KR101541790B1

KR101541790B1 - 땜납 도금선의 제조방법 및 제조장치

Info

Publication number: KR101541790B1
Application number: KR1020127031634A
Authority: KR
Inventors: 카츠토시 와카나; 타카토시 카미무라; 타카유키 마스이; 사토시 토미마츠; 카츠요시 토마; 슌 츠카노; ? 츠카노; 타카마사 하야시
Original assignee: 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤; 리켄덴센가부시키가이샤
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2015-08-05
Also published as: KR20130040899A; KR101630309B1; JP2012017518A; JP2012017515A; CN102939402B; WO2011155477A1; JP5367752B2; JP5367754B2; JP2012017516A; KR20150055098A; TWI558847B; TW201211309A; JP5255673B2; JP2012017517A; JP5367753B2; CN102939402A; JP2012017523A; JP5255668B2

Abstract

0.2% 내력값을 충분히 저하시킨 원하는 품질의 도금선을 얻을 수 있고, 이러한 도금선을 안정적으로 얻음으로써 제품 수율을 향상시킬 수 있으며, 또한 제조 효율을 향상시킬 수 있는 땜납 도금선의 제조방법 및 제조장치의 제공을 목적으로 한다. 동선(1a)에 대해서 도금 전처리를 행하는 도금 전처리 수단(2)과, 동선(1a)의 표면에 땜납 도금을 시행하는 도금수단(61)과, 표면에 도금을 시행한 동선(1a, 1b)을 감는 권취수단(71)으로 구성한 제조장치(10)로서, 도금 전처리 수단(2)를 동선(1a)을 연화 소둔하여 저내력화하는 연화 소둔 수단(51)으로 구성하고, 저내력화한 동선(1a,1b)을 그 동선(1a,1b)의 내력보다 낮은 권취력으로 권취수단(71)에 의해 귄취되는 구성으로 하고, 연화 소둔 수단(51)과 도금수단(61)과 권취수단(71)을 동선(1a,1b)의 주행방향의 상류측에서부터 이 순서로 일련 배치하였다.

Description

땜납 도금선의 제조방법 및 제조장치 {PROCESS AND APPARATUS FOR PRODUCING SOLDER-PLATED WIRE}

본 발명은 전기전자기기나 통신기기에 이용되는 땜납 도금선의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로 더 상세하게는 태양전지의 리드선으로 이용하는데 매우 적합한 저내력(低耐力) 특성을 가지는 땜납 도금선의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.

전자부품에 이용되는 도금선 중에는 0.2% 내력값이 낮은 저내력 특성의 것이 요구되는 경우가 있다. 예를 들면, 태양전지용 리드 선도 그 중 하나다.

태양전지 셀은 그 태양전지 셀을 구성하는 실리콘 재료의 비용절감을 도모하기 위해서나, 재료공급 부족의 영향을 완화하기 위해서 박형화가 요구되고 있다.

그러나, 태양전지 셀이 박형화되면 강도가 약해져 태양전지 셀에서의 태양전지용 리드 선을 땜납 접속한 접속부분은 상호 팽창율 차이에 의해 태양전지 셀에 휘어짐이나 파손이 발생되기 쉬워지는 문제가 있었다.

따라서, 태양전지용 리드 선은 태양전지 셀과의 접속부분이 태양전지 셀의 변형에 따라야 할 필요가 있어 0.2% 내력값을 저하시키는 것이 중요하다. 이에 따라 태양전지용 리드 선으로서는 저내력 특성을 가지는 땜납 도금선이 이용된다.

이러한 땜납 도금선은 저내력 특성을 가지고 있는지 아닌지와 관계없이 특허문헌1에 개시되는 땜납 도금 공정을 거쳐 피도금선에 대해서 도금층을 형성하여 이루어진다.

특허문헌 1에 개시된 땜납 도금 공정은 피도금선으로서의 금속 소선(素線)을 금속 소선 도입구를 통해서 용융 땜납 도금액이 들어간 도금액부로 도입하고, 땜납 도금선 도출구로부터 도출시켜 대기 냉각하는 등 금속 소선에 도금을 시행하는 공정이다.

게다가 땜납 도금선의 제조 공정에 있어서는 상술한 땜납 도금 공정 외에도 금속 소선의 표면에 대해서 세정이나 소둔 등의 땜납 도금 전처리 공정을 행하거나 땜납 도금 공정의 후속 공정에서는 도금선을 감는 권취(卷取,권취)공정을 행한다.

그리고, 이러한 공정을 저내력화된 피도금선에 대해서 연속적으로 행하려고 했을 경우에는 피도금선에 부하가 걸리기 쉬워지기 때문에 연속 가공하는 것이 곤란해지며, 연속 가공할 수 있다 하더라도 원하는 품질의 도금선을 안정적으로 얻는 것이 어려웠다.

예를 들면, 저내력화된 피도금선에 걸리는 부하를 억제하는 것에 중점을 둔 나머지 피도금선의 표면을 충분히 세정하지 못하여 표면에 불순물이나 산화층이 잔류하는 경우가 있다.

그렇게 하면 추후의 땜납 도금 공정에서 피도금선의 표면에 도금층을 형성할 때에 도금층이 박리되기 쉬워지는 등 원하는 품질의 도금선을 안정적으로 얻는 것이 어려웠다.

그 밖에도 도금선의 제조 도중에 도금선(피도금선)의 내력이 낮기 때문에 도금선의 주행속도를 올리지 못하여 제조시간이 많이 걸리고, 연속가공을 하려고 하면 오히려 제조 효율이 저하되는 경우도 생길 수 있는 문제점을 갖는다 .

저내력 특성을 가지는 땜납 도금선의 제조방법으로서는 예를 들면, 특허문헌 2에서 태양전지용 평각 도체의 제조방법을 제안된다.　

특허문헌 2에서의 태양전지용 평각(平角) 도체의 제조방법은 도체를 압연 등의 공정에 의해 평각형태로 성형한 후, 열처리 공정에 의해 0.2% 내력값을 저감하거나 도체의 표면에 땜납 도금막을 시행하는 제조방법이다.

그러나, 인용문헌 2에는 열처리를 행하는데 있어서 온도설정이나 환원로(연화 소둔로) 내부의 분위기 가스의 성분 등 구체적인 기재나, 예를 들면 세정공정 등 열처리 공정 이외의 공정에 관한 구체적인 언급이 이루어져 있지 않다.

이로 인해, 만일 세정공정을 행한다 하더라도 이 같은 열처리공정, 세정공정 혹은 도금공정 등 각 공정을 독립적인 생산 라인에서 행할지 여부나, 만일 이들 복수의 공정을 연속적으로 행한다 하더라도 어떤 공정순서로 행할지에 대해 확실하지 않다.

즉, 인용문헌 2는 상술한 바와 같이 평각 도체의 0.2% 내력값을 저하시킴에 따라 태양전지의 리드선으로서의 품질을 확보하기 어려워진 한편 0.2% 내력값을 저하시킨 도금선의 품질을 확보하기 위해 제조 효율이 저하된다고 하는 두 가지의 상반되는 제조상의 과제에 관해서는 아무런 착안이 이루어져 있지 않다.

일본특허공개공보 제2000-80460호 일본특허공개공보 제2006-54355호

따라서, 본 발명은 0.2% 내력값을 충분히 저하시킨 원하는 품질의 도금선을 얻을 수 있고, 이러한 도금선을 안정적으로 얻을 수 있어 제품 수율을 향상시킬 수 있으며, 또한 제조 효율을 향상시킬 수 있는 땜납 도금선의 제조방법 및 제조장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은 동선(銅線)에 대해서 도금 전처리를 행하는 도금 전처리수단과, 동선의 표면에 땜납 도금을 시행하는 도금수단과, 표면에 도금을 시행한 동선을 감는 권취수단으로 구성되는 땜납 도금선의 제조장치로서, 상기 도금 전처리수단에 동선을 연화 소둔하여 저내력화 하는 연화 소둔(軟化燒鈍) 수단을 구비하고, 저내력화된 상기 동선을 그 동선의 내력보다 더 낮은 권취력으로 상기 권취수단에 의해 권취하는 구성으로 하며, 상기 연화 소둔 수단, 상기 도금수단 및 상기 권취수단을 동선의 주행방향의 상류측에서부터 이 순서로 일련 배치한 것을 특징으로 한다.

이때, 상술한 동선의 내력보다 더 낮은 권취력으로 상기 권취수단에 의해 귄취하는 구성이란, 동선을 상기 권취수단만으로 권취하는 구성에 한정되지 않고, 예를 들면, 해당 권취수단에 따른 권취를 보조하는 이송 캡스턴을 권취수단보다도 상류측에 배치하여 상기 권취수단과 해당 이송 캡스턴으로 동선을 감는 구성도 포함하는 것으로 한다.

상기 동선은 형상, 사이즈는 한정되지 않지만 평각선(平角線)인 것이 바람직하다. 상기 동선을 상술한 순동(純銅)계 도체 재료에 의해 평각선으로 형성함으로써 표면에 도금 처리를 가하는 것으로 실리콘 결정 웨이퍼(Si셀)의 소정 영역에 접속하는 접속용 리드 선으로서, 즉 태양전지용 땜납 도금선으로서 이용할 수 있기 때문이다.

상기 일련 배치한다는 것은, 주행방향의 상류 측에서 하류 측을 따라 연속적이거나 단속적인 것을 떠나서 줄지어, 이른바 탠덤으로 배치한 것을 나타낸다.

본 발명의 양태로서 상기 동선을 순동계 재료로 형성하여 상기 연화 소둔 수단을, 내부가 상기 동선의 표면의 산화 층을 환원하는 환원 가스 분위기인 연화 소둔로(燒鈍爐)로 구성하고, 상기 연화 소둔로를 동선 주행방향의 상류측보다 더 하류측이 낮은 위치가 되도록 경사 배치하여 상기 연화 소둔로에서의 동선 주행 방향의 하류측 부분에 그 연화 소둔로에 대해서 환원성 가스의 공급을 허용하는 환원 가스 공급부를 마련할 수 있다.

상기 순동계 재료란 불순물이 적고 도전율이 높은 순동계 도체 재료이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 무산소동(OFC), 터프 피치 동, 인탈산동 산화물 등의 불순물을 포함하지 않는 순도가 99.9%이상인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 환원성 가스는 질소가스와 수소가스의 혼합 가스로 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 질소가스와 상기 수소가스의 체적 비율을 4：1로 설정할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 도금 전처리 수단에, 동선에 대해서 가열처리를 행하는 가열처리수단을 구비하여 상기 가열처리수단을 상기 연화 소둔 수단보다 더 동선 주행방향의 상류측에 배치할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 동선을 순동계 재료로 형성하여 상기 도금 전처리 수단에, 동선을 세정하는 세정 수단을 구비하여 상기 세정수단을 상기 연화 소둔 수단보다도 더 동선 주행방향의 상류측에 배치할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 도금 전처리 수단에는, 상기 연화 소둔 수단보다도 더 동선 주행방향의 상류측에, 동선에 대해서 가열 처리를 행하는 가열처리 수단을 구비하여 상기 가열처리수단을 상기 세정수단보다도 더 동선 주행방향의 상류 측으로 배치할 수 있다.

또한, 이 발명의 양태로서 상기 세정 수단을 산 세정 수단과 물 세정 수단으로 구성하여 상기 도금 전처리 수단으로서 상기 가열 처리 수단, 상기 산 세정수단, 상기 물 세정 수단 및 상기 연화 소둔 수단을 동선 주행방향을 따라서 이 순서로 배치할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 동선으로는 길이방향에 대해서 직교하는 직교 단면에서의 폭이 0.8~10mm의 범위 내이며, 두께가 0.05~0.5mm의 범위 내의 사이즈인 평각 동선을 이용하고, 동선의 주행 속도를 약 4.0m/min로 설정하며, 상기 산(酸) 세정수단에서의 산 세정시간을 약 12.8초로 설정하는 것과 동시에 물 세정수단에서의 물 세정시간을 약 13.5초로 설정할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 동선을 순동계 재료로 형성하여 상기 권취 수단에 의한 동선 권취를 보조하는 동선 이송 보조 수단을 상기 권취수단보다도 동선 주행방향의 상류 측에 구비할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 동선 이송 보조 수단을 상기 연화 소둔 수단보다도 동선 주행방향의 상류 측에 배치할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 동선 이송 보조 수단을 동선 주행방향에서의 상기 세정 수단보다도 동선 주행방향의 하류 측에 배치할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 도금 수단을 용융 땜납 도금액이 저장된 용융 땜납 도금조(槽)로 구성하고 동선의 주행방향을 전환하는 방향전환 롤러를 상기 용융 땜납 도금조의 내부에 구비되며, 또한 상기 용융 땜납 도금조를 통과 전과 통과 후에 동선의 주행방향을 전환하는 조(槽) 내 방향전환 롤러로 구성하여, 상기 조 내 방향전환 롤러를 상기 동선 이송 보조 수단으로 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 동선을 순동계 재료로 형성하고, 상기 도금 수단을 용융 땜납 도금액이 저장된 용융 땜납 도금조로 구성하고, 동선의 주행방향을 전환하는 방향전환 롤러가 상기 용융 땝납 도금조의 상방에 구비되면서 상기 용융 땝납 도금조를 통과 후의 동선의 주행방향을 상기 권취수단 쪽으로 전환하는 조 상측 방향전환 롤러로 구성하고, 상기 권취수단에 있어서 동선을 걸치는 고정 롤러 중 상류측에 배치된 고정 롤러를 그 조 상측 방향전환 롤러 통과 후의 동선을 상기 권취수단에서의 하류측으로 안내하는 권취수단 상류측 배치 롤러로 구성하고, 상기 조 상측 방향전환 롤러를 상기 권취수단 상류측 배치 롤러의 배치 높이보다도 더 높은 위치에 배치할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 조 상측 방향전환 롤러를 상기 용융 땜납 도금조에 저장한 용융 땜납 도금액의 액면에 대한 높이가 약 3m가 되는 위치에 배치할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 도금 수단을 용융 땜납 도금액이 저장된 용융 땜납 도금조로 구성하여 동선의 주행 방향을 전환하는 방향전환 롤러를 상기 용융 땜납 도금조의 내부에 구비할 수 있으면서 상기 용융 땜납 도금조를 통과 전과 통과 후로 동선의 주행 방향을 전환하는 조중 방향전환 롤러로 구성하고 상기 조중 방향전환 롤러를 상기 권취수단에 의한 동선의 권취를 보조하는 동선 이송 보조 수단으로 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 동선을 순동계 재료로 형성하고, 상기 도금 수단에서는 동선을 박도금(薄鍍金)으로 도금하는 박도금 설정과, 박도금 설정의 경우의 도금 두께보다 더 두꺼운 도금 두께가 되는 후도금(厚鍍金) 설정 중 어느 한쪽의 설정으로 행하고, 상기 박도금 설정을 동선을 주행시키는 속도를 저속 주행 속도하에서 동선에 대해서 도금을 행하는 설정으로 하고, 상기 후도금 설정이 동선을 주행시키는 속도가 상기 저속 주행속도보다 고속인 고속 주행 속도하에서 동선에 대해서 도금을 시행하는 설정으로 하면서 상기 고속 주행속도에 있어서 땜납 온도와 도금두께의 소정의 관계를 근거로 상기 땜납 온도에 따른 도금 두께로 동선에 도금을 시행하는 설정으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 세정수단과 상기 연화 소둔 수단 사이에 그 연화 소둔 수단을 통과하기 직전의 동선을 가열하는 프레 가열수단을 구비하고, 상기 도금수단에서의 설정이 상기 후도금 설정에 있어서, 상기 도금수단은 상기 프레 가열수단과 상기 연화 소둔 수단을 통과 후의 동선에 대해서 도금을 시행할 수 있다.

