済的な側面を考慮すると、着脱可能な陽極を採用することが最も適切な陽極構造であると言えます（上の図を参照）。

実際、デ・ノラ社は、このような電解銅製造プロセス用の陽極を製造しています。DSA®陽極は、他の陽極に比べて、長寿命や省エネなど、多くの利点があります。DSA®陽極の寿命は図3に示されています。この結果から、DSA®陽極は白金被覆チタン電極よりも寿命が長いことがわかります。DSA®電極の基材は、電解による変形や摩耗がほとんどありません。

図4は、硫酸中における陽極の電位を示しています。この図から、DSA®陽極がエネルギーの節約とエネルギーコストの削減に寄与していることがわかります。

• すべての陽極および陽極構造の設計（着脱式陽極、ラジアル型、セグメント型陽極）には、先進的あるいは特許取得済みの技術が採用されています。

• デ・ノラ社の陽極は、さまざまな動作条件下で使用可能であり、あらゆる品質および厚さ（極薄箔を含む）の箔を製造することができます。

電解銅箔の製造工程では、用途に応じてさまざまな表面処理が行われます。まず、銅箔の表面を洗浄して銅の結節を付着させます。これにより、銅箔の表面粗さが変化します。その後、銅箔の表面の酸化（酸化銅の生成）を防ぐために、防食処理が行われます。これにより、時間の経過に伴う銅箔の導電性能の低下を防ぐことができます。仕上げとして、銅箔を化学物質や熱から保護します。これにより、銅箔は幅広い化学物質や熱、さらには一部の物理的要因に対しても耐性を持ちます。

用途に応じてさまざまな種類の表面処理があり、銅箔にそうした特性を付与するため、各陽極はそのニーズに合わせてカスタマイズされています。

実際、デ・ノラ社は、電解銅箔の表面処理製造工程向けに陽極を製造しています。DSA®陽極は、他の陽極に比べて以下のような多くの利点があります。

• 省エネ

• 陽極の寿命が長い

• この用途に合わせた特性を備えている

陽極は各工程において重要な役割を果たしており、これらがなければ、 製造工程を効率的に進めることはできません。そのため、デ・ノラはお客様一人ひとりのニーズに最適なソリューションを提供し、製造目標の達成を支援することを目指しています。