半田メッキ線の製造方法及び製造装置
【課題】０．２％耐力値を十分に低下させた所望の品質のメッキ線を得ることができ、このようなメッキ線を安定して得ることで、製品歩留まりを向上させることができ、また、製造効率を向上させることができる半田メッキ線の製造方法及び製造装置の提供を目的とする。
【解決手段】銅線１ａに対してメッキ前処理を行うメッキ前処理手段２と、銅線１ａの表面に半田メッキを施すメッキ手段６１と、表面にメッキを施した銅線１ａ，１ｂを巻取る巻取り手段７１とで構成した製造装置１０であって、メッキ前処理手段２を、銅線１ａを軟化焼鈍して低耐力化する軟化焼鈍手段５１で構成し、低耐力化した銅線１ａ，１ｂを、該銅線１ａ，１ｂの耐力よりも低い巻取り力で巻取り手段７１により巻取る構成とし、軟化焼鈍手段５１とメッキ手段６１と巻取り手段７１とを、銅線１ａ，１ｂの走行方向の上流側からこの順に一連配置した。
【解決手段】銅線１ａに対してメッキ前処理を行うメッキ前処理手段２と、銅線１ａの表面に半田メッキを施すメッキ手段６１と、表面にメッキを施した銅線１ａ，１ｂを巻取る巻取り手段７１とで構成した製造装置１０であって、メッキ前処理手段２を、銅線１ａを軟化焼鈍して低耐力化する軟化焼鈍手段５１で構成し、低耐力化した銅線１ａ，１ｂを、該銅線１ａ，１ｂの耐力よりも低い巻取り力で巻取り手段７１により巻取る構成とし、軟化焼鈍手段５１とメッキ手段６１と巻取り手段７１とを、銅線１ａ，１ｂの走行方向の上流側からこの順に一連配置した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気電子機器や通信機器に用いられる半田メッキ線の製造方法及び製造装置に関し、詳しくは、太陽電池のリード線として用いるのに好適な低耐力特性を有する半田メッキ線の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品に用いられるメッキ線の中には、０．２％耐力値が低いという低耐力特性であることが要求されるものがある。例えば、太陽電池用リード線もその１つである。
【０００３】
太陽電池セルは、該太陽電池セルを構成するシリコン材料のコストダウンを図るためや材料供給不足の影響を緩和するため、薄型化が求められている。
しかし、太陽電池セルが薄型化すると強度が弱くなり、太陽電池セルにおける太陽電池用リード線を半田接続した接続部分は、互いの膨張率の違いにより太陽電池セルに反りや破損が発生し易くなるという問題があった。
【０００４】
よって、太陽電池用リード線は、太陽電池セルとの接続部分が太陽電池セルの変形に追従する必要があり、０．２％耐力値を低下させることが重要となる。このことから、太陽電池用リード線としては、低耐力特性を有する半田メッキ線が用いられる。
【０００５】
このような半田メッキ線は、低耐力特性を有しているか否かに関わらず特許文献１に開示するような半田メッキ工程を経て被メッキ線に対してメッキ層を形成して成る。
【０００６】
特許文献１に開示の半田メッキ工程は、被メッキ線としての金属素線を、金属素線導入口を通じて溶融半田メッキ液の入ったメッキ液部に導入し、半田メッキ線導出口から導出させ、大気冷却するなどして金属素線にメッキを施す工程である。
【０００７】
さらに、半田メッキ線の製造工程においては、上述した半田メッキ工程以外にも、金属素線の表面に対して洗浄や焼鈍などの半田メッキ前処理工程を施したり、半田メッキ工程の後工程では、メッキ線を巻取る巻取り工程が行われる。
【０００８】
そして、このような工程を低耐力化した被メッキ線に対して連続して行おうとした場合には、被メッキ線に負荷がかかり易くなるため、連続加工することが困難になり、連続加工することができたとしても所望の品質のメッキ線を安定して得ることが困難であった。
【０００９】
例えば、低耐力化した被メッキ線にかかる負荷を抑制することに重点を置くあまり、被メッキ線の表面を十分に洗浄することができず、表面に不純物や酸化層が残留することがあった。
【００１０】
そうすると、その後の半田メッキ工程で被メッキ線の表面にメッキ層を形成する際に、メッキ層が剥離し易くなるなど所望の品質のメッキ線を安定して得ることが困難であった。
【００１１】
その他にも、メッキ線の製造途中に、メッキ線（被メッキ線）の耐力が低いために、メッキ線の走行速度を上げることができず、製造時間が大幅にかかり、連続して行おうとすると、かえって製造効率が低下する場合も生じるという難点を有していた。
【００１２】
低耐力特性を有する半田メッキ線の製造方法としては、例えば、特許文献２において太陽電池用平角導体の製造方法が提案されている。
特許文献２における太陽電池用平角導体の製造方法は、導体を圧延などの工程により平角状に成形した後、熱処理工程により０．２％耐力を低減することや、導体の表面に半田メッキ膜を施す製造方法である。
【００１３】
しかし、引用文献２には、熱処理を行う上での温度設定や、軟化焼鈍炉の内部の雰囲気ガスの成分といった具体的な記載や、例えば、洗浄工程といった熱処理工程以外の工程についての具体的な言及がされていない。
【００１４】
このため、仮に、洗浄工程を行うにしても、これら熱処理工程、洗浄工程、或いは、メッキ工程といった各工程を独立した生産ラインで行うか否かといった点や、仮に、これら複数の工程を連続して行うにしても、如何なる工程順で行うかについて定かではない。
【００１５】
すなわち、引用文献２は、上述したように、平角導体の０．２％耐力を低減したことに伴い太陽電池のリード線としての品質を確保することが困難となる一方で、０．２％耐力値を低減したメッキ線の品質を確保するために製造効率が低下するという２つの相反する製造上の課題について何ら着目されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０００−８０４６０号公報
【特許文献２】特開２００６−５４３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで本発明は、０．２％耐力値を十分に低下させた所望の品質のメッキ線を得ることができ、このようなメッキ線を安定して得ることで、製品歩留まりを向上させることができ、また、製造効率を向上させることができる半田メッキ線の製造方法及び製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、銅線に対してメッキ前処理を行うメッキ前処理手段と、銅線の表面に半田メッキを施すメッキ手段と、表面にメッキを施した銅線を巻取る巻取り手段とで構成される半田メッキ線の製造装置であって、前記メッキ前処理手段に、銅線を軟化焼鈍して低耐力化する軟化焼鈍手段を備え、低耐力化した前記銅線を、該銅線の耐力よりも低い巻取り力で前記巻取り手段により巻取る構成とし、前記軟化焼鈍手段、前記メッキ手段、及び、前記巻取り手段を、銅線の走行方向の上流側からこの順に一連配置したことを特徴とする。
【００１９】
ここで、上述した銅線の耐力よりも低い巻取り力で前記巻取り手段により巻取る構成とは、銅線を前記巻取り手段のみで巻取る構成に限定せず、例えば、該巻取り手段による巻取りを補助する送りキャプスタンを巻取り手段よりも上流側に配置し、前記巻取り手段と該送りキャプスタンとで銅線を巻取る構成も含むものとする。
【００２０】
前記銅線は、形状、サイズは限定しないが、平角線であることが好ましい。前記銅線を、上述した純銅系導体材料により平角線で形成することにより、表面にメッキ処理を施すことで、シリコン結晶ウェハ（Ｓｉセル）の所定領域に接続する接続用リード線として、すなわち、太陽電池用はんだメッキ線として用いることができるためである。
【００２１】
前記一連配置したとは、走行方向の上流側から下流側に沿って連続的か断続的かに関わらず連なって、いわゆるタンデムで配置したことを示す。
【００２２】
この発明の態様として、前記銅線を、純銅系材料で形成し、前記軟化焼鈍手段を、内部が前記銅線の表面の酸化層を還元する還元ガス雰囲気である軟化焼鈍炉で構成し、前記軟化焼鈍炉を、銅線走行方向の上流側よりも下流側が低位置になるよう傾斜配置し、前記軟化焼鈍炉における銅線走行方向の下流側部分に、該軟化焼鈍炉に対して還元性ガスの供給を許容する還元ガス供給部を設けることができる。
【００２３】
前記純銅系材料とは、不純物が少なく、導電率が高い純銅系導体材料であれば特に限定せず、例えば、無酸素銅（ＯＦＣ）、タフピッチ銅、リン脱酸銅といった酸化物などの不純物を含まない純度が９９．９％以上であるものが好ましい。
【００２４】
またこの発明の態様として、前記還元性ガスは、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスで構成することができる。
【００２５】
またこの発明の態様として、前記窒素ガスと前記水素ガスとの体積比率を、４：１に設定することができる。
【００２６】
またこの発明の態様として、前記メッキ前処理手段に、銅線に対して加熱処理を行う加熱処理手段を備え、前記加熱処理手段を前記軟化焼鈍手段よりも銅線走行方向の上流側に配置することができる。
【００２７】
またこの発明の態様として、銅線に対してメッキ前処理を行うメッキ前処理工程と、銅線の表面に半田メッキを施すメッキ工程と、表面にメッキを施した銅線を巻取る巻取り工程とを経て製造される半田メッキ線の製造方法であって、前記メッキ前処理工程では、銅線を軟化焼鈍して低耐力化する軟化焼鈍工程を行い、前記巻取り工程を、低耐力化した前記銅線の耐力よりも低い巻取り力で巻取る工程とし、前記巻取り工程の間、前記軟化焼鈍工程と前記メッキ工程とを連続して行うことを特徴とする。
【００２８】
またこの発明の態様として、前記銅線には、純銅系材料で形成したものを用い、前記軟化焼鈍工程では、走行方向の上流側よりも下流側が低位置になるよう傾斜配置した軟化焼鈍炉に、走行方向の下流側に設けた還元ガス供給部から前記銅線の表面の酸化層を還元する還元性ガスを供給し、前記軟化焼鈍炉の内部を還元性ガス雰囲気とし、該軟化焼鈍炉に前記銅線を走行させることができる。
【００２９】
またこの発明の態様として、前記還元性ガスは、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスで構成することができる。
【００３０】
またこの発明の態様として、前記窒素ガスと前記水素ガスとの体積比率を、４：１に設定することができる。
【００３１】
またこの発明の態様として、前記メッキ前処理工程において、前記軟化焼鈍工程の前に銅線に対して加熱処理工程を行うことができる。
【発明の効果】
【００３２】
この発明によれば、０．２％耐力値を十分に低下させた所望の品質のメッキ線を得ることができ、このようなメッキ線を安定して得ることで、製品歩留まりを向上させることができ、また、製造効率を向上させることができる半田メッキ線の製造方法及び製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態の半田メッキ線の製造装置の概略図。
【図２】本実施形態の軟化焼鈍炉の説明図。
【図３】本実施形態のボビントラバース方式巻取り機の説明図。
【図４】加熱処理温度を１００℃とした軟化焼鈍温度と０．２％耐力値の関係を示すグラフ。
【図５】加熱処理温度と０．２％耐力値の関係を示すグラフ。
【図６】軟化焼鈍工程で水素含有の有無に応じた還元ガスをそれぞれ用いた場合における被メッキ線の０．２％耐力値を示すグラフ。
【図７】還元ガスの水素混合比と０．２％耐力値の関係を示すグラフ。
【図８】他の実施形態の半田メッキ線の製造装置の一部を示す概略図。
【図９】他の実施形態の半田メッキ線の製造装置の一部を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
この発明の一実施形態を、以下図面を用いて説明する。
本実施形態の半田メッキ線の製造装置１０は、図１に示すように、被メッキ線１ａに対してメッキ前処理を行うメッキ前処理手段２と、被メッキ線１ａの表面に半田メッキを施すメッキ手段６１と、表面にメッキを施したメッキ線１ｂを巻取る巻取り手段７１とで構成している。
【００３５】
被メッキ線１ａには、別途備えた平角線製造機（図示せず）により、無酸素銅（ＯＦＣ）を厚みが０．０５〜０．５ｍｍ、幅が０．８〜１０ｍｍに、より好ましくは、厚みが０．０８〜０．２４ｍｍ、幅が１〜２ｍｍ圧延した平角銅線を用いている。
【００３６】
前記メッキ前処理手段２は、主にサプライヤ１１、加熱処理炉２２、酸洗浄槽３１、超音波水洗浄槽４１、及び、軟化焼鈍炉５１で構成している。
【００３７】
サプライヤ１１は、ドラムに巻き回された状態の被メッキ線１ａをドラムが回転することで、順に解いていきながら製造ラインに供給している。サプライヤ１１は、必要に応じてダンサー機能付きの構成であってもよく、また、通常の横繰り出しで繰り出す構成であってもよい。
【００３８】
加熱処理炉２２は、後述する軟化焼鈍炉５１と略同様の構成であり、厚み方向に対して走行方向に長い直方体形状をした外観形状で構成している。加熱処理炉２２は、走行方向に沿って走行方向の下流側端部が上流側端部よりも低位置になるよう傾斜配置している。加熱処理炉２２の内部は、２００℃の設定温度の蒸気雰囲気としている。
【００３９】
また、加熱処理炉２２に対して走行方向の下流側には、加熱処理炉２２の内部を通過した被メッキ線１ａを冷却する冷却水槽２３を設置している。加熱処理炉２２の下流側端部と冷却水槽２３は、加熱処理炉２２から導出した被メッキ線１ａが空気に触れないよう冷却水槽２３まで案内する連結管２４で互いに連結されている。
【００４０】
酸洗浄槽３１は、被メッキ線１ａの表面を酸洗浄するリン酸系洗浄液３２を貯溜している。
【００４１】
超音波水洗浄槽４１では、被メッキ線１ａの表面に付着した水溶性潤滑剤やその他の不純物を、別途備えた超音波水洗浄機を用いて洗浄するための水４３を貯留している。超音波水洗浄槽４１の底面には、被メッキ線１ａの走行方向に沿って超音波水洗浄機４２の一部を構成する超音波振動板４２ａを配置している。なお、超音波水洗浄槽４１の上方には、被メッキ線１ａの走行する軌道上の側方から被メッキ線１ａに向けてエアを吹き付けるエアワイパ４５を設置している。