또한, 본 발명은 동선에 대해서 도금 전처리를 행하는 도금 전처리 공정과, 동선의 표면에 땜납 도금을 시행하는 도금공정과, 표면에 도금을 시행한 동선을 감는 권취 공정을 거쳐 제조되는 땜납 도금선의 제조방법으로서, 상기 도금 전처리 공정에서는 동선을 연화 소둔하여 저 내력화되는 연화 소둔 공정을 행하고, 상기 권취 공정을 저 내력화된 상기 동선의 내력보다 더 낮은 권취력으로 권취하는 공정으로 구성하고, 상기 권취 공정 동안 상기 연화 소둔 공정과 상기 도금 공정을 연속해서 행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 동선에는 순동계 재료로 형성한 것을 이용하고, 상기 연화 소둔 공정에서는 주행방향의 상류측보다도 하류측이 낮은 위치가 되도록 경사 배치한 연화 소둔로에 주행방향의 하류측에 마련한 환원 가스 공급부로부터 상기 동선의 표면의 산화층을 환원하는 환원성 가스를 공급하고, 상기 연화 소둔로의 내부를 환원성 가스 분위기로 하고, 그 연화 소둔로에 상기 동선을 주행시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 도금 전처리 공정에 있어서, 상기 연화 소둔 공정 전에 동선에 대해서 가열 처리 공정을 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 동선으로는 순동계 재료로 형성한 것을 이용하고, 상기 도금 전처리 공정에 있어서 상기 연화 소둔 공정 전에 동선을 세정하는 세정 공정을 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 도금 전처리 공정에는 상기 연화 소둔 공정 전에 동선에 대해서 가열처리를 행하는 가열 처리공정을 포함하고, 상기 가열 처리 공정을 상기 세정 공정 전에 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 세정공정에는 산(酸) 세정공정과 물 세정공정을 구비하고, 상기 도금 전처리 공정에 있어서 상기 가열 처리 공정, 상기 산 세정공정, 상기 물 세정공정 및 상기 연화 소둔 공정을 이 순서로 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 동선에는 길이 방향에 대해서 직교하는 직교 단면에서의 폭이 0.8~10mm의 범위 내이며, 두께가 0.05~0.5mm의 범위 내의 사이즈인 평각 동선을 이용하고, 동선의 주행속도를 약 4.0m/min로 설정하여 상기 산 세정공정에서의 산 세정시간을 약 12.8초로 설정하는 동시에 물 세정공정에서의 물 세정시간을 약 13.5초로 설정할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 동선에는 순동계 재료로 형성한 것을 이용하고, 상기 권취 공정을 행하는 동안 그 권취 공정에서 행하는 동선의 권취를 보조하는 동선 이송 보조 공정을 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 동선으로는 순동계 재료로 형성한 것을 이용하고, 상기 도금공정 후에 상기 용융 땜납 도금조의 위쪽(上方)으로서 상기 권취수단의 상류측에 배치되어 그 조(槽) 상측 방향전환 롤러를 통과 후의 동선을 상기 권취수단에 있어서의 하류측으로 안내하는 권취수단 상류측 배치 롤러의 배치 높이보다도 높은 위치에 배치한 조 상측 방향전환 롤러에 의해서 상기 용융 땜납 도금조를 통과 후의 동선의 주행방향을 상기 권취수단 상류측 배치 롤러 측으로 방향 전환할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 동선으로는 순동계 재료로 형성한 것을 이용하고, 상기 도금공정에서는 동선을 박도금으로 도금하는 박도금 설정과, 박도금 설정의 경우의 도금두께보다 두꺼워지는 후도금 설정 중 어느 한쪽의 설정으로 행하며, 상기 박도금 설정을, 동선을 주행시키는 속도를 저속 주행 속도하에서 동선에 도금을 시행하는 설정으로 하고, 상기 후도금 설정을, 동선을 주행시키는 속도를 상기 저속 주행 속도보다 고속인 고속 주행 속도하에서 도금을 시행하는 설정으로 하고, 상기 고속 주행 속도에 있어서 땜납 온도와 도금 두께와의 소정의 관계를 근거로 상기 땜납 온도에 따른 도금 두께로 동선에 대해서 도금을 시행하는 설정으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 저속 주행속도를 약 4m/min 정도로 설정하고, 고속 주행속도를 약 13m/min 정도로 설정할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 고속 주행 속도에 있어서 상기 땜납 온도를 약 240℃정도로 설정할 수 있다.

또한, 본 발명의 양태로서 상기 도금 공정을 상기 후도금 설정으로 행할 때, 상기 세정공정과 상기 연화 소둔 공정 사이에 그 연화 소둔 공정을 행하기 직전의 동선을 가열하는 프레 가열 공정을 행하고, 상기 프레 가열 공정 후에 상기 연화 소둔 공정을 행한 동선에 대해서 상기 도금 공정을 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 0.2% 내력값을 충분히 저하시킨 원하는 품질의 도금선을 얻을 수 있고, 이러한 도금선을 안정적으로 얻을 수 있어 제품 수율을 향상시킬 수 있으며, 또한 제조 효율을 향상시킬 수 있는 땜납 도금선의 제조방법 및 제조장치를 제공할 수 있다.

도 1은 땜납 도금선의 제조장치의 개략도이고,
도 2는 연화 소둔로의 설명도이고,
도 3은 보빈 트래버스 방식 권취기의 설명도이고,
도 4는 가열 처리 온도를 100℃로 한 경우의 연화 소둔로에서의 연화 소둔 온도와 0.2% 내력값의 관계를 나타내는 그래프이고,
도 5는 가열 처리 온도와 0.2% 내력값의 관계를 나타내는 그래프이고,
도 6은 연화 소둔 공정에서 수소함유 유무에 따른 환원 가스를 각각 이용한 경우에서의 피도금선의 0.2% 내력값을 나타내는 그래프이고,
도 7은 환원가스의 수소 혼합비와 0.2% 내력값의 관계를 나타내는 그래프이고,
도 8은 다른 실시형태의 땜납 도금선의 제조장치의 일부를 나타내는 개략도이고,
도 9는 다른 실시형태의 땜납 도금선의 제조장치의 일부를 나타내는 개략도이고,
도 10은 세정장치의 개략도이고,
도 11은 이송 캡스턴 및 조 내 방향전환 롤러의 설치 상태에 따른 도금선의 0.2% 내력값과의 관계를 나타내는 그래프이고,
도 12는 다른 실시형태의 땜납 도금선의 제조장치의 일부를 나타내는 개략도이고,
도 13은 땜납 도금선의 제조장치의 작용 설명도이고,
도 14는 도금조 위 롤러 배치 높이 검증 실험에서 이용된 제조장치의 개략도이고,
도 15는 땜납 도금선의 제조장치의 실험결과를 나타내는 그래프이고,
도 16은 종래의 땜납 도금선의 제조장치의 일부를 나타내는 개략도이고,
도 17은 다른 실시형태의 땜납 도금선의 제조장치의 일부를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 일 실시형태를 이하의 도면을 이용하여 설명한다.

본 실시형태의 땜납 도금선의 제조장치(10)는 도 1에서 나타내는 바와 같이 피도금선(1a)에 대해서 도금 전처리를 행하는 도금 전처리수단(2)과, 피도금선(1a)의 표면에 땜납 도금을 시행하는 도금수단(61)과, 표면에 도금을 시행한 도금선(1b)을 감는 권취수단(71)으로 구성되어 있다.

피도금선(1a)으로는 별도로 구비한 평각선 제조기(미도시)에 의해 무산소동(OFC)을 두께가 0.05~0.5mm, 폭이 0.8~10mm로, 더 바람직하게는 두께가 0.08~0.24mm, 폭이 1~2mm로 압연한 평각 동선을 이용하고 있다.

상기 도금 전처리수단(2)은, 주로 서플라이어(12), 가열 처리로(22), 산 세정조(31), 초음파 물 세정조(41) 및 연화 소둔로(51)로 구성되어 있다.

서플라이어(12)는 드럼에 감아 붙여진 상태의 피도금선(1a)을 드럼이 회전함으로써 차례로 풀리면서 제조라인으로 공급한다. 서플라이어(12)는 필요에 따라서 댄서 기능이 있는 구성이어도 좋고, 또한 통상적인 가로 조출(繰出)로 조출되는 구성이어도 좋다.

가열처리로(22)는 후술하는 연화 소둔로(51)와 대략 같은 구성이며, 두께방향에 대해서 주행방향으로 긴 직방체 형상을 한 외관형상으로 구성되어 있다. 가열처리로(22)는 주행방향을 따라서 주행방향의 하류측 단부가 상류측 단부보다도 낮은 위치가 되도록 경사 배치되어 있다. 가열 처리로(22)의 내부는 200℃의 설정 온도의 증기 분위기로 되어 있다.

또한, 가열 처리로(22)에 대해서 주행방향의 하류측에는 가열 처리로(22) 내부를 통과한 피도금선(1a)을 냉각하는 냉각수조(23)를 설치한다. 가열 처리로(22)의 하류측 단부와 냉각수조(23)는 가열 처리로(22)에서 도출된 피도금선(1a)이 공기에 접촉되지 않도록 냉각수조(23)까지 안내하는 연결관(24)으로 서로 연결되어 있다.

세정수단(30)으로서의 산(酸)세정조(31)는 피도금선(1a)의 표면을 산 세정하는 인산계 세정액(32)을 저장하고 있다.

세정수단(30)으로서의 초음파 물 세정조(41)에서는 피도금선(1a)의 표면에 부착된 수용성 윤활제나 그 밖의 불순물을 별도로 갖춘 초음파 물 세정기를 이용하여 세정하기 위한 물(43)을 저장하고 있다. 초음파 물 세정조(41)의 저면에는 피도금선(1a)의 주행방향을 따라서 초음파 물 세정기(42)의 일부를 구성하는 초음파 진동판(42a)을 배치하고 있다. 그리고 또한, 초음파 물 세정조(41)의 상방에는 피도금선(1a)이 주행하는 궤도상의 측방에서부터 피도금선(1a)을 향해 에어를 내뿜는 에어와이퍼(45)를 설치한다.

상기 연화 소둔로(51)는 도 2에서와 같이 주행방향의 상류측 단부보다도 하류측 단부가 서서히 낮은 위치가 되도록 경사 배치되어 있다. 상기 연화 소둔로(51)는 가열 처리로(22)와 같이 직방체 형상으로 구성된 연화 소둔로 본체(52)와, 그 연화 소둔로 본체(52)를 관통하도록 배치하여 피도금선(1a)의 삽입을 허용하는 내경을 가지는 파이프 형태의 시스관(sheath pipe)(53)과 연화 소둔로 본체(52)의 내부를 가열하는 히터(54)로 구성된다.

시스관(53)은 연화 소둔로 본체(52)의 내부 공간을 주행방향을 따라서 배치되고, 연화 소둔로 본체(52)의 길이방향(주행 방향)의 양단부, 즉 길이방향의 상단부 및 하단부에서 돌출되어 있다. 시스관(53)에서의 연화 소둔로 본체(52)의 상단부로부터 돌출된 시스관 상측 돌출부분(55)의 상단에는 상단 개구부(55u)를 형성한다.

