[发明专利]制备电解铜箔的电解装置和该装置制得的电解铜箔

说明书

技术领域

本发明涉及电解铜箔和连续制备电解铜箔的方法，更具体是涉及一种能使用添加了硫脲的硫酸铜溶液的技术。

背景技术

在铜的电沉积和电铸领域中，通常已知留在铜电解液中的电解副产物和杂质会大大地影响由电解获得的电沉积产物的物理性能。在电沉积产物中，电解铜箔用来形成电路，使印刷线路板中电流得以流通，因此必须提供所需水平的电阻。所以在电解铜箔的制造阶段，需要尽最大可能地除去不希望有的杂质和不需要的物质造成的沾污。通常可用多种方法除去留在铜电解液中不希望有的电解副产物和杂质，例如使用滤布、活性炭、离子交换树脂或类似材料。

在用于铜电解液的添加剂中，已知硫脲是一种能够使电解铜具有特别高硬度的化合物。因此，已经研究了许多种由仅加入硫脲的电解液大量制造电解铜的方法。

然而，加入铜电解液中的硫脲通过氧化反应(如电极氧化或氧气氧化)形成FD(甲脒化二硫)、其衍生物、硫代硫酸、连多硫酸(H₂S_nO₆)和由硫脲得到的其它分解产物。

这些由硫脲分解得到的产物难以使用滤布、活性炭、离子交换树脂或类似材料的普通过滤方法完全除去。为了防止形成硫脲分解产物，人们将一种不同于硫脲的化合物与硫脲组合使用，这成为迄今为止硫脲得以使用的唯一方法。因此，目前还不可能将硫脲用作唯一的添加剂来大量制备电解铜。

附图的简要说明

图1-3是本发明所用电解装置整体的示意图。在本说明书中，电解槽和溶液循环过程也被认为是“电解装置”的一部分。图4(a)和4(b)是用在超滤装置中的滤器上形成的过滤助剂层所捕获活性炭的状态的示意图。图5是过滤助剂粒度分布的图。图6是超滤装置的示意图。

发明概述

本发明的发明人经过广泛研究后发现，对常规过滤方法加以改进，就能从含硫脲的铜电解液中除去其中形成的硫脲分解产物，并且电解液中的硫脲含量能降得足够低，使得可以将电解后的铜电解液循环使用。

据发现，在本发明用于制备电解铜箔的方法中，将电解后的铜电解液循环使用，可以制备质量均匀的所需电解铜箔，这是迄今为止从未获得过的。本说明书中将说明用来在上述含硫脲的铜电解液中进行电解的电解装置和用该电解装置制备的电解铜箔。

首先说明用来在含硫脲的铜电解液中进行电解的电解装置。当进行电解时，若留在铜电解液中的硫脲分解产物不能充分除去，则这些产物将作为抑制剂混入电解铜中，沉积在电极表面上，使铜不能电沉积均匀。因此，所得电解铜的拉伸强度、表面粗糙度、硬度和体积电阻率会随区域不同而有很大不同，降低了电解铜箔作为工业产品的重要质量。

传统的观点认为，这些硫脲分解产物仅仅用活性炭处理是不能除去的，尤其是在大规模的铜箔生产中。从另一个角度来看，用活性炭过滤铜电解液是用来提高电解铜在高温气氛中的伸长率的一种已知的有效方法。为了进行连续的电解同时又要保持电解铜的高温伸长率性能，目前看来又没有哪一种方法能够代替上述方法。鉴于此，本发明的发明人深入研究了用活性炭过滤来处理铜电解液除去硫脲分解产物的方法，发现本发明的电解装置是可用于大规模生产的。

本说明书中的术语“加了硫脲或含有硫脲的硫酸铜溶液”是指仅含有硫脲作为添加剂的硫酸铜溶液或者含有硫脲和胶或明胶作为添加剂的硫酸铜溶液。与此类似，本说明书中的表述“仅添加或仅使用硫脲”也包括进一步添加或使用胶或明胶。胶或明胶在传统上一直用作电解液的添加剂，加入它们来控制从加了硫脲的硫酸铜浴中获得的电解铜箔的性能；例如控制铜箔的伸长率和拉伸强度，或者防止在箔上产生微孔和针孔。

为了更好地理解本发明的描述，将参考图1简要说明电解装置中提供的循环路线。已经在电解槽中完成了电解的铜电解液的铜浓度低(在本说明书中该溶液简称为“用过的溶液”)，被排出电解槽。将排出的该用过的溶液(即铜浓度低的硫酸铜溶液)加入到铜溶解槽中，用作硫酸溶液来溶解铜线或类似材料。结果，用过的溶液中的铜离子浓度增加，形成铜浓度高的硫酸铜溶液。该铜浓度高的硫酸铜溶液再一次送入电解槽中，用作电解液制备电解铜箔。这样就可以重复使用硫酸铜溶液。在图1中可见，电解装置还包括用于铜电解液的循环路径和过滤路径。

权利要求1是一种电解装置，它包括循环硫酸铜溶液的路径，该路径用于进行以下步骤：

在电解槽中对组成经调节的加了硫脲的硫酸铜溶液进行电解，由此制备电解铜箔；

在完成电解之后，把从电解槽中排出的用过的溶液送入铜溶解槽中，用作硫酸溶液来溶解铜，制得铜浓度高的硫酸铜溶液；