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】メッキ前処理手段と、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、前記メッキ前処理手段に備えた軟化焼鈍手段５１により銅線１ａを低耐力化し、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、前記メッキ前処理手段に、銅線１ａを洗浄する洗浄手段３０を備え、前記洗浄手段３０を前記軟化焼鈍手段５１よりも銅線走行方向の上流側に配置した。
【解決手段】メッキ前処理手段と、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、前記メッキ前処理手段に備えた軟化焼鈍手段５１により銅線１ａを低耐力化し、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、前記メッキ前処理手段に、銅線１ａを洗浄する洗浄手段３０を備え、前記洗浄手段３０を前記軟化焼鈍手段５１よりも銅線走行方向の上流側に配置した。
【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。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。
【００１４】
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といわざるを得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【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】
【００１６】
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】
【００１７】
この発明は、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、前記銅線を、純銅系材料で形成し、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、前記メッキ前処理手段に、銅線を洗浄する洗浄手段を備え、前記洗浄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ことを特徴とする。
【００１８】
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。
【００１９】
また、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
この発明の態様として、前記メッキ前処理手段には、前記軟化焼鈍手段よりも銅線走行方向の上流側に、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洗浄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。
【００２３】
またこの発明の態様として前記洗浄手段を、酸洗浄手段と水洗浄手段とで構成し、前記メッキ前処理手段として、前記加熱処理手段、前記酸洗浄手段、前記水洗浄手段、及び、前記軟化焼鈍手段を銅線走行方向に沿ってこの順に配置することができる。
【００２４】
またこの発明の態様として銅線には、長さ方向に対して直交する直交断面における幅が０．８〜１０ｍｍの範囲内であり、厚みが０．０５〜０．５ｍｍの範囲内のサイズである平角銅線を用い、銅線の走行速度を、約４．０ｍ／ｍｉｎに設定し、前記酸洗浄手段での酸洗浄時間を１２．８秒に設定するとともに、水洗浄手段での水洗浄時間を１３．５秒に設定することができる。
【００２５】
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、前記銅線には、純銅系材料で形成したものを用い、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い、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、銅線を洗浄する洗浄工程を行うことを特徴とする。
【００２６】
この発明の態様として、前記メッキ前処理工程には、前記軟化焼鈍工程の前に銅線に対して加熱処理を行う加熱処理工程を含み、前記加熱処理工程を前記洗浄工程の前に行うことができる。
【００２７】
またこの発明の態様として、前記洗浄工程には、酸洗浄工程と水洗浄工程とを備え、前記メッキ前処理工程において、前記加熱処理工程、前記酸洗浄工程、前記水洗浄工程、及び、前記軟化焼鈍工程を、この順で行うことができる。
【００２８】
またこの発明の態様として、銅線には、長さ方向に対して直交する直交断面における幅が０．８〜１０ｍｍの範囲内であり、厚みが０．０５〜０．５ｍｍの範囲内のサイズである平角銅線を用い、銅線の走行速度を、約４．０ｍ／ｍｉｎに設定し、前記酸洗浄工程での酸洗浄時間を１２．８秒に設定するとともに、水洗浄工程での水洗浄時間を１３．５秒に設定することができる。
【発明の効果】
【００２９】
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】
【００３０】
【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】本実施形態の洗浄装置の概略図。
【図５】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】