【００４２】
前記軟化焼鈍炉５１は、図２に示すように、走行方向の上流側端部よりも下流側端部が徐々に低位置になるよう傾斜配置している。前記軟化焼鈍炉５１は、加熱処理炉２２と同様に直方体形状で構成した軟化焼鈍炉本体５２と、該軟化焼鈍炉本体５２を貫通するように配置し、被メッキ線１ａの挿入を許容する内径を有するパイプ状の鞘管５３と、軟化焼鈍炉本体５２の内部を加熱するヒータ５４とで構成している。
【００４３】
鞘管５３は、軟化焼鈍炉本体５２の内部空間を走行方向に沿って配置され、軟化焼鈍炉本体５２の上端部、及び、下端部から軟化焼鈍炉本体５２に対して突出している。鞘管５３における軟化焼鈍炉本体５２の上端部から突出した鞘管上側突出部分５５の上端には、上端開口部５５ｕを形成している。
【００４４】
上端開口部５５ｕは、鞘管５３の内部へ被メッキ線１ａの導入を許容するとともに、後述するが、鞘管５３の内部に充填された還元ガスＧを排出する。鞘管５３における軟化焼鈍炉本体５２の下端部から突出した鞘管下側突出部分５６の下端には、下端開口部５５ｄを形成している。
【００４５】
下端開口部５５ｄは、被メッキ線の鞘管からの導出を許容する。鞘管下側突出部分５６は、連結管５５に直列に連結されている。さらに、鞘管下側突出部分５６の途中部分には、分岐部分を構成し、該分岐部分を鞘管５３の内部に還元ガスＧを供給する還元ガス供給部５７として構成している。
【００４６】
なお、還元ガス供給部５７には、図示しないが、圧力調節バルブ、圧力計などを備え、前記軟化焼鈍炉５１の内部の還元ガスＧの濃度に応じて、還元ガス供給部５７では、還元ガスＧの流入量を調節可能としている。
【００４７】
鞘管５３の内部は、還元ガス供給部５７から還元ガスＧを流入することで内部を還元ガス雰囲気としている。
【００４８】
ヒータ５４は、直線の棒状に構成したものを複数本備え、軟化焼鈍炉本体５２の内部空間において鞘管５３に対して上方側空間と下方側空間に配置している。ヒータ５４は、被メッキ線１ａの走行方向に対して直交方向、詳しくは、図２の紙面を正面視したとき図２の紙面に対して垂直な方向に相当する方向に設置し、複数本のヒータ５４は、上方側空間と下方側空間とのそれぞれにおいて、互いに走行方向に沿って所定間隔ごとに並列配置している。
【００４９】
軟化焼鈍炉５１内は、ヒータにより、８００℃またはそれ以上の温度設定に設定している。
【００５０】
鞘管下側突出部分を、連結管５５に直列に連結することによって、軟化焼鈍炉５１を通過した被メッキ線１ａが、溶融半田メッキ液６３中に浸入するまで空気に触れないようよう走行させることができる。
【００５１】
メッキ手段６１は、溶融半田メッキ液６３が貯溜された溶融半田メッキ槽６２で構成し、溶融半田メッキ液６３は、２６０℃の設定温度とし、溶融錫（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ）を用いている。
【００５２】
溶融半田メッキ槽６２の内部には、表面に溶融半田メッキ液６３が付着したメッキ線１ｂの走行方向を鉛直上方へ方向転換する槽中方向転換ローラ６４を配置している。
【００５３】
さらに、槽中方向転換ローラ６４の鉛直上方には、メッキ線１ｂを鉛直上方への走行方向から巻取り手段７１に向かう方向へ転換する槽上方向転換ローラ６５を備えている。
【００５４】
槽中方向転換ローラ６４、及び、槽上方向転換ローラ６５は、通常のφ２０ｍｍ程度のローラよりも大径である例えば、φ１００ｍｍ程度のローラで構成している。さらに、槽中方向転換ローラ６４、及び、槽上方向転換ローラ６５は、それぞれに備えた図示しない駆動モータによって、巻取り手段７１に備えた後述するダンサーローラ７４やボビン７６の回転速度と略同じ回転速度で自ら積極的に能動回転し、巻取り手段７１による巻取り速度と同調するように、メッキ線１ｂをの方向転換を行う。
【００５５】
続いて巻取り手段７１について説明する。
巻取り手段７１は、巻取り張力調節機７２、及び、ボビントラバース方式巻取り機７５で構成している。
【００５６】
巻取り張力調節機７２は、固定ローラ７３に掛け渡したメッキ線１ｂに加わる張力に応じて上下方向に可動させて張力の具合を調節するダンサーローラ７４を備えている。さらに図示しないが、掛け渡したメッキ線１ｂの張力を検出する張力検出センサと、該張力検出センサが検出した張力に応じて張力が安定するよう制御する制御部と、制御部の指令に基づいてダンサーローラ７４を可動させるローラ可動機とで構成している。
【００５７】
ボビントラバース方式巻取り機７５は、図３（ａ）に示すように、メッキ線１ｂの幅に対して幅広に構成したボビン７６と、該ボビン７６の軸方向に沿って該ボビン７６を揺動させるモータ７７、及び、モータ７７の駆動を伝達するボールネジなどの伝達手段７８で構成している。さらに、ボビントラバース方式巻取り機７５は、ボビン７６による巻取り力を検出する巻取り力検出センサ７９と、該巻取り張力検出センサ７９で検出した巻取り力に応じて該張力が安定するよう制御する制御部８１と、制御部８１の指令に基づいてボビン７６を回転させるモータ８２とで構成している。
【００５８】
このように構成した半田メッキ線の製造装置１０は、メッキ前処理手段２としてのサプライヤ１１、加熱処理炉２２、酸洗浄槽３１、超音波水洗浄槽４１、及び、軟化焼鈍炉５１と、メッキ手段６１としての溶融半田メッキ槽６２と、巻取り手段７１とのそれぞれを、被メッキ線１ａ、及び、メッキ線１ｂの走行方向の上流側からこの順にタンデムで一連配置している。
【００５９】
さらに、半田メッキ線の製造装置１０は、メッキを施す前に被メッキ線１ａの０．２％耐力値を低下させ、その後、この低耐力化した被メッキ線１ａにメッキを施し、これら工程を行う間、該メッキ線１ｂの耐力よりも低い巻取り力で前記巻取り手段７１により巻取る構成としている。
【００６０】
具体的には、巻取り手段７１として上述した巻取り張力調節機７２、及び、ボビントラバース方式巻取り機７５を採用するとともに、巻取り手段７１の巻取りを補助する第１送りキャプスタン９１と第２送りキャプスタン９２とを設置している。第１送りキャプスタン９１と第２送りキャプスタン９２とは、いずれも低耐力化する前の被メッキ線１ａの走行を送り補助するよう軟化焼鈍炉５１の上流側に設置している。
【００６１】
詳しくは、第１送りキャプスタン９１は、加熱処理炉２２と酸洗浄槽３１との間に備えるとともに、第２送りキャプスタン９２は、酸洗浄槽３１と軟化焼鈍炉５１との間に備えている。
【００６２】
なお、メッキ線１ｂの巻取り速度が遅すぎたり、速すぎたりするとメッキ線１ｂにかかる負荷が大きくなる。特に、巻取り速度が速すぎると、線ブレという問題も生じることになるため、第１送りキャプスタン９１、及び、第２送りキャプスタン９２では、巻取り手段７１での巻き取り速度よりも僅かに速い速度、例えば、巻き取り速度に対して＋１ｍ／ｍｉｎ程度速い送り速度で被メッキ線１ａ及びメッキ線１ｂを下流側に送り出している。
【００６３】
また、巻取り手段７１には、上述した巻取り張力調節機７２、及び、ボビントラバース方式巻取り機７５の近傍においてメッキ線１ｂを架け渡す複数の固定ローラ７３を適宜、備えている。
【００６４】
巻取り手段７１に配置した複数の固定ローラ７３のうち、最も走行方向上流側に設置した固定ローラ７３を巻取り手段上流側配置ローラ７３Ａに設定する。巻取り手段上流側配置ローラ７３Ａは、槽上方向転換ローラ６５により方向転換後に、巻取り手段７１の側へ走行してきたメッキ線１ｂを巻取り手段７１の側で最初に架け渡すローラである。
槽上方向転換ローラ６５は、巻取り手段上流側配置ローラ７３Ａよりも高い位置に配置している。
【００６５】
続いて半田メッキ線の製造方法について説明する。
半田メッキ線の製造方法は、被メッキ線１ａに対してメッキ前処理を行うメッキ前処理工程と、被メッキ線１ａの表面に半田メッキを施すメッキ工程と、表面にメッキを施したメッキ線１ｂを巻取る巻取り工程とを経て製造される。
【００６６】
メッキ前処理工程は、加熱処理工程、酸洗浄工程、水洗浄工程、及び、軟化焼鈍工程をこの順で行う工程である。
【００６７】
加熱処理工程では、蒸気雰囲気とした加熱処理炉２２の内部において被メッキ線１ａを走行させることで、被メッキ線１ａの表面を蒸気洗浄する工程である。この蒸気洗浄により、被メッキ線１ａの表面に付着した水溶性潤滑剤やその他の不純物を除去し易いよう表面から分離させることができる。
【００６８】
加熱処理工程では、加熱処理炉２２内での焼鈍温度を、一般の６５０℃程度の焼鈍温度よりも低い２００℃に設定し、この低い温度に設定した加熱処理炉２２内を蒸気雰囲気とし、被メッキ線１ａを走行させて、被メッキ線１ａに対して水蒸気洗浄を行う。
【００６９】
このように、本工程では、被メッキ線１ａに対して水蒸気洗浄を行うことに加えて、被メッキ線１ａを焼鈍することにより低耐力化させることも行っている。但し、本工程では、焼鈍温度を２００℃に設定することで、被メッキ線１ａを低耐力化する度合いを抑制している。また、加熱処理炉２２を通過後の被メッキ線１ａを冷却水槽２３により所定の温度まで冷却する。
【００７０】
酸洗浄工程では、酸洗浄槽３１に貯留したリン酸系の洗浄液３２中を走行させることでこの中を走行した被メッキ線１ａの表面の酸洗浄を行う。
【００７１】
水洗浄工程では、超音波水洗浄槽４１において被メッキ線１ａの表面を超音波水洗浄し、該被メッキ線１ａの表面に付着した水溶性潤滑剤やその他の不純物を除去する。
軟化焼鈍工程では、内部を還元ガス雰囲気とした軟化焼鈍炉５１の内部に被メッキ線１ａを走行させることで該被メッキ線１ａを軟化焼鈍して低耐力化するとともに、被メッキ線１ａの表面の酸化層を還元する工程である。
【００７２】
詳しくは、図２に示すように、軟化焼鈍工程では、走行方向の上流側よりも下流側が低位置になるよう傾斜配置した軟化焼鈍炉５１の鞘管５３の内部に、鞘管下側突出部分５６に設けた還元ガス供給部５７から還元ガスＧとして例えば、窒素ガスに水素ガスを混合した混合ガスを供給し、鞘管５３の内部を還元性ガス雰囲気としておく（図２中の矢印ｄ参照）。さらに、ヒータ５４によって、軟化焼鈍炉本体５２の内部空間を約８００℃にまで加熱している。
【００７３】
このような還元ガス雰囲気とした鞘管５３の内部において、上端開口部５５ｕから導入した被メッキ線１ａを、還元ガスＧが上昇してくる方向ｄと逆方向である下方向Ｄへ向けて走行させている。
【００７４】
続くメッキ工程では、被メッキ線１ａが、溶融半田メッキ槽６２に貯溜された溶融半田メッキ液６３中を走行することで、被メッキ線１ａの表面に溶融錫を付着させる。
【００７５】
軟化焼鈍炉５１の下端開口部５５ｄから導出された被メッキ線１ａは、連結管５５の内部を走行することで空気に接触することがなく溶融半田メッキ液６３中に浸入するまで案内される。
【００７６】
溶融半田メッキ液６３に浸入した被メッキ線１ａは、表面に溶融半田メッキ液６３が付着し、表面全体が溶融半田メッキ液６３で被覆されたメッキ線１ｂとなる。メッキ線１ｂは、溶融半田メッキ槽６２の内部を走行する過程で溶融半田メッキ槽６２中に備えた槽中方向転換ローラ６４により、溶融半田メッキ槽６２を走行する過程で鉛直上方に方向転換され、溶融半田メッキ槽６２から鉛直上方に向けて導出される。
【００７７】
メッキ線１ｂは、溶融半田メッキ槽６２から導出された後、槽上方向転換ローラ６５により方向転換され、巻取り手段７１側へ走行する。
【００７８】
巻取り工程では、被メッキ線１ａに対して上述したメッキ前工程及びメッキ工程を行っている間、これら工程を経たメッキ線１ｂを、巻取り張力調節機７２のダンサーローラ７４の制御によりメッキ線１ｂの張力の調節を行いながらボビントラバース方式巻取り機７５に備えたボビン７６に整列巻きしていく。
【００７９】
詳しくは、図３（ａ），（ｂ）に示すように、ボビントラバース方式巻取り機７５のボビン７６を回転させながら該ボビン７６の軸方向へ揺動させることでメッキ線１ｂを、ボビン７６の軸方向に沿って並列巻きすることができ、複数層に重なり合うようにして巻取ることができる。
【００８０】
この並列巻きは、図３（ｂ）中の一部拡大断面図に示すように、重なり合う層間でメッキ線１ｂの並列ピッチを例えば、半ピッチずらして並列されるようメッキ線１ｂを巻き取る巻き取り方式である。
【００８１】
上述した半田メッキ線の製造装置１０および製造方法は、以下のように様々な作用、効果を得ることができる。
半田メッキ線の製造装置１０は、メッキ前処理手段２としてのサプライヤ１１、加熱処理炉２２、酸洗浄槽３１、超音波水洗浄槽４１、及び、軟化焼鈍炉５１と、メッキ手段６１としての溶融半田メッキ槽６２と、巻取り手段７１を、それぞれメッキ線１ｂの走行方向の上流側から下流側へこの順に一連配置している。
【００８２】
このように各手段を一連配置することで、製造中に低耐力化したメッキ線１ｂを無駄な距離を走行させることを防ぐことができ、走行中にメッキ線１ｂにかかる負荷を低減させることができる。
【００８３】
従って、０．２％耐力値を十分に低下させた所望の品質のメッキ線１ｂを得ることができ、このようなメッキ線１ｂを安定して得ることで、製品歩留まりを向上させることができ、また、製造効率を向上させることができる。
【００８４】
さらにまた、半田メッキ線の製造方法では、メッキ前処理工程としての加熱処理工程、酸洗浄工程、水洗浄工程、及び、軟化焼鈍工程と、メッキ処理工程と、巻取り工程との各工程を連続して行う。
【００８５】
このように各工程を連続して行うことで例えば、所定の工程を経る度にメッキ線１ｂ（被メッキ線１ａ）の走行を中断し、次の工程を行うために別の走行ラインにメッキ線１ｂ（被メッキ線１ａ）を移行するといった手間を要しないため、メッキ線１ｂにかかる負荷を大幅に緩和でき、所望の品質のメッキ線１ｂを安定して得ることができる。
【００８６】
従って、０．２％耐力値を十分に低下させた所望の品質のメッキ線１ｂを得ることができ、このようなメッキ線１ｂを安定して得ることで、製品歩留まりを向上させることができ、また、製造効率を向上させることができる。
【００８７】
