JP2013117052A

JP2013117052A - 被覆導体線の製造方法

Info

Publication number: JP2013117052A
Application number: JP2011265693A
Authority: JP
Inventors: Katsunobu Hosoya; 勝宣細谷; Akira Kano; 陽狩野; Hiroyuki Kamibayashi; 裕之上林
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2011-12-05
Publication date: 2013-06-13

Abstract

【課題】非純銅金属で形成された導体線に電着塗装により設けられる絶縁被覆層の密着力を高める。
【解決手段】被覆導体線の製造方法は、非純銅金属で形成された導体線の表面層を除去する表面層除去工程と、表面層除去工程で表面層を除去した導体線の表面に電着塗装を施して絶縁被覆層を設ける電着塗装工程とを備える。
【選択図】なし

Description

本発明は、被覆導体線の製造方法に関する。

導体線に絶縁被覆層を設けることは周知技術である。

特許文献１には、電気銅、電気用アルミニウム、銅合金、銅クラッドアルミニウム、ニッケルめっき銅等の導体線に電着塗装で絶縁被覆層を設けることが開示されている。

特開平７−３２０５７３号公報

ところで、銅合金やアルミニウム等の非純銅金属で形成された導体線に電着塗装により絶縁被覆層を設けた場合、導体線への絶縁被覆層の高い密着力が得られず、また、長さ方向の密着力のばらつきが大きく、そのため経年劣化し易いという問題がある。このように絶縁被覆層の高い密着力が得られないのは、非純銅金属で形成された導体線の表面に不活性層が形成されているためであると推察される。

本発明の課題は、非純銅金属で形成された導体線に電着塗装により設けられる絶縁被覆層の密着力を高めることである。

本発明は、非純銅金属で形成された導体線の表面層を除去する表面層除去工程と、該表面層除去工程で表面層を除去した導体線の表面に電着塗装を施して絶縁被覆層を設ける電着塗装工程とを備えた被覆導体線の製造方法である。

本発明によれば、非純銅金属で形成された導体線の表面層を除去した後、その表面に電着塗装を施して絶縁被覆層を設けるので、非純銅金属で形成された導体線の表面の不活性層が除去され、それにより導体線への絶縁被覆層の密着力を高めることができる。

実施形態１に係る被覆導体線の製造方法の工程順を示す図である。実施形態１における表面層除去工程及び電着塗装工程を示す図である。（ａ）及び（ｂ）は実施形態１における被覆導体線の断面図である。実施形態２における（ａ）表面層除去工程及び（ｂ）電着塗装工程を示す図である。実施形態２における被覆導体線の斜視図である。

以下、実施形態について詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は実施形態１に係る被覆導体線の製造工程を示す。

実施形態１に係る被覆導体線の製造方法は、長尺の被覆導体線を製造する方法であって、伸線工程、冷間圧延工程、油分除去工程、表面層除去工程、及び電着塗装工程を備えている。

伸線工程では、母線としての荒引線を細径化して横断面形状が円形の丸線に伸線加工する。伸線加工は、一般的には荒引線を伸線ダイスに通すことにより行う。荒引線の外径は例えば２．６〜３．２ｍｍであり、伸線後の丸線の外径は例えば０．０５〜２．０ｍｍである。

冷間圧延工程では、伸線工程で伸線した丸線を横断面形状が平角線（導体線）に冷間圧延加工する。冷間圧延加工は、丸線を圧延機のローラー間に通すことにより行う。冷間圧延加工後の平角線は、例えば、幅が０．２〜４．０ｍｍ、及び厚さが０．０２〜１．０ｍｍである。

ここで、実施形態１に係る被覆導体線の製造で用いる平角線は非純銅金属で形成されている。本出願において「非純銅金属」とは、銅の含有量が９９．９０質量％以上の銅以外の金属をいう。かかる非純銅金属としては、例えば、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス合金、タングステン、タングステン合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金等が挙げられる。

銅合金としては、銅の含有量が例えば５０質量％以上９９．９０質量％未満である合金、その代表例としては、例えば、Ｃｕ−Ａｇ系銅合金、Ｃｕ−Ｃｒ系銅合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ系銅合金、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金、Ｃｕ−Ｍｇ−Ｐ系銅合金、Ｃｕ−Ｎｉ系銅合金、Ｃｕ−Ｎｉ―Ｃｒ−Ｓｉ系銅合金、Ｃｕ−Ｚｒ系銅合金等が挙げられる。