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
半田メッキ線の製造装置１０によれば、被メッキ線１ａを、純銅系材料で形成し、メッキ前処理手段２に、被メッキ線１ａを洗浄する洗浄手段３０を備え、洗浄手段３０を軟化焼鈍炉５１よりも被メッキ線１ａの走行方向の上流側に配置することを特徴としている。
【００８４】
また、半田メッキ線の製造方法によれば、メッキ前処理工程には、軟化焼鈍工程の前に被メッキ線１ａに対して加熱処理を行う加熱処理工程を含み、加熱処理工程を洗浄工程の前に行うことを特徴としている。
【００８５】
上述した半田メッキ線の製造装置１０、及び、半田メッキ線の製造方法によれば、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。
【００８６】
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。
【００８７】
詳しくは、洗浄手段３０を軟化焼鈍炉５１よりも走行方向の上流側に配置することにより、軟化焼鈍炉５１により低耐力化する前の被メッキ線１ａに対して洗浄手段３０で洗浄することが可能となる。よって、軟化焼鈍炉５１により低耐力化した被メッキ線１ａに対して洗浄手段３０で洗浄する場合と比較して被メッキ線１ａに加わる負荷を軽減することができる。
【００８８】
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、特に、太陽電池用はんだメッキ線として好適なメッキ線１ｂを得ることができる。
【００８９】
さらに、このように、軟化焼鈍炉５１により低耐力化した被メッキ線１ａに対して洗浄手段３０で洗浄する場合と比較して被メッキ線１ａに加わる負荷を軽減することができるため、被メッキ線１ａの走行時に負荷を軽減するために送りキャプスタンの設置数を軽減できることや、線速を必要以上に低下させる必要がない。
【００９０】
従って、構成面、制御面、さらには条件設定面において、被メッキ線１ａに加わる負荷の軽減を図るための対策を簡略化できるため、メッキ線１ｂの製造効率を向上させることができる。
【００９１】
さらにまた、上述したような配置で洗浄手段３０を備えることで、被メッキ線１ａの表面に付着した不純物を洗浄手段によって除去し、その下流側に配置したメッキ手段６１により、被メッキ線１ａの表面に対してメッキ厚が均一である優れた品質の半田メッキ線１ｂを形成することができる。
【００９２】
また、メッキ前処理手段２には、軟化焼鈍炉５１よりも走行方向の上流側に、被メッキ線１ａに対して加熱処理を行う加熱処理炉２２を備え、加熱処理炉２２を洗浄手段３０よりも走行方向の上流側に配置することにより、加熱処理炉２２で被メッキ線１ａに対して加熱処理工程を行った後に洗浄手段３０において洗浄することができる。
【００９３】
これにより、加熱処理炉２２によって被メッキ線１ａの表面に付着した付着物を加熱した際に、付着物が焼け焦げた煤などの残留物が被メッキ線１ａの表面に残留した場合であっても、その後に通過する洗浄手段３０において残留物を洗浄により確実に除去することができる。
【００９４】
さらに、洗浄手段３０を、酸洗浄槽３１と超音波水洗浄槽４１とで構成し、メッキ前処理手段２として、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を走行方向に沿ってこの順に配置することにより、軟化焼鈍炉５１によって低耐力化する前の被メッキ線１ａに対して、加熱処理炉２２、酸洗浄槽３１、及び、超音波水洗浄槽４１で行う一連の工程を完了させることができる。
【００９５】
すなわち、このように、加熱処理炉２２や洗浄手段３０を軟化焼鈍炉５１の上流側であるメッキ前処理手段２として配置することで、軟化焼鈍炉５１において被メッキ線１ａを低耐力化し、被メッキ線１ａを低耐力化した直後にメッキ手段６１においてメッキ処理工程を施すことができる。
【００９６】
このため、低耐力化したメッキ線１ｂに対して極力負荷が加わることを回避することができ、品質に優れたメッキ線１ｂを得ることができる。
【００９７】
特に、加熱処理炉２２の下流側に酸洗浄槽３１を配置することで、加熱処理炉２２において被メッキ線１ａを加熱し、被メッキ線１ａに対して温まった状態のまま酸洗浄槽３１において酸洗浄を行うことができ、常温の被メッキ線１ａに対して行う場合と比較して酸洗浄効果を格段に向上させることができ、優れた酸洗浄効果を得ることができる。
【００９８】
また、加熱処理炉２２と酸洗浄槽３１との間には、上述したように、冷却水槽２３を設置している。加熱処理炉２２を通過した被メッキ線１ａは、冷却水槽２３により冷却された後で酸洗浄槽３１まで走行することになる。
【００９９】
このように、加熱処理炉２２を通過直後の被メッキ線１ａを冷却水槽２３により冷却することで、加熱処理炉２２によって加熱された状態の被メッキ線１ａが、表面温度が高い状態のまま加熱処理炉２２と酸洗浄槽３１との間を走行することで、再度、被メッキ線１ａの表面に酸化膜が形成されることを防ぐことができる。
【０１００】
但し、冷却水槽２３によって、加熱処理炉２２によって加熱された被メッキ線１ａの表面が常温になるまで冷却するのではなく、少なくとも５０度の表面温度を有する程度にまで留めておく。
【０１０１】
これにより、酸洗浄槽３１において、少なくとも５０度の表面温度を有する被メッキ線１ａに対して酸洗浄を行うことができるため、リン酸系洗浄液３２による酸洗浄効果をより発揮することができる。また、このように効率的に酸洗浄を行うことができるため、被メッキ線１ａの走行を高速化した場合でも、確実に酸洗浄効果を得ることができる。
【０１０２】
