JP2012017523A - 半田メッキ線の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】０．２％耐力値を低下させた所望の品質のメッキ線を安定して得ることができ、製品歩留まりや製造効率の向上を図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】軟化焼鈍手段５１とメッキ手段６１と巻取り手段７１とを、銅線の走行方向上流側からこの順に一連配置し、軟化焼鈍手段５１により低耐力化した銅線を巻取り手段７１により巻取る構成とし、メッキ手段６１では、薄メッキ設定と厚メッキ設定とのうち、いずれかの設定で銅線表面に半田メッキを施し、薄メッキ設定を銅線走行速度が低速走行速度の下で銅線に対してメッキを施す設定とし、厚メッキ設定を、銅線走行速度が高速走行速度の下で銅線に対してメッキを施す設定とするとともに、高速走行速度において半田温度とメッキ厚との所定の関係に基づいて半田温度に応じたメッキ厚で銅線にメッキを施す設定とする。
【選択図】図１

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、連続加工を行おうとすると、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。

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％耐力値を低減したり、導体の表面に半田メッキ膜を施す製造方法である。

しかし、引用文献２には、熱処理を行う上での温度設定や、還元炉（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。

すなわち、引用文献２は、上述したように、平角導体の０．２％耐力値を低下させ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％耐力値を低下させ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。

特開２０００−８０４６０号公報 特開２００５−５４３５５号公報

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。

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、前記メッキ手段では、銅線を薄メッキでメッキする薄メッキ設定と、薄メッキ設定の場合のメッキ厚よりも厚いメッキ厚となる厚メッキ設定とのうち、いずれかの設定で行い、前記薄メッキ設定を、銅線を走行させる速度を低速走行速度の下で銅線に対してメッキを施す設定とし、前記厚メッキ設定を、銅線を走行させる速度を、前記低速走行速度よりも高速である高速走行速度の下で銅線に対してメッキを施す設定とするとともに、前記高速走行速度において半田温度とメッキ厚との所定の関係に基づいて前記半田温度に応じたメッキ厚で銅線にメッキを施す設定とすることを特徴とする。

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。

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。

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％以上であることが好ましい。

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。

この発明の態様として、前記メッキ手段での設定が前記厚メッキ設定において、前記洗浄手段と前記軟化焼鈍手段との間に、該軟化焼鈍手段を通過する直前の銅線を加熱するプレ加熱手段を備え、前記メッキ手段は、前記プレ加熱手段と前記軟化焼鈍手段とを通過後の銅線に対してメッキを施すことができる。

また本発明は、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、前記メッキ工程では、銅線を薄メッキでメッキする薄メッキ設定と、薄メッキ設定の場合のメッキ厚よりも厚いメッキ厚となる厚メッキ設定とのうち、いずれかの設定で行い、前記薄メッキ設定を、銅線を走行させる速度を低速走行速度の下で銅線にメッキを施す設定とし、前記厚メッキ設定を、銅線を走行させる速度を、前記低速走行速度よりも高速である高速走行速度の下でメッキを施す設定とし、前記高速走行速度において半田温度とメッキ厚との所定の関係に基づいて、前記半田温度に応じたメッキ厚で銅線に対してメッキを施す設定とすることを特徴とする。

この発明の態様として、前記低速走行速度を約４ｍ／ｍｉｎ程度に設定し、高速走行速度を約１３ｍ／ｍｉｎ程度に設定することができる。

またこの発明の態様として、前記高速走行速度において、前記半田温度を約２４０℃程度に設定することができる。

またこの発明の態様として、前記メッキ工程を、前記厚メッキ設定で行うとき、前記洗浄工程と前記軟化焼鈍工程との間に、該軟化焼鈍工程を行う直前の銅線を加熱するプレ加熱工程を行い、前記プレ加熱工程後に前記軟化焼鈍工程を行った銅線に対して前記メッキ工程を行うことができる。

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。

本実施形態の半田メッキ線の製造装置の概略図。 本実施形態の軟化焼鈍炉の説明図。 本実施形態のボビントラバース方式巻取り機の説明図。 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。 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。