상단 개구부(55u)는 시스관(53)의 내부에 피도금선(1a)의 도입을 허용하면서 동시에 후술하지만 시스관(53)의 내부에 충전된 환원가스(G)를 배출한다. 시스관(53)에 있어서의 연화 소둔로 본체(52)의 하단부로부터 돌출된 시스관 하측 돌출부분(56)의 하단에는 하단 개구부(55d)를 형성한다.

하단 개구부(55d)는 피도금선(1a)이 시스관(53)에서 도출되는 것을 허용한다. 시스관 하측 돌출부분(56)은 연결관(55)에 직렬로 연결되어 있다. 그리고 또한 시스관 하측 돌출부분(56)의 도중 부분에는 분기부분을 구성하고, 그 분기부분을 시스관(53) 내부로 환원가스(G)를 공급하는 환원 가스 공급부(57)로서 구성한다.

또한, 환원 가스 공급부(57)에는, 도시되지 않지만, 압력 조절 밸브, 압력계 등을 구비하고, 환원 가스 공급부(57)에서는 상기 연화 소둔로(51)의 내부의 환원 가스(G)의 농도에 따라서 환원가스(G)의 유입량을 조절 가능하게 한다.

시스관(53) 내부는 환원 가스 공급부(57)로부터 환원가스(G)를 유입함으로써 내부를 환원가스 분위기로 만든다.

히터(54)는 직선의 막대모양으로 구성한 것을 여러 개 구비하고, 연화 소둔로 본체(52) 내부 공간에 있어서 시스관(53)을 사이에 두고 서로 마주하도록 시스관(53)에 대해서 상방측 공간과 하방측 공간에 배치한다. 히터(54)는 피도금선(1a)의 주행방향에 대해서 직교방향, 상세하게는 도 2의 지면을 정면으로 봤을 때, 도 2의 지면에 대해서 수직인 방향에 상당하는 방향으로 설치하고, 여러 개의 히터(54)는 상방측 공간과 하방측 공간 각각에 있어서 주행방향을 따라서 소정 간격마다 병렬 배치한다.

연화 소둔로(51)의 내부는 히터(54)에 의해 800℃ 또는 그 이상의 온도 설정으로 설정된다.

시스관 하측 돌출부분(56)을 연결관(55)에 직렬로 연결함으로써 연화 소둔로(51)를 통과한 피도금선(1a)이 용융 땜납 도금액(63) 중으로 침입될 때까지 공기에 접촉되지 않도록 주행시킬 수 있다.

도금수단(61)은 용융 땜납 도금액(63)이 저장된 용융 땜납 도금조(62)로 구성되고, 용융 땜납 도금액(63)은 260℃의 설정온도로 하고, 용융주석(Sn-3.0Ag-0.5Cu)을 이용한다.

용융 땜납 도금조(62) 내부에는 표면에 용융 땜납 도금액(63)이 부착된 도금선(1b)의 주행방향을 연직 상방으로 방향 전환하는 조(槽) 내 방향전환 롤러(64)를 배치한다.

그리고 조 내 방향전환 롤러(64)의 연직 상방에는 도금선(1b)을 연직 상방으로의 주행방향에서 권취수단(71)을 향하는 방향으로 전환하는 조 상측 방향전환 롤러(65)를 구비한다.

조 내 방향전환 롤러(64) 및 조 상측 방향전환 롤러(65)는 통상의 φ20mm정도의 롤러보다도 직경이 큰 예를 들면 φ100mm정도의 롤러로 구성되어 있다. 게다가 조 내 방향전환 롤러(64) 및 조 상측 방향전환 롤러(65)는 각각에 구비된 미도시의 구동모터에 의해서 권취수단(71)에 구비된 후술하는 댄서롤러(74)나 보빈(76)의 회전속도와 대략 같은 회전속도로 스스로 적극적으로 능동회전하고, 권취수단(71)에 의한 권취속도와 동조하도록 도금선(1b)의 방향전환을 수행한다.

이어서 권취수단(71)에 관해서 설명한다.

권취수단(71)은 권취 장력(張力) 조절기(72) 및 보빈 트래버스 방식 권취기(75)로 구성되어 있다.

권취 장력 조절기(72)는 고정 롤러(73)에 걸쳐진 도금선(1b)에 가해지는 장력에 따라 상하방향으로 가동시켜서 장력의 상태를 조절하는 댄서 롤러(74)를 구비한다. 그리고 도시되지 않지만, 걸쳐진 도금선(1b)의 장력을 검출하는 장력 검출 센서와, 그 장력 검출 센서가 검출한 장력에 따라서 장력이 안정되도록 제어하는 제어부와, 제어부의 지령을 근거로 댄서 롤러(74)를 가동시키는 롤러 가동기로 구성된다.

보빈 트래버스 방식 권취기(75)는 도3(a)에서와 같이 도금선(1b)의 폭에 대해서 폭넓게 구성된 보빈(76)과, 그 보빈(76)의 축방향에 따라서 그 보빈(76)을 요동시키는 모터(77), 및 모터(77)의 구동을 전달하는 볼 나사 등의 전달수단(78)으로 구성된다. 게다가 보빈 트래버스 방식 권취기(75)는 보빈(76)에 의한 권취력을 검출하는 권취력 검출 센서(79)와, 그 권취 장력 검출 센서(79)로 검출한 권취력에 따라 그 장력이 안정되도록 제어하는 제어부(81)와, 제어부(81)의 지령을 근거로 보빈(76)을 회전시키는 모터(82)로 구성된다.

이와 같이 구성한 땜납 도금선의 제조장치(10)는 도금 전처리 수단(2)으로서의 서플라이어(12), 가열 처리로(22), 산 세정조(31), 초음파 물 세정조(41), 및 연화 소둔로(51)와, 도금수단(61)으로서의 용융 땜납 도금조(62)와 권취수단(71) 각각을 피도금선(1a) 및 도금선(1b)의 주행방향의 상류측에서부터 이 순서로 탠덤으로 일련 배치한다.

그리고 또한, 땜납 도금선의 제조장치(10)는 도금을 시행하기 전에 피도금선(1a)의 0.2% 내력값을 저하시키고, 그 후에 이 저내력화(低耐力化)한 피도금선(1a)에 도금을 시행하고, 이들 공정들을 행하는 동안 그 도금선(1b)의 내력보다도 낮은 권취력으로 상기 권취수단(71)에 의해 권취되는 구성으로 되어 있다.

구체적으로는 권취수단(71)으로서 상술한 권취 장력 조절기(72) 및 보빈 트래버스 방식 권취기(75)를 채용하는 것과 동시에 권취수단(71)의 권취를 보조하는 제 1 이송 캡스턴(91)과 제 2 이송 캡스턴(92)을 설치한다. 제 1 이송 캡스턴(91)과 제 2 이송 캡스턴(92)은 모두 저내력화되기 전의 피도금선(1a)의 주행의 이송 보조하도록 연화 소둔로(51)의 상류측에 설치된다.

상세하게는 제 1 이송 캡스턴(91)은 가열 처리로(22)와 산 세정조(31) 사이에 구비하면서 동시에 제 2 이송 캡스턴(92)은 초음파 물 세정조(41)와 연화 소둔로(51) 사이에 구비한다.

그리고 또한, 도금선(1b)의 권취 속도가 너무 늦거나 너무 빠르거나 하면, 도금선(1b)에 걸리는 부하가 커진다. 특히, 권취 속도가 너무 빠르면, 선이 흔들리는 문제도 생기게 되기 때문에, 제 1 이송 캡스턴(91) 및 제 2 이송 캡스턴(92)에서는 권취수단(71)에서의 권취 속도보다도 약간 빠른 속도, 예를 들면 권취 속도에 대해서 ＋1m/min정도 빠른 이송 속도로 피도금선(1a) 및 도금선(1b)을 하류 측으로 내보낸다.

또한, 권취수단(71)에는 상술한 귄취 장력 조절기(72) 및 보빈 트래버스 방식 권취기(75)의 근방에 있어서 도금선(1b)을 걸친 복수의 고정 롤러(73)를 적당하게 구비하고 있다.

권취수단(71)에 배치한 복수의 고정 롤러(73) 가운데, 가장 주행방향 상류 측에 설치한 고정 롤러(73)를 권취수단 상류측 배치 롤러(73A)로 설정한다. 권취 수단 상류측 배치 롤러(73A)는 조(槽) 상측 방향전환 롤러(65)에 의해 방향 전환 후에 권취수단(71) 쪽으로 주행해 온 도금선(1b)을 권취수단(71) 측에서 최초로 걸치는 롤러이다.

조 상측 방향전환 롤러(65)는 권취수단 상류측 배치 롤러(73A)보다도 높은 위치에 배치된다.

이어서 땜납 도금선의 제조방법에 관해서 설명한다.　

땜납 도금선의 제조방법은 피도금선(1a)에 대해서 도금 전처리를 행하는 도금 전처리 공정과, 피도금선(1a)의 표면에 땜납 도금을 시행하는 도금공정과, 표면에 도금을 시행한 도금선(1b)을 권취하는 권취 공정을 거쳐 제조된다.

도금 전처리 공정은 가열 처리 공정, 산 세정공정, 물 세정 공정 및 연화 소둔 공정을 이 순서로 행하는 공정이다.

가열 처리 공정에서는 증기 분위기로 된 가열 처리로(22)의 내부에 있어서 피도금선(1a)을 주행시킴으로써 피도금선(1a)의 표면을 증기 세정하는 공정이다. 이 증기 세정에 의해 피도금선(1a)의 표면에 부착한 수용성 윤활제나 그 밖의 불순물을 제거하기 쉽도록 표면으로부터 분리시킬 수 있다.

가열 처리 공정에서는 가열 처리로(22) 내에서의 소둔 온도를 일반의 650℃정도의 소둔 온도보다도 낮은 200℃으로 설정하고, 이 낮은 온도로 설정된 가열 처리로(22) 내를 증기 분위기로 만들고, 피도금선(1a)을 주행시켜서 피도금선(1a)에 대해 수증기 세정을 행한다.

가열 처리 공정에서는 상술한 것처럼 피도금선(1a)에 대해서 수증기 세정을 행하는 것에 더하여 피도금선(1a)을 소둔함으로써 저내력화시키는 것도 행한다. 단, 가열 처리 공정에서는 소둔 온도를 예를 들면, 200℃ 등의 저온으로 설정함으로써 피도금선(1a)이 저내력화되는 정도를 억제한다.

또한, 가열 처리로(22)를 통과 후의 피도금선(1a)을 연결관(24)을 통과 후에 냉각수조(23)의 내부에 저장한 냉각수를 주행함으로써 소정의 온도까지 냉각된다.

산 세정 공정에서는 산 세정조(31)에 저장한 인산계 세정액(32) 내를 주행시킴으로써 이 안을 주행한 피도금선(1a)의 표면의 산 세정을 행한다.

물 세정 공정에서는 초음파 물 세정조(41)에 있어서 피도금선(1a)의 표면을 초음파 물 세정하고, 그 피도금선(1a)의 표면에 부착된 수용성 윤활제나 그 밖의 불순물을 제거한다.

연화 소둔 공정에서는 내부를 환원 가스 분위기로 한 연화 소둔로(51) 내부에 피도금선(1a)을 주행시킴으로써 그 피도금선(1a)을 연화 소둔해서 저내력화 하면서 동시에 피도금선(1a)의 표면의 산화 층을 환원하는 공정이다.

자세하게는 도 2에서와 같이 연화 소둔 공정에서는 주행방향의 상류측보다도 하류측이 낮은 위치가 되도록 경사 배치한 연화 소둔로(51)의 시스관(53)의 내부에, 시스관 하측 돌출부분(56)에 마련한 환원 가스 공급부(57)에서 환원가스(G)로서 예를 들면, 질소가스에 수소가스를 혼합한 혼합가스를 공급하고 시스관(53)의 내부를 환원성 가스분위기로 만들어 둔다. 그리고 히터(54)에 의해서 연화 소둔로 본체(52)의 내부공간을 약 800℃까지 가열한다.

이와 같은 환원가스 분위기로 된 시스관(53)의 내부에 있어서 상단 개구부(55u)에서 도입한 피도금선(1a)을 환원가스(G)가 상승해 올 방향(d1)과 반대방향인 아래방향(D)을 향해 주행시킨다(도 2 중의 일부확대도에 나타낸 화살표(d1), 화살표 D참조).

이어지는 도금공정에서는 피도금선(1a)이 용융 땜납 도금조(62)에 저장된 용융 땜납 도금액(63) 속을 주행함으로써 피도금선(1a)의 표면에 용융 주석을 부착시킨다.

연화 소둔로(51)의 하단 개구부(55d)에서 도출된 피도금선(1a)은 연결관(55)의 내부를 주행함으로써 공기에 접촉되는 일이 없이 용융 땜납 도금액(63) 내로 침수될 때까지 안내된다.

용융 땜납 도금액(63)에 침수된 피도금선(1a)은 표면에 용융 땜납 도금액(63)이 부착되어 표면 전체가 용융 땜납 도금액(63)으로 피복된 도금선(1b)이 된다. 도금선(1b)은 용융 땜납 도금조(62) 내부를 주행하는 과정에서 용융 땜납 도금조(62) 내에 구비된 조 내 방향전환 롤러(64)에 의해 용융 땜납 도금조(62)를 주행하는 과정에서 연직 상방으로 방향 전환되고, 용융 땜납 도금조(62)에서 연직 상방을 향해 도출된다.

도금선(1b)은 용융 땜납 도금조(62)에서 도출된 후, 조 상측 방향전환 롤러(65)에 의해 방향 전환되어 권취수단(71) 쪽으로 주행된다.