上述した半田メッキ線の製造装置１０、及び、半田メッキ線の製造方法によれば、被メッキ線１ａには、長さ方向に対して直交する直交断面における幅が０．８〜１０．０ｍｍの範囲内であり、厚みが０．０５〜０．５ｍｍの範囲内のサイズである平角銅線を用い、被メッキ線１ａの走行速度を、約４．０ｍ／ｍｉｎに設定し、酸洗浄槽３１での酸洗浄時間を１２．８秒に設定するとともに、超音波水洗浄槽４１での超音波水洗浄時間を１３．５秒に設定することにより、優れた洗浄効果を得ることができる。
【０１０３】
特に、上述した半田メッキ線の製造装置１０、及び、半田メッキ線の製造方法によれば、被メッキ線１ａの前記幅が１．０〜２．０ｍｍの範囲内であり、厚みが０．１６〜０．２ｍｍの範囲内のサイズである平角銅線を用いた場合において、上述した被メッキ線１ａの走行速度、酸洗浄槽３１での酸洗浄時間、及び、超音波水洗浄槽４１での超音波水洗浄時間の設定と同様の設定の下で洗浄を行うことで後述する洗浄効果確認実験１の結果からも明らかなとおり、より優れた洗浄効果を得ることができた。
【０１０４】
以下、効果確認実験について説明する。
【０１０５】
（洗浄効果確認実験１）
洗浄効果確認実験１では、上述した製造装置、及び製造方法によりメッキ線１ｂを製造する際において、表１に示すように、本発明例と比較例の２つの設定例の下で被メッキ線１ａに対して加熱処理工程、酸洗浄工程、水洗浄工程をこの順で行った場合の洗浄効果の違いについて検証する実験を行った。
【０１０６】
【表１】
本発明例では、比較例に対して線速を５分の１に設定している。すなわち、表１に示すように、本発明例では、従来例に対して線速を５分の１に設定することで、加熱処理炉２２、酸洗浄槽３１、超音波水洗浄槽４１の各部の通過時間が５倍となるよう設定している。
【０１０７】
また、比較例では被メッキ線１ａとして直径が０．７６ｍｍ、０．６５ｍｍ、０．５３ｍｍの３種類のサイズの丸線を用いたのに対して、本発明例では被メッキ線１ａとして縦（厚み）と横（幅）の寸法が０．２ｍｍ×２．０ｍｍ、０．１６ｍｍ×２．０ｍｍ、０．２ｍｍ×１．０ｍｍの３種類のサイズの平角線を用いた。
なお、洗浄効果確認実験では、被メッキ線１ａの形状と線速以外の設定は、本発明例と比較例とで互いに同じ設定としている。
【０１０８】
ここで、本実験で用いる洗浄装置は、加熱処理工程を行う加熱処理炉２２と、酸洗浄工程における酸洗浄槽３１と、水洗浄工程における超音波水洗浄槽４１とをタンデムで配置した構成であり、加熱処理炉２２、酸洗浄槽３１、超音波水洗浄槽４１を、図４に示すような各部の寸法で構成し、加熱処理炉２２と酸洗浄槽３１との間には、加熱処理炉２２を通過後の被メッキ線１ａを冷却する冷却水槽を設置していない構成である。
なお、図４は、本実験で用いる洗浄装置、及び、その周辺部分を模式的に示している。
【０１０９】
加熱処理炉２２では、洗浄剤としてスチームが用いられ、特に、油汚れ等に対しての洗浄効果が期待できる。酸洗浄槽３１では、洗浄剤として酸洗浄液が用いられ、酸化物等に対しての洗浄効果が期待できる。超音波水洗浄槽４１では、洗浄剤として水が用いられ、特に酸洗浄工程で被メッキ線１ａの表面に残留した酸液等に対しての洗浄効果が期待できる。
なお、加熱処理工程では、加熱処理炉２２の内部を蒸気雰囲気としているため、加熱処理炉２２は、スチーマーとしても機能する。このため、加熱処理工程では、加熱により被メッキ線１ａの表面に付着した付着物を加熱除去する効果も期待できるため、加熱処理工程を洗浄工程の一部と見なして本実験対象に含めている。
【０１１０】
洗浄効果確認実験の評価は、本発明例と比較例とのそれぞれにおける水洗浄工程後の被メッキ線１ａの表面の状態、及び、巻き取り工程後のメッキ線１ｂの表面の状態を目視による所定基準に従って比較、確認することにより行った。
【０１１１】
上述した条件の下で行った結果、まず、水洗浄工程後の被メッキ線１ａの表面の状態については、本発明例の線速の設定では、比較例の線速の設定の場合と異なり、被メッキ線１ａの表面に染みや膜のように広い範囲で付着している油や、離散状、点状に付着している粉塵などの付着物が一切全く確認できず、被メッキ線１ａの表面の清浄化を図ることができることを確認できた。
【０１１２】
さらに、最終的に巻取り工程後のメッキ線１ｂの表面のメッキ状態を目視による所定基準に従って確認したところ、本発明例の線速の設定では、従来例の線速の設定の場合と異なり、表面に凹凸が確認されず、メッキの厚みをメッキ線の長さ方向、及び、周方向において均一化することを確認できた。
【０１１３】
また、このように線速に関して、比較例では、２０ｍ／ｍｉｎに設定しているのに対して、本発明例では、比較例の速度設定に対して５分の１の速度の４ｍ／ｍｉｎに設定することで、十分な洗浄効果を得ることができていることから、線速を４ｍ／ｍｉｎよりもさらに低速に設定することも考えられる。
【０１１４】
しかし、線速を４ｍ／ｍｉｎよりも速度の設定の下で同様の実験を試みたが、４ｍ／ｍｉｎの速度設定の際の洗浄効果以上の効果を得ることができず、低速に設定すればする程、洗浄効果を向上できるわけではないことが明らかとなった。
【０１１５】
逆に、被メッキ線１ａが各工程を通過する通過時間がその分、長くなるため、生産性の低下が懸念されることになる。よって、洗浄工程で洗浄効果が得られるという観点と生産効率の観点から線速は、上述した実験条件の下では、約４ｍ／ｍｉｎに設定することが好ましいという結果を得ることができた。
【０１１６】
（洗浄効果確認実験２）
洗浄効果確認実験２では、上述した製造装置、及び製造方法によりメッキ線１ｂを製造する際において、本発明例と比較例の２つの設定例の下で被メッキ線１ａに対してそれぞれ酸洗浄工程、水洗浄工程を行った場合の洗浄効果の違いについて検証する実験を行った。