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。

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。

前記メッキ前処理手段２は、主にサプライヤ１２、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。

サプライヤ１２は、ドラムに巻き付け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１２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。

加熱処理炉２２は、後述する軟化焼鈍炉５１と同様の構成で構成し、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。

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。

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。

超音波水洗浄槽４１では、被メッキ線１ａの表面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。

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。

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の長さ方向（走行方向）の両端部、すなわち、長さ方向の上端部、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。

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。

下端開口部５５ｄは、被メッキ線１ａが鞘管５３からの導出することを許容する。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。

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。

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。

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を隔てて対向するように、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、走行方向に沿って所定間隔ごとに並列配置している。

軟化焼鈍炉５１の内部は、ヒータ５４により、８００℃またはそれ以上の温度設定に設定している。

鞘管下側突出部分５６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に走行させることができる。

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。

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。

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。

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の方向転換を行う。

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。

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に制御する制御部と、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。

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に制御する制御部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。

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１２、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。

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。

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に軟化焼鈍炉５１の上流側に設置している。

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、超音波水洗浄槽４１と軟化焼鈍炉５１との間に備えている。

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。

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。

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。

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。

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。

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に表面から分離させることができる。

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。

加熱処理工程では、上述したように、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、加熱処理工程では、焼鈍温度を例えば、２００℃などの低温に設定することで、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は、連結管２４を通過後に冷却水槽２３の内部に貯溜した冷却水を走行することにより、所定の温度まで冷却される。

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。

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。

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に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。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。

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ｄ１と逆方向である下方向Ｄへ向けて走行させている（図２中の一部拡大図に示した矢印ｄ１、矢印Ｄ参照）。

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。

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。

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。

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。

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。

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を軸回りに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。

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１２、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。

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。

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。

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。

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。

また、半田メッキ線の製造装置１０、及び、製造方法によれば、メッキ手段６１では、
被メッキ線１ａを薄メッキでメッキする薄メッキ設定と、薄メッキ設定の場合のメッキ厚よりも厚いメッキ厚となる厚メッキ設定とのうち、いずれかの設定で行うことができる。

ここで、前記薄メッキ設定を、被メッキ線１ａを走行させる速度を低速走行速度の下で被メッキ線１ａに対してメッキを施す設定とする。
一方、前記厚メッキ設定を、被メッキ線１ａを走行させる速度を、前記低速走行速度よりも高速である高速走行速度の下で被メッキ線１ａに対してメッキを施す設定とするとともに、前記高速走行速度において半田温度とメッキ厚との所定の関係に基づいて前記半田温度に応じたメッキ厚で被メッキ線１ａにメッキを施す設定とすることを特徴としている。

上述した半田メッキ線１ｂの製造装置１０および製造方法により、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。

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の大量生産を図ることができる。

詳述すると、巻取り手段７１によってメッキ線１ｂの巻き取り速度を調節するなどして、メッキ工程において、被メッキ線１ａを、低速走行速度、或いは、高速走行速度のいずれかの線速で走行させるかによって、被メッキ線１ａに対してメッキ厚を厚く形成したり薄く形成したりすることが可能となる。

具体的には、低速走行速度に設定した場合には、薄メッキ厚設定となり、被メッキ線１ａに対してメッキ厚の薄いメッキ膜を形成することができる。高速走行速度に設定した場合には、厚メッキ厚設定となり、被メッキ線１ａに対してメッキ厚の厚いメッキ膜を形成することができる。

これにより、メッキ線１ｂの使用目的、用途に応じて厚メッキ狙い、或いは、薄メッキ狙いとするいずれかのメッキ厚のメッキ線１ｂを構成することができる。

特に、高速走行速度に設定した場合においては、半田温度とメッキ厚とが所定の関係を示すことを見出したため、この関係に基づいて半田温度を変更することによって、厚メッキの中でも、メッキ厚の厚みをより厚くしたり、より薄くしたりといった微妙な厚み調節を行うことが可能となる。

以上により、線速や半田温度の設定に応じて、０．２％耐力値が十分に低下し、均一、且つ、所望のメッキ厚を有するメッキ線１ｂを得ることができる。さらに、このような高品質なメッキ線１ｂを安定して得ることができるため、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。