アルミニウム合金としては、アルミニウムの含有量が例えば５０〜９９．９質量％である合金、その代表例としては、例えば、Ａｌ-Ｃｕ系アルミニウム合金、Ａｌ-Ｍｎ系アルミニウム合金、Ａｌ-Ｓｉ系アルミニウム合金、Ａｌ-Ｍｇ系アルミニウム合金、Ａｌ-Ｍｇ-Ｓｉ系アルミニウム合金等が挙げられる。

ステンレス合金としては、鉄の含有量が例えば７０〜９０質量％及びクロムの含有量が例えば１６〜２０質量％であり、その他の成分及びその含有量として、例えば、ニッケルを７〜９質量％含有したＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉオーステナイト系ステンレス合金やＦｅ―Ｃｒフェライト系ステンレス合金等が挙げられる。

タングステン合金としては、タングステンの含有量が例えば９０〜９５質量％であり、その他の成分及びその含有量として、例えば、ニッケルを３〜５質量％、モリブデンを１〜３質量％、及び鉄を１〜３質量％含有した合金等が挙げられる。

ニッケル合金としては、例えば、Ｎｉ−Ｃｕ系ニッケル合金、Ｎｉ−Ｆｅ系ニッケル合金、Ｎｉ−Ｃｒ系ニッケル合金、Ｎｉ−Ｃｒ―Ｍｏ系ニッケル合金等が挙げられる。

チタン合金としては、チタンの含有量が例えば６０〜９５質量％であり、その他の成分及びその含有量として、例えば、アルミニウムを２〜４質量％、クロムを２〜５質量％、スズを２〜４質量％、バナジウムを１２〜１７質量％含有した合金等が挙げられる。

上記のうち細径化が求められる半導体装置や電子デバイスにおいて細径化が求められる通電若しくは情報伝達のための電線用途では銅合金が好ましい。軽量化が求められる自動車における通電若しくは情報伝達のための電線用途、或いは、モーターのコイル用途では、比導電率（導電率／比重）が大きいアルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。

油分除去工程では、冷間圧延工程で冷間圧延加工した平角線の表面に付着した油分を洗浄除去する。この洗浄は、例えば、平角線を洗浄液に浸漬して引き上げた後、窒素ガス等の不活性ガスを吹き付けて平角線に付着した洗浄液を飛散させることにより行うことができる。

ここで、洗浄液としては、例えば、水（温水）、有機溶剤等が挙げられる。洗浄液を水とする場合、水温は例えば１０〜６０℃である。洗浄液には洗剤を含めてもよい。

図２は表面層除去工程及び電着塗装工程を示す。

表面層除去工程では、油分除去工程で油分を除去した平角線１１の表面層を除去する。

ここで、平角線１１の表面層の除去手段としては、電着塗装に好適な滑らかな表面が得られるという観点から、図２に示すように平角線１１を液剤２１に所定時間浸漬して表面層をエッチングして除去するエッチング加工が好ましい。

銅合金の表面層を除去する液剤２１としては、例えば、硝酸等の酸水溶液が挙げられる。この場合、酸水溶液のｐＨは１以下であることが好ましい。

アルミニウム或いはアルミニウム合金の表面層を除去する液剤２１としては、例えば、塩酸等の酸水溶液が挙げられる。この場合、酸水溶液のｐＨは１以下であることが好ましい。

ステンレス合金の表面層を除去する液剤２１としては、例えば、硝ふっ酸等の酸水溶液が挙げられる。この場合、酸水溶液のｐＨは１以下であることが好ましい。

タングステン或いはタングステン合金の表面層を除去する液剤２１としては、例えば、アンモニア水と過酸化水素水との混合液等が挙げられる。この場合、酸水溶液のｐＨは１２以上であることが好ましい。

ニッケル或いはニッケル合金の表面層を除去する液剤２１としては、例えば、塩酸や希硫酸等の酸水溶液が挙げられる。この場合、酸水溶液のｐＨは２以下であることが好ましい。

チタン或いはチタン合金の表面層を除去する液剤２１としては、例えば、フッ化水素酸等の酸水溶液が挙げられる。この場合、酸水溶液のｐＨは２以下であることが好ましい。

液剤２１の液温は１０〜４０℃とすることが好ましく、２０〜３０℃とすることがより好ましい。平角線１１の液剤２１への浸漬時間は３〜１０秒とすることが好ましく、４〜５秒とすることがより好ましい。なお、浸漬時間は、平角線１１の走行速度の設定によって調節することができる。平角線１１の走行速度は例えば１〜２０ｍ／ｍｉｎである。