【０１１７】
比較例では、加熱処理工程を行わずに酸洗浄工程、水洗浄工程をこの順で行う洗浄工程であるのに対して、本発明例では、酸洗浄工程の直前に加熱処理工程を行い、その後、酸洗浄工程、水洗浄工程をこの順で行う洗浄工程である。
【０１１８】
洗浄効果確認実験の評価は、本発明例と比較例とのそれぞれにおける水洗浄工程後の被メッキ線１ａの表面の状態、及び、巻き取り工程後のメッキ線１ｂの表面の状態を目視による所定基準に従って比較し、確認することにより行った。
【０１１９】
比較例の設定の下、洗浄工程を行った後の被メッキ線１ａを確認したところ、表面に酸化層が残留していた。さらに、メッキ線表面のメッキ状態を確認したところ、メッキ線１ｂの表面が粗くなっていることを確認できた。
【０１２０】
これに対して、本発明例の設定の下、洗浄工程を行った後の被メッキ線を確認したところ、表面に油汚れ等の汚れを確認できず、酸化層も残留してなかった。さらに、メッキ線表面のメッキ状態を確認したところ、表面に凹凸がなく、均一なメッキ厚が形成されていることを確認できた。
【０１２１】
以上により、酸洗浄工程の直前に加熱処理工程を行うことで、常温の被メッキ線１ａに対して酸洗浄工程を行う場合と比較して酸洗浄効果を格段に向上させることができ、優れた酸洗浄効果を得ることを確認できた。
【０１２２】
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は、上述した構成、及び、製造方法に限定せず、様々な構成、及び、製造方法で構成することができる。
他の実施形態として、加熱処理炉２２と酸洗浄槽３１との間に設置した冷却水槽２３は、必須の構成ではなく、図５に示すように、これら加熱処理炉２２と酸洗浄槽３１との間に冷却水槽２３を設置しなくてもよい。
【０１２３】
冷却水槽２３を設置しない場合、加熱処理炉２２によって、表面が加熱された被メッキ線１ａを、その表面温度が高い状態のまま酸洗浄槽３１において走行させることができるため、より効果的に酸洗浄効果を得ることができる。
【０１２４】
また、他の実施形態として、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。
【０１２５】
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、被メッキ線１ａ、及び、メッキ線１ｂに対応し、以下、同様に、
酸洗浄手段は、酸洗浄槽３１に対応し、
水洗浄手段は、超音波水洗浄槽４１に対応するものとし、本発明は、上述した実施形態に限定せず、様々な実施形態で構成することができる。
【符号の説明】
【０１２６】
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
３０…洗浄手段
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
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。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。
【００１４】
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といわざるを得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【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】
【００１６】
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】
【００１７】
この発明は、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、前記銅線を、純銅系材料で形成し、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、前記メッキ前処理手段に、銅線を洗浄する洗浄手段を備え、前記洗浄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ことを特徴とする。
【００１８】
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。
【００１９】
また、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
この発明の態様として、前記メッキ前処理手段には、前記軟化焼鈍手段よりも銅線走行方向の上流側に、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洗浄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。
【００２３】
またこの発明の態様として前記洗浄手段を、酸洗浄手段と水洗浄手段とで構成し、前記メッキ前処理手段として、前記加熱処理手段、前記酸洗浄手段、前記水洗浄手段、及び、前記軟化焼鈍手段を銅線走行方向に沿ってこの順に配置することができる。
【００２４】
またこの発明の態様として銅線には、長さ方向に対して直交する直交断面における幅が０．８〜１０ｍｍの範囲内であり、厚みが０．０５〜０．５ｍｍの範囲内のサイズである平角銅線を用い、銅線の走行速度を、約４．０ｍ／ｍｉｎに設定し、前記酸洗浄手段での酸洗浄時間を１２．８秒に設定するとともに、水洗浄手段での水洗浄時間を１３．５秒に設定することができる。
【００２５】