また、低速走行速度は、約４ｍ／ｍｉｎ程度に設定することが好ましい。
このように、低速走行速度を約４ｍ／ｍｉｎ程度に設定することで、例えば、約１４．０〜２４．０μｍ程度の薄いメッキ厚のメッキ線１ｂを得ることができる。

一方、高速走行速度は、約１３ｍ／ｍｉｎ程度に設定することが好ましい。
このように、高速走行速度を約１３ｍ／ｍｉｎ程度に設定することで、例えば、約２８．５〜６７μｍ程度の厚いメッキ厚のメッキ線１ｂを形成することができる。

すなわち、線速を上述した低速走行速度、或いは、高速走行速度のいずれかの速度に設定するかに応じて、メッキ厚の度合いを大きく異ならせることができるため、メッキ線１ｂの用途、仕様に対応する所望のメッキ厚を有するメッキ線１ｂを作成することができる。

さらにまた、線速を高速走行速度とし、厚メッキ設定の下でメッキ工程を行うことで、被メッキ線１ａの表面に形成するメッキ厚を厚くすることができるが、メッキ工程での半田温度が高い場合、薄メッキ設定の場合と比較してメッキ線１ｂの表面の外観荒れが生じ易くなる傾向がある。

このため、メッキ工程における半田温度を約２４０℃程度に設定することで、メッキ線１ｂの表面のメッキ膜に凹凸などが生じことがなく、表面が滑らかで、均一なメッキ厚のメッキ線１ｂを得ることができる。

以下、効果確認実験として行った半田工程の条件の違いによる低耐力特性確認試験について説明する。

（半田工程の条件の違いによる低耐力特性確認試験）
本実験では、薄メッキ設定、及び、厚メッキ設定のそれぞれの条件とした場合の半田温度と、メッキ厚及び引張特性との関係を明らかにし、本実施形態の製造方法の有効性を確認した。

薄メッキ設定、及び、厚メッキ設定のそれぞれにおいて、半田温度は、２４０℃、２６０℃、２８０℃の３種類に設定し、銅線は、いずれもＯＦＣであり、サイズが０．２ｍｍ×１．０ｍｍ、０．１６ｍｍ×２．０ｍｍ、０．２ｍｍ×２．０ｍｍの３種類の平角線を用いた。

薄メッキ設定の場合は、線速を４ｍ／ｍｉｎの低速設定とした低速走行速度の下でメッキ工程を行った。一方、厚メッキ設定の場合は、線速を１３ｍ／ｍｉｎの高速設定とした高速走行速度の下でメッキ工程を行った。

本実験結果として、上述した設定の下、薄メッキ設定、及び、厚メッキ設定のそれぞれの条件における半田温度と、メッキ厚及び引張特性との関係を表１（ａ）、（ｂ）に示す。

なお、表１（ａ）は、薄メッキ設定の下での半田温度と、メッキ厚及び引張特性との関係を示すとともに、表１（ｂ）は、厚メッキ設定の下での半田温度と、メッキ厚及び引張特性との関係を示す。

線速の設定が４ｍ／ｍｉｎである低速走行速度の下でメッキ工程を行った場合と、線速の設定が１３ｍ／ｍｉｎである高速走行速度の下でメッキ工程を行った場合とで、それぞれ対応する平角サイズ、温度の条件ごとにメッキ厚について比較した。

その結果、いずれも低速走行速度の方が高速走行速度の場合と比較してメッキ厚が薄くなるように被メッキ線１ａに対してメッキ膜を形成できることを確認できた。

薄メッキ設定の場合の結果に着目すると、３種類の平角サイズや、温度の設定に影響されず、上述したようにメッキ厚を薄くでき、また、厚メッキ設定の場合と比較して０．２％耐力値を低くすることができた。

しかも、３種類の平角サイズや半田温度との組み合わせがいずれの場合においても、メッキ膜の表面に外観荒れが生じることなく、高品質のメッキ線１ｂを得られることを確認できた。