さらに、０．２％耐力値を十分に低下させた所望の品質のメッキ線１ｂを、効率よく製造できるため、太陽電池用のリード線として好適な低耐力化したメッキ線１ｂを大量生産することも実現することができる。
【００８８】
また、半田メッキ線の製造装置１０は、前記軟化焼鈍炉５１を、走行方向の上流側よりも下流側が低位置になるよう傾斜配置し、前記軟化焼鈍炉５１における走行方向の下流側に、被メッキ線１ａが内部に挿入された状態での走行を許容する鞘管５３に対して還元ガスＧの供給を許容する還元ガス供給部５７を設けた構成である。
【００８９】
半田メッキ線の製造方法は、軟化焼鈍工程において、軟化焼鈍炉５１の内部に、鞘管５３の下端側部分（下流側部分）に設けたから還元ガス供給部５７を通じて還元ガスＧを鞘管５３の内部に供給し、還元ガス雰囲気とした鞘管５３の内部に被メッキ線１ａを走行方向の上流側から下流側に向けて走行させる製造方法である。
【００９０】
上述した半田メッキ線の製造装置１０および製造方法により、図２に示すように、還元ガス雰囲気とした鞘管５３の内部において還元ガスＧが上昇してくる方向ｄと逆方向である下方向Ｄへ向けて被メッキ線１ａを走行させることができる。
【００９１】
これにより、鞘管５３の内部を走行する被メッキ線１ａを、上昇しようとする還元ガスＧの雰囲気に積極的に晒すことができるため、被メッキ線１ａの表面の酸化層の還元および被メッキ線１ａの低耐力を効率的に促進することができる。
【００９２】
しかも、鞘管５３の内部において走行する被メッキ線１ａの長さ方向における、より下端側部分（下流側部分）を、還元ガス供給部５７を通じて鞘管５３の内部に新たに供給された直後の還元ガスＧの雰囲気に晒すことができる（図２参照）。
【００９３】
すなわち、鞘管５３の内部では、走行中の被メッキ線１ａが還元ガス供給部５７に近づく程、被メッキ線１ａの低耐力化と表面の酸化層の還元を積極的に促進することができ、被メッキ線１ａが還元ガス供給部５７を通じて軟化焼鈍炉５１から導出するまでの間にヒータ５４による加熱下で確実に被メッキ線１ａの低耐力化と表面の酸化層の還元を行うことができる。
【００９４】
また、このように被メッキ線１ａの低耐力化と表面の酸化層の還元を確実、且つ、効率的に行うことができるため、軟化焼鈍炉５１の内部を走行する被メッキ線１ａの走行距離の短縮化を図ることができるとともに、被メッキ線１ａの走行速度の向上を図ることもできる。
【００９５】
さらに、メッキ前処理工程において、このように被メッキ線１ａの低耐力化と表面の酸化層の除去とを、軟化焼鈍炉５１を用いて軟化焼鈍工程で同時に行うことで被メッキ線１ａの表面に有する酸化膜を還元する還元工程と、被メッキ線１ａの軟化焼鈍を行う軟化焼鈍工程とを別々の工程で直列に行う場合と比較して被メッキ線１ａの走行距離の短縮化を図ることができる。
【００９６】
従って、低耐力化した被メッキ線１ａにかかる負荷を低減することができ、高品質の半田メッキ線１ｂを製造することができる。
【００９７】
また、軟化焼鈍工程の前に行う加熱処理工程において、加熱処理炉２２では、被メッキ線１ａの表面に付着した付着物を加熱により除去することができる。例えば、付着物が油などの液状付着物である場合には、気化することができる。このように固形状、液状といった付着物の性状に関わらず、被メッキ線１ａの表面から付着物を除去することができる。
【００９８】
特に、加熱処理工程を酸洗浄工程の直前に行うことで、加熱処理工程において被メッキ線１ａを加熱しておき、酸洗浄工程において加熱した状態の被メッキ線１ａに対して酸洗浄を行うことができるため、酸洗浄効果をより高めることができる。
【００９９】
さらに、加熱処理炉２２では、加熱温度によっては被メッキ線１ａに対しての焼鈍効果も得ることができる。
但し、上述した半田メッキ線の製造装置１０および製造方法によれば、加熱処理工程において、軟化焼鈍炉５１の上流側に配置した加熱処理炉２２で０．２％耐力値が所定の値に完全に低下するまで被メッキ線１ａに対して軟化焼鈍せずに、軽度の軟化焼鈍に留めておく。そして、加熱処理工程後の洗浄工程において、被メッキ線１ａに対して必要な洗浄を完了しておき、その後、メッキ工程の直前である軟化焼鈍工程で０．２％耐力値が所定の値に低下するまで被メッキ線１ａに対して軟化焼鈍を行う。
【０１００】
これにより、低耐力化した被メッキ線１ａに対して洗浄工程を行う必要がないため、被メッキ線１ａにかかる負荷を軽減することができる。
【０１０１】
詳しくは、加熱処理炉２２は、通常の加熱処理炉２２での焼鈍を行う際の設定温度が約６５０℃であるのに対して上述したように例えば、約２００℃という低温に設定した蒸気雰囲気としている。
【０１０２】
さらに、軟化焼鈍炉５１は、通常の軟化焼鈍炉での温度設定が約５３０℃であるのに対して上述したように例えば、約８００℃という高温に設定している。
【０１０３】
これにより、加熱処理工程においては、被メッキ線１ａの低耐力化を抑え、その後の酸洗浄、超音波水洗浄といった洗浄工程の後で行う軟化焼鈍工程において、軟化焼鈍炉５１を用いて被メッキ線１ａを０．２％耐力値が所定の値に低下するまで低耐力化する。
【０１０４】
よって、低耐力化する前の被メッキ線１ａに対して酸洗浄、超音波水洗浄を行うことにより、例えば、従来のように、低耐力化した後の被メッキ線１ａに対してこれら工程を行う場合と比較して被メッキ線１ａに及ぼす負荷の影響を軽減することができ、その分、メッキ線１ｂの品質向上を図ることができる。
【０１０５】
なお、加熱処理炉２２では、内部を蒸気雰囲気としているため、加熱温度によっては被メッキ線１ａの軟化焼鈍も可能であるが、蒸気洗浄効果も期待できる。よって、加熱処理炉２２において、被メッキ線１ａに対して蒸気洗浄するとともに、その後で行う酸洗浄工程、及び、水洗浄工程において被メッキ線１ａの表面に付着した水溶性潤滑剤やその他の不純物を確実に除去することができる。
【０１０６】
よって、均一なメッキ厚で被覆した高品質のメッキ線１ｂを製造することができる。
【０１０７】
以下、効果確認実験について説明する。
【０１０８】
（効果確認実験）
まず、加熱処理工程、及び、軟化焼鈍工程に関する効果確認実験として行った焼鈍効果確認実験Ａ，Ｂの２つの実験について説明する。
（焼鈍効果確認実験Ａ）
焼鈍効果確認実験Ａでは、加熱処理温度が１００度という低い温度設定の下で加熱処理工程を行い、その後、軟化焼鈍工程において、様々な焼鈍温度の下で軟化焼鈍を行う場合における焼鈍温度の設定と、巻き取り工程後の銅線の低耐力値との関係を明らかにし、この関係をもとに、所望の低耐力値を得るために軟化焼鈍工程において設定すべき焼鈍温度について確認した。
【０１０９】
なお、焼鈍効果確認実験Ａは、上述した製造装置を用いて、表１に示す実験条件で行った。
【０１１０】
【表１】
また、焼鈍効果確認実験Ａの結果を、表２、及び、図４に示す。
【０１１１】
【表２】
ここで、表２は、軟化焼鈍炉５１において所定の焼鈍温度ごとの設定の下で被メッキ線に対して焼鈍を行い、巻き取り工程で巻き取り後の半田メッキ線の引張特性の１つである０．２％耐力値を測定した結果を示している。図４は、巻き取り後の半田メッキ線の０．２％耐力値と、軟化焼鈍温度との関係を、表２をもとにグラフ化したものである。
【０１１２】
表２、及び、図４に示す結果のとおり、加熱処理工程での加熱処理温度が１００度という低い温度の下で加熱処理工程を行った場合であって、軟化焼鈍工程での焼鈍温度が例えば、５５０℃程度の低い温度である場合、被メッキ線１ａに対する焼鈍が不十分となり、０．２％耐力値が高い値となる傾向を示す結果となった。
【０１１３】
しかし、加熱処理工程での加熱処理温度が１００度という低い温度であっても、軟化焼鈍工程において焼鈍温度が８００℃から９００℃であれば、巻き取り後のメッキ線１ｂの０．２％耐力値を５５ＭＰａ以下という所望の低耐力値に確実に収束できることが確認できた。
【０１１４】
（焼鈍効果確認実験Ｂ）
焼鈍効果確認実験Ｂでは、様々な加熱処理温度の下で加熱処理工程を行い、加熱処理工程後の被メッキ線１ａの０．２％耐力値と加熱処理温度との関係を明らかにするとともに、これら被メッキ線１ａに対して、８５０℃という一定の焼鈍温度の設定の下で軟化焼鈍工程を行い、軟化焼鈍工程後の０．２％耐力値と加熱処理温度との関係を明らかにした。
【０１１５】
なお、本効果確認実験Ｂは、上述した製造装置を用いて、表３に示す実験条件で行った。
【０１１６】
【表３】
焼鈍効果確認実験Ｂの結果を、表４、及び、図５に示す。
【０１１７】
【表４】
ここで、表４（ａ）は、加熱処理工程において被メッキ線１ａに対して加熱処理を行い、軟化焼鈍工程を行う前における被メッキ線１ａの０．２％耐力値を、所定の加熱処理温度の設定ごとに測定した結果を示している。
表４（ｂ）は、上述した所定の加熱処理温度の設定ごとに、加熱処理工程を行った各被メッキ線１ａに対して、軟化焼鈍工程において焼鈍温度を８５０度という共通の設定の下で焼鈍を行い、巻取り後の半田メッキ線１ｂの０．２％耐力値を測定した結果を示している。
【０１１８】
図５は、加熱処理炉２２を通過後の被メッキ線１ａの０．２％耐力値と加熱処理炉温度との関係を表４（ａ）をもとにプロットするとともに、軟化焼鈍炉を通過後の被メッキ線１ａの０．２％耐力値と焼鈍温度との関係を表４（ｂ）をもとにプロットしたグラフである。
【０１１９】
表４（ａ），（ｂ）、及び、図５に示すとおり、加熱処理工程において加熱処理温度が低いと焼鈍効果が少なく、０．２％耐力値が低下しなかった。しかし、その分、軟化焼鈍工程において焼鈍効果が大きくなり、０．２％耐力値を低下させることができた。
一方、加熱処理工程において加熱処理温度が高ければ、該加熱処理工程においても十分に焼鈍効果を得ることができ、その分、軟化焼鈍工程での焼鈍効果が小さくなった。
【０１２０】
すなわち、加熱処理工程における加熱処理温度に関わらず、軟化焼鈍工程での焼鈍温度を８５０℃という高温に設定することで略５５Ｍｐａ以下という低い値まで０．２％耐力値を確実に低下できることを確認できた。
【０１２１】
このように、加熱処理工程での加熱処理温度に関わらず、加熱処理工程の後に行う軟化焼鈍工程において焼鈍温度を８５０℃にすることで軟化焼鈍工程を行う被メッキ線１ａを十分に低耐力化することができるという結果となった。この結果より、逆に、加熱処理工程の側からみれば、加熱処理温度を必ずしも高く設定する必要はなく、目的に応じて任意に設定できるともいえる。
【０１２２】
詳しくは、加熱処理工程において、加熱処理温度を例えば、１００〜３００度程度の低温に設定することで、加熱処理炉２２での被メッキ線１ａの低耐力化を抑制することができる。これにより、加熱処理工程後であって、軟化焼鈍工程前に行う洗浄工程において被メッキ線１ａに負荷が加わっても、被メッキ線１ａが不測に伸びたり、破断したりしない程度に低耐力化できることが加熱処理工程において可能であることを確認できた。
【０１２３】
一方、加熱処理工程において、加熱処理温度を例えば、１００度〜３００程度よりもさらに高い温度に設定した場合には、加熱処理工程において被メッキ線１ａの低耐力化を促進することができる。このため、最終的に、被メッキ線１ａを、軟化焼鈍工程において約５５ＭＰａ以下というレベルまで十分に低耐力化するために行う本格的な焼鈍を、より迅速に行うことができる。
【０１２４】
すなわち、加熱処理工程において、加熱処理温度を例えば、１００〜３００度程度よりもさらに高い温度に設定することで、加熱処理工程を、被メッキ線１ａを低耐力化する上での予備焼鈍としての機能を果たすことができ、軟化焼鈍工程においての被メッキ線１ａの焼鈍時間を短縮化することができる。また、太陽電池用はんだメッキ線の生産性向上のため、製造工程において被メッキ線１ａの線速を高めた場合にも、軟化焼鈍炉５１の長さを長尺に構成するなどの必要もなく、線速の向上の要求にもスムーズに対応することができる。
【０１２５】
続いて、軟化焼鈍工程において、軟化焼鈍炉５１内部に供給する還元ガスＧに含有する水素ガスの濃度の違いによる０．２％耐力値の影響を検証する実験として、焼鈍炉水素濃度検証実験Ａと焼鈍炉水素濃度検証実験Ｂの２つの実験を行った。
【０１２６】
（焼鈍炉水素濃度検証実験Ａ）
焼鈍炉水素濃度検証実験Ａでは、本発明例のメッキ線１ｂと比較例のメッキ線とを供試体として上述した製造工程を経て作成した。
本発明例のメッキ線１ｂと比較例のメッキ線とは、軟化焼鈍工程のみが異なるが、その他の工程は全て同じ工程を経てそれぞれ作成している。
【０１２７】
本発明例のメッキ線１ｂ、及び、比較例のメッキ線を作成するために行う軟化焼鈍工程では、いずれも軟化焼鈍炉５１の内部を還元性ガス雰囲気としているが、還元ガスＧの成分が異なる。
【０１２８】
すなわち、比較例のメッキ線を作成する場合における還元ガスＧは、窒素ガスのみからなるのに対して、本発明例のメッキ線１ｂを作成する場合における還元ガスＧは、少なくとも窒素ガスを含有する水素ガスとの混合ガスとしている。
【０１２９】
なお、本実験では、本発明例のメッキ線１ｂと比較例のメッキ線の製造に際して被メッキ線１ａとして無酸素銅（ＯＦＣ）を用い、被メッキ線１ａのサイズを０．１６×２ｍｍとし、加熱処理炉２２の温度設定を２００℃とし、第１送りキャプスタン９１および第２送りキャプスタン９２での各巻き取り線速を＋１ｍ／ｍｉｎとして行った。
【０１３０】
また、これらメッキ線１ｂの製造に際して、軟化焼鈍工程の前に被メッキ線１ａに対して酸洗浄工程、及び、超音波水洗浄工程を行っている。なお、酸洗浄工程では、リン酸系の洗浄液の設定温度を５０℃として行った。メッキ工程では、溶融半田メッキ液６３の設定温度を２６０℃として行い、溶融半田メッキ液６３として溶融錫（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ）を用いている。また、巻き取り手段７１は、巻き取り張力調節機７２を備えずに、ボビントラバース方式巻取り機７５により直接巻き取りする構成としている。
【０１３１】
本発明例のメッキ線１ｂと比較例のメッキ線とは、それぞれ上述した設定の下、メッキ厚が２０μｍ、３０μｍ、４０μｍの３種類ずつ作成し、それぞれ０．２％耐力値について比較したところ図６に示すグラフのような結果となった。