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、前記銅線には、純銅系材料で形成したものを用い、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い、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、銅線を洗浄する洗浄工程を行うことを特徴とする。
【００２６】
この発明の態様として、前記メッキ前処理工程には、前記軟化焼鈍工程の前に銅線に対して加熱処理を行う加熱処理工程を含み、前記加熱処理工程を前記洗浄工程の前に行うことができる。
【００２７】
またこの発明の態様として、前記洗浄工程には、酸洗浄工程と水洗浄工程とを備え、前記メッキ前処理工程において、前記加熱処理工程、前記酸洗浄工程、前記水洗浄工程、及び、前記軟化焼鈍工程を、この順で行うことができる。
【００２８】
またこの発明の態様として、銅線には、長さ方向に対して直交する直交断面における幅が０．８〜１０ｍｍの範囲内であり、厚みが０．０５〜０．５ｍｍの範囲内のサイズである平角銅線を用い、銅線の走行速度を、約４．０ｍ／ｍｉｎに設定し、前記酸洗浄工程での酸洗浄時間を１２．８秒に設定するとともに、水洗浄工程での水洗浄時間を１３．５秒に設定することができる。
【発明の効果】
【００２９】
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】
【００３０】
【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】本実施形態の洗浄装置の概略図。
【図５】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】
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
半田メッキ線の製造装置１０によれば、被メッキ線１ａを、純銅系材料で形成し、メッキ前処理手段２に、被メッキ線１ａを洗浄する洗浄手段３０を備え、洗浄手段３０を軟化焼鈍炉５１よりも被メッキ線１ａの走行方向の上流側に配置することを特徴としている。
【００８４】
また、半田メッキ線の製造方法によれば、メッキ前処理工程には、軟化焼鈍工程の前に被メッキ線１ａに対して加熱処理を行う加熱処理工程を含み、加熱処理工程を洗浄工程の前に行うことを特徴としている。
【００８５】
上述した半田メッキ線の製造装置１０、及び、半田メッキ線の製造方法によれば、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。
【００８６】
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。
【００８７】
詳しくは、洗浄手段３０を軟化焼鈍炉５１よりも走行方向の上流側に配置することにより、軟化焼鈍炉５１により低耐力化する前の被メッキ線１ａに対して洗浄手段３０で洗浄することが可能となる。よって、軟化焼鈍炉５１により低耐力化した被メッキ線１ａに対して洗浄手段３０で洗浄する場合と比較して被メッキ線１ａに加わる負荷を軽減することができる。
【００８８】
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、特に、太陽電池用はんだメッキ線として好適なメッキ線１ｂを得ることができる。
【００８９】
さらに、このように、軟化焼鈍炉５１により低耐力化した被メッキ線１ａに対して洗浄手段３０で洗浄する場合と比較して被メッキ線１ａに加わる負荷を軽減することができるため、被メッキ線１ａの走行時に負荷を軽減するために送りキャプスタンの設置数を軽減できることや、線速を必要以上に低下させる必要がない。
【００９０】
従って、構成面、制御面、さらには条件設定面において、被メッキ線１ａに加わる負荷の軽減を図るための対策を簡略化できるため、メッキ線１ｂの製造効率を向上させることができる。
【００９１】
さらにまた、上述したような配置で洗浄手段３０を備えることで、被メッキ線１ａの表面に付着した不純物を洗浄手段によって除去し、その下流側に配置したメッキ手段６１により、被メッキ線１ａの表面に対してメッキ厚が均一である優れた品質の半田メッキ線１ｂを形成することができる。
【００９２】
また、メッキ前処理手段２には、軟化焼鈍炉５１よりも走行方向の上流側に、被メッキ線１ａに対して加熱処理を行う加熱処理炉２２を備え、加熱処理炉２２を洗浄手段３０よりも走行方向の上流側に配置することにより、加熱処理炉２２で被メッキ線１ａに対して加熱処理工程を行った後に洗浄手段３０において洗浄することができる。
【００９３】
これにより、加熱処理炉２２によって被メッキ線１ａの表面に付着した付着物を加熱した際に、付着物が焼け焦げた煤などの残留物が被メッキ線１ａの表面に残留した場合であっても、その後に通過する洗浄手段３０において残留物を洗浄により確実に除去することができる。
【００９４】
さらに、洗浄手段３０を、酸洗浄槽３１と超音波水洗浄槽４１とで構成し、メッキ前処理手段２として、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を走行方向に沿ってこの順に配置することにより、軟化焼鈍炉５１によって低耐力化する前の被メッキ線１ａに対して、加熱処理炉２２、酸洗浄槽３１、及び、超音波水洗浄槽４１で行う一連の工程を完了させることができる。
【００９５】
すなわち、このように、加熱処理炉２２や洗浄手段３０を軟化焼鈍炉５１の上流側であるメッキ前処理手段２として配置することで、軟化焼鈍炉５１において被メッキ線１ａを低耐力化し、被メッキ線１ａを低耐力化した直後にメッキ手段６１においてメッキ処理工程を施すことができる。