表面層をエッチングした後の平角線１１は、図２に示すように、洗浄液２２に浸漬して引き上げた後、窒素等の不活性ガスを吹き付けて平角線１１に付着した洗浄液２２を飛散させることが好ましい。洗浄液２２としては、例えば、水（温水）、有機溶剤等が挙げられる。洗浄液２２を水とする場合、水温は例えば１０〜６０℃である。洗浄液２２には洗剤を含めてもよい。

なお、その他の平角線１１の表面層の除去手段としては、例えば、平角線１１を皮剥ダイスに通す皮剥加工、平角線１１の表面を研磨する研磨加工等が挙げられる。

表面層除去工程では、平角線１１の表面酸化を防止する観点から、液剤２１を入れた槽及び洗浄剤２２を入れた槽を隔室２３に収容し、低真空雰囲気（１００Ｐａ以上）或いは窒素ガス雰囲気で平角線１１の表面層の除去を行うことが好ましい。

平角線１１の表面層の除去では、平角線１１の厚さ０．４〜２０μｍの表面層を除去することが好ましく、０．５〜２５μｍの表面層を除去することがより好ましい。

電着塗装工程では、表面層除去工程で表面層を除去した平角線１１の表面に電着塗装を施して絶縁被覆層を設ける。具体的には、平角線１１を電着液２４に連続して通過させると共に平角線１１を一方の電極として電着液２４に電圧を印加することにより平角線１１の表面に絶縁被膜を付着させ、そして、それを焼付炉２５に通して平角線１１に付着した絶縁被膜を焼き付けることにより絶縁被覆層を形成する。

ここで、電着塗装に用いる電着液２４は、アニオン型のものであってもよく、また、カチオン型のものであってもよい。電着液２４に含まれる樹脂成分としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ・アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。

上記のうち、分子骨格中にシロキサン結合を有し、分子中にアニオン性基を有するブロック共重合ポリイミドを樹脂成分とし、それに加えて塩基性化合物、水溶性極性溶媒、水及びブロック共重合ポリイミドの貧溶媒を含有するサスペンジョン型電着組成物が好ましい。電着液２４がこのサスペンジョン型電着組成物の場合、電着液２４の固形分濃度は１〜１５質量％であることが好ましく、５〜１０質量％であることがより好ましい。

電着液２４の粘度は１〜１００ｍＰａ・ｓであることが好ましく、１〜２０ｍＰａ・ｓであることがより好ましい。電着液２４の粘度はＢ型粘度計により測定することができる。電着液２４のｐＨは７〜９であることが好ましく、７〜８であることがより好ましい。電着液２４のｐＨはｐＨメーターにより測定することができる。

電着液２４への電圧印加は、定電流法で行ってもよく、また、定電圧法で行ってもよい。その印加電圧は４０〜１００Ｖとすることが好ましく、５０〜８０Ｖとすることがより好ましい。

電着液２４の液温は１０〜３０℃とすることが好ましく、１５〜２５℃とすることがより好ましい。平角線１１の電着液２４への浸漬時間は５〜１２０秒とすることが好ましく、３０〜６０秒とすることがより好ましい。なお、浸漬時間は、平角線１１の走行速度の設定によって調節することができる。

電着塗装工程では、平角線１１の表面酸化を防止する観点から、電着液２４を入れた槽を隔室２６に収容し、低真空雰囲気（１００Ｐａ以上）或いは窒素ガス雰囲気で平角線１１の電着液２４への浸漬を行うことが好ましい。また、表面層除去工程において表面層が除去された平角線１１が大気に接触することなく電着液２４に浸漬されるように、液剤２１及び洗浄液２２を収容した隔室２３と電着液２４を収容した隔室２６との間を管状部材２７で連結し、その管内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気にすることが好ましい。さらに、この管状部材２７内において、洗浄後の平角線１１に窒素ガス等の不活性ガスを吹き付けて洗浄液２２を飛散させてもよい。

焼付処理温度、つまり、焼付炉２５の炉内温度は１５０〜３００℃とすることが好ましく、１８０〜２４０℃とすることがより好ましい。焼付処理時間は３００〜１８００秒とすることが好ましく、６００〜１８００秒とすることがより好ましい。なお、焼付処理時間は、平角線１１の走行速度の設定によって調節することができる。