【０１３２】
図６に示すグラフのように、メッキ厚が２０μｍ、３０μｍ、４０μｍのいずれの場合においても本発明例のメッキ線１ｂは、比較例のメッキ線と比較して、０．２％耐力値が低かった。中でもメッキ厚が４０μｍのとき、本発明例のメッキ線１ｂは、比較例のメッキ線と比較して０．２％耐力値の低下率が最も高いことが確認できた。
【０１３３】
従って、焼鈍工程において、水素ガスを含む還元性ガス雰囲気とした軟化焼鈍炉５１の内部に被メッキ線１ａを走行させることで、より効率的に被メッキ線１ａの低耐力化を促進することができることを確認することができた。
【０１３４】
（焼鈍炉水素濃度検証実験Ｂ）
焼鈍炉水素濃度検証実験Ｂでは、軟化焼鈍炉５１の内部に対して還元ガス供給部５７から供給する還元ガスＧを、少なくとも窒素を含有する水素との混合ガスとし、混合ガスに対して水素ガスが占める体積比率であらわれる混合率の違いによるメッキ線１ｂ（被メッキ線１ａ）の０．２％耐力値の影響について検証する実験を、上述した製造装置を用いて表５に示す実験条件の下で行った。
【０１３５】
【表５】
焼鈍炉水素濃度検証実験Ｂの結果を、表６、及び、図７に示す。
【０１３６】
【表６】
ここで、表６は、少なくとも窒素ガスからなる還元ガスに対する水素ガスの占める混合比率が０、１０、２０、３０、４０、５０％のそれぞれの設定の場合において、還元ガスを４．０ｌ／ｍｉｎの流量で軟化焼鈍炉５１の内部に供給しながら焼鈍工程を行った場合における巻取り工程後のメッキ線１ｂの０．２％耐力値を測定した結果を示している。
【０１３７】
図７は、還元ガスとしての混合ガスに占める水素ガスの混合率と巻取り工程後の半田メッキ線１ｂの０．２％耐力値との関係を表６をもとにプロットしたグラフである。
【０１３８】
図７、及び、表６に示す結果のとおり、水素ガス混合比率を高めるに従って、０．２％耐力値は、同等、或いは、低くなった。このことから、水素ガス混合比率が高い方が、０．２％耐力値は少なくとも低くなる傾向を示すこと確認できた。
【０１３９】
よって、水素ガスは、被メッキ線１ａの表面の酸化膜を還元するという効果に留まらず、還元ガス中における水素ガスの濃度に応じて、０．２％耐力値を低下する度合いを高めることができるという効果も有することを確認できた。
【０１４０】
そして、還元ガス中における水素ガスの濃度と半田メッキ線１ｂの０．２％耐力値との図７に示すような関係をもとに、還元ガスに対する水素ガスの濃度を制御することにより、被メッキ線１ａを低耐力化する度合いを制御することができるという可能性を見出すことができた。
【０１４１】
また、本発明の半田メッキ線の製造装置および半田メッキ線の製造方法は、上述した半田メッキ線の製造装置１０および半田メッキ線の製造方法の構成に限定せず、様々な構成で構成することができる。
例えば、他の実施形態における製造装置１０Ａには、図８（ａ），（ｂ）に示すように、超音波水洗浄槽４１と軟化焼鈍炉５１との間にプレ加熱炉５１Ｐを設けることができる。
プレ加熱炉５１Ｐは、図８（ｂ）に示すように、被メッキ線１ａの走行時間、及び、走行距離が短い場合においても、被メッキ線１ａの温度を急激に高めることに特化して構成している。
【０１４２】
具体的には、プレ加熱炉５１Ｐは、プレ加熱炉本体５２Ｐに鞘管５３Ｌを備えている。該鞘管５３Ｌは、被メッキ線１ａの走行方向に沿って直線状に構成した中空管であり、被メッキ線１ａがプレ加熱炉５１Ｐと軟化焼鈍炉５１とを通過する際に、該被メッキ線１ａが空気に触れて酸化しないようにプレ加熱炉本体５２Ｐと軟化焼鈍炉本体５２とのそれぞれの内部に連通した配置形態としている。
【０１４３】
プレ加熱炉５１Ｐの内部には、軟化焼鈍炉５１と同様に、プレ加熱炉本体５２Ｐの内部に、鞘管５３Ｌの長手方向に沿って複数本のヒータ５４Ｐを備えているが、軟化焼鈍炉５１において配置したヒータ５４の配置間隔よりも狭ピッチで配置している。
【０１４４】
これにより、線速を速めて被メッキ線１ａを走行させても、軟化焼鈍工程の直前にプレ加熱工程として、プレ加熱炉５１Ｐで被メッキ線１ａを加熱することができ、加熱した状態の被メッキ線１ａを軟化焼鈍炉５１に供給することができる。
【０１４５】
よって、被メッキ線１ａの線速の高速化に対応して、軟化焼鈍工程において、被メッキ線１ａを確実、且つ、十分に低耐力化した状態とすることができる。
【０１４６】
また、鞘管５３Ｌにおける軟化焼鈍炉５１とプレ加熱炉５１Ｐとの間部分には、鞘管５３Ｌの長さ方向におけるプレ加熱炉５１Ｐに相当する部分に還元ガスを供給するプレ還元ガス供給部５７Ｐを構成している。
【０１４７】
上述した還元ガス供給部５７では、還元ガスＧとして水素と窒素との混合ガスを鞘管５３Ｌに供給し、鞘管５３Ｌの軟化焼鈍炉５１に相当する内部空間を混合ガス雰囲気としたが、プレ還元ガス供給部５７Ｐでは、還元ガスＧとして窒素ガス、或いは、水蒸気ガス（スチームガス）を、鞘管５３Ｌのプレ加熱炉５１Ｐに相当する内部空間に供給し、該内部空間を窒素ガス雰囲気、或いは、水蒸気ガス雰囲気としている。
【０１４８】
これにより、プレ加熱炉５１Ｐを通過する際に被メッキ線１ａの表面が酸化することを防ぐことができるとともに、プレ加熱炉５１Ｐでは、還元ガスＧとして水素ガスを用いずに、窒素ガス、或いは、水蒸気ガスを用いることで、安全であり、ガスの扱いが容易となる。
【０１４９】
詳述すると、被メッキ線１ａの走行時の線速が通常設定の４ｍ／ｍｉｎである場合には、表７（ａ）に示すように、いずれの平角サイズ、温度設定においても、メッキ工程を通過後において、メッキ線１ｂの０．２％耐力値を４５Ｍｐａ以下にまで低い値とすることができることが確認できる。
【０１５０】
【表７】
なお、表７（ａ）は、サイズが０．２ｍｍ×１．０ｍｍ、０．１６ｍｍ×２．０ｍｍ、０．２ｍｍ×２．０ｍｍの３種類の平角線を被メッキ線１ａとして用い、これら被メッキ線１ａのそれぞれに対して、線速が４ｍ／ｍｉｎであり、半田温度が２４０℃、２６０℃、２８０℃の３種類のそれぞれに設定の下で、メッキ線１ｂを作成したときの０．２％耐力値とメッキ厚との値を示す表である。
【０１５１】
これに対して、被メッキ線１ａの走行時の線速が高速設定である１３ｍ／ｍｉｎである場合には、表７（ｂ）に示すように、いずれの平角サイズ、温度設定においても、メッキ線１ｂの０．２％耐力値が殆どの設定において５０Ｍｐａ以上の値となり、線速が４ｍ／ｍｉｎである通常設定の場合と比較して高い値となった。
【０１５２】
これは、被メッキ線１ａの線速を高速設定にすることで、軟化焼鈍炉５１において被メッキ線１ａを十分に低耐力化するまでに、軟化焼鈍炉５１を通過してしまい、十分に低耐力化されないメッキ線１ｂが作成されるという事態が生じるためである。
【０１５３】
なお、表７（ｂ）は、線速を１３ｍ／ｍｉｎの高速設定とし、平角サイズ、半田温度を表７（ａ）と同様の設定の下でメッキ線１ｂを作成したときの０．２％耐力値とメッキ厚との値を示す表である。
【０１５４】
すなわち、被メッキ線１ａの線速を単純に高速に設定した場合、十分に低耐力化を図ることができず、線速の高速化に対応することができないという問題があった。
【０１５５】
これに対して、上述した製造装置１０Ａは、軟化焼鈍炉５１と超音波水洗浄槽４１との間にプレ加熱炉５１Ｐを設けた構成である。
【０１５６】
プレ加熱炉５１Ｐにより、被メッキ線１ａが軟化焼鈍炉５１に供給される直前において、該被メッキ線１ａを短時間で加熱して高温にすることができ、その高温化した状態で、軟化焼鈍炉５１に供給することができる。
【０１５７】
よって、線速を前記高速走行速度とし、軟化焼鈍炉５１に対して被メッキ線１ａを高速で通過させた場合であっても、前記軟化焼鈍工程において、被メッキ線を確実に低耐力化することができる。
【０１５８】
具体的には、上述したように、プレ加熱炉５１Ｐを設置し、プレ加熱工程を行うことにより、線速を１３ｍ／ｍｉｎという高速設定にしても、線速が４ｍ／ｍｉｎである通常設定の場合と同程度まで、被メッキ線１ａの０．２％耐力値を低下させることができるため、０．２％耐力値が低い高品質のメッキ線１ｂを優れた生産効率で得ることができる。
【０１５９】
さらに、被メッキ線１ａを線速が１３ｍ／ｍｉｎという高速設定で走行させても、軟化焼鈍炉５１において被メッキ線１ａの表面の酸化層を確実に還元処理することができる。
【０１６０】
軟化焼鈍炉５１の上流側近傍に設置したプレ加熱炉５１Ｐは、上述したように、被メッキ線１ａの加熱性能に特化した構成とし、内部に、窒素ガス、或いは、水蒸気ガスを供給した安全で扱い易いガス雰囲気としているため、軟化焼鈍炉５１において軟化焼鈍時間を確保する手段として、例えば、軟化焼鈍炉５１を単に、長尺化した構成と比較して、設置スペースやコストが増大することがなく、既存設備を活かした設計変更レベルの簡易な構成の追加によって線速の高速化に対応できる。
【０１６１】
また、他の実施形態として、加熱処理炉２２は必須の構成ではなく、他の実施形態の製造装置として、図９（ｂ）に示すように、走行方向におけるサプライヤ１１と酸洗浄槽３１との間に加熱処理炉２２を設置しない構成としてもよい。さらにまた、加熱処理炉２２は、走行方向におけるサプライヤ１１と酸洗浄槽３１との間に設置するに限らず、軟化焼鈍炉５１よりも上流側であれば、他の部位に設置してもよい。
【０１６２】
例えば、酸洗浄槽３１の上流側に加熱処理炉２２を設置せずに、上述したプレ加熱炉５１Ｐのみを設置し、プレ加熱炉５１Ｐの内部に供給する還元ガスとして水蒸気ガスを用いた構成としてもよい。
【０１６３】
この構成により、プレ加熱炉５１Ｐでは、上述したように、軟化焼鈍炉５１の直前でプレ加熱を行うという機能に加えて、上述した加熱処理炉２２により行う機能の双方を兼ね備えることができる。
【０１６４】
よって、設備コストの削減を図ることができることは勿論、被メッキ線１ａの走行距離の短縮化をより一層、図ることができ、０．２％耐力値が低い高品質のメッキ線１ｂを生産することができる。
【０１６５】
なお、上述したように、軟化焼鈍炉５１の内部を還元ガス雰囲気としているが、この還元ガスＧには、上述したように、窒素ガス、或いは、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスに限らず、窒素ガスのみで構成したり、他の成分を含有してもよい。また、窒素ガスや水素ガス以外の還元ガスで構成してもよい。
【０１６６】
この発明の構成と、上述した実施形態との対応において、銅線は、この発明の被メッキ線１ａ、及び、メッキ線１ｂに対応し、以下同様に、
加熱処理炉２２は、この発明の加熱処理手段に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
【符号の説明】
【０１６７】
１ａ…被メッキ線
１ｂ…メッキ線
２…メッキ前処理手段
１０…メッキ線の製造装置
１２…サプライヤ
２２…加熱処理炉
３１…酸洗浄槽
４１…超音波水洗浄槽
５１…軟化焼鈍炉
５７…還元ガス供給部
６１…メッキ手段
６３…溶融半田メッキ液
７１…巻取り手段
７２…巻取り張力調節機
７５…ボビントラバース方式巻取り機
８３…引き取りキャプスタン部
Ｇ…還元ガス
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気電子機器や通信機器に用いられる半田メッキ線の製造方法及び製造装置に関し、詳しくは、太陽電池のリード線として用いるのに好適な低耐力特性を有する半田メッキ線の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品に用いられるメッキ線の中には、０．２％耐力値が低いという低耐力特性であることが要求されるものがある。例えば、太陽電池用リード線もその１つである。
【０００３】
太陽電池セルは、該太陽電池セルを構成するシリコン材料のコストダウンを図るためや材料供給不足の影響を緩和するため、薄型化が求められている。
しかし、太陽電池セルが薄型化すると強度が弱くなり、太陽電池セルにおける太陽電池用リード線を半田接続した接続部分は、互いの膨張率の違いにより太陽電池セルに反りや破損が発生し易くなるという問題があった。
【０００４】
よって、太陽電池用リード線は、太陽電池セルとの接続部分が太陽電池セルの変形に追従する必要があり、０．２％耐力値を低下させることが重要となる。このことから、太陽電池用リード線としては、低耐力特性を有する半田メッキ線が用いられる。
【０００５】
このような半田メッキ線は、低耐力特性を有しているか否かに関わらず特許文献１に開示するような半田メッキ工程を経て被メッキ線に対してメッキ層を形成して成る。
【０００６】
特許文献１に開示の半田メッキ工程は、被メッキ線としての金属素線を、金属素線導入口を通じて溶融半田メッキ液の入ったメッキ液部に導入し、半田メッキ線導出口から導出させ、大気冷却するなどして金属素線にメッキを施す工程である。
【０００７】
さらに、半田メッキ線の製造工程においては、上述した半田メッキ工程以外にも、金属素線の表面に対して洗浄や焼鈍などの半田メッキ前処理工程を施したり、半田メッキ工程の後工程では、メッキ線を巻取る巻取り工程が行われる。
【０００８】
そして、このような工程を低耐力化した被メッキ線に対して連続して行おうとした場合には、被メッキ線に負荷がかかり易くなるため、連続加工することが困難になり、連続加工することができたとしても所望の品質のメッキ線を安定して得ることが困難であった。
【０００９】
例えば、低耐力化した被メッキ線にかかる負荷を抑制することに重点を置くあまり、被メッキ線の表面を十分に洗浄することができず、表面に不純物や酸化層が残留することがあった。
【００１０】
そうすると、その後の半田メッキ工程で被メッキ線の表面にメッキ層を形成する際に、メッキ層が剥離し易くなるなど所望の品質のメッキ線を安定して得ることが困難であった。
【００１１】
その他にも、メッキ線の製造途中に、メッキ線（被メッキ線）の耐力が低いために、メッキ線の走行速度を上げることができず、製造時間が大幅にかかり、連続して行おうとすると、かえって製造効率が低下する場合も生じるという難点を有していた。