【００９６】
このため、低耐力化したメッキ線１ｂに対して極力負荷が加わることを回避することができ、品質に優れたメッキ線１ｂを得ることができる。
【００９７】
特に、加熱処理炉２２の下流側に酸洗浄槽３１を配置することで、加熱処理炉２２において被メッキ線１ａを加熱し、被メッキ線１ａに対して温まった状態のまま酸洗浄槽３１において酸洗浄を行うことができ、常温の被メッキ線１ａに対して行う場合と比較して酸洗浄効果を格段に向上させることができ、優れた酸洗浄効果を得ることができる。
【００９８】
また、加熱処理炉２２と酸洗浄槽３１との間には、上述したように、冷却水槽２３を設置している。加熱処理炉２２を通過した被メッキ線１ａは、冷却水槽２３により冷却された後で酸洗浄槽３１まで走行することになる。
【００９９】
このように、加熱処理炉２２を通過直後の被メッキ線１ａを冷却水槽２３により冷却することで、加熱処理炉２２によって加熱された状態の被メッキ線１ａが、表面温度が高い状態のまま加熱処理炉２２と酸洗浄槽３１との間を走行することで、再度、被メッキ線１ａの表面に酸化膜が形成されることを防ぐことができる。
【０１００】
但し、冷却水槽２３によって、加熱処理炉２２によって加熱された被メッキ線１ａの表面が常温になるまで冷却するのではなく、少なくとも５０度の表面温度を有する程度にまで留めておく。
【０１０１】
これにより、酸洗浄槽３１において、少なくとも５０度の表面温度を有する被メッキ線１ａに対して酸洗浄を行うことができるため、リン酸系洗浄液３２による酸洗浄効果をより発揮することができる。また、このように効率的に酸洗浄を行うことができるため、被メッキ線１ａの走行を高速化した場合でも、確実に酸洗浄効果を得ることができる。
【０１０２】
上述した半田メッキ線の製造装置１０、及び、半田メッキ線の製造方法によれば、被メッキ線１ａには、長さ方向に対して直交する直交断面における幅が０．８〜１０．０ｍｍの範囲内であり、厚みが０．０５〜０．５ｍｍの範囲内のサイズである平角銅線を用い、被メッキ線１ａの走行速度を、約４．０ｍ／ｍｉｎに設定し、酸洗浄槽３１での酸洗浄時間を１２．８秒に設定するとともに、超音波水洗浄槽４１での超音波水洗浄時間を１３．５秒に設定することにより、優れた洗浄効果を得ることができる。
【０１０３】
特に、上述した半田メッキ線の製造装置１０、及び、半田メッキ線の製造方法によれば、被メッキ線１ａの前記幅が１．０〜２．０ｍｍの範囲内であり、厚みが０．１６〜０．２ｍｍの範囲内のサイズである平角銅線を用いた場合において、上述した被メッキ線１ａの走行速度、酸洗浄槽３１での酸洗浄時間、及び、超音波水洗浄槽４１での超音波水洗浄時間の設定と同様の設定の下で洗浄を行うことで後述する洗浄効果確認実験１の結果からも明らかなとおり、より優れた洗浄効果を得ることができた。
【０１０４】
以下、効果確認実験について説明する。
【０１０５】
（洗浄効果確認実験１）
洗浄効果確認実験１では、上述した製造装置、及び製造方法によりメッキ線１ｂを製造する際において、表１に示すように、本発明例と比較例の２つの設定例の下で被メッキ線１ａに対して加熱処理工程、酸洗浄工程、水洗浄工程をこの順で行った場合の洗浄効果の違いについて検証する実験を行った。
【０１０６】
【表１】
本発明例では、比較例に対して線速を５分の１に設定している。すなわち、表１に示すように、本発明例では、従来例に対して線速を５分の１に設定することで、加熱処理炉２２、酸洗浄槽３１、超音波水洗浄槽４１の各部の通過時間が５倍となるよう設定している。
【０１０７】
また、比較例では被メッキ線１ａとして直径が０．７６ｍｍ、０．６５ｍｍ、０．５３ｍｍの３種類のサイズの丸線を用いたのに対して、本発明例では被メッキ線１ａとして縦（厚み）と横（幅）の寸法が０．２ｍｍ×２．０ｍｍ、０．１６ｍｍ×２．０ｍｍ、０．２ｍｍ×１．０ｍｍの３種類のサイズの平角線を用いた。
なお、洗浄効果確認実験では、被メッキ線１ａの形状と線速以外の設定は、本発明例と比較例とで互いに同じ設定としている。
【０１０８】
ここで、本実験で用いる洗浄装置は、加熱処理工程を行う加熱処理炉２２と、酸洗浄工程における酸洗浄槽３１と、水洗浄工程における超音波水洗浄槽４１とをタンデムで配置した構成であり、加熱処理炉２２、酸洗浄槽３１、超音波水洗浄槽４１を、図４に示すような各部の寸法で構成し、加熱処理炉２２と酸洗浄槽３１との間には、加熱処理炉２２を通過後の被メッキ線１ａを冷却する冷却水槽を設置していない構成である。
なお、図４は、本実験で用いる洗浄装置、及び、その周辺部分を模式的に示している。
【０１０９】
加熱処理炉２２では、洗浄剤としてスチームが用いられ、特に、油汚れ等に対しての洗浄効果が期待できる。酸洗浄槽３１では、洗浄剤として酸洗浄液が用いられ、酸化物等に対しての洗浄効果が期待できる。超音波水洗浄槽４１では、洗浄剤として水が用いられ、特に酸洗浄工程で被メッキ線１ａの表面に残留した酸液等に対しての洗浄効果が期待できる。
なお、加熱処理工程では、加熱処理炉２２の内部を蒸気雰囲気としているため、加熱処理炉２２は、スチーマーとしても機能する。このため、加熱処理工程では、加熱により被メッキ線１ａの表面に付着した付着物を加熱除去する効果も期待できるため、加熱処理工程を洗浄工程の一部と見なして本実験対象に含めている。
【０１１０】
洗浄効果確認実験の評価は、本発明例と比較例とのそれぞれにおける水洗浄工程後の被メッキ線１ａの表面の状態、及び、巻き取り工程後のメッキ線１ｂの表面の状態を目視による所定基準に従って比較、確認することにより行った。
【０１１１】