권취 공정에서는 피도금선(1a)에 대해서 상술한 도금 전 공정 및 도금 공정을 행하고 있는 동안, 이들 공정들을 거친 도금선(1b)을 권취 장력 조절기(72)의 댄서 롤러(74)의 제어에 의해 도금선(1b)의 장력의 조절을 행하면서 보빈 트래버스 방식 권취기(75)에 구비한 보빈(76)에 정렬해서 감아 나간다.

자세하게는 도 3 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 보빈 트래버스 방식 권취기(75)의 보빈(76)을 축 둘레로 회전시키면서 그 보빈(76)의 축방향으로 요동시킴으로써 도금선(1b)을 보빈(76)의 축방향을 따라서 병렬해서 감을 수 있으며 여러 층으로 겹쳐지도록 해서 권취할 수 있다.

상술한 땜납 도금선의 제조장치(10) 및 제조방법은 아래와 같이 여러 가지 작용, 효과를 얻을 수 있다.　

땜납 도금선의 제조장치(10)는 도금 전처리수단(2)으로서의 서플러이어(12), 가열 처리로(22), 산 세정조(31), 초음파 물 세정조(41) 및 연화 소둔로(51)와, 도금수단(61)으로서의 용융 땜납 도금조(62)와, 권취수단(71)을 각각 도금선(1b)의 주행방향의 상류측에서 하류측으로 이 순서로 일련 배치한다.

이와 같이 각 수단을 일련 배치함으로써 제조중에 저 내력화된 도금선(1b)이 불필요한 거리를 주행시키는 것을 막을 수 있어 주행중에 도금선(1b)에 걸리는 부하를 저감시킬 수 있다.

따라서, 0.2% 내력값을 충분히 저하시킨 원하는 품질의 도금선(1b)을 얻을 수 있으며, 이러한 도금선(1b)을 안정적으로 얻어서 제품 수율을 향상시킬 수 있고 또한 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 땜납 도금선의 제조방법에서는 도금 전처리 공정으로서의 가열처리 공정, 산 세정 공정, 물 세정 공정 및 연화 소둔 공정과 도금 처리 공정과 권취 공정의 각 공정을 연속하여 행한다.

이와 같이 각 공정을 연속해서 행함으로써 예를 들면, 소정의 공정을 거칠 때마다 도금선(1b)(피도금선(1a))의 주행을 중단하고, 다음 공정을 행하기 위해 다른 주행 라인에 도금선(1b)(피도금선(1a))을 이행하는 등의 수고가 요구되지 않기 때문에 도금선(1b)에 걸리는 부하를 상당히 완화할 수 있어 원하는 품질의 도금선(1b)을 안정적으로 얻을 수 있다.

따라서, 0.2% 내력값을 충분히 저하시킨 원하는 품질의 도금선(1b)을 얻을 수 있고 이러한 도금선(1b)을 안정적으로 얻어 제품 수율을 향상시킬 수 있으며, 또한 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

그리고 또한, 0.2% 내력값을 충분히 저하시킨 원하는 품질의 도금선(1b)을 효율적으로 제조할 수 있기 때문에 태양 전지용의 리드 선으로서 매우 적합한 저 내력화된 도금선(1b)의 대량 생산을 도모할 수 있다.

또한, 땜납 도금선의 제조장치(10)는 상기 연화 소둔로(51)를 주행방향의 상류측보다 하류측이 낮은 위치가 되도록 경사 배치하고, 상기 연화 소둔로(51)에 있어서의 주행방향의 하류측에 피도금선(1a)이 내부에 삽입된 상태로 주행을 허용하는 시스관(53)에 대해서 환원가스(G)의 공급을 허용하는 환원가스 공급부(57)를 마련한 구성이다.

땜납 도금선의 제조방법은 연화 소둔 공정에 있어서, 연화 소둔로(51) 내부에 시스관(53)의 하단측 부분(하류 측 부분)에 설치된 한 다음에 환원가스 공급부(57)를 통해서 환원가스(G)를 시스관(53) 내부에 공급하여 환원가스 분위기로 만든 시스관(53) 내부에 피도금선(1a)을 주행방향의 상류측에서 하류측을 향해 주행시키는 제조방법이다.

상술한 땜납 도금선의 제조장치(10) 및 제조방법에 의해 도 2에 나타내는 바와 같이 환원가스 분위기로 한 시스관(53) 내부에 있어서 환원가스(G)가 상승해 오는 방향(d1)과 반대방향인 아래방향(D)을 향해 피도금선(1a)을 주행시킬 수 있다.

이에 의해, 시스관(53) 내부를 주행하는 피도금선(1a)을 상승하려고 하는 환원가스(G)의 분위기에 적극적으로 노출시킬 수 있기 때문에, 피도금선(1a)의 표면의 산화층의 환원 및 피도금선(1a)의 저(低)내력을 효율적으로 촉진할 수 있다.

게다가, 시스관(53) 내부에서 주행하는 피도금선(1a)의 길이방향에서의 보다 더 하단측 부분(하류측 부분)을 환원가스 공급부(57)를 통해서 시스관(53) 내부에 새롭게 공급된 직후의 환원가스(G)의 분위기에 노출시킬 수 있다(도2 참조).

즉, 시스관(53) 내부에서는 주행중인 피도금선(1a)이 환원가스 공급부(57)에 가까워질수록, 피도금선(1a)의 저내력화와 표면의 산화층의 환원을 적극적으로 촉진할 수 있으며 피도금선(1a)이 환원가스 공급부(57)를 통해서 연화 소둔로(51)에서 도출되는 동안에 히터(54)에 의한 가열하에서 확실하게 피도금선(1a)의 저내력화와 표면의 산화층의 환원을 행할 수 있다.

또한, 이와 같이 피도금선(1a)의 저내력화와 표면의 산화층의 환원을 확실하면서 효율적으로 수행할 수 있기 때문에, 연화 소둔로(51) 내부를 주행하는 피도금선(1a)의 주행거리의 단축화를 도모할 수 있으면서 동시에 피도금선(1a)의 주행속도의 향상을 도모할 수도 있다.

그리고 또한, 도금 전처리 공정에 있어서 이와 같이 피도금선(1a)의 저내력화와 표면의 산화층의 제거를, 연화 소둔로(51)를 이용해서 연화 소둔 공정에서 동시에 행함으로써 피도금선(1a)의 표면에서 가지는 산화 막을 환원하는 환원공정과, 피도금선(1a)의 연화 소둔을 행하는 연화 소둔 공정을 다른 공정에서 직렬로 행하는 경우와 비교해서 피도금선(1a)의 주행거리의 단축화를 도모할 수 있다.

따라서, 저내력화한 피도금선(1a)에 걸리는 부하를 저감할 수 있으며 고품질의 땜납 도금선(1b)을 제조할 수 있다.

또한, 연화 소둔 공정 전에 행하는 가열 처리 공정에 있어서, 가열 처리로(22)에서는 피도금선(1a)의 표면에 부착된 부착물을 가열에 의해 제거할 수 있다. 예를 들면, 부착물이 기름 등의 액상 부착물인 경우에는 기화할 수 있다. 이와 같이 고체형상, 액상 등과 같은 부착물의 성상에 상관이 없이 피도금선(1a)의 표면으로부터 부착물을 제거할 수 있다.

특히, 가열 처리 공정을 산 세정 공정 직전에 행함으로써 가열 처리 공정에 서 피도금선(1a)을 가열해 두고, 산 세정 공정에서 가열된 상태의 피도금선(1a)에 대해 산 세정을 할 수 있기 때문에 산 세정 효과를 보다 높일 수 있다.

그리고 또한, 가열 처리로(22)에서는 가열 온도에 따라서 피도금선(1a)에 대한 소둔 효과도 얻을 수 있다.　

단, 상술한 땜납 도금선의 제조장치(10) 및 제조방법에 따르면, 가열처리 공정에 있어서 연화 소둔로(51)의 상류측에 배치한 가열 처리로(22)에서 0.2% 내력값이 소정의 값으로 완전히 저하될 때까지 피도금선(1a)에 대해서 연화 소둔하지 않고, 경도(輕度)의 연화 소둔으로 놔둔다. 그리고, 가열 처리 공정 후의 세정 공정에 있어서, 피도금선(1a)에 대해서 필요한 세정을 완료해 두고, 그 후에 도금 공정 직전에 행하는 연화 소둔 공정에서 0.2% 내력값이 소정 값으로 저하될 때까지 피도금선(1a)에 대해 연화 소둔을 행한다.

이에 의해 저내력화된 피도금선(1a)에 대해서 세정공정을 수행할 필요가 없기 때문에 피도금선(1a)에 걸리는 부하를 경감할 수 있다.

상세하게는 가열 처리로(22)는 통상의 가열 처리로에서의 소둔을 할 때의 설정온도가 약 650℃임에 대해서, 예를 들면 상술한 바와 같이 약 200℃라는 저온으로 설정한 증기 분위기로 한다.

게다가 연화 소둔로(51)는 통상의 연화 소둔로에서의 온도 설정이 약 530℃임에 대해서, 예를 들면 상술한 바와 같이 약 800℃라는 고온으로 설정한다.

이에 의해, 가열 처리 공정에 있어서는 피도금선(1a)의 저내력화를 억제하고, 그 후의 산 세정, 초음파 물 세정 등의 세정공정 후에 행하는 연화 소둔 공정에 있어서 연화 소둔로(51)를 이용하여 피도금선(1a)을 0.2%내력값이 소정 값으로 저하될 때까지 저(低)내력화한다.

따라서, 저내력화하기 전의 피도금선(1a)에 대해서 산 세정, 초음파 물 세정을 행함으로써, 예를 들면 종래와 같이 저내력화된 후의 피도금선(1a)에 대해서 이러한 공정들을 행하는 경우와 비교하여 피도금선(1a)에 미치는 부하의 영향을 경감할 수 있으며, 그만큼 도금선(1b)의 품질 향상을 도모할 수 있다.

또한, 가열 처리로(22)에서는 내부를 증기분위기로 하고 있기 때문에 가열 온도에 따라서는 피도금선(1a)의 연화 소둔도 가능하지만, 증기 세정 효과도 기대할 수 있다. 따라서, 가열 처리로(22)에 있어서 피도금선(1a)에 대해서 증기 세정하면서 동시에 증기에 의해 피도금선(1a)의 표면에 부착된 부착물이 제거되기 쉽도록 표층화(表層化)할 수 있기 때문에, 그 후에 행하는 산 세정 공정 및 물 세정 공정에 있어서 피도금선(1a)의 표면에 부착된 수용성 윤활제나 그 밖의 불순물을 확실하게 제거할 수 있다.

따라서, 균일한 도금 두께로 피복된 고품질의 도금선(1b)을 제조할 수 있다.

이하, 효과 확인 실험에 관해서 설명한다.

(효과 확인 실험)

우선, 가열 처리 공정 및 연화 소둔 공정에 관한 효과 확인 실험으로서 행한 소둔 효과 확인실험 A, B의 2개의 실험에 관해서 설명한다.　

(소둔 효과 확인 실험 A)　

소둔 효과 확인 실험 A에서는 가열 처리 온도가 100도라는 낮은 온도 설정하에서 가열 처리 공정을 행하고, 그 후에 연화 소둔 공정에 있어서 여러 가지 소둔 온도하에서 연화 소둔을 행하였다. 이 경우에 있어서 소둔온도의 설정과 권취 공정 후의 동선(銅線)의 저내력값과의 관계를 분명히 하고, 이 관계를 기초로 원하는 저 내력값을 얻기 위해서 연화 소둔 공정에서 설정해야 할 소둔 온도에 대해 확인하였다.

또한, 소둔 효과 확인 실험 A는, 상술한 제조장치(10)를 이용하여 표1에 나타내는 실험 조건으로 행하였다.

실험조건
피도금선(사용 동선)…OFC, 평각선(0.2×0.1㎜)
가열 처리 온도…100℃
땜납 온도…260℃
선속(線速)…16m/min
권취 텐션…2.8N

또한, 소둔 효과 확인 실험 A의 결과를 표 2 및 도 4에 나타낸다.

가열 처리 온도	℃	100	100	100	100	100	100	100	100
연화 소둔 온도	℃	550	600	650	700	750	800	850	900
인장 특성:0.2%내력값	MPa	99	64	64	58	57	53	54	55

여기서, 표 2는 연화 소둔로(51)에 있어서 소정의 소둔 온도별 설정하에서 피도금선에 대해서 소둔을 행하고, 권취 공정에서 권취 후의 도금선(1b)의 인장 특성 중 하나인 0.2% 내력값을 측정한 결과를 나타내고 있다. 도 4는 권취후의 도금선(1b)의 0.2% 내력값과 연화 소둔 온도와의 관계를 표 2를 토대로 그래프화한 것이다.

표 2 및 도 4에서 나타내는 결과대로, 가열 처리 공정에서의 가열 처리 온도가 100도 라는 낮은 온도하에서 가열 처리 공정을 행한 경우로서, 연화 소둔 공정에서의 소둔 온도가 예를 들면, 550℃정도의 낮은 온도인 경우, 피도금선(1a)에 대한 소둔이 불충분해져 0.2% 내력값이 높은 값이 될 경향을 나타내는 결과가 되었다.

그러나, 가열 처리 공정에서의 가열 처리 온도가 100도라는 낮은 온도라 해도 연화 소둔 공정에 있어서 소둔 온도가 800℃에서 900℃이면, 귄취 후의 도금선(1b)의 0.2% 내력값을 55MPa이하라는 원하는 저내력값으로 확실하게 수렴할 수 있음을 확인할 수 있었다.