焼付処理は、単一の焼付処理温度により一段階で行ってもよく、また、相互に異なる焼付処理温度の多段階で行ってもよい。後者の場合、例えば、各段階での焼付処理時間を１００〜６００秒の一定としつつ、第１段階では焼付処理温度を１５０〜１８０℃とし、第２段階では第１段階よりも焼付処理温度を高く設定して１８０〜２１０℃とし、第３段階では第２段階よりもさらに焼付処理温度を高く設定して２１０〜２４０℃とし、最後に室温まで冷却する焼付処理が挙げられる。このように焼付処理温度を順次高く設定することにより絶縁被覆層における発泡を抑制することができる。

電着塗装により形成する絶縁被覆層の厚さは１０〜５０μｍであることが好ましく、３０〜５０μｍであることがより好ましい。また、絶縁被覆層の厚さのバラツキは±７μｍ以内であることが好ましく、±５μｍ以内であることがより好ましい。

図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、以上のようにして製造される被覆導体線１０は、長尺の平角線１１の表面が絶縁被覆層１２で被覆された構成となるが、その断面形状は、図３（ａ）に示すように、一対の平行な長辺とそれらの両側のそれぞれを連結する円弧状の側辺とからなる陸上競技のトラック形状であってもよく、また、図３（ｂ）に示すように、横長矩形状であってもよい。但し、エッジワイズ曲げ加工を施した際、曲げ加工部分の曲げ外周部で曲げに沿って生じる伸び歪みを均一化させる観点からは、陸上競技のトラック形状のように、側面の断面外郭形状が外向きに凸の曲線であることが好ましい。

以上の実施形態１に係る被覆導体線１０の製造方法によれば、非純銅金属で形成された平角線１１の表面層を除去した後、その表面に電着塗装を施して絶縁被覆層１２を設けるので、非純銅金属で形成された平角線１１の表面の不活性層が除去され、それにより平角線１１への絶縁被覆層１２の密着力を高めることができる。

なお、実施形態１に係る被覆導体線の製造方法では、必要に応じて平角線の焼鈍等を目的とした熱処理工程を含めてもよい。熱処理工程は、伸線工程、冷間圧延工程、油分除去工程、及び表面層除去工程のいずれの工程の後に行ってもよく、１回だけ行ってもよく、また、複数回行ってもよい。油分除去工程後の熱処理工程では、平角線の表面に残存した油分を燃焼酸化させると共に、引張強さや伸び等を含む物性の調整を行うことができる。表面層除去工程後の熱処理工程では、平角線の表面酸化を防止する観点から、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気、水素ガスや一酸化炭素ガス等の還元ガス雰囲気、或いは、それらの混合ガス雰囲気で熱処理を行うことが好ましい。

熱処理は、バッチ式で行ってもよく、また、連続式で行ってもよい。長さ方向の特性を均一化させる観点からはバッチ式が好ましく、その場合、冷間圧延工程前の丸線或いは冷間圧延工程後の平角線を巻回したボビンを熱処理炉に投入後、所定の昇温速度で炉内の温度を所定の保持温度まで高め、その保持温度で所定の保持時間を保持した後、所定の降温速度で炉内の温度を低下させる。このとき、昇温速度は２５〜１００℃／ｈとすることが好ましく、３０〜６０℃とすることがより好ましい。保持温度は２００〜６５０℃／ｈとすることが好ましく、２５０〜４００℃とすることがより好ましい。保持時間は５〜５０時間とすることが好ましく、１５〜３０時間とすることがより好ましい。降温速度は２５〜１００℃／ｈとすることが好ましく、３０〜６０℃とすることがより好ましい。

実施形態１に係る被覆導体線の製造方法における伸線工程、冷間圧延工程、油分除去工程、表面層除去工程、及び電着塗装工程は、それぞれの工程をバッチ式で行ってもよく、また、全ての工程を連続式で行ってもよく、また、さらに、例えば伸線工程のみをバッチ式としてそれ以降の工程を連続式とする場合のようにバッチ式と連続式とを組み合わせて行ってもよい。但し、長尺の平角線について、その表面酸化を防止する観点から、図２に示すように、表面層除去工程及び電着塗装工程を連続式で行うことが好ましく、しかも、表面層除去工程の直後に電着塗装工程を行うことが好ましい。