【００１２】
低耐力特性を有する半田メッキ線の製造方法としては、例えば、特許文献２において太陽電池用平角導体の製造方法が提案されている。
特許文献２における太陽電池用平角導体の製造方法は、導体を圧延などの工程により平角状に成形した後、熱処理工程により０．２％耐力を低減することや、導体の表面に半田メッキ膜を施す製造方法である。
【００１３】
しかし、引用文献２には、熱処理を行う上での温度設定や、軟化焼鈍炉の内部の雰囲気ガスの成分といった具体的な記載や、例えば、洗浄工程といった熱処理工程以外の工程についての具体的な言及がされていない。
【００１４】
このため、仮に、洗浄工程を行うにしても、これら熱処理工程、洗浄工程、或いは、メッキ工程といった各工程を独立した生産ラインで行うか否かといった点や、仮に、これら複数の工程を連続して行うにしても、如何なる工程順で行うかについて定かではない。
【００１５】
すなわち、引用文献２は、上述したように、平角導体の０．２％耐力を低減したことに伴い太陽電池のリード線としての品質を確保することが困難となる一方で、０．２％耐力値を低減したメッキ線の品質を確保するために製造効率が低下するという２つの相反する製造上の課題について何ら着目されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０００−８０４６０号公報
【特許文献２】特開２００６−５４３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで本発明は、０．２％耐力値を十分に低下させた所望の品質のメッキ線を得ることができ、このようなメッキ線を安定して得ることで、製品歩留まりを向上させることができ、また、製造効率を向上させることができる半田メッキ線の製造方法及び製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、銅線に対してメッキ前処理を行うメッキ前処理手段と、銅線の表面に半田メッキを施すメッキ手段と、表面にメッキを施した銅線を巻取る巻取り手段とで構成される半田メッキ線の製造装置であって、前記メッキ前処理手段に、銅線を軟化焼鈍して低耐力化する軟化焼鈍手段を備え、低耐力化した前記銅線を、該銅線の耐力よりも低い巻取り力で前記巻取り手段により巻取る構成とし、前記軟化焼鈍手段、前記メッキ手段、及び、前記巻取り手段を、銅線の走行方向の上流側からこの順に一連配置したことを特徴とする。
【００１９】
ここで、上述した銅線の耐力よりも低い巻取り力で前記巻取り手段により巻取る構成とは、銅線を前記巻取り手段のみで巻取る構成に限定せず、例えば、該巻取り手段による巻取りを補助する送りキャプスタンを巻取り手段よりも上流側に配置し、前記巻取り手段と該送りキャプスタンとで銅線を巻取る構成も含むものとする。
【００２０】
前記銅線は、形状、サイズは限定しないが、平角線であることが好ましい。前記銅線を、上述した純銅系導体材料により平角線で形成することにより、表面にメッキ処理を施すことで、シリコン結晶ウェハ（Ｓｉセル）の所定領域に接続する接続用リード線として、すなわち、太陽電池用はんだメッキ線として用いることができるためである。
【００２１】
前記一連配置したとは、走行方向の上流側から下流側に沿って連続的か断続的かに関わらず連なって、いわゆるタンデムで配置したことを示す。
【００２２】
この発明の態様として、前記銅線を、純銅系材料で形成し、前記軟化焼鈍手段を、内部が前記銅線の表面の酸化層を還元する還元ガス雰囲気である軟化焼鈍炉で構成し、前記軟化焼鈍炉を、銅線走行方向の上流側よりも下流側が低位置になるよう傾斜配置し、前記軟化焼鈍炉における銅線走行方向の下流側部分に、該軟化焼鈍炉に対して還元性ガスの供給を許容する還元ガス供給部を設けることができる。
【００２３】
前記純銅系材料とは、不純物が少なく、導電率が高い純銅系導体材料であれば特に限定せず、例えば、無酸素銅（ＯＦＣ）、タフピッチ銅、リン脱酸銅といった酸化物などの不純物を含まない純度が９９．９％以上であるものが好ましい。
【００２４】
またこの発明の態様として、前記還元性ガスは、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスで構成することができる。
【００２５】
またこの発明の態様として、前記窒素ガスと前記水素ガスとの体積比率を、４：１に設定することができる。
【００２６】
またこの発明の態様として、前記メッキ前処理手段に、銅線に対して加熱処理を行う加熱処理手段を備え、前記加熱処理手段を前記軟化焼鈍手段よりも銅線走行方向の上流側に配置することができる。
【００２７】
またこの発明の態様として、銅線に対してメッキ前処理を行うメッキ前処理工程と、銅線の表面に半田メッキを施すメッキ工程と、表面にメッキを施した銅線を巻取る巻取り工程とを経て製造される半田メッキ線の製造方法であって、前記メッキ前処理工程では、銅線を軟化焼鈍して低耐力化する軟化焼鈍工程を行い、前記巻取り工程を、低耐力化した前記銅線の耐力よりも低い巻取り力で巻取る工程とし、前記巻取り工程の間、前記軟化焼鈍工程と前記メッキ工程とを連続して行うことを特徴とする。
【００２８】
またこの発明の態様として、前記銅線には、純銅系材料で形成したものを用い、前記軟化焼鈍工程では、走行方向の上流側よりも下流側が低位置になるよう傾斜配置した軟化焼鈍炉に、走行方向の下流側に設けた還元ガス供給部から前記銅線の表面の酸化層を還元する還元性ガスを供給し、前記軟化焼鈍炉の内部を還元性ガス雰囲気とし、該軟化焼鈍炉に前記銅線を走行させることができる。
【００２９】
またこの発明の態様として、前記還元性ガスは、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスで構成することができる。
【００３０】
またこの発明の態様として、前記窒素ガスと前記水素ガスとの体積比率を、４：１に設定することができる。
【００３１】
またこの発明の態様として、前記メッキ前処理工程において、前記軟化焼鈍工程の前に銅線に対して加熱処理工程を行うことができる。
【発明の効果】
【００３２】
この発明によれば、０．２％耐力値を十分に低下させた所望の品質のメッキ線を得ることができ、このようなメッキ線を安定して得ることで、製品歩留まりを向上させることができ、また、製造効率を向上させることができる半田メッキ線の製造方法及び製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態の半田メッキ線の製造装置の概略図。
【図２】本実施形態の軟化焼鈍炉の説明図。
【図３】本実施形態のボビントラバース方式巻取り機の説明図。
【図４】加熱処理温度を１００℃とした軟化焼鈍温度と０．２％耐力値の関係を示すグラフ。
【図５】加熱処理温度と０．２％耐力値の関係を示すグラフ。
【図６】軟化焼鈍工程で水素含有の有無に応じた還元ガスをそれぞれ用いた場合における被メッキ線の０．２％耐力値を示すグラフ。
【図７】還元ガスの水素混合比と０．２％耐力値の関係を示すグラフ。
【図８】他の実施形態の半田メッキ線の製造装置の一部を示す概略図。
【図９】他の実施形態の半田メッキ線の製造装置の一部を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
この発明の一実施形態を、以下図面を用いて説明する。
本実施形態の半田メッキ線の製造装置１０は、図１に示すように、被メッキ線１ａに対してメッキ前処理を行うメッキ前処理手段２と、被メッキ線１ａの表面に半田メッキを施すメッキ手段６１と、表面にメッキを施したメッキ線１ｂを巻取る巻取り手段７１とで構成している。
【００３５】
被メッキ線１ａには、別途備えた平角線製造機（図示せず）により、無酸素銅（ＯＦＣ）を厚みが０．０５〜０．５ｍｍ、幅が０．８〜１０ｍｍに、より好ましくは、厚みが０．０８〜０．２４ｍｍ、幅が１〜２ｍｍ圧延した平角銅線を用いている。
【００３６】
前記メッキ前処理手段２は、主にサプライヤ１１、加熱処理炉２２、酸洗浄槽３１、超音波水洗浄槽４１、及び、軟化焼鈍炉５１で構成している。
【００３７】
サプライヤ１１は、ドラムに巻き回された状態の被メッキ線１ａをドラムが回転することで、順に解いていきながら製造ラインに供給している。サプライヤ１１は、必要に応じてダンサー機能付きの構成であってもよく、また、通常の横繰り出しで繰り出す構成であってもよい。
【００３８】
加熱処理炉２２は、後述する軟化焼鈍炉５１と略同様の構成であり、厚み方向に対して走行方向に長い直方体形状をした外観形状で構成している。加熱処理炉２２は、走行方向に沿って走行方向の下流側端部が上流側端部よりも低位置になるよう傾斜配置している。加熱処理炉２２の内部は、２００℃の設定温度の蒸気雰囲気としている。
【００３９】
また、加熱処理炉２２に対して走行方向の下流側には、加熱処理炉２２の内部を通過した被メッキ線１ａを冷却する冷却水槽２３を設置している。加熱処理炉２２の下流側端部と冷却水槽２３は、加熱処理炉２２から導出した被メッキ線１ａが空気に触れないよう冷却水槽２３まで案内する連結管２４で互いに連結されている。
【００４０】
酸洗浄槽３１は、被メッキ線１ａの表面を酸洗浄するリン酸系洗浄液３２を貯溜している。
【００４１】
超音波水洗浄槽４１では、被メッキ線１ａの表面に付着した水溶性潤滑剤やその他の不純物を、別途備えた超音波水洗浄機を用いて洗浄するための水４３を貯留している。超音波水洗浄槽４１の底面には、被メッキ線１ａの走行方向に沿って超音波水洗浄機４２の一部を構成する超音波振動板４２ａを配置している。なお、超音波水洗浄槽４１の上方には、被メッキ線１ａの走行する軌道上の側方から被メッキ線１ａに向けてエアを吹き付けるエアワイパ４５を設置している。
【００４２】
前記軟化焼鈍炉５１は、図２に示すように、走行方向の上流側端部よりも下流側端部が徐々に低位置になるよう傾斜配置している。前記軟化焼鈍炉５１は、加熱処理炉２２と同様に直方体形状で構成した軟化焼鈍炉本体５２と、該軟化焼鈍炉本体５２を貫通するように配置し、被メッキ線１ａの挿入を許容する内径を有するパイプ状の鞘管５３と、軟化焼鈍炉本体５２の内部を加熱するヒータ５４とで構成している。
【００４３】
鞘管５３は、軟化焼鈍炉本体５２の内部空間を走行方向に沿って配置され、軟化焼鈍炉本体５２の上端部、及び、下端部から軟化焼鈍炉本体５２に対して突出している。鞘管５３における軟化焼鈍炉本体５２の上端部から突出した鞘管上側突出部分５５の上端には、上端開口部５５ｕを形成している。
【００４４】
上端開口部５５ｕは、鞘管５３の内部へ被メッキ線１ａの導入を許容するとともに、後述するが、鞘管５３の内部に充填された還元ガスＧを排出する。鞘管５３における軟化焼鈍炉本体５２の下端部から突出した鞘管下側突出部分５６の下端には、下端開口部５５ｄを形成している。
【００４５】
下端開口部５５ｄは、被メッキ線の鞘管からの導出を許容する。鞘管下側突出部分５６は、連結管５５に直列に連結されている。さらに、鞘管下側突出部分５６の途中部分には、分岐部分を構成し、該分岐部分を鞘管５３の内部に還元ガスＧを供給する還元ガス供給部５７として構成している。
【００４６】
なお、還元ガス供給部５７には、図示しないが、圧力調節バルブ、圧力計などを備え、前記軟化焼鈍炉５１の内部の還元ガスＧの濃度に応じて、還元ガス供給部５７では、還元ガスＧの流入量を調節可能としている。
【００４７】
鞘管５３の内部は、還元ガス供給部５７から還元ガスＧを流入することで内部を還元ガス雰囲気としている。
【００４８】
ヒータ５４は、直線の棒状に構成したものを複数本備え、軟化焼鈍炉本体５２の内部空間において鞘管５３に対して上方側空間と下方側空間に配置している。ヒータ５４は、被メッキ線１ａの走行方向に対して直交方向、詳しくは、図２の紙面を正面視したとき図２の紙面に対して垂直な方向に相当する方向に設置し、複数本のヒータ５４は、上方側空間と下方側空間とのそれぞれにおいて、互いに走行方向に沿って所定間隔ごとに並列配置している。
【００４９】
軟化焼鈍炉５１内は、ヒータにより、８００℃またはそれ以上の温度設定に設定している。
【００５０】
鞘管下側突出部分を、連結管５５に直列に連結することによって、軟化焼鈍炉５１を通過した被メッキ線１ａが、溶融半田メッキ液６３中に浸入するまで空気に触れないようよう走行させることができる。
【００５１】
メッキ手段６１は、溶融半田メッキ液６３が貯溜された溶融半田メッキ槽６２で構成し、溶融半田メッキ液６３は、２６０℃の設定温度とし、溶融錫（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ）を用いている。
【００５２】
溶融半田メッキ槽６２の内部には、表面に溶融半田メッキ液６３が付着したメッキ線１ｂの走行方向を鉛直上方へ方向転換する槽中方向転換ローラ６４を配置している。
【００５３】
さらに、槽中方向転換ローラ６４の鉛直上方には、メッキ線１ｂを鉛直上方への走行方向から巻取り手段７１に向かう方向へ転換する槽上方向転換ローラ６５を備えている。
【００５４】
槽中方向転換ローラ６４、及び、槽上方向転換ローラ６５は、通常のφ２０ｍｍ程度のローラよりも大径である例えば、φ１００ｍｍ程度のローラで構成している。さらに、槽中方向転換ローラ６４、及び、槽上方向転換ローラ６５は、それぞれに備えた図示しない駆動モータによって、巻取り手段７１に備えた後述するダンサーローラ７４やボビン７６の回転速度と略同じ回転速度で自ら積極的に能動回転し、巻取り手段７１による巻取り速度と同調するように、メッキ線１ｂをの方向転換を行う。
【００５５】
続いて巻取り手段７１について説明する。
巻取り手段７１は、巻取り張力調節機７２、及び、ボビントラバース方式巻取り機７５で構成している。
【００５６】
巻取り張力調節機７２は、固定ローラ７３に掛け渡したメッキ線１ｂに加わる張力に応じて上下方向に可動させて張力の具合を調節するダンサーローラ７４を備えている。さらに図示しないが、掛け渡したメッキ線１ｂの張力を検出する張力検出センサと、該張力検出センサが検出した張力に応じて張力が安定するよう制御する制御部と、制御部の指令に基づいてダンサーローラ７４を可動させるローラ可動機とで構成している。