(소둔 효과 확인 실험 B)　

소둔 효과 확인 실험 B에서는 여러 가지 가열 처리 온도하에서 가열 처리 공정을 행하고, 가열 처리 공정 후의 피도금선(1a)의 0.2% 내력값과 가열 처리 온도와의 관계를 분명하게 하면서 동시에 이들 피도금선(1a)에 대해서 850℃라는 일정한 소둔 온도의 설정하에서 연화 소둔 공정을 행하고, 연화 소둔 공정 후의 0.2% 내력값과 가열 처리 온도와의 관계를 분명하게 하였다.

또한, 본 효과 확인 실험 B는 상술한 제조장치(10)를 이용하여 표 3에 나타내는 실험 조건으로 하였다.

실험조건
피도금선(사용 동선)…OFC, 평각선(0.2×0.1㎜)
연화 소둔 온도…850℃
땜납 온도…260℃
선속(線速)…16m/min
권취 텐션…2.8N

소둔 효과 확인 실험 B의 결과를 표 4 및 도 5에 나타낸다.　

여기서, 표 4 (a)는 가열 처리 공정에 있어서 피도금선(1a)에 대해서 가열 처리를 행하고, 연화 소둔 공정을 행하기 전의 피도금선(1a)의 0.2%내력값을 소정의 가열 처리 온도의 설정별로 측정한 결과를 나타내고 있다.　

표 4 (b)는 상술한 소정의 가열 처리 온도의 설정별로 가열 처리 공정을 행한 각 피도금선(1a)에 대해서, 연화 소둔 공정에 있어서 소둔 온도를 850도라는 공통의 설정하에서 소둔을 행하고, 권취 후의 땜납 도금선(1b)의 0.2% 내력값을 측정한 결과를 나타내고 있다.

도 5는 가열 처리로(22)를 통과 후의 피도금선(1a)의 0.2% 내력값과 가열 처리로 온도와의 관계를 표 4 (a)에 나타내는 결과를 토대로 도시하면서 동시에, 연화 소둔로를 통과 후의 피도금선(1a)의 0.2% 내력값과 소둔 온도와의 관계를 4 (b)에 나타내는 결과를 토대로 도시한 그래프이다.

표 4 (a), (b) 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 가열 처리 공정에 있어서 가열 처리 온도가 낮으면 소둔 효과가 적어, 0.2% 내력값이 저하되지 않았다. 그러나 그만큼 연화 소둔 공정에 있어서 소둔 효과가 커져, 0.2% 내력값을 저하시킬 수 있었다.

한편, 가열 처리 공정에 있어서 가열 처리 온도가 높으면 그 가열 처리 공정에 있어서도 충분히 소둔 효과를 얻을 수 있어, 그만큼 연화 소둔 공정에서의 소둔 효과가 작아졌다.

즉, 가열 처리 공정에 있어서의 가열 처리 온도와 상관이 없이 연화 소둔 공정에서의 소둔 온도를 850℃라는 고온으로 설정함으로써, 대략 55Mpa이하라는 낮은 값까지 0.2% 내력값을 확실하게 저하할 수 있음을 확인할 수 있었다.

이와 같이, 가열 처리 공정에서의 가열 처리 온도와 상관이 없이, 가열 처리 공정 후에 수행하는 연화 소둔 공정에 있어서 소둔 온도를 850℃로 함으로써 연화 소둔 공정을 행하는 피도금선(1a)을 충분히 저내력화할 수 있는 결과가 되었다. 이 결과로부터, 반대로 가열 처리 공정 측에서 보면 가열 처리 온도를 반드시 높게 설정할 필요는 없으며 목적에 따라서 임의로 설정할 수 있다고도 할 수 있다.

자세하게는 가열 처리 공정에 있어서 가열 처리 온도를 예를 들면, 100~300도 정도의 저온으로 설정함으로써 가열 처리로(22)에서의 피도금선(1a)의 저내력화를 억제할 수 있다. 이에 의해, 가열 처리 공정 후이며, 연화 소둔 공정 전에 행하는 세정공정에 있어서 피도금선(1a)에 부하가 가해져도 피도금선(1a)이 예기치 못하게 늘어나거나 파단되지 않을 정도로 저내력화되는 것이 가열 처리 공정에서 가능함을 확인할 수 있었다.

가열 처리 공정에 있어서 가열 처리 온도를 예를 들면 100도~300도 정도로 설정한 경우에도 가열 처리 공정에서 피도금선(1a)의 저내력화의 촉진을 어느 정도는 도모할 수 있다.

즉, 가열 처리 공정에 있어서, 가열 처리 온도를 예를 들면 100~300도로 설정함으로써 가열 처리 공정을 피도금선(1a)을 저내력화 하는데 있어서의 예비 소둔으로서의 기능을 할 수 있고, 연화 소둔 공정에 있어서 피도금선(1a)을 약 55MPa 이하라는 레벨까지 충분히 저내력화하기 위해서 행하는 본격적인 소둔에 요구되는 소둔 시간의 단축화를 도모할 수 있다.

이 때문에, 태양전지용 땜납 도금선의 생산성 향상을 위해서 피도금선(1a)의 선속을 높였을 경우에도 연화 소둔로(51)의 길이를 길게 구성하는 등 불필요하며, 선속의 향상 요구에도 원활하게 대응할 수 있다.

이어서, 연화 소둔 공정에 있어서 연화 소둔로(51) 내부로 공급되는 환원가스(G)에 함유된 수소가스의 농도의 차이에 따른 0.2% 내력값의 영향을 검증하는 실험으로서 소둔로 수소 농도 검증실험 A와 소둔로 수소 농도 검증실험 B의 두 개의 실험을 하였다.

(소둔로 수소 농도 검증 실험 A)　

소둔로 수소 농도 검증 실험 A에서는 본 발명 예의 도금선(1b)과 비교예의 도금선을 공시체(供試體)로서 상술한 제조공정을 거쳐 작성하였다.

본 발명예의 도금선(1b)과 비교예의 도금선이란, 연화 소둔 공정만 다르고 그 밖의 공정은 모두 같은 공정을 거쳐 각각 작성하였다.

본 발명예의 도금선(1b) 및 비교예의 도금선을 작성하기 위해서 수행하는 연화 소둔 공정에서는 모두 연화 소둔로(51)의 내부를 환원성 가스분위기로 하고 있지만, 환원가스(G)의 성분이 다르다.

즉, 비교예의 도금선을 작성하는 경우에서의 환원가스(G)는 질소가스만으로 이루어진 것에 대해 본 발명예의 도금선(1b)을 작성하는 경우에서의 환원가스(G)는 질소가스와 수소가스의 혼합가스로 이루어져 있다.

또한, 본 실험에서는 본 발명예의 도금선(1b)과 비교예의 도금선 제조시에 피도금선(1a)으로서 무산소동(OFC)을 이용하여 피도금선(1a)의 사이즈를 0.16×2mm로 하고, 가열 처리로(22)의 온도 설정을 200℃로 하고 제 1 이송 캡스턴(91) 및 제 2 이송 캡스턴(92)에서의 각 권취 선속을 ＋1m/min로 하였다.

또한, 이들 도금선(1b)의 제조시에, 연화 소둔 공정 전에 피도금선(1a)에 대해서 산 세정 공정 및 초음파 물 세정 공정을 행하였다. 덧붙여 산 세정 공정에서는 인산계 세정액의 설정 온도를 50℃로 하였다. 도금공정에서는 용융 땜납 도금액(63)의 설정 온도를 260℃로 하고, 용융 땜납 도금액(63)으로서 용융주석(Sn-3. 0Ag-0.5Cu)을 이용한다. 또한, 권취수단(71)은 권취 장력 조절기(72)를 갖추지 않고, 보빈 트래버스 방식 권취기(75)에 의해 직접 권취되는 구성으로 이루어져 있다.

본 발명예의 도금선(1b)과 비교예의 도금선이란, 각각 상술된 설정하에서 도금두께가 20㎛, 30㎛, 40㎛인 세 종류씩 작성하고, 각각 0.2% 내력값에 관해 비교한 바 도 6에 나타내는 그래프와 같은 결과가 되었다.

도 6에 나타내는 그래프와 같이 도금 두께가 20㎛, 30㎛, 40㎛ 중 어느 경우에도 본 발명예의 도금선(1b)은 비교예의 도금선과 비교해서 0.2% 내력값이 낮았다. 그 중에서도 도금 두께가 40㎛일 때, 본 발명예의 도금선(1b)은 비교예의 도금선과 비교해서 0.2% 내력값의 저하율이 가장 높은 것을 확인할 수 있었다.

따라서, 소둔 공정에 있어서 수소가스를 포함한 환원성 가스분위기로 한 연화 소둔로(51)의 내부에 피도금선(1a)을 주행시킴으로써 보다 효율적으로 피도금선(1a)의 저내력화를 촉진하는 것을 확인할 수 있었다.

(소둔로 수소 농도 검증 실험 B)　

소둔로 수소 농도 검증 실험 B에서는 연화 소둔로(51)의 내부에 대해서 환원 가스 공급부(57)에서 공급하는 환원가스(G)를 적어도 질소를 함유한 수소와의 혼합 가스로 하고, 혼합가스에 대해서 수소가스가 차지하는 체적 비율로 나타내어지는 혼합율의 차이에 따른 도금선(1b)(피도금선(1a))의 0.2% 내력값의 영향에 관해서 검증하는 실험을 상술된 제조장치(10)를 이용해 표 5에 나타내는 실험 조건하에서 실시하였다.

실험 조건
피도금선(사용동선)…OFC, 평각선(0.16×2.0mm)
가열 처리 온도…250℃
연화 소둔 온도…850℃
환원 분위기 가스의 혼합비율 H₂/(H₂+N₂)[%]
땜납 온도…260℃
선속…14m/min
권취 텐션…2.8N

소둔로 수소 농도 검증실험 B의 결과를 표 6 및 도 7에 나타낸다.

혼합비율 H₂/(H₂+N₂)	%	0	10	20	30	40	50
외관		OK	OK	OK	OK	OK	OK
인장 특성:0.2% 내력	Mpa	56	55	53	53	53	52

여기서, 표 6은 적어도 질소가스로 이루어지는 환원가스에 대한 수소가스가 차지하는 혼합 비율이 0, 10, 20, 30, 40, 50%인 각각 설정의 경우에 있어서, 환원 가스를 4.0l/min의 유량으로 연화 소둔로(51) 내부로 공급하면서 소둔 공정을 행한경우의 권취 공정 후의 도금선(1b)의 0.2% 내력값을 측정한 결과를 나타내고 있다.

도 7은 환원가스로서의 혼합가스에 차지하는 수소가스의 혼합율과 권취 공정 후의 땜납 도금선(1b)의 0.2% 내력값과의 관계를 표 6을 토대로 도시한 그래프이다.

도 7 및 표 6에 나타내는 결과대로 수소가스 혼합 비율을 높임에 따라 0.2% 내력값은 동등 혹은 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 이로부터 수소가스 혼합 비율이 높은 쪽이 0.2% 내력값은 적어도 낮아지는 경향을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

따라서, 수소가스는 피도금선(1a)의 표면의 산화 막을 환원하는 효과에 머물지 않고, 환원가스 중의 수소가스의 농도에 따라서 0.2% 내력값을 저하시키는 효과의 정도를 높일 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

그리고, 환원가스 중의 수소가스의 농도와 땜납 도금선(1b)의 0.2% 내력값과의 도 7에 나타내는 관계를 토대로 환원가스에 대한 수소가스의 농도를 제어함으로써 피도금선(1a)이 저내력화되는 정도를 제어할 수 있다는 가능성을 찾아낼 수 있었다.

또한, 본 발명의 땜납 도금선의 제조장치 및 땜납 도금선의 제조방법은 상술된 땜납 도금선의 제조장치(10) 및 땜납 도금선의 제조방법의 구성에 한정되지 않고 여러 구성으로 구성할 수 있다.　

예를 들면, 다른 실시형태에서의 제조장치(10A)에는 도 8(a), (b)에 나타내는 바와 같이, 초음파 물 세정조(41)와 연화 소둔로(51) 사이에 프레 가열로(51P)를 마련할 수 있다.

프레 가열로(51P)는 도8 (b)에 나타내는 바와 같이 피도금선(1a)의 주행시간 및 주행거리가 짧은 경우에도 피도금선(1a)의 온도를 급격히 높이는 것에 특화되어 구성되어 있다.

구체적으로는 프레 가열로(51P)는 프레 가열로 본체(52P)에 시스관(53L)을 구비한다. 그 시스관(53L)은 피도금선(1a)의 주행방향을 따라서 직선형태로 구성된 중천관이며, 피도금선(1a)이 프레 가열로(51P)와 연화 소둔로(51)를 통과할 때에 그 피도금선(1a)이 공기에 접촉해서 산화되지 않도록 프레 가열로 본체(52P)와 연화 소둔로 본체(52)와의 각각 내부에 연통한 배치형태로 되어 있다.

프레 가열로(51P)의 내부에는 연화 소둔로(51)와 같이 프레 가열로 본체(52P) 내부에 시스관(53L)의 길이방향에 따라서 복수 라인의 히터(54P)를 구비하고 있지만, 연화 소둔로(51)에 있어서 배치된 히터(54)의 배치 간격보다 좁은 피치로 배치되어 있다. 덧붙여 히터(54P)는 그 배치 수를 연화 소둔로(51)의 히터(54P)의 개수보다 늘리는 것에 한정되지 않고, 전력량(와트 수)을 높이는 등 하여도 좋다.