上述した条件の下で行った結果、まず、水洗浄工程後の被メッキ線１ａの表面の状態については、本発明例の線速の設定では、比較例の線速の設定の場合と異なり、被メッキ線１ａの表面に染みや膜のように広い範囲で付着している油や、離散状、点状に付着している粉塵などの付着物が一切全く確認できず、被メッキ線１ａの表面の清浄化を図ることができることを確認できた。
【０１１２】
さらに、最終的に巻取り工程後のメッキ線１ｂの表面のメッキ状態を目視による所定基準に従って確認したところ、本発明例の線速の設定では、従来例の線速の設定の場合と異なり、表面に凹凸が確認されず、メッキの厚みをメッキ線の長さ方向、及び、周方向において均一化することを確認できた。
【０１１３】
また、このように線速に関して、比較例では、２０ｍ／ｍｉｎに設定しているのに対して、本発明例では、比較例の速度設定に対して５分の１の速度の４ｍ／ｍｉｎに設定することで、十分な洗浄効果を得ることができていることから、線速を４ｍ／ｍｉｎよりもさらに低速に設定することも考えられる。
【０１１４】
しかし、線速を４ｍ／ｍｉｎよりも速度の設定の下で同様の実験を試みたが、４ｍ／ｍｉｎの速度設定の際の洗浄効果以上の効果を得ることができず、低速に設定すればする程、洗浄効果を向上できるわけではないことが明らかとなった。
【０１１５】
逆に、被メッキ線１ａが各工程を通過する通過時間がその分、長くなるため、生産性の低下が懸念されることになる。よって、洗浄工程で洗浄効果が得られるという観点と生産効率の観点から線速は、上述した実験条件の下では、約４ｍ／ｍｉｎに設定することが好ましいという結果を得ることができた。
【０１１６】
（洗浄効果確認実験２）
洗浄効果確認実験２では、上述した製造装置、及び製造方法によりメッキ線１ｂを製造する際において、本発明例と比較例の２つの設定例の下で被メッキ線１ａに対してそれぞれ酸洗浄工程、水洗浄工程を行った場合の洗浄効果の違いについて検証する実験を行った。
【０１１７】
比較例では、加熱処理工程を行わずに酸洗浄工程、水洗浄工程をこの順で行う洗浄工程であるのに対して、本発明例では、酸洗浄工程の直前に加熱処理工程を行い、その後、酸洗浄工程、水洗浄工程をこの順で行う洗浄工程である。
【０１１８】
洗浄効果確認実験の評価は、本発明例と比較例とのそれぞれにおける水洗浄工程後の被メッキ線１ａの表面の状態、及び、巻き取り工程後のメッキ線１ｂの表面の状態を目視による所定基準に従って比較し、確認することにより行った。
【０１１９】
比較例の設定の下、洗浄工程を行った後の被メッキ線１ａを確認したところ、表面に酸化層が残留していた。さらに、メッキ線表面のメッキ状態を確認したところ、メッキ線１ｂの表面が粗くなっていることを確認できた。
【０１２０】
これに対して、本発明例の設定の下、洗浄工程を行った後の被メッキ線を確認したところ、表面に油汚れ等の汚れを確認できず、酸化層も残留してなかった。さらに、メッキ線表面のメッキ状態を確認したところ、表面に凹凸がなく、均一なメッキ厚が形成されていることを確認できた。
【０１２１】
以上により、酸洗浄工程の直前に加熱処理工程を行うことで、常温の被メッキ線１ａに対して酸洗浄工程を行う場合と比較して酸洗浄効果を格段に向上させることができ、優れた酸洗浄効果を得ることを確認できた。
【０１２２】
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は、上述した構成、及び、製造方法に限定せず、様々な構成、及び、製造方法で構成することができる。
他の実施形態として、加熱処理炉２２と酸洗浄槽３１との間に設置した冷却水槽２３は、必須の構成ではなく、図５に示すように、これら加熱処理炉２２と酸洗浄槽３１との間に冷却水槽２３を設置しなくてもよい。
【０１２３】
冷却水槽２３を設置しない場合、加熱処理炉２２によって、表面が加熱された被メッキ線１ａを、その表面温度が高い状態のまま酸洗浄槽３１において走行させることができるため、より効果的に酸洗浄効果を得ることができる。
【０１２４】
また、他の実施形態として、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。
【０１２５】
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、被メッキ線１ａ、及び、メッキ線１ｂに対応し、以下、同様に、
酸洗浄手段は、酸洗浄槽３１に対応し、
水洗浄手段は、超音波水洗浄槽４１に対応するものとし、本発明は、上述した実施形態に限定せず、様々な実施形態で構成することができる。
【符号の説明】
【０１２６】
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
３０…洗浄手段
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
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、
前記銅線を、純銅系材料で形成し、
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、
前記メッキ前処理手段に、銅線を洗浄する洗浄手段を備え、
前記洗浄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
半田メッキ線の製造装置。
【請求項２】
前記メッキ前処理手段には、
前記軟化焼鈍手段よりも銅線走行方向の上流側に、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洗浄手段よりも銅線走行方向の上流側に配置した
請求項１に記載の半田メッキ線の製造装置。
【請求項３】