また、実施形態１では、導体線として平角線を用いたが、特にこれに限定されるものではなく、いわゆる丸線であってもよい。

（実施形態２）
実施形態２に係る被覆導体線の製造方法は、短尺の被覆導体線を製造する方法であって、表面層除去工程及び電着塗装工程を備えている。

実施形態２に係る被覆導体線の製造方法では、まず、短尺の導体線を準備する。導体線は、例えば、丸線であって、長さが１０〜２００ｍｍ、及び外径が０．０３〜０．２ｍｍである。ここで、実施形態２に係る被覆導体線の製造で用いる導体線も、実施形態１と同様、非純銅金属で形成されている。かかる非純銅金属としては、例えば、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス合金、タングステン、タングステン合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金等が挙げられるが、これらのうち半導体装置等の検査用のプローブピン用途では、ステンレス合金、タングステン、タングステン合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金等が好ましい。

図４（ａ）は表面層除去工程及び図４（ｂ）は電着塗装工程をそれぞれ示す。なお、実施形態２に係る被覆導体線の製造方法では、表面層除去工程及び電着塗装工程をバッチ式で行う。

表面層除去工程では、図４（ａ）に示すように、一端部が下になるように導体線１１の他端部を把持部材２８で把持し、続いて、把持部材２８を下方に移動させることにより、導体線１１の一端側部分を液剤２１に浸漬してその表面層をエッチングして除去し、しかる後、把持部材２８を上方に移動させることにより導体線１１を引き上げる。生産性を高める観点からは、把持部材２８には、導体線１１を複数本把持させることが好ましい。

なお、この後、同様の方法により、導体線１１の一端側部分を洗浄液に所定時間浸漬して引き上げることにより洗浄を行うことが好ましい。

また、その他の導体線１１の表面層の除去手段としては、例えば、導体線１１を皮剥ダイスに通す皮剥加工、導体線１１の表面を研磨する研磨加工等が挙げられる。

液剤２１の構成及び処理条件等は実施形態１と同一である。

電着塗装工程では、図４（ｂ）に示すように、一端部が下になるように表面層を除去した導体線１１の他端部を把持部材２８で把持し、続いて、把持部材２８を下方に移動させることにより、導体線１１の一端側部分を電着液２４に浸漬し、導体線１１を一方の電極として電着液２４に電圧を印加することにより導体線１１の表面に絶縁被膜を付着させ、しかる後、把持部材２８を上方に移動させることにより絶縁被覆が付着した導体線１１を引き上げる。そして、それを焼付炉に入れて導体線１１に付着した絶縁被膜を焼き付けることにより絶縁被覆層を形成する。

電着液２４の構成及び処理条件等は実施形態１と同一である。

図５に示すように、以上のようにして製造される被覆導体線１０は、短尺の導体線１１の他端側の部分の表面が絶縁被覆層１２で被覆された構成となり、露出した一端側部分が尖頭形状に加工されて、例えば、半導体装置等の検査用のプローブピンとして用いることができる。なお、導体線１１の一端側部分を尖頭形状に形成する加工は、電着塗装工程前に行ってもよく、また、電着塗装工程後に行ってもよい。

以上の実施形態２に係る被覆導体線１０の製造方法によれば、非純銅金属で形成された導体線１１の表面層を除去した後、その表面に電着塗装を施して絶縁被覆層１２を設けるので、非純銅金属で形成された導体線１１の表面の不活性層が除去され、それにより導体線１１への絶縁被覆層１２の密着力を高めることができる。

その他の構成は実施形態１と同一である。

本発明は、被覆導体線の製造方法について有用である。

１０被覆導体線
１１平角線（導体線）
１２絶縁被覆層
２１液剤
２２洗浄液
２３，２６隔室
２４電着液
２５焼付炉
２７管状部材
２８把持部材

Claims

非純銅金属で形成された導体線の表面層を除去する表面層除去工程と、
上記表面層除去工程で表面層を除去した導体線の表面に電着塗装を施して絶縁被覆層を設ける電着塗装工程と、
を備えた被覆導体線の製造方法。
請求項１に記載された被覆導体線の製造方法において、
上記表面層除去工程では、導体線を酸水溶液に浸漬して表面層を除去する被覆導体線の製造方法。
請求項１又は２に記載された被覆導体線の製造方法において、
導体線が銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス合金、タングステン、タングステン合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、又はチタン合金で形成されている被覆導体線の製造方法。
請求項１乃至３のいずれかに記載された被覆導体線の製造方法において、
導体線が平角線である被覆導体線の製造方法。
請求項１乃至４のいずれかに記載された被覆導体線の製造方法において、
長尺の導体線について、上記表面層除去工程及び上記電着塗装工程を連続式で行う被覆導体線の製造方法。