이에 의해, 선속을 빠르게 해서 피도금선(1a)을 주행시켜도 연화 소둔 공정 직전에 프레 가열 공정으로서 프레 가열로(51P)에서 피도금선(1a)을 가열할 수 있어 가열된 상태의 피도금선(1a)을 연화 소둔로(51)에 공급할 수 있다.

따라서, 피도금선(1a)의 선속의 고속화에 대응해서 연화 소둔 공정에 있어서 피도금선(1a)을 확실하면서 충분하게 저내력화한 상태로 할 수 있다.

또한, 시스관(53L)에서의 연화 소둔로(51)와 프레 가열로(51P) 사이 부분에는 시스관(53L)이 길이방향에 있어서의 프레 가열로(51P)에 상당하는 부분에 환원 가스를 공급하는 프레 환원가스 공급부(57P)를 구성하고 있다.

상술된 환원가스 공급부(57)에서는 환원가스(G)로서 수소와 질소의 혼합가스를 시스관(53L)에 공급하여 시스관(53L)의 연화 소둔로(51)에 상당하는 내부공간을 혼합가스 분위기로 하였지만, 프레 환원가스 공급부(57P)에서는 환원가스(G)로서 질소가스 혹은 수증기가스(스팀가스)를 시스관(53L)의 프레 가열로(51P)에 상당하는 내부공간에 공급하여 그 내부공간을 질소가스 분위기 혹은 수증기가스 분위기로 한다.

이에 의해, 프레 가열로(51P)를 통과할 때에 피도금선(1a)의 표면이 산화하는 것을 막을 수 있으면서 동시에 프레 가열로(51P)에서는 환원가스(G)로서 수소 가스를 이용하지 않고 질소가스 혹은 수증기가스를 이용함으로써 안전하고 가스의 취급이 용이하다.

상세히 설명하면, 피도금선(1a)의 주행시의 선속이 통상 설정인 4m/min의 경우에는 표7 (a)에 나타내는 바와 같이, 어떤 평각 사이즈, 온도 설정에 있어도 도금공정을 통과 후에 있어서 도금선(1b)의 0.2% 내력값을 45Mpa이하까지 낮은 값으로 할 수 있음을 확인할 수 있었다.

기타 조건: 아닐링((annealer)온도 100℃ 환원로 850℃

※외관 거칠어짐(평각 평면부에 작은 볼록한 부분이 발생)

덧붙여 표 7 (a)는 사이즈가 0.2mm×1.0mm, 0.16mm×2.0mm, 0.2mm×2.0mm의 세 종류의 평각선을 피도금선(1a)으로서 이용하고, 이들 피도금선(1a) 각각에 대해서 선속이 4m/min이며, 땜납 온도가 240℃, 260℃, 280℃인 세 종류 각각으로 설정된 조건하에서 도금선(1b)을 작성하였을 때의 0.2% 내력값과 도금두께의 값을 나타내는 표이다.

이에 대해서, 피도금선(1a)의 주행시의 선속이 고속 설정인 13m/min의 경우에는 표 7(b)에 나타내는 바와 같이 어떤 평각 사이즈, 온도 설정에서도 도금선 (1b)의 0.2% 내력값이 대부분의 설정에 있어서 50Mpa이상의 값이 되고 선속이 4m/min인 통상 설정의 경우와 비교하여 높은 값이 되었다.

이것은 피도금선(1a)의 선속을 고속 설정으로 함으로써 연화 소둔로(51)에 있어서 피도금선(1a)을 충분히 저내력화 하기 전에 연화 소둔로(51)를 통과해버려, 충분히 저 내력화되지 않은 도금선(1b)이 작성되는 사태가 생기기 때문이다.

또한, 표 7(b)은 선속을 13m/min의 고속 설정으로 하며, 평각 사이즈, 땜납 온도를 표 7(a)와 같은 설정하에서 도금선(1b)을 작성하였을 때의 0.2%내력값과 도금 두께와의 값을 나타내는 표이다.

즉, 피도금선(1a)의 선속을 단순하게 고속으로 설정한 경우, 충분히 저 내력화를 도모하지 못하고, 선속의 고속화에 대응할 수 없는 문제가 있었다.

이에 대해서, 상술한 제조장치(10A)는 연화 소둔로(51)와 초음파 물 세정조 (41) 사이에 프레 가열로(51P)를 설치한 구성이다.

프레 가열로(51P)에 의해 피도금선(1a)이 연화 소둔로(51)에 공급되기 직전에 그 피도금선(1a)을 단시간에 가열하여 고온으로 할 수 있으며, 그 고온화된 상태의 피도금선(1a)을 연화 소둔로(51)로 공급할 수 있다.

따라서, 선속을 상기 고속 주행 속도로 하고, 연화 소둔로(51)에 대해서 피도금선(1a)을 고속으로 통과시켰을 경우에도 상기 연화 소둔 공정에 있어서 피도금선(1a)을 확실하게 저내력화할 수 있다.

구체적으로는 상술한 바와 같이 프레 가열로(51P)를 설치하여 프레 가열 공정을 행함으로써 선속을 13m/min라는 고속설정으로 해도 선속이 4m/min인 통상 설정의 경우와 같은 정도까지 피도금선(1a)의 0.2% 내력값을 저하시킬 수 있기 때문에 0.2% 내력값이 낮은 고품질의 도금선(1b)을 뛰어난 생산 효율로 얻을 수 있다.

게다가 피도금선(1a)을 선속이 13m/min의 고속 설정으로 주행시켜도 연화 소둔로(51)에 있어서 피도금선(1a)의 표면의 산화 층을 확실하게 환원 처리할 수 있다.

연화 소둔로(51)의 상류측 근방에 설치한 프레 가열로(51P)는 상술한 바와 같이 피도금선(1a)의 가열성능에 특화된 구성으로 하고, 내부에 질소가스 혹은 수증기 가스를 공급한 안전하고 취급이 쉬운 가스 분위기로 한다. 이 때문에 연화 소둔로(51)에 있어서 연화 소둔 시간을 확보하는 수단으로서, 예를 들면 연화 소둔로(51)를 단지 길게 한 구성에 비해 설치공간이나 비용이 증대되는 일이 없이 기존 설비를 살린 설계 변경 정도의 간단한 구성의 추가에 의해 선속의 고속화에 대응할 수 있다.

또한, 다른 실시형태로서 가열 처리로(22)는 필수 구성이 아니고, 다른 실시 형태의 제조장치로서 도 9(a)에 나타내는 바와 같이 주행방향에서의 서플라이어(12)와 산 세정조(31) 사이에 가열 처리로(22)를 설치하지 않은 구성으로 해도 좋다. 또한, 가열 처리로(22)는 주행방향에서의 서플라이어(12)와 산 세정조(31) 사이에 설치하는 것에 한정되지 않고, 연화 소둔로(51)보다 상류측이면 다른 부위에 설치되어도 좋다.

예를 들면, 산 세정조(31)의 상류측에 가열 처리로(22)를 설치하지 않고, 상술된 프레 가열로(51P)만을 설치하고, 프레 가열로(51P) 내부에 공급하는 환원가스로서 수증기 가스를 이용한 구성으로 해도 좋다.

이 구성에 의해 프레 가열로(51P)에서는 상술한 바와 같이 연화 소둔로(51) 직전에 프레 가열을 행하는 기능에 더하여 상술한 가열 처리로(22)에 의해 행하는 기능의 쌍방을 겸비할 수 있다.

따라서, 설비비용의 삭감을 도모할 수 있는 것은 물론, 피도금선(1a)의 주행거리의 단축화를 한층 더 도모할 수 있으며, 0.2% 내력값이 낮은 고품질의 도금선 (1b)을 생산할 수 있다.

덧붙여 상술한 바와 같이, 연화 소둔로(51) 내부를 환원가스 분위기로 하지만, 이 환원가스(G)에는 상술한 바와 같이 질소가스 혹은 질소가스와 수소가스의 혼합가스에 한정되지 않고, 다른 성분을 함유해도 좋다. 또한, 질소가스나 수소가스 외의 환원가스로 구성하여도 좋다.

또한, 세정수단(30)을 연화 소둔로(51)보다 주행방향의 상류측에 배치함에 따라 연화 소둔로(51)에 의해 저내력화되기 전의 피도금선(1a)에 대해서 세정수단(30)으로 세정하는 것이 가능하다. 따라서, 연화 소둔로(51)에 의해 저내력화한 피도금선(1a)에 대해서 세정수단(30)으로 세정하는 경우와 비교하여 피도금선(1a)에 가해지는 부하를 경감할 수 있다.

따라서, 0.2% 내력값을 충분히 저하시킨 원하는 품질의 도금선(1b)을 얻을 수 있으며, 특히 태양전지용 땜납 도금선으로서 매우 적합한 도금선(1b)을 얻을 수 있다.

그리고 또한, 이와 같이 연화 소둔로(51)에 의해 저내력화한 피도금선(1a)에 대해서 세정수단(30)으로 세정하는 경우와 비교하여 피도금선(1a)에 가해지는 부하를 경감할 수 있기 때문에 피도금선(1a)의 주행시에 부하를 경감하기 위해서 이송 캡스턴의 설치 개수를 경감할 수 있는 것이나 선속을 필요 이상으로 저하시킬 필요가 없다.

따라서, 구성면, 제어면, 또한 조건 설정면에 있어서, 피도금선(1a)에 가해지는 부하의 경감을 도모하기 위한 대책을 간략화할 수 있기 때문에, 도금선(1b)의 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

그리고 또한, 상술한 바와 같은 배치에서 세정수단(30)을 구비함으로써 피도금선(1a)의 표면에 부착된 불순물을 세정 수단에 의해서 제거하고, 그 하류측에 배치한 도금수단(61)에 의해서 피도금선(1a)의 표면에 대해서 도금 두께가 균일한 뛰어난 품질의 땜납 도금선(1b)을 형성할 수 있다.

또한, 도금 전처리 수단(2)에는 연화 소둔로(51)보다도 주행방향의 상류측에 피도금선(1a)에 대해서 가열처리를 행하는 가열 처리로(22)를 구비하고, 가열 처리로(22)를 세정수단(30)보다 주행방향의 상류측에 배치함으로써 가열 처리로(22)에서 피도금선(1a)에 대해 가열 처리 공정을 행한 후에 세정수단(30)에 있어서 세정할 수 있다.

이에 의해 가열 처리로(22)에 의해서 피도금선(1a)의 표면에 부착한 부착물을 가열하였을 때에, 부착물이 탄 그을음 등의 잔류물이 피도금선(1a)의 표면에 잔류했을 경우에도 그 후에 통과하는 세정수단(30)에서 잔류물을 세정에 의해 확실하게 제거할 수 있다.

그리고 또한 세정수단(30)을 산 세정조(31)와 초음파 물 세정조(41)로 구성하고, 도금 전처리 수단(2)으로서 가열 처리로(22), 산 세정조(31), 초음파 물 세정조(41) 및 연화 소둔로(51)를 주행방향을 따라서 이 순서로 배치함에 따라 연화 소둔로(51)에 의해 저내력화 하기 전의 피도금선(1a)에 대해서 가열 처리로(22), 산 세정조(31) 및 초음파 물 세정조(41)로 행하는 일련의 공정을 완료시킬 수 있다.

즉, 이와 같이 가열 처리로(22)나 세정수단(30)을 연화 소둔로(51)의 상류 측인 도금 전처리 수단(2)으로서 배치함으로써 연화 소둔로(51)에 있어서 피도금선(1a)을 저내력화하고, 피도금선(1a)을 저내력화한 직후에 도금수단(61)에 있어서 도금 처리 공정을 시행할 수 있다.

이 때문에 저 내력화한 도금선(1b)에 대해서 극력 부하가 가해지는 것을 회피할 수 있고 품질이 뛰어난 도금선(1b)을 얻을 수 있다.

특히, 가열 처리로(22)의 하류측에 산 세정조(31)를 배치함으로써 가열 처리로(22)에 있어서 피도금선(1a)을 가열하고, 피도금선(1a)에 대해서 따뜻해진 상태인 채 산 세정조(31)에서 산 세정을 행할 수 있으며, 상온의 피도금선(1a)에 대해서 행하는 경우에 비해 산 세정 효과를 현격히 향상시킬 수 있어 뛰어난 산 세정 효과를 얻을 수 있다.

또한, 가열 처리로(22)와 산 세정조(31) 사이에는 상술한 바와 같이 냉각수조(23)를 설치한다. 가열 처리로(22)를 통과한 피도금선(1a)은 냉각수조(23)에 의해 냉각된 다음에 산 세정조(31)까지 주행하게 된다.

이와 같이 가열 처리로(22)를 통과 직후의 피도금선(1a)을 냉각수조(23)에 의해 냉각함으로써 가열 처리로(22)에 의해서 가열된 상태의 피도금선(1a)이 표면 온도가 높은 상태인 채 가열 처리로(22)와 산 세정조(31) 사이를 주행하는 경우와 같이 다시 피도금선(1a)의 표면에 산화 막이 형성되는 것을 막을 수 있다.

다만, 냉각 수조(23)에 의해 가열 처리로(22)에 의해서 가열된 피도금선(1a)의 표면이 상온이 될 때까지 냉각하는 것이 아니라, 냉각 수조(23)에서의 피도금선(1a)의 냉각은 피도금선(1a)의 표면 온도가 적어도 50도 정도까지 잡아두는 것이 바람직하다.