一方、厚メッキ設定の場合の結果に着目すると、種類の平角サイズや、温度の設定に影響されず、いずれも５０Ｍｐａ前後の値にまで０．２％耐力値を低くすることができた。

厚メッキ設定の場合のメッキ厚については、例えば、サイズが０．２ｍｍ×１．０ｍｍの平角線において、半田温度が２８０℃の場合には、メッキ厚は２９．５〜３２．０μｍとなった。一方、半田温度が２４０℃以外の場合には、メッキ厚は３１．５〜３８．０μｍとなった。

さらに、サイズが０．１６ｍｍ×２．０ｍｍの平角線において、半田温度が２８０℃の場合には、メッキ厚は４４．０〜４７．０μｍとなった。一方、半田温度が２４０℃の場合には、メッキ厚は４７．５〜７３．５μｍとなった。

このような結果より、特に、厚メッキ設定の場合には、メッキ温度が低い方が、メッキ厚が厚くなる傾向を示すという半田温度とメッキ厚との関係を見出すことができた。

よって、このような半田温度とメッキ厚との関係により、厚メッキ設定の中でも、半田温度の設定に応じてメッキ厚の微妙な調節ができることを確認できた。

例えば、サイズが０．２ｍｍ×１．０ｍｍの平角線において、厚メッキ設定の中でも、メッキ厚を比較的薄く設定したい場合は、半田温度を２８０℃に設定すればよく、逆に、厚メッキ設定の中でも、メッキ厚を比較的厚く設定したい場合は、半田温度を２４０℃に設定すればよく、これらの間の厚みに設定したい場合は、半田温度を２６０℃に設定すればよい。

また、サイズが例えば、０．１６ｍｍ×２．０ｍｍの平角線において、半田温度が２６０℃や２８０℃の設定の場合には、メッキ線１ｂの表面に外観荒れが生じるため、このような事態を回避するために、半田温度を２４０℃に設定すればよいことになる。

このように、半田温度とメッキ厚との所定の関係に基づいて、半田温度を設定することで、所望のメッキ厚、及び、外観となる高品質なメッキ線１ｂを得ることができる。

また、上述した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４（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４（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。

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。

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。

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。

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。

従って、上述した製造装置１０Ａ、及び、製造方法によれば、厚メッキ設定、或いは、薄メッキ設定のいずれの設定の下で製造したメッキ線１ｂであっても、低耐力特性が要求される太陽電池のリード線として用いることができる。

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。

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。

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。

詳述すると、上述した低耐力特性確認試験で用いた表１（ａ），（ｂ）中における０．２％耐力値に着目すると、厚メッキ設定の場合は、薄メッキ設定の場合と比較して、いずれの平角サイズ、温度においても０．２％耐力値が高い結果となった。

その理由として、線速を高速走行速度とした場合、メッキ工程において厚メッキ設定とすることができる一方で、線速が速くなるため、メッキ工程の前に行う軟化焼鈍工程において、被メッキ線１ａに対して軟化焼鈍を完全に行うまでにメッキ線１ｂが軟化焼鈍炉５１を通過してしまい、結果的に、被メッキ線１ａに対して軟化焼鈍を十分に行うことができないといった事態が生じるためである。

この場合、メッキ工程を、厚メッキ設定で行うことで、被メッキ線１ａの表面に厚いメッキ厚を形成できても、線速が高速走行速度であるため、薄メッキ設定の場合と比較して０．２％耐力値が高いメッキ線１ｂが作成されることになる。

これに対して、上述した製造装置１０Ａのように、すなわち、図４（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を設けた構成とすることにより、プレ加熱工程でプレ加熱炉５１Ｐによって被メッキ線１ａに対して十分に加熱した上で、軟化焼鈍工程を行うことができる。

このため、線速を高速走行速度とし、被メッキ線１ａを高速走行させた場合であっても、軟化焼鈍工程において、被メッキ線１ａを確実に低耐力化することができる。
従って、最終的に、０．２％耐力値が低く、厚メッキ設定に対応する厚いメッキ厚を有するメッキ線１ｂを得ることができる。