【００５７】
ボビントラバース方式巻取り機７５は、図３（ａ）に示すように、メッキ線１ｂの幅に対して幅広に構成したボビン７６と、該ボビン７６の軸方向に沿って該ボビン７６を揺動させるモータ７７、及び、モータ７７の駆動を伝達するボールネジなどの伝達手段７８で構成している。さらに、ボビントラバース方式巻取り機７５は、ボビン７６による巻取り力を検出する巻取り力検出センサ７９と、該巻取り張力検出センサ７９で検出した巻取り力に応じて該張力が安定するよう制御する制御部８１と、制御部８１の指令に基づいてボビン７６を回転させるモータ８２とで構成している。
【００５８】
このように構成した半田メッキ線の製造装置１０は、メッキ前処理手段２としてのサプライヤ１１、加熱処理炉２２、酸洗浄槽３１、超音波水洗浄槽４１、及び、軟化焼鈍炉５１と、メッキ手段６１としての溶融半田メッキ槽６２と、巻取り手段７１とのそれぞれを、被メッキ線１ａ、及び、メッキ線１ｂの走行方向の上流側からこの順にタンデムで一連配置している。
【００５９】
さらに、半田メッキ線の製造装置１０は、メッキを施す前に被メッキ線１ａの０．２％耐力値を低下させ、その後、この低耐力化した被メッキ線１ａにメッキを施し、これら工程を行う間、該メッキ線１ｂの耐力よりも低い巻取り力で前記巻取り手段７１により巻取る構成としている。
【００６０】
具体的には、巻取り手段７１として上述した巻取り張力調節機７２、及び、ボビントラバース方式巻取り機７５を採用するとともに、巻取り手段７１の巻取りを補助する第１送りキャプスタン９１と第２送りキャプスタン９２とを設置している。第１送りキャプスタン９１と第２送りキャプスタン９２とは、いずれも低耐力化する前の被メッキ線１ａの走行を送り補助するよう軟化焼鈍炉５１の上流側に設置している。
【００６１】
詳しくは、第１送りキャプスタン９１は、加熱処理炉２２と酸洗浄槽３１との間に備えるとともに、第２送りキャプスタン９２は、酸洗浄槽３１と軟化焼鈍炉５１との間に備えている。
【００６２】
なお、メッキ線１ｂの巻取り速度が遅すぎたり、速すぎたりするとメッキ線１ｂにかかる負荷が大きくなる。特に、巻取り速度が速すぎると、線ブレという問題も生じることになるため、第１送りキャプスタン９１、及び、第２送りキャプスタン９２では、巻取り手段７１での巻き取り速度よりも僅かに速い速度、例えば、巻き取り速度に対して＋１ｍ／ｍｉｎ程度速い送り速度で被メッキ線１ａ及びメッキ線１ｂを下流側に送り出している。
【００６３】
また、巻取り手段７１には、上述した巻取り張力調節機７２、及び、ボビントラバース方式巻取り機７５の近傍においてメッキ線１ｂを架け渡す複数の固定ローラ７３を適宜、備えている。
【００６４】
巻取り手段７１に配置した複数の固定ローラ７３のうち、最も走行方向上流側に設置した固定ローラ７３を巻取り手段上流側配置ローラ７３Ａに設定する。巻取り手段上流側配置ローラ７３Ａは、槽上方向転換ローラ６５により方向転換後に、巻取り手段７１の側へ走行してきたメッキ線１ｂを巻取り手段７１の側で最初に架け渡すローラである。
槽上方向転換ローラ６５は、巻取り手段上流側配置ローラ７３Ａよりも高い位置に配置している。
【００６５】
続いて半田メッキ線の製造方法について説明する。
半田メッキ線の製造方法は、被メッキ線１ａに対してメッキ前処理を行うメッキ前処理工程と、被メッキ線１ａの表面に半田メッキを施すメッキ工程と、表面にメッキを施したメッキ線１ｂを巻取る巻取り工程とを経て製造される。
【００６６】
メッキ前処理工程は、加熱処理工程、酸洗浄工程、水洗浄工程、及び、軟化焼鈍工程をこの順で行う工程である。
【００６７】
加熱処理工程では、蒸気雰囲気とした加熱処理炉２２の内部において被メッキ線１ａを走行させることで、被メッキ線１ａの表面を蒸気洗浄する工程である。この蒸気洗浄により、被メッキ線１ａの表面に付着した水溶性潤滑剤やその他の不純物を除去し易いよう表面から分離させることができる。
【００６８】
加熱処理工程では、加熱処理炉２２内での焼鈍温度を、一般の６５０℃程度の焼鈍温度よりも低い２００℃に設定し、この低い温度に設定した加熱処理炉２２内を蒸気雰囲気とし、被メッキ線１ａを走行させて、被メッキ線１ａに対して水蒸気洗浄を行う。
【００６９】
このように、本工程では、被メッキ線１ａに対して水蒸気洗浄を行うことに加えて、被メッキ線１ａを焼鈍することにより低耐力化させることも行っている。但し、本工程では、焼鈍温度を２００℃に設定することで、被メッキ線１ａを低耐力化する度合いを抑制している。また、加熱処理炉２２を通過後の被メッキ線１ａを冷却水槽２３により所定の温度まで冷却する。
【００７０】
酸洗浄工程では、酸洗浄槽３１に貯留したリン酸系の洗浄液３２中を走行させることでこの中を走行した被メッキ線１ａの表面の酸洗浄を行う。
【００７１】
水洗浄工程では、超音波水洗浄槽４１において被メッキ線１ａの表面を超音波水洗浄し、該被メッキ線１ａの表面に付着した水溶性潤滑剤やその他の不純物を除去する。
軟化焼鈍工程では、内部を還元ガス雰囲気とした軟化焼鈍炉５１の内部に被メッキ線１ａを走行させることで該被メッキ線１ａを軟化焼鈍して低耐力化するとともに、被メッキ線１ａの表面の酸化層を還元する工程である。
【００７２】
詳しくは、図２に示すように、軟化焼鈍工程では、走行方向の上流側よりも下流側が低位置になるよう傾斜配置した軟化焼鈍炉５１の鞘管５３の内部に、鞘管下側突出部分５６に設けた還元ガス供給部５７から還元ガスＧとして例えば、窒素ガスに水素ガスを混合した混合ガスを供給し、鞘管５３の内部を還元性ガス雰囲気としておく（図２中の矢印ｄ参照）。さらに、ヒータ５４によって、軟化焼鈍炉本体５２の内部空間を約８００℃にまで加熱している。
【００７３】
このような還元ガス雰囲気とした鞘管５３の内部において、上端開口部５５ｕから導入した被メッキ線１ａを、還元ガスＧが上昇してくる方向ｄと逆方向である下方向Ｄへ向けて走行させている。
【００７４】
続くメッキ工程では、被メッキ線１ａが、溶融半田メッキ槽６２に貯溜された溶融半田メッキ液６３中を走行することで、被メッキ線１ａの表面に溶融錫を付着させる。
【００７５】
軟化焼鈍炉５１の下端開口部５５ｄから導出された被メッキ線１ａは、連結管５５の内部を走行することで空気に接触することがなく溶融半田メッキ液６３中に浸入するまで案内される。
【００７６】
溶融半田メッキ液６３に浸入した被メッキ線１ａは、表面に溶融半田メッキ液６３が付着し、表面全体が溶融半田メッキ液６３で被覆されたメッキ線１ｂとなる。メッキ線１ｂは、溶融半田メッキ槽６２の内部を走行する過程で溶融半田メッキ槽６２中に備えた槽中方向転換ローラ６４により、溶融半田メッキ槽６２を走行する過程で鉛直上方に方向転換され、溶融半田メッキ槽６２から鉛直上方に向けて導出される。
【００７７】
メッキ線１ｂは、溶融半田メッキ槽６２から導出された後、槽上方向転換ローラ６５により方向転換され、巻取り手段７１側へ走行する。
【００７８】
巻取り工程では、被メッキ線１ａに対して上述したメッキ前工程及びメッキ工程を行っている間、これら工程を経たメッキ線１ｂを、巻取り張力調節機７２のダンサーローラ７４の制御によりメッキ線１ｂの張力の調節を行いながらボビントラバース方式巻取り機７５に備えたボビン７６に整列巻きしていく。
【００７９】
詳しくは、図３（ａ），（ｂ）に示すように、ボビントラバース方式巻取り機７５のボビン７６を回転させながら該ボビン７６の軸方向へ揺動させることでメッキ線１ｂを、ボビン７６の軸方向に沿って並列巻きすることができ、複数層に重なり合うようにして巻取ることができる。
【００８０】
この並列巻きは、図３（ｂ）中の一部拡大断面図に示すように、重なり合う層間でメッキ線１ｂの並列ピッチを例えば、半ピッチずらして並列されるようメッキ線１ｂを巻き取る巻き取り方式である。
【００８１】
上述した半田メッキ線の製造装置１０および製造方法は、以下のように様々な作用、効果を得ることができる。
半田メッキ線の製造装置１０は、メッキ前処理手段２としてのサプライヤ１１、加熱処理炉２２、酸洗浄槽３１、超音波水洗浄槽４１、及び、軟化焼鈍炉５１と、メッキ手段６１としての溶融半田メッキ槽６２と、巻取り手段７１を、それぞれメッキ線１ｂの走行方向の上流側から下流側へこの順に一連配置している。
【００８２】
このように各手段を一連配置することで、製造中に低耐力化したメッキ線１ｂを無駄な距離を走行させることを防ぐことができ、走行中にメッキ線１ｂにかかる負荷を低減させることができる。
【００８３】
従って、０．２％耐力値を十分に低下させた所望の品質のメッキ線１ｂを得ることができ、このようなメッキ線１ｂを安定して得ることで、製品歩留まりを向上させることができ、また、製造効率を向上させることができる。
【００８４】
さらにまた、半田メッキ線の製造方法では、メッキ前処理工程としての加熱処理工程、酸洗浄工程、水洗浄工程、及び、軟化焼鈍工程と、メッキ処理工程と、巻取り工程との各工程を連続して行う。
【００８５】
このように各工程を連続して行うことで例えば、所定の工程を経る度にメッキ線１ｂ（被メッキ線１ａ）の走行を中断し、次の工程を行うために別の走行ラインにメッキ線１ｂ（被メッキ線１ａ）を移行するといった手間を要しないため、メッキ線１ｂにかかる負荷を大幅に緩和でき、所望の品質のメッキ線１ｂを安定して得ることができる。
【００８６】
従って、０．２％耐力値を十分に低下させた所望の品質のメッキ線１ｂを得ることができ、このようなメッキ線１ｂを安定して得ることで、製品歩留まりを向上させることができ、また、製造効率を向上させることができる。
【００８７】
さらに、０．２％耐力値を十分に低下させた所望の品質のメッキ線１ｂを、効率よく製造できるため、太陽電池用のリード線として好適な低耐力化したメッキ線１ｂを大量生産することも実現することができる。
【００８８】
また、半田メッキ線の製造装置１０は、前記軟化焼鈍炉５１を、走行方向の上流側よりも下流側が低位置になるよう傾斜配置し、前記軟化焼鈍炉５１における走行方向の下流側に、被メッキ線１ａが内部に挿入された状態での走行を許容する鞘管５３に対して還元ガスＧの供給を許容する還元ガス供給部５７を設けた構成である。
【００８９】
半田メッキ線の製造方法は、軟化焼鈍工程において、軟化焼鈍炉５１の内部に、鞘管５３の下端側部分（下流側部分）に設けたから還元ガス供給部５７を通じて還元ガスＧを鞘管５３の内部に供給し、還元ガス雰囲気とした鞘管５３の内部に被メッキ線１ａを走行方向の上流側から下流側に向けて走行させる製造方法である。
【００９０】
上述した半田メッキ線の製造装置１０および製造方法により、図２に示すように、還元ガス雰囲気とした鞘管５３の内部において還元ガスＧが上昇してくる方向ｄと逆方向である下方向Ｄへ向けて被メッキ線１ａを走行させることができる。
【００９１】
これにより、鞘管５３の内部を走行する被メッキ線１ａを、上昇しようとする還元ガスＧの雰囲気に積極的に晒すことができるため、被メッキ線１ａの表面の酸化層の還元および被メッキ線１ａの低耐力を効率的に促進することができる。
【００９２】
しかも、鞘管５３の内部において走行する被メッキ線１ａの長さ方向における、より下端側部分（下流側部分）を、還元ガス供給部５７を通じて鞘管５３の内部に新たに供給された直後の還元ガスＧの雰囲気に晒すことができる（図２参照）。
【００９３】
すなわち、鞘管５３の内部では、走行中の被メッキ線１ａが還元ガス供給部５７に近づく程、被メッキ線１ａの低耐力化と表面の酸化層の還元を積極的に促進することができ、被メッキ線１ａが還元ガス供給部５７を通じて軟化焼鈍炉５１から導出するまでの間にヒータ５４による加熱下で確実に被メッキ線１ａの低耐力化と表面の酸化層の還元を行うことができる。
【００９４】
また、このように被メッキ線１ａの低耐力化と表面の酸化層の還元を確実、且つ、効率的に行うことができるため、軟化焼鈍炉５１の内部を走行する被メッキ線１ａの走行距離の短縮化を図ることができるとともに、被メッキ線１ａの走行速度の向上を図ることもできる。
【００９５】
さらに、メッキ前処理工程において、このように被メッキ線１ａの低耐力化と表面の酸化層の除去とを、軟化焼鈍炉５１を用いて軟化焼鈍工程で同時に行うことで被メッキ線１ａの表面に有する酸化膜を還元する還元工程と、被メッキ線１ａの軟化焼鈍を行う軟化焼鈍工程とを別々の工程で直列に行う場合と比較して被メッキ線１ａの走行距離の短縮化を図ることができる。
【００９６】
従って、低耐力化した被メッキ線１ａにかかる負荷を低減することができ、高品質の半田メッキ線１ｂを製造することができる。
【００９７】
また、軟化焼鈍工程の前に行う加熱処理工程において、加熱処理炉２２では、被メッキ線１ａの表面に付着した付着物を加熱により除去することができる。例えば、付着物が油などの液状付着物である場合には、気化することができる。このように固形状、液状といった付着物の性状に関わらず、被メッキ線１ａの表面から付着物を除去することができる。
【００９８】
特に、加熱処理工程を酸洗浄工程の直前に行うことで、加熱処理工程において被メッキ線１ａを加熱しておき、酸洗浄工程において加熱した状態の被メッキ線１ａに対して酸洗浄を行うことができるため、酸洗浄効果をより高めることができる。
【００９９】
さらに、加熱処理炉２２では、加熱温度によっては被メッキ線１ａに対しての焼鈍効果も得ることができる。
但し、上述した半田メッキ線の製造装置１０および製造方法によれば、加熱処理工程において、軟化焼鈍炉５１の上流側に配置した加熱処理炉２２で０．２％耐力値が所定の値に完全に低下するまで被メッキ線１ａに対して軟化焼鈍せずに、軽度の軟化焼鈍に留めておく。そして、加熱処理工程後の洗浄工程において、被メッキ線１ａに対して必要な洗浄を完了しておき、その後、メッキ工程の直前である軟化焼鈍工程で０．２％耐力値が所定の値に低下するまで被メッキ線１ａに対して軟化焼鈍を行う。
【０１００】
これにより、低耐力化した被メッキ線１ａに対して洗浄工程を行う必要がないため、被メッキ線１ａにかかる負荷を軽減することができる。
【０１０１】
