銅箔の製造・製造工程

一見シンプルな極薄の銅板である銅箔は、非常に繊細で複雑な製造プロセスを経ています。このプロセスには主に銅の抽出と精製、銅箔の製造、および後処理のステップが含まれます。

最初のステップは銅の抽出と精製です。米国地質調査所 (USGS) のデータによると、世界の銅鉱石生産量は 2021 年に 2,000 万トンに達しました (USGS、2021)。銅鉱石を抽出した後、破砕、粉砕、浮遊選鉱などの工程を経て、銅含有量約30％の銅精鉱が得られます。これらの銅精鉱は、製錬、転炉精製、電気分解などの精製プロセスを経て、最終的には 99.99% もの高純度の電解銅が得られます。

次に銅箔の製造工程ですが、その製造方法により電解銅箔と圧延銅箔の2種類に分けられます。

電解銅箔は電解プロセスを経て作られます。電解槽では、銅陽極が電解液の作用により徐々に溶解し、電流によって銅イオンが陰極に向かって移動し、陰極表面に銅の堆積物が形成されます。電解銅箔の厚さは通常 5 ～ 200 マイクロメートルの範囲であり、プリント回路基板 (PCB) 技術のニーズに応じて正確に制御できます (Yu、1988)。

一方、圧延銅箔は機械的に作られます。数ミリメートルの厚さの銅シートから出発して、圧延によって徐々に薄くし、最終的にはマイクロメートルレベルの厚さの銅箔を製造します（Coombs Jr.、2007）。電解銅箔に比べて表面が滑らかな銅箔ですが、製造工程で多くのエネルギーを消費します。

銅箔の製造後は、通常、性能を向上させるためにアニールや表面処理などの後処理が必要です。たとえば、アニーリングは銅箔の延性と靱性を高めることができ、一方、表面処理（酸化またはコーティングなど）は銅箔の耐食性と密着性を高めることができます。

要約すると、銅箔の生産と製造プロセスは複雑ですが、製品の生産量は私たちの現代生活に大きな影響を与えています。これは技術の進歩の現れであり、精密な製造技術を通じて天然資源をハイテク製品に変えます。

しかし、銅箔の製造プロセスには、エネルギー消費や環境への影響など、いくつかの課題も伴います。報告書によると、1 トンの銅の生産には約 220GJ のエネルギーが必要で、2.2 トンの二酸化炭素が排出されます (ノーセイ)ら、2014)。したがって、より効率的で環境に優しい銅箔の製造方法を見つける必要があります。

考えられる解決策の 1 つは、リサイクルされた銅を使用して銅箔を製造することです。リサイクル銅の製造に伴うエネルギー消費量は一次銅の消費量のわずか 20% であり、銅鉱石資源の開発が削減されると報告されています (UNEP、2011)。さらに、技術の進歩により、より効率的で省エネルギーな銅箔製造技術が開発され、環境への影響がさらに低減される可能性があります。

結論として、銅箔の製造および製造プロセスは、課題と機会に満ちた技術分野です。私たちは大きな進歩を遂げてきましたが、環境を保護しながら銅箔が日常のニーズを確実に満たすためには、やるべきことがまだたくさんあります。