이에 의해, 산 세정조(31)에 있어서 적어도 50도의 표면 온도를 가지는 피도금선(1a)에 대해서 산 세정을 행할 수 있기 때문에 인산계 세정액(32)에 의한 산 세정 효과를 더 발휘할 수 있다. 그리고, 이와 같이 효율적으로 산 세정을 행할 수 있기 때문에 피도금선(1a)의 주행을 고속화했을 경우에도 확실하게 산 세정 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 땜납 도금선의 제조장치(10) 및 땜납 도금선의 제조방법에 의하면, 피도금선(1a)으로는 길이방향에 대해서 직교하는 직교 단면에서의 폭이 0.8~10.0mm의 범위 내이고, 두께가 0.05~0.5mm의 범위 내의 사이즈인 평각 동선을 이용하여 피도금선(1a)의 주행속도를 약 4.0m/min로 설정하고, 산 세정조(31)에서의 산 세정시간을 약 12.8초로 설정하면서 동시에 초음파 물 세정조(41)에서의 초음파 물 세정 시간을 약 13.5초로 설정함에 따라 뛰어난 세정 효과를 얻을 수 있다.

특히, 상술한 땜납 도금선의 제조장치(10) 및 땜납 도금선의 제조방법에 의하면, 피도금선(1a)의 상기 폭이 1.0~2.0mm의 범위 내이며, 두께가 0.16~0.2mm의 범위 내의 사이즈인 평각 동선을 이용했을 경우에 있어서, 상술한 피도금선(1a)의 주행속도, 산 세정조(31)에서의 산 세정시간 및 초음파 물 세정조(41)에서의 초음파 물 세정시간의 설정과 같은 설정하에서 세정을 행함에 따라 후술하는 세정효과 확인실험 1의 결과에서도 분명한 바와 같이 보다 뛰어난 세정 효과를 얻을 수 있었다.

다음은 세정 효과 확인 실험에 대하여 설명한다.

(세정 효과 확인 실험 1)　

세정 효과 확인 실험 1에서는 상술한 제조장치 및 제조방법에 의해 도금선 (1b)을 제조시에 표 8에 나타내는 바와 같이 본 발명예와 비교예의 두 개의 설정 예 아래에서 피도금선(1a)에 대해서 가열 처리 공정, 산 세정 공정, 물 세정 공정을 이 순서로 행하였을 경우의 세정 효과의 차이에 대해서 검증하는 실험을 실시하였다.

선속비

치수
(세로×가로)㎜

환선 환산
(φD)

길이

선속

통과시간

길이

실효길이

선속

통과시간

길이

실효길이

선속

통과시간

㎜

㎝

m/min

sec

㎝

m/min

sec

㎝

m/min

sec

본
발명예

1

평
각
선

0.2×2.0

0.72

230

4

34.5

150

85

4

12.8

115

90

4

13.5

0.16×2.0

0.66

〃

0.2×1.0

0.52

〃

비교예

5

환선(丸線)

0.76

〃

20

6.9

〃

20

2.6

〃

20

2.7

0.65

〃

0.53

〃

본 발명예에서는 비교예에 대해 선속을 5분의 1로 설정한다. 즉, 표 8에 나타내는 바와 같이 본 발명예에서는 종래예에 대해 선속을 5분의 1로 설정함으로써 가열 처리로(22), 산 세정조(31), 초음파 물 세정조(41)의 각 부분의 통과시간이 5배가 되도록 설정한다.

또한, 비교예에서는 피도금선(1a)으로서 직경이 0.76mm, 0.65mm, 0.53mm인 세 종류의 사이즈의 둥근 선을 이용한 것임에 대해서, 본 발명예에서는 피도금선(1a)으로서 세로(두께)와 가로(폭)의 치수가 0.2mm×2.0mm, 0.16mm×2.0mm, 0.2mm×1.0mm인 세 종류의 사이즈의 평각선을 이용하였다.　

덧붙여 세정 효과 확인 실험에서는 피도금선(1a)의 형상과 선속 이외의 설정은 본 발명예와 비교예에서 서로 같은 설정으로 이루어져 있다.

여기서, 본 실험에서 이용되는 세정장치(10)는 가열 처리 공정을 행하는 가열 처리로(22)와, 산 세정 공정에 있어서의 산 세정조(31)와, 물 세정 공정에 있어서의 초음파 물 세정조(41)를 탠덤으로 배치한 구성이며, 가열 처리로(22), 산 세정조(31), 초음파 물 세정조(41)를 도 10에서 나타내는 각 부분의 치수로 구성한다.

또한, 도 10은 본 실험에서 이용되는 세정장치 및 그 주변 부분을 모식적으로 나타내고 있다.

가열 처리로(22)에서는 세정제로서 스팀이 이용되고, 특히 기름이 원인인 오염 등에 대해서 세정 효과를 기대할 수 있다. 산 세정조(31)에서는 세정제로서 산 세정액이 이용되어 산화물 등에 대한 세정 효과를 기대할 수 있다. 초음파 물 세정조(41)에서는 세정제로서 물이 이용되어 특히 산 세정 공정에서 피도금선(1a)의 표면에 잔류한 산액 등에 대해서 세정 효과를 기대할 수 있다.　

또한, 가열 처리 공정에서는 가열 처리로(22) 내부를 증기 분위기로 하고 있기 때문에, 가열 처리로(22)는 스티머로서도 기능한다. 이 때문에, 가열 처리 공정에서는 가열에 의해 피도금선(1a)의 표면에 부착된 부착물을 가열 제거하는 효과도 기대할 수 있기 때문에 가열 처리 공정을 세정 공정의 일부라고 간주하여 본 실험 대상에 포함한다.

세정 효과 확인실험의 평가는 본 발명예와 비교예 각각에서의 물 세정 공정 후의 피도금선(1a)의 표면상태 및 권취 공정 후의 도금선(1b)의 표면상태를 눈으로 보아 소정의 기준에 따라서 비교 및 확인함으로써 이루어졌다.

상술한 조건하에서 행한 결과, 우선 물 세정 공정 후의 피도금선(1a)의 표면 상태에 대해서는, 본 발명예의 선속의 설정에서는 비교예의 선속의 설정의 경우와 달리, 피도금선(1a)의 표면에 자국이나 막과 같이 넓은 범위에서 부착되어 있는 기름이나, 이산(離散)형태, 점 형태로 부착되어 있는 분진 등의 부착물을 전혀 확인할 수 없고, 피도금선(1a)의 표면의 청정화를 도모할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

게다가 최종적으로 권취 공정 후의 도금선(1b)의 표면의 도금 상태를 목시(目視)에 의한 소정의 기준에 따라서 확인한 결과, 본 발명예의 선속의 설정에서는 비교예의 선속의 설정의 경우와 달리 표면에 요철이 확인되지 않고 도금의 두께를 도금선의 길이방향, 및 둘레방향에 있어서 균일화된 것을 확인할 수 있었다.

또한, 이와 같이 선속에 관해서 비교예에서는 20m/min로 설정되어 있는 것에 비해서 본 발명예에서는 비교예의 속도 설정에 대해서 5분의 1의 속도인 4m/min로 설정함으로써 충분한 세정 효과를 얻을 수 있어서 보다 뛰어난 세정 효과를 얻는 것을 기대하여 선속을 4m/min보다 한층 더 저속으로 설정하는 것도 생각할 수 있다.

그러나, 선속을 4m/min보다도 낮은 속도의 설정하에서 같은 실험을 시도해보았지만, 4m/min의 속도 설정시의 세정 효과 이상의 효과를 얻지 못하였으며, 저속으로 설정하면 할수록, 세정 효과를 향상할 수 있는 것은 아닌 것이 분명해졌다.

게다가 피도금선(1a)의 선속을 4m/min보다 낮은 속도의 설정으로 했을 경우, 피도금선(1a)이 각 공정을 통과하는 통과시간이 그만큼 길어지기 때문에, 생산성의 저하가 염려된다. 따라서, 세정공정으로 세정 효과를 얻을 수 있다는 관점과 생산 효율의 관점에서 선속은 상술된 실험 조건하에서는 약 4m/min로 설정하는 것이 바람직한 결과를 얻을 수 있었다.

(세정 효과 확인 실험 2)　

세정 효과 확인 실험 2에서는 상술한 제조장치(10) 및 제조방법에 따라 도금선(1b)을 제조할 때에 본 발명예와 비교예의 두 개의 설정예 아래에서 피도금선(1a)에 대해서 각각 산 세정 공정, 물 세정 공정을 행하였을 경우의 세정 효과의 차이에 대해 검증하는 실험을 실시하였다.

비교예에서는 가열 처리 공정을 행하지 않고 산 세정공정, 물 세정 공정을 이 순서로 행하는 세정공정인 것에 비해서, 본 발명예에서는 산 세정 공정 직전에 가열 처리 공정을 행하고 그 뒤에 산 세정 공정, 물 세정 공정을 이 순서로 행하는 세정 공정이다.

세정 효과 확인 실험의 평가는 본 발명예와 비교예 각각에서의 물 세정 공정 후의 피도금선(1a)의 표면상태 및 권취 공정 후의 도금선(1b)의 표면상태를 목시에 의한 소정의 기준에 따라서 비교해서 확인하였다.

비교예의 설정하에서 세정공정을 행한 후의 피도금선(1a)을 확인한 결과, 표면에 산화층이 잔류해 있었다. 게다가, 도금선 표면의 도금 상태를 확인한 결과, 도금선(1b)의 표면이 엉성해져 있는 것을 확인할 수 있었다.

이에 대해서, 본 발명예의 설정하에서 세정 공정을 행한 후의 피도금선을 확인한 결과, 표면에 기름때 등의 오염이 확인되지 않고 산화층도 잔류해 있지 않았다. 게다가 도금선 표면의 도금상태를 확인한 결과, 표면에 요철이 없고 균일한 도금 두께가 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

이상에 따라 산 세정 공정 직전에 가열 처리 공정을 행함으로써 상온의 피도금선(1a)에 대해서 산 세정 공정을 행하는 경우와 비교하여 산 세정 효과를 현격히 향상시킬 수 있어 뛰어난 산 세정 효과를 얻는 것을 확인할 수 있었다.

상술한 땜납 도금선의 제조장치(10) 및 땜납 도금선의 제조방법은 상술한 구성 및 제조방법에 한정되지 않고, 여러 구성 및 제조방법으로 구성할 수 있다.　

다른 실시형태로서 가열 처리로(22)와 산 세정조(31) 사이에 설치한 냉각수조(23)는 필수구성은 아니며, 도 9 (b)에 나타내는 바와 같이 이들 가열 처리로(22)와 산 세정조(31) 사이에 냉각수조(23)를 설치하지 않아도 좋다.

냉각수조(23)를 설치하지 않는 경우, 가열 처리로(22)에 의해 표면이 가열된 피도금선(1a)을 그 표면 온도가 높은 상태인 채 산 세정조(31)에서 주행시킬 수 있기 때문에 보다 효과적으로 산 세정 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 땜납 도금선의 제조장치(10) 및 땜납 도금선의 제조방법에 의하면, 이송캡스턴(91,92)에 의해 권취수단(71)에 의한 권취를 주행방향의 상류측에서 이송 보조함에 따라 권취수단(71)에 의해서 피도금선(1a)에 가해지는 권취력을 이송캡스턴(91,92)에 대해서 주행방향의 상류측과 하류측으로 분산할 수 있으며, 권취수단(71)에 의한 권취에 의해서 피도금선(1a)에 가해지는 부하를 경감할 수 있다.

이에 의해, 도금선(1b)의 0.2% 내력값을 충분히 저하시킬 수 있으면서 신장률을 억제할 수 있어 원하는 품질의 도금선을 얻을 수 있다.

또한, 상술한 땜납 도금선의 제조장치(10)에 따르면, 이송캡스턴(91,92)을 연화 소둔로(51)보다도 주행방향의 상류측에 배치함에 따라 연화 소둔로(51)에서 저내력화하기 전의 피도금선(1a)을 이송 보조할 수 있다.

이 때문에 예를 들면 능동적으로 회전하는 이송 캡스턴에 의해 피도금선(1a)을 이송 보조할 때에 저내력화한 피도금선(1a)에 대해서 인장(引張) 장력 등의 부하가 가해지는 일이 없으며, 도금선(1b)의 품질을 확보하면서 확실하게 이송 보조할 수 있다.

특히, 제 2 이송캡스턴(92)과 같이 세정수단(30)보다도 주행방향의 하류측이며 연화 소둔로(51)보다도 상류측에 구비함으로써, 연화 소둔로(51)에 의해 피도금선(1a)을 저내력화하기 직전에 있어서 피도금선(1a)을 이송 보조할 수 있다. 이에 의해 피도금선(1a)에 부담을 주지 않고, 게다가 연화 소둔로(51)를 통과하여 저내력화된 피도금선(1a(도금선 1 b))의 주행을 효율적으로 이송 보조할 수 있다.

또한, 도금선(1b)의 주행방향을 전환하는 방향전환 롤러 중, 용융 땜납 도금조(62) 내부에 구비된 조(槽) 내 방향전환 롤러(64)를 이송 캡스턴(91,92)과 같이 모터구동으로 롤러가 능동적으로 회전하여 도금선(1b)의 이송 보조를 하는 이송 캡스턴으로서 구성하여도 좋다.

조 내 방향전환 롤러(64)를 이송 캡스턴으로서 구성함에 따라, 용융 땜납 도금조(62)를 통과전과 통과후에 도금선(1b)의 주행방향을 전환할 때에 조 내 방향전환 롤러(64)는 도금선(1b)의 주행속도와 대략 일치하는 회전속도로 능동적으로 회전하기 때문에 도금선(1b)의 주행방향을 전환하면서 도금선(1b)의 주행을 보조할 수 있다.