前記洗浄手段を、酸洗浄手段と水洗浄手段とで構成し、
前記メッキ前処理手段として、前記加熱処理手段、前記酸洗浄手段、前記水洗浄手段、及び、前記軟化焼鈍手段を銅線走行方向に沿ってこの順に配置した
請求項２に記載の半田メッキ線の製造装置。
【請求項４】
銅線には、長さ方向に対して直交する直交断面における幅が０．８〜１０ｍｍの範囲内であり、厚みが０．０５〜０．５ｍｍの範囲内のサイズである平角銅線を用い、銅線の走行速度を、約４．０ｍ／ｍｉｎに設定し、
前記酸洗浄手段での酸洗浄時間を１２．８秒に設定するとともに、水洗浄手段での水洗浄時間を１３．５秒に設定した
請求項２、又は、３に記載の半田メッキ線の製造装置。
【請求項５】
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、
前記銅線には、純銅系材料で形成したものを用い、
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い、
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、銅線を洗浄する洗浄工程を行う
半田メッキ線の製造方法。
【請求項６】
前記メッキ前処理工程には、前記軟化焼鈍工程の前に銅線に対して加熱処理を行う加熱処理工程を含み、
前記加熱処理工程を前記洗浄工程の前に行う
請求項５に記載の半田メッキ線の製造方法。
【請求項７】
前記洗浄工程には、酸洗浄工程と水洗浄工程とを備え、
前記メッキ前処理工程において、前記加熱処理工程、前記酸洗浄工程、前記水洗浄工程、及び、前記軟化焼鈍工程を、この順で行う
請求項６に記載の半田メッキ線の製造方法。
【請求項８】
銅線には、長さ方向に対して直交する直交断面における幅が０．８〜１０ｍｍの範囲内であり、厚みが０．０５〜０．５ｍｍの範囲内のサイズである平角銅線を用い、銅線の走行速度を、約４．０ｍ／ｍｉｎに設定し、
前記酸洗浄工程での酸洗浄時間を１２．８秒に設定するとともに、水洗浄工程での水洗浄時間を１３．５秒に設定した
請求項６、又は、７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、
前記銅線を、純銅系材料で形成し、
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、
前記メッキ前処理手段に、銅線を洗浄する洗浄手段を備え、
前記洗浄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
半田メッキ線の製造装置。
【請求項２】
前記メッキ前処理手段には、
前記軟化焼鈍手段よりも銅線走行方向の上流側に、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洗浄手段よりも銅線走行方向の上流側に配置した
請求項１に記載の半田メッキ線の製造装置。
【請求項３】
前記洗浄手段を、酸洗浄手段と水洗浄手段とで構成し、
前記メッキ前処理手段として、前記加熱処理手段、前記酸洗浄手段、前記水洗浄手段、及び、前記軟化焼鈍手段を銅線走行方向に沿ってこの順に配置した
請求項２に記載の半田メッキ線の製造装置。
【請求項４】
銅線には、長さ方向に対して直交する直交断面における幅が０．８〜１０ｍｍの範囲内であり、厚みが０．０５〜０．５ｍｍの範囲内のサイズである平角銅線を用い、銅線の走行速度を、約４．０ｍ／ｍｉｎに設定し、
前記酸洗浄手段での酸洗浄時間を１２．８秒に設定するとともに、水洗浄手段での水洗浄時間を１３．５秒に設定した
請求項２、又は、３に記載の半田メッキ線の製造装置。
【請求項５】
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、
前記銅線には、純銅系材料で形成したものを用い、
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い、
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、銅線を洗浄する洗浄工程を行う
半田メッキ線の製造方法。
【請求項６】
前記メッキ前処理工程には、前記軟化焼鈍工程の前に銅線に対して加熱処理を行う加熱処理工程を含み、
前記加熱処理工程を前記洗浄工程の前に行う
請求項５に記載の半田メッキ線の製造方法。
【請求項７】
前記洗浄工程には、酸洗浄工程と水洗浄工程とを備え、
前記メッキ前処理工程において、前記加熱処理工程、前記酸洗浄工程、前記水洗浄工程、及び、前記軟化焼鈍工程を、この順で行う
請求項６に記載の半田メッキ線の製造方法。
【請求項８】
銅線には、長さ方向に対して直交する直交断面における幅が０．８〜１０ｍｍの範囲内であり、厚みが０．０５〜０．５ｍｍの範囲内のサイズである平角銅線を用い、銅線の走行速度を、約４．０ｍ／ｍｉｎに設定し、
前記酸洗浄工程での酸洗浄時間を１２．８秒に設定するとともに、水洗浄工程での水洗浄時間を１３．５秒に設定した
請求項６、又は、７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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１７５１６（Ｐ２０１２−１７５１６Ａ）
【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２０１１−７８９５０（Ｐ２０１１−７８９５０）
【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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