詳しくは、加熱処理炉２２は、通常の加熱処理炉２２での焼鈍を行う際の設定温度が約６５０℃であるのに対して上述したように例えば、約２００℃という低温に設定した蒸気雰囲気としている。
【０１０２】
さらに、軟化焼鈍炉５１は、通常の軟化焼鈍炉での温度設定が約５３０℃であるのに対して上述したように例えば、約８００℃という高温に設定している。
【０１０３】
これにより、加熱処理工程においては、被メッキ線１ａの低耐力化を抑え、その後の酸洗浄、超音波水洗浄といった洗浄工程の後で行う軟化焼鈍工程において、軟化焼鈍炉５１を用いて被メッキ線１ａを０．２％耐力値が所定の値に低下するまで低耐力化する。
【０１０４】
よって、低耐力化する前の被メッキ線１ａに対して酸洗浄、超音波水洗浄を行うことにより、例えば、従来のように、低耐力化した後の被メッキ線１ａに対してこれら工程を行う場合と比較して被メッキ線１ａに及ぼす負荷の影響を軽減することができ、その分、メッキ線１ｂの品質向上を図ることができる。
【０１０５】
なお、加熱処理炉２２では、内部を蒸気雰囲気としているため、加熱温度によっては被メッキ線１ａの軟化焼鈍も可能であるが、蒸気洗浄効果も期待できる。よって、加熱処理炉２２において、被メッキ線１ａに対して蒸気洗浄するとともに、その後で行う酸洗浄工程、及び、水洗浄工程において被メッキ線１ａの表面に付着した水溶性潤滑剤やその他の不純物を確実に除去することができる。
【０１０６】
よって、均一なメッキ厚で被覆した高品質のメッキ線１ｂを製造することができる。
【０１０７】
以下、効果確認実験について説明する。
【０１０８】
（効果確認実験）
まず、加熱処理工程、及び、軟化焼鈍工程に関する効果確認実験として行った焼鈍効果確認実験Ａ，Ｂの２つの実験について説明する。
（焼鈍効果確認実験Ａ）
焼鈍効果確認実験Ａでは、加熱処理温度が１００度という低い温度設定の下で加熱処理工程を行い、その後、軟化焼鈍工程において、様々な焼鈍温度の下で軟化焼鈍を行う場合における焼鈍温度の設定と、巻き取り工程後の銅線の低耐力値との関係を明らかにし、この関係をもとに、所望の低耐力値を得るために軟化焼鈍工程において設定すべき焼鈍温度について確認した。
【０１０９】
なお、焼鈍効果確認実験Ａは、上述した製造装置を用いて、表１に示す実験条件で行った。
【０１１０】
【表１】
また、焼鈍効果確認実験Ａの結果を、表２、及び、図４に示す。
【０１１１】
【表２】
ここで、表２は、軟化焼鈍炉５１において所定の焼鈍温度ごとの設定の下で被メッキ線に対して焼鈍を行い、巻き取り工程で巻き取り後の半田メッキ線の引張特性の１つである０．２％耐力値を測定した結果を示している。図４は、巻き取り後の半田メッキ線の０．２％耐力値と、軟化焼鈍温度との関係を、表２をもとにグラフ化したものである。
【０１１２】
表２、及び、図４に示す結果のとおり、加熱処理工程での加熱処理温度が１００度という低い温度の下で加熱処理工程を行った場合であって、軟化焼鈍工程での焼鈍温度が例えば、５５０℃程度の低い温度である場合、被メッキ線１ａに対する焼鈍が不十分となり、０．２％耐力値が高い値となる傾向を示す結果となった。
【０１１３】
しかし、加熱処理工程での加熱処理温度が１００度という低い温度であっても、軟化焼鈍工程において焼鈍温度が８００℃から９００℃であれば、巻き取り後のメッキ線１ｂの０．２％耐力値を５５ＭＰａ以下という所望の低耐力値に確実に収束できることが確認できた。
【０１１４】
（焼鈍効果確認実験Ｂ）
焼鈍効果確認実験Ｂでは、様々な加熱処理温度の下で加熱処理工程を行い、加熱処理工程後の被メッキ線１ａの０．２％耐力値と加熱処理温度との関係を明らかにするとともに、これら被メッキ線１ａに対して、８５０℃という一定の焼鈍温度の設定の下で軟化焼鈍工程を行い、軟化焼鈍工程後の０．２％耐力値と加熱処理温度との関係を明らかにした。
【０１１５】
なお、本効果確認実験Ｂは、上述した製造装置を用いて、表３に示す実験条件で行った。
【０１１６】
【表３】
焼鈍効果確認実験Ｂの結果を、表４、及び、図５に示す。
【０１１７】
【表４】
ここで、表４（ａ）は、加熱処理工程において被メッキ線１ａに対して加熱処理を行い、軟化焼鈍工程を行う前における被メッキ線１ａの０．２％耐力値を、所定の加熱処理温度の設定ごとに測定した結果を示している。
表４（ｂ）は、上述した所定の加熱処理温度の設定ごとに、加熱処理工程を行った各被メッキ線１ａに対して、軟化焼鈍工程において焼鈍温度を８５０度という共通の設定の下で焼鈍を行い、巻取り後の半田メッキ線１ｂの０．２％耐力値を測定した結果を示している。
【０１１８】
図５は、加熱処理炉２２を通過後の被メッキ線１ａの０．２％耐力値と加熱処理炉温度との関係を表４（ａ）をもとにプロットするとともに、軟化焼鈍炉を通過後の被メッキ線１ａの０．２％耐力値と焼鈍温度との関係を表４（ｂ）をもとにプロットしたグラフである。
【０１１９】
表４（ａ），（ｂ）、及び、図５に示すとおり、加熱処理工程において加熱処理温度が低いと焼鈍効果が少なく、０．２％耐力値が低下しなかった。しかし、その分、軟化焼鈍工程において焼鈍効果が大きくなり、０．２％耐力値を低下させることができた。
一方、加熱処理工程において加熱処理温度が高ければ、該加熱処理工程においても十分に焼鈍効果を得ることができ、その分、軟化焼鈍工程での焼鈍効果が小さくなった。
【０１２０】
すなわち、加熱処理工程における加熱処理温度に関わらず、軟化焼鈍工程での焼鈍温度を８５０℃という高温に設定することで略５５Ｍｐａ以下という低い値まで０．２％耐力値を確実に低下できることを確認できた。
【０１２１】
このように、加熱処理工程での加熱処理温度に関わらず、加熱処理工程の後に行う軟化焼鈍工程において焼鈍温度を８５０℃にすることで軟化焼鈍工程を行う被メッキ線１ａを十分に低耐力化することができるという結果となった。この結果より、逆に、加熱処理工程の側からみれば、加熱処理温度を必ずしも高く設定する必要はなく、目的に応じて任意に設定できるともいえる。
【０１２２】
詳しくは、加熱処理工程において、加熱処理温度を例えば、１００〜３００度程度の低温に設定することで、加熱処理炉２２での被メッキ線１ａの低耐力化を抑制することができる。これにより、加熱処理工程後であって、軟化焼鈍工程前に行う洗浄工程において被メッキ線１ａに負荷が加わっても、被メッキ線１ａが不測に伸びたり、破断したりしない程度に低耐力化できることが加熱処理工程において可能であることを確認できた。
【０１２３】
一方、加熱処理工程において、加熱処理温度を例えば、１００度〜３００程度よりもさらに高い温度に設定した場合には、加熱処理工程において被メッキ線１ａの低耐力化を促進することができる。このため、最終的に、被メッキ線１ａを、軟化焼鈍工程において約５５ＭＰａ以下というレベルまで十分に低耐力化するために行う本格的な焼鈍を、より迅速に行うことができる。
【０１２４】
すなわち、加熱処理工程において、加熱処理温度を例えば、１００〜３００度程度よりもさらに高い温度に設定することで、加熱処理工程を、被メッキ線１ａを低耐力化する上での予備焼鈍としての機能を果たすことができ、軟化焼鈍工程においての被メッキ線１ａの焼鈍時間を短縮化することができる。また、太陽電池用はんだメッキ線の生産性向上のため、製造工程において被メッキ線１ａの線速を高めた場合にも、軟化焼鈍炉５１の長さを長尺に構成するなどの必要もなく、線速の向上の要求にもスムーズに対応することができる。
【０１２５】
続いて、軟化焼鈍工程において、軟化焼鈍炉５１内部に供給する還元ガスＧに含有する水素ガスの濃度の違いによる０．２％耐力値の影響を検証する実験として、焼鈍炉水素濃度検証実験Ａと焼鈍炉水素濃度検証実験Ｂの２つの実験を行った。
【０１２６】
（焼鈍炉水素濃度検証実験Ａ）
焼鈍炉水素濃度検証実験Ａでは、本発明例のメッキ線１ｂと比較例のメッキ線とを供試体として上述した製造工程を経て作成した。
本発明例のメッキ線１ｂと比較例のメッキ線とは、軟化焼鈍工程のみが異なるが、その他の工程は全て同じ工程を経てそれぞれ作成している。
【０１２７】
本発明例のメッキ線１ｂ、及び、比較例のメッキ線を作成するために行う軟化焼鈍工程では、いずれも軟化焼鈍炉５１の内部を還元性ガス雰囲気としているが、還元ガスＧの成分が異なる。
【０１２８】
すなわち、比較例のメッキ線を作成する場合における還元ガスＧは、窒素ガスのみからなるのに対して、本発明例のメッキ線１ｂを作成する場合における還元ガスＧは、少なくとも窒素ガスを含有する水素ガスとの混合ガスとしている。
【０１２９】
なお、本実験では、本発明例のメッキ線１ｂと比較例のメッキ線の製造に際して被メッキ線１ａとして無酸素銅（ＯＦＣ）を用い、被メッキ線１ａのサイズを０．１６×２ｍｍとし、加熱処理炉２２の温度設定を２００℃とし、第１送りキャプスタン９１および第２送りキャプスタン９２での各巻き取り線速を＋１ｍ／ｍｉｎとして行った。
【０１３０】
また、これらメッキ線１ｂの製造に際して、軟化焼鈍工程の前に被メッキ線１ａに対して酸洗浄工程、及び、超音波水洗浄工程を行っている。なお、酸洗浄工程では、リン酸系の洗浄液の設定温度を５０℃として行った。メッキ工程では、溶融半田メッキ液６３の設定温度を２６０℃として行い、溶融半田メッキ液６３として溶融錫（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ）を用いている。また、巻き取り手段７１は、巻き取り張力調節機７２を備えずに、ボビントラバース方式巻取り機７５により直接巻き取りする構成としている。
【０１３１】
本発明例のメッキ線１ｂと比較例のメッキ線とは、それぞれ上述した設定の下、メッキ厚が２０μｍ、３０μｍ、４０μｍの３種類ずつ作成し、それぞれ０．２％耐力値について比較したところ図６に示すグラフのような結果となった。
【０１３２】
図６に示すグラフのように、メッキ厚が２０μｍ、３０μｍ、４０μｍのいずれの場合においても本発明例のメッキ線１ｂは、比較例のメッキ線と比較して、０．２％耐力値が低かった。中でもメッキ厚が４０μｍのとき、本発明例のメッキ線１ｂは、比較例のメッキ線と比較して０．２％耐力値の低下率が最も高いことが確認できた。
【０１３３】
従って、焼鈍工程において、水素ガスを含む還元性ガス雰囲気とした軟化焼鈍炉５１の内部に被メッキ線１ａを走行させることで、より効率的に被メッキ線１ａの低耐力化を促進することができることを確認することができた。
【０１３４】
（焼鈍炉水素濃度検証実験Ｂ）
焼鈍炉水素濃度検証実験Ｂでは、軟化焼鈍炉５１の内部に対して還元ガス供給部５７から供給する還元ガスＧを、少なくとも窒素を含有する水素との混合ガスとし、混合ガスに対して水素ガスが占める体積比率であらわれる混合率の違いによるメッキ線１ｂ（被メッキ線１ａ）の０．２％耐力値の影響について検証する実験を、上述した製造装置を用いて表５に示す実験条件の下で行った。
【０１３５】
【表５】
焼鈍炉水素濃度検証実験Ｂの結果を、表６、及び、図７に示す。
【０１３６】
【表６】
ここで、表６は、少なくとも窒素ガスからなる還元ガスに対する水素ガスの占める混合比率が０、１０、２０、３０、４０、５０％のそれぞれの設定の場合において、還元ガスを４．０ｌ／ｍｉｎの流量で軟化焼鈍炉５１の内部に供給しながら焼鈍工程を行った場合における巻取り工程後のメッキ線１ｂの０．２％耐力値を測定した結果を示している。
【０１３７】
図７は、還元ガスとしての混合ガスに占める水素ガスの混合率と巻取り工程後の半田メッキ線１ｂの０．２％耐力値との関係を表６をもとにプロットしたグラフである。
【０１３８】
図７、及び、表６に示す結果のとおり、水素ガス混合比率を高めるに従って、０．２％耐力値は、同等、或いは、低くなった。このことから、水素ガス混合比率が高い方が、０．２％耐力値は少なくとも低くなる傾向を示すこと確認できた。
【０１３９】
よって、水素ガスは、被メッキ線１ａの表面の酸化膜を還元するという効果に留まらず、還元ガス中における水素ガスの濃度に応じて、０．２％耐力値を低下する度合いを高めることができるという効果も有することを確認できた。
【０１４０】
そして、還元ガス中における水素ガスの濃度と半田メッキ線１ｂの０．２％耐力値との図７に示すような関係をもとに、還元ガスに対する水素ガスの濃度を制御することにより、被メッキ線１ａを低耐力化する度合いを制御することができるという可能性を見出すことができた。
【０１４１】
また、本発明の半田メッキ線の製造装置および半田メッキ線の製造方法は、上述した半田メッキ線の製造装置１０および半田メッキ線の製造方法の構成に限定せず、様々な構成で構成することができる。
例えば、他の実施形態における製造装置１０Ａには、図８（ａ），（ｂ）に示すように、超音波水洗浄槽４１と軟化焼鈍炉５１との間にプレ加熱炉５１Ｐを設けることができる。
プレ加熱炉５１Ｐは、図８（ｂ）に示すように、被メッキ線１ａの走行時間、及び、走行距離が短い場合においても、被メッキ線１ａの温度を急激に高めることに特化して構成している。
【０１４２】
具体的には、プレ加熱炉５１Ｐは、プレ加熱炉本体５２Ｐに鞘管５３Ｌを備えている。該鞘管５３Ｌは、被メッキ線１ａの走行方向に沿って直線状に構成した中空管であり、被メッキ線１ａがプレ加熱炉５１Ｐと軟化焼鈍炉５１とを通過する際に、該被メッキ線１ａが空気に触れて酸化しないようにプレ加熱炉本体５２Ｐと軟化焼鈍炉本体５２とのそれぞれの内部に連通した配置形態としている。
【０１４３】
プレ加熱炉５１Ｐの内部には、軟化焼鈍炉５１と同様に、プレ加熱炉本体５２Ｐの内部に、鞘管５３Ｌの長手方向に沿って複数本のヒータ５４Ｐを備えているが、軟化焼鈍炉５１において配置したヒータ５４の配置間隔よりも狭ピッチで配置している。
【０１４４】
これにより、線速を速めて被メッキ線１ａを走行させても、軟化焼鈍工程の直前にプレ加熱工程として、プレ加熱炉５１Ｐで被メッキ線１ａを加熱することができ、加熱した状態の被メッキ線１ａを軟化焼鈍炉５１に供給することができる。
【０１４５】
よって、被メッキ線１ａの線速の高速化に対応して、軟化焼鈍工程において、被メッキ線１ａを確実、且つ、十分に低耐力化した状態とすることができる。
【０１４６】