また、このように、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を設置することにより、該プレ加熱炉５１Ｐで十分に被メッキ線１ａを加熱し、軟化焼鈍炉５１において、加熱した被メッキ線１ａに対して軟化焼鈍を行うことができ、０．２％耐力値を所望の値まで低下させることができる。

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。

このため、被メッキ線１ａを高速走行させた場合であっても、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を長尺化して構成するといった対策を講じる必要がなく、軟化焼鈍炉５１の上流側手前にプレ加熱炉５１Ｐを設置する構成は、軟化焼鈍炉５１を長尺化する構成と比較して、設置スペースやコストが増大することがない。

従って、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を図ることができ、厚メッキ設定、或いは、薄メッキ設定のいずれの設定の下で製造したメッキ線１ｂであっても、十分な低耐力化を図ることができ、低耐力特性が要求される太陽電池のリード線として用いることができる。

また、上述した実施形態の製造装置１０，１０Ａは、加熱処理炉２２を必須の構成とせず、図５に示すように、走行方向におけるサプライヤ１２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１２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。

例えば、他の実施形態の製造装置として、上述した加熱処理炉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。

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。

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。

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、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。

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、プレ加熱炉５１Ｐは、この発明のプレ加熱手段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。

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
５１Ｐ…プレ加熱炉
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

Claims (6)

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、
   前記メッキ手段では、
   銅線を薄メッキでメッキする薄メッキ設定と、薄メッキ設定の場合のメッキ厚よりも厚いメッキ厚となる厚メッキ設定とのうち、いずれかの設定で行い、
   前記薄メッキ設定を、銅線を走行させる速度を低速走行速度の下で銅線に対してメッキを施す設定とし、
   前記厚メッキ設定を、銅線を走行させる速度を、前記低速走行速度よりも高速である高速走行速度の下で銅線に対してメッキを施す設定とするとともに、
   前記高速走行速度において半田温度とメッキ厚との所定の関係に基づいて前記半田温度に応じたメッキ厚で銅線にメッキを施す設定とすることを特徴とする
   半田メッキ線の製造装置。
2. 前記洗浄手段と前記軟化焼鈍手段との間に、該軟化焼鈍手段を通過する直前の銅線を加熱するプレ加熱手段を備え、
   前記メッキ手段での設定が前記厚メッキ設定において、
   前記メッキ手段は、前記プレ加熱手段と前記軟化焼鈍手段とを通過後の銅線に対してメッキを施すことを特徴とする
   請求項１に記載の半田メッキ線の製造装置。
3. 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、
   前記メッキ工程では、
   銅線を薄メッキでメッキする薄メッキ設定と、薄メッキ設定の場合のメッキ厚よりも厚いメッキ厚となる厚メッキ設定とのうち、いずれかの設定で行い、
   前記薄メッキ設定を、銅線を走行させる速度を低速走行速度の下で銅線にメッキを施す設定とし、
   前記厚メッキ設定を、銅線を走行させる速度を、前記低速走行速度よりも高速である高速走行速度の下でメッキを施す設定とし、
   前記高速走行速度において半田温度とメッキ厚との所定の関係に基づいて、前記半田温度に応じたメッキ厚で銅線に対してメッキを施す設定とすることを特徴とする
   半田メッキ線の製造方法。
4. 前記低速走行速度を約４ｍ／ｍｉｎ程度に設定し、
   高速走行速度を約１３ｍ／ｍｉｎ程度に設定した
   請求項３に記載の半田メッキ線の製造方法。
5. 前記高速走行速度において、前記半田温度を約２４０℃程度に設定した
   請求項３、又は４に記載の半田メッキ線の製造方法。
6. 前記メッキ工程を、前記厚メッキ設定で行うとき、
   前記洗浄工程と前記軟化焼鈍工程との間に、該軟化焼鈍工程を行う直前の銅線を加熱するプレ加熱工程を行い、
   前記プレ加熱工程後に前記軟化焼鈍工程を行った銅線に対して前記メッキ工程を行う
   請求項３から請求項５のうちいずれか１項に記載の半田メッキ線の製造方法。
   

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