また、鞘管５３Ｌにおける軟化焼鈍炉５１とプレ加熱炉５１Ｐとの間部分には、鞘管５３Ｌの長さ方向におけるプレ加熱炉５１Ｐに相当する部分に還元ガスを供給するプレ還元ガス供給部５７Ｐを構成している。
【０１４７】
上述した還元ガス供給部５７では、還元ガスＧとして水素と窒素との混合ガスを鞘管５３Ｌに供給し、鞘管５３Ｌの軟化焼鈍炉５１に相当する内部空間を混合ガス雰囲気としたが、プレ還元ガス供給部５７Ｐでは、還元ガスＧとして窒素ガス、或いは、水蒸気ガス（スチームガス）を、鞘管５３Ｌのプレ加熱炉５１Ｐに相当する内部空間に供給し、該内部空間を窒素ガス雰囲気、或いは、水蒸気ガス雰囲気としている。
【０１４８】
これにより、プレ加熱炉５１Ｐを通過する際に被メッキ線１ａの表面が酸化することを防ぐことができるとともに、プレ加熱炉５１Ｐでは、還元ガスＧとして水素ガスを用いずに、窒素ガス、或いは、水蒸気ガスを用いることで、安全であり、ガスの扱いが容易となる。
【０１４９】
詳述すると、被メッキ線１ａの走行時の線速が通常設定の４ｍ／ｍｉｎである場合には、表７（ａ）に示すように、いずれの平角サイズ、温度設定においても、メッキ工程を通過後において、メッキ線１ｂの０．２％耐力値を４５Ｍｐａ以下にまで低い値とすることができることが確認できる。
【０１５０】
【表７】
なお、表７（ａ）は、サイズが０．２ｍｍ×１．０ｍｍ、０．１６ｍｍ×２．０ｍｍ、０．２ｍｍ×２．０ｍｍの３種類の平角線を被メッキ線１ａとして用い、これら被メッキ線１ａのそれぞれに対して、線速が４ｍ／ｍｉｎであり、半田温度が２４０℃、２６０℃、２８０℃の３種類のそれぞれに設定の下で、メッキ線１ｂを作成したときの０．２％耐力値とメッキ厚との値を示す表である。
【０１５１】
これに対して、被メッキ線１ａの走行時の線速が高速設定である１３ｍ／ｍｉｎである場合には、表７（ｂ）に示すように、いずれの平角サイズ、温度設定においても、メッキ線１ｂの０．２％耐力値が殆どの設定において５０Ｍｐａ以上の値となり、線速が４ｍ／ｍｉｎである通常設定の場合と比較して高い値となった。
【０１５２】
これは、被メッキ線１ａの線速を高速設定にすることで、軟化焼鈍炉５１において被メッキ線１ａを十分に低耐力化するまでに、軟化焼鈍炉５１を通過してしまい、十分に低耐力化されないメッキ線１ｂが作成されるという事態が生じるためである。
【０１５３】
なお、表７（ｂ）は、線速を１３ｍ／ｍｉｎの高速設定とし、平角サイズ、半田温度を表７（ａ）と同様の設定の下でメッキ線１ｂを作成したときの０．２％耐力値とメッキ厚との値を示す表である。
【０１５４】
すなわち、被メッキ線１ａの線速を単純に高速に設定した場合、十分に低耐力化を図ることができず、線速の高速化に対応することができないという問題があった。
【０１５５】
これに対して、上述した製造装置１０Ａは、軟化焼鈍炉５１と超音波水洗浄槽４１との間にプレ加熱炉５１Ｐを設けた構成である。
【０１５６】
プレ加熱炉５１Ｐにより、被メッキ線１ａが軟化焼鈍炉５１に供給される直前において、該被メッキ線１ａを短時間で加熱して高温にすることができ、その高温化した状態で、軟化焼鈍炉５１に供給することができる。
【０１５７】
よって、線速を前記高速走行速度とし、軟化焼鈍炉５１に対して被メッキ線１ａを高速で通過させた場合であっても、前記軟化焼鈍工程において、被メッキ線を確実に低耐力化することができる。
【０１５８】
具体的には、上述したように、プレ加熱炉５１Ｐを設置し、プレ加熱工程を行うことにより、線速を１３ｍ／ｍｉｎという高速設定にしても、線速が４ｍ／ｍｉｎである通常設定の場合と同程度まで、被メッキ線１ａの０．２％耐力値を低下させることができるため、０．２％耐力値が低い高品質のメッキ線１ｂを優れた生産効率で得ることができる。
【０１５９】
さらに、被メッキ線１ａを線速が１３ｍ／ｍｉｎという高速設定で走行させても、軟化焼鈍炉５１において被メッキ線１ａの表面の酸化層を確実に還元処理することができる。
【０１６０】
軟化焼鈍炉５１の上流側近傍に設置したプレ加熱炉５１Ｐは、上述したように、被メッキ線１ａの加熱性能に特化した構成とし、内部に、窒素ガス、或いは、水蒸気ガスを供給した安全で扱い易いガス雰囲気としているため、軟化焼鈍炉５１において軟化焼鈍時間を確保する手段として、例えば、軟化焼鈍炉５１を単に、長尺化した構成と比較して、設置スペースやコストが増大することがなく、既存設備を活かした設計変更レベルの簡易な構成の追加によって線速の高速化に対応できる。
【０１６１】
また、他の実施形態として、加熱処理炉２２は必須の構成ではなく、他の実施形態の製造装置として、図９（ｂ）に示すように、走行方向におけるサプライヤ１１と酸洗浄槽３１との間に加熱処理炉２２を設置しない構成としてもよい。さらにまた、加熱処理炉２２は、走行方向におけるサプライヤ１１と酸洗浄槽３１との間に設置するに限らず、軟化焼鈍炉５１よりも上流側であれば、他の部位に設置してもよい。
【０１６２】
例えば、酸洗浄槽３１の上流側に加熱処理炉２２を設置せずに、上述したプレ加熱炉５１Ｐのみを設置し、プレ加熱炉５１Ｐの内部に供給する還元ガスとして水蒸気ガスを用いた構成としてもよい。
【０１６３】
この構成により、プレ加熱炉５１Ｐでは、上述したように、軟化焼鈍炉５１の直前でプレ加熱を行うという機能に加えて、上述した加熱処理炉２２により行う機能の双方を兼ね備えることができる。
【０１６４】
よって、設備コストの削減を図ることができることは勿論、被メッキ線１ａの走行距離の短縮化をより一層、図ることができ、０．２％耐力値が低い高品質のメッキ線１ｂを生産することができる。
【０１６５】
なお、上述したように、軟化焼鈍炉５１の内部を還元ガス雰囲気としているが、この還元ガスＧには、上述したように、窒素ガス、或いは、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスに限らず、窒素ガスのみで構成したり、他の成分を含有してもよい。また、窒素ガスや水素ガス以外の還元ガスで構成してもよい。
【０１６６】
この発明の構成と、上述した実施形態との対応において、銅線は、この発明の被メッキ線１ａ、及び、メッキ線１ｂに対応し、以下同様に、
加熱処理炉２２は、この発明の加熱処理手段に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
【符号の説明】
【０１６７】
１ａ…被メッキ線
１ｂ…メッキ線
２…メッキ前処理手段
１０…メッキ線の製造装置
１２…サプライヤ
２２…加熱処理炉
３１…酸洗浄槽
４１…超音波水洗浄槽
５１…軟化焼鈍炉
５７…還元ガス供給部
６１…メッキ手段
６３…溶融半田メッキ液
７１…巻取り手段
７２…巻取り張力調節機
７５…ボビントラバース方式巻取り機
８３…引き取りキャプスタン部
Ｇ…還元ガス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅線に対してメッキ前処理を行うメッキ前処理手段と、
銅線の表面に半田メッキを施すメッキ手段と、
表面にメッキを施した銅線を巻取る巻取り手段とで構成される半田メッキ線の製造装置であって、
前記メッキ前処理手段に、銅線を軟化焼鈍して低耐力化する軟化焼鈍手段を備え、
低耐力化した前記銅線を、該銅線の耐力よりも低い巻取り力で前記巻取り手段により巻取る構成とし、
前記軟化焼鈍手段、前記メッキ手段、及び、前記巻取り手段を、銅線の走行方向の上流側からこの順に一連配置した
半田メッキ線の製造装置。
【請求項２】
前記銅線を、純銅系材料で形成し、
前記軟化焼鈍手段を、内部が前記銅線の表面の酸化層を還元する還元ガス雰囲気である軟化焼鈍炉で構成し、
前記軟化焼鈍炉を、銅線走行方向の上流側よりも下流側が低位置になるよう傾斜配置し、
前記軟化焼鈍炉における銅線走行方向の下流側部分に、該軟化焼鈍炉に対して還元性ガスの供給を許容する還元ガス供給部を設けた
請求項１に記載の半田メッキ線の製造装置。
【請求項３】
前記還元性ガスは、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスで構成する
請求項２に記載の半田メッキ線の製造装置。
【請求項４】
前記窒素ガスと前記水素ガスとの体積比率を、４：１に設定した
請求項３に記載の半田メッキ線の製造装置。
【請求項５】
前記メッキ前処理手段に、銅線に対して加熱処理を行う加熱処理手段を備え、
前記加熱処理手段を前記軟化焼鈍手段よりも銅線走行方向の上流側に配置した
請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の半田メッキ線の製造装置。
【請求項６】
銅線に対してメッキ前処理を行うメッキ前処理工程と、
銅線の表面に半田メッキを施すメッキ工程と、
表面にメッキを施した銅線を巻取る巻取り工程とを経て製造される半田メッキ線の製造方法であって、
前記メッキ前処理工程では、銅線を軟化焼鈍して低耐力化する軟化焼鈍工程を行い、
前記巻取り工程を、
低耐力化した前記銅線の耐力よりも低い巻取り力で巻取る工程とし、
前記巻取り工程の間、前記軟化焼鈍工程と前記メッキ工程とを連続して行う
半田メッキ線の製造方法。
【請求項７】
前記銅線には、純銅系材料で形成したものを用い、
前記軟化焼鈍工程では、
走行方向の上流側よりも下流側が低位置になるよう傾斜配置した軟化焼鈍炉に、走行方向の下流側に設けた還元ガス供給部から前記銅線の表面の酸化層を還元する還元性ガスを供給し、
前記軟化焼鈍炉の内部を還元性ガス雰囲気とし、該軟化焼鈍炉に前記銅線を走行させる
請求項６に記載の半田メッキ線の製造方法。
【請求項８】
前記還元性ガスは、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスで構成する
請求項７に記載の半田メッキ線の製造方法。
【請求項９】
前記窒素ガスと前記水素ガスとの体積比率を、４：１に設定した
請求項８に記載の半田メッキ線の製造方法。
【請求項１０】
前記メッキ前処理工程において、
前記軟化焼鈍工程の前に銅線に対して加熱処理工程を行う
請求項６から請求項９のうちいずれか１項に記載の半田メッキ線の製造方法。
【請求項１】
銅線に対してメッキ前処理を行うメッキ前処理手段と、
銅線の表面に半田メッキを施すメッキ手段と、
表面にメッキを施した銅線を巻取る巻取り手段とで構成される半田メッキ線の製造装置であって、
前記メッキ前処理手段に、銅線を軟化焼鈍して低耐力化する軟化焼鈍手段を備え、
低耐力化した前記銅線を、該銅線の耐力よりも低い巻取り力で前記巻取り手段により巻取る構成とし、
前記軟化焼鈍手段、前記メッキ手段、及び、前記巻取り手段を、銅線の走行方向の上流側からこの順に一連配置した
半田メッキ線の製造装置。
【請求項２】
前記銅線を、純銅系材料で形成し、
前記軟化焼鈍手段を、内部が前記銅線の表面の酸化層を還元する還元ガス雰囲気である軟化焼鈍炉で構成し、
前記軟化焼鈍炉を、銅線走行方向の上流側よりも下流側が低位置になるよう傾斜配置し、
前記軟化焼鈍炉における銅線走行方向の下流側部分に、該軟化焼鈍炉に対して還元性ガスの供給を許容する還元ガス供給部を設けた
請求項１に記載の半田メッキ線の製造装置。
【請求項３】
前記還元性ガスは、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスで構成する
請求項２に記載の半田メッキ線の製造装置。
【請求項４】
前記窒素ガスと前記水素ガスとの体積比率を、４：１に設定した
請求項３に記載の半田メッキ線の製造装置。
【請求項５】
前記メッキ前処理手段に、銅線に対して加熱処理を行う加熱処理手段を備え、
前記加熱処理手段を前記軟化焼鈍手段よりも銅線走行方向の上流側に配置した
請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の半田メッキ線の製造装置。
【請求項６】
銅線に対してメッキ前処理を行うメッキ前処理工程と、
銅線の表面に半田メッキを施すメッキ工程と、
表面にメッキを施した銅線を巻取る巻取り工程とを経て製造される半田メッキ線の製造方法であって、
前記メッキ前処理工程では、銅線を軟化焼鈍して低耐力化する軟化焼鈍工程を行い、
前記巻取り工程を、
低耐力化した前記銅線の耐力よりも低い巻取り力で巻取る工程とし、
前記巻取り工程の間、前記軟化焼鈍工程と前記メッキ工程とを連続して行う
半田メッキ線の製造方法。
【請求項７】
前記銅線には、純銅系材料で形成したものを用い、
前記軟化焼鈍工程では、
走行方向の上流側よりも下流側が低位置になるよう傾斜配置した軟化焼鈍炉に、走行方向の下流側に設けた還元ガス供給部から前記銅線の表面の酸化層を還元する還元性ガスを供給し、
前記軟化焼鈍炉の内部を還元性ガス雰囲気とし、該軟化焼鈍炉に前記銅線を走行させる
請求項６に記載の半田メッキ線の製造方法。
【請求項８】
前記還元性ガスは、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスで構成する
請求項７に記載の半田メッキ線の製造方法。
【請求項９】
前記窒素ガスと前記水素ガスとの体積比率を、４：１に設定した
請求項８に記載の半田メッキ線の製造方法。
【請求項１０】
前記メッキ前処理工程において、
前記軟化焼鈍工程の前に銅線に対して加熱処理工程を行う
請求項６から請求項９のうちいずれか１項に記載の半田メッキ線の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１７５１５（Ｐ２０１２−１７５１５Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７８９４９（Ｐ２０１１−７８９４９）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】（５９１０１９６５６）理研電線株式会社 (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】（５９１０１９６５６）理研電線株式会社 (12)
【Ｆターム（参考）】
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