따라서, 도금선(1b)이 조 내 방향전환 롤러(64)와 접촉함에 따라, 회전방향의 마찰 저항에 따른 부하가 도금선(1b)에 가해지는 일이 없이 도금선(1b)을 원활하게 내보낼 수 있다.

자세하게는 도금선(1b)은 그 주행방향을 전환할 때에, 특히 부하가 가해지기 때문에, 도금선(1b)의 주행방향의 전환은 그 도금선(1b)의 0.2% 내력값이 특히 증가해 버리는 요인이 된다. 그리고, 도금선(1b)을 용융 땜납 도금액(63)에 잠긴 상태에서 꺼낼 때에는 용융 땜납 도금조(62) 내에서 이러한 주행방향의 전환을 필연적으로 행할 필요가 있다.

이 때문에, 도금선(1b)은 용융 땜납 도금액(63)에 잠긴 상태로 주행하면서 방향전환을 했을 경우, 용융 땜납 도금액(63)에서 점성 저항을 받게 되기 때문에 주행방향의 전환시에 가해지는 부하가 한층 더 증대해서 0.2% 내력값의 증가량이 현저해진다.

이 때문에, 상술한 바와 같이, 조 내 방향전환 롤러(64)를 이송 캡스턴으로 구성함으로써, 용융 땜납 도금액(63)에 잠긴 상태에서의 도금선(1b)의 방향전환이라도 도금선(1b)에 가해지는 부하를 극력, 억제할 수 있어 0.2% 내력값의 낮은 도금선(1b)을 제조할 수 있다.

다음은 효과 확인 실험으로서 도금선(1b)을 권취 직전에 가해지는 장력을 검증하는 장력 검증 실험에 대해서 설명한다.

(장력 검증 실험)

장력 검증 실험에서는 도금선(1b)이 조 상측 방향전환 롤러(65)에서부터 권취수단(71)(권취수단 상류측 배치 롤러(73A))에 도달하는 동안에 도금선(1b)에 대해서 가해지는 장력의 부가 정도, 즉 도금선(1b)이 느슨해지는 정도에 따라 0.2% 내력값의 영향에 대해서 검증을 실시하였다.

권취수단 상류측 배치 롤러(73A)에 도달할 때까지 도금선(1b)에 가해지는 장력의 부가 정도를 수치화하는 것은 곤란하기 때문에, 장력의 가해지는 부가 정도는 그 장력의 가해지는 정도에 영향을 미치는 이송 캡스턴(91,92)의 설치 개수와 용융 땜납 도금조(62) 내부의 샤프트(조 내 방향전환 롤러(64))를 능동회전으로 하거나 수동 회전으로 하는 것을 파라미터로 하여 이들 파라미터의 설정에 따라 0.2% 내력 특성을 검증하였다.

자세하게는 표 9에서 나타내는 바와 같이, 권취수단 상류측 배치 롤러(73A)에 도달할 때까지의 도금선(1b)에 대한 장력의 부가 정도를 제 1 장력 설정에서 제4 장력 설정까지의 네 단계로 설정하였다.

	장력 설정
	제1	제2	제3	제4
이송 캡스턴 개수	1	1	2	2
조(槽) 내 방향전환 롤러	종동 회전 롤러	구동 회전 롤러	종동 회전 롤러	구동 회전 롤러

제 1 장력 설정에서는 이송 캡스턴의 설치 개수가 제 1 이송 캡스턴(91) 단 하나뿐으로, 조 내 방향전환 롤러(64)를 종동(從動) 회전 롤러로 구성한 경우의 설정이다. 또한, 종동 회전 롤러란, 롤러를 구동하는 모터 등을 구비하지 않고, 수동적으로 회전하는 프리 회전 자유로운 롤러이다. 제 1 장력설정은 장력이 네 단계 중 가장 강하여 도금선(1b)이 팽팽해진 상태가 된다.

제 2 장력 설정에서는 이송 캡스턴의 설치 개수가 제 1 이송 캡스턴(91) 단 하나뿐으로, 조 내 방향전환 롤러(64)를 구동 회전 롤러로 구성한 경우의 설정이다.

또한, 구동 회전 롤러란, 모터 등의 구동에 의해서 능동적으로 회전하는 롤러이다. 제 2 장력 설정은 장력이 제 1 장력 설정에 대해서 약간 약한 상태가 된다.

제 3 장력 설정에서는 이송 캡스턴의 설치 개수가 제 1 이송 캡스턴(91)과 제 2 이송 캡스턴(92) 두 개로, 조 내 방향전환 롤러(64)를 종동 회전 롤러로 구성한 경우의 설정이며, 장력이 제 2 장력 설정에 대해서 약간 약한 상태가 된다.

제 4 장력 설정에서는 이송 캡스턴의 설치 개수가 제 1 이송 캡스턴(91)과 제 2 이송 캡스턴(92) 두 개로, 조 내 방향전환 롤러(64)를 구동 회전 롤러로 구성한 경우의 설정이며, 장력이 제 3 장력 설정에 대해서 약간 약하며, 네 단계 중 가장 약하여 도금선(1b)이 가장 느슨한 상태가 된다.

도금선(1b)의 0.2% 내력 특성 등을 포함한 도금선(1b)의 하중 특성은 상술한 제 1 장력 설정에서 제 4 장력 설정의 각 설정의 경우에 있어서 표 10 및 도 11에 나타내는 결과가 되었다.

동선(銅線) 사양	인장 특성		장력 설정
동선(銅線) 사양	항목	단위	제1	제2	제3	제4
평각선 (0.16×2.0㎜) OFC	0.2%내력	MPa	54	53	52	51
평각선 (0.2×1.0㎜) OFC	0.2%내력	MPa	54	52	50	50

또한, 피도금선(1a)은 모두 OFC이며, 0.16mm×2.0mm, 0.2mm×1.0mm 사이즈의 두 종류의 평각선 각각에 관해서 실시하였다.

표 10 및 도 4의 결과에서 두 종류의 사이즈의 피도금선(1a)의 어느 경우에 도 이송 캡스턴의 설치 개수가 한 개보다 두 개인 것이 0.2% 내력값을 보다 낮게 설정할 수 있었다. 이에 의해 이송 캡스턴의 설치 개수가 하나인 경우보다 두 개인 경우의 유효성을 확인할 수 있었다.

또한, 이송 캡스턴의 설치 개수가 두 개인 경우, 즉 제 4 장력 설정 및 제 3 장력 설정의 경우로서, 피도금선(1a)이 0.2mm×1.0mm의 사이즈의 평각선인 경우, 도 11 (b)에서 나타내는 바와 같이 조 내 방향전환 롤러(64)가 구동 회전 롤러인지 종동 회전 롤러인지와 관계없이 0.2% 내력값이 같은 값이 되었다. 한편, 그 밖의 모든 설정에서는 조 내 방향전환 롤러(64)를 구동 회전 롤러로 구성한 경우가 종동 회전 롤러로 구성한 경우와 비교해서 0.2% 내력값이 낮은 값이 되었다.

이로 인해 조 내 방향전환 롤러(64)를 구동 회전 롤러로 구성한 경우가 종동 회전 롤러로 구성한 경우와 비교해서 0.2% 내력값이 낮아지는 경향을 나타내는 것이 분명해져, 조 내 방향전환 롤러(64)를 구동 회전 롤러로 구성하는 유효성을 확인할 수 있었다.

특히, 표 10 및 도 11의 결과에서, 제 1 장력 설정에서부터 제 4 장력 설정 중, 제 4 장력 설정의 경우, 즉 도금선(1b)이 권취수단(71)(권취수단 상류측 배치 롤러(73A))에 도달할 때까지 그 도금선(1b)을 가장 선을 느슨하게 한 상태로 권취하는 경우가 도금선(1b)으로의 부하를 저감할 수 있어, 0.2% 내력값을 특히 저하하는 것을 확인할 수 있었다.

게다가, 이송 캡스턴을 두 개 설치한 구성 및 조 내 방향전환 롤러(64)를 구동 회전 롤러로 구성한 구성 중, 적어도 어느 한 구성으로 하여 피도금선(1a)(도금선(1b))의 권취를 이송 보조하는 것은, 도금선(1b)이 권취수단(71)(권취수단 상류측 배치 롤러(73A))에 도달할 때까지 그 도금선(1b)을 느슨하게 한 상태로 할 수 있어, 0.2% 내력값이 소정의 값까지 저하된 뛰어난 품질의 도금선(1b)을 얻는데 있어서 유효한 것임을 확인할 수 있었다.

예를 들면, 제 1 이송 캡스턴(91), 제 2 이송 캡스턴(92)은 상술한 배치위치에 배치되는 것에 한정되지 않고, 주행방향에 있어서 어느 위치에 배치되어도 좋다. 또한, 이송 캡스턴은 제 1 이송 캡스턴(91), 제 2 이송 캡스턴(92) 가운데, 어느 한쪽만을 구비한 구성이어도 좋다.

구체적으로는 예를 들면, 도 12에서와 같이 제 2 이송 캡스턴(92)을 설치하지 않고 구성하여도 좋다.

그리고 이송 캡스턴은 제 1 이송 캡스턴(91), 제 2 이송 캡스턴(92) 외에 복수 구비하여 적당한 곳에 설치하여도 좋다.

그리고 또한, 조 내 방향전환 롤러(64)를 상술한 바와 같이, 구동 회전 롤러로 구성하여 능동 회전하도록 구성하는 것에 한정되지 않으며, 조 상측 방향전환 롤러(65)에 관해서도 구동 회전 롤러로서 구성하여 능동 회전하도록 구성하여도 좋다.

또한, 땜납 도금선의 제조장치(10)는 상술한 바와 같이, 권취수단(71)에, 권취수단 상류측 배치 롤러(73A)를 배치한다.

용융 땜납 도금조(62)의 상방에 구비한 조 상측 방향전환 롤러(65)는 권취 수단 상류측 배치 롤러(73A)의 배치 높이보다 더 높은 위치에 배치한 것을 특징으로 한다.

바꿔 말하면, 상술한 땜납 도금선의 제조방법은 조 상측 방향전환 롤러(65)에 의해 방향 전환 후에 권취수단(71) 측까지 주행한 도금선(1b)을, 조 상측 방향전환 롤러(65)보다도 낮은 위치에 배치된 권취수단 상류측 배치 롤러(73A)에 의해서 권취수단(71)에 있어서 최초로 걸치는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 반전 땜납 도금선의 제조장치(10) 및 제조방법에 의해, 0.2% 내력값을 충분히 저하시킨 원하는 품질의 도금선(1b)을 얻을 수 있으며, 이와 같은 도금선(1b)을 안정적으로 얻음으로써 제품 수율을 향상시킬 수 있으며 또한 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

게다가 0.2% 내력값을 충분히 저하시킨 원하는 품질의 도금선(1b)를 효율적으로 제조할 수 있기 때문에, 태양 전지용의 리드 선으로서 매우 적합한 저내력화된 도금선(1b)의 대량 생산도 실현할 수 있다.

상세하게 설명하면, 예를 들면 도 16 (a)에 나타내는 바와 같이, 조 상측 방향전환 롤러(65)와 권취수단 상류측 배치 롤러(73A)를 대략 같은 높이로 배치한 종래 구성의 경우에는 도 16 (a) 중의 X부분 확대도에서와 같이, 도금선(1b)에 작용하는 중력(g)이 주행방향에 대해서 대략 직교 방향으로만 작용하게 된다.

또한, 도 16 (b)에서 나타내는 바와 같이, 조 상측 방향전환 롤러(65)가 권취수단 상류측 배치 롤러(73A)의 높이보다도 낮은 배치로 된 종래의 경우에는, 도 16 (b) 중의 X부분 확대도에서 나타내는 바와 같이, 도금선(1b)에 작용하는 중력(g)은 도금선(1b)의 주행방향과 반대방향의 성분(g2)이 도금선(1b)에 대해서 작용하게 된다.

상술된 어느 경우에도, 도금선(1b)을 권취수단 상류측 배치 롤러(73A)까지 주행시키는 동안에 도금선(1b)은 그 도금선(1b) 자체에 작용하는 중력(g)에 의한 부하를 받기 쉬워지고, 권취 장력 조절기(72) 측에서의 귄취력을 크게 설정할 필요가 생겨 그만큼 도금선(1b)에 가해지는 부하도 한층 더 커지는 문제가 생긴다.

이에 대해, 조 상측 방향전환 롤러(65)를 권취수단 상류측 배치 롤러(73A)의 배치 높이보다도 높은 위치에 배치한 상대 높이 관계인 경우, 도 13에서 나타내는 바와 같이 도금선(1b)이 용융 땜납 도금조(62)를 통과 후에 조 상측 방향전환 롤러(65)에 의해 방향 전환된 도금선(1b)을 권취수단 상류측 배치 롤러(73A)까지 주행시키는 동안에 주행방향의 하류측으로 진행됨에 따라 하강하도록 경사지면서 주행시킬 수 있다.

도금선(1b)을 이러한 주행형태로 함으로써, 도 13 중의 X부 확대도에 나타내는 바와 같이 조 상측 방향전환 롤러(65)와 권취수단 상류측 배치 롤러(73A) 사이에 있어서 도금선(1b)에 작용하는 중력(g) 중 도금선(1b)의 주행방향 성분(g2)을 권취수단 상류측 배치 롤러(73A)를 향해 도금선(1b)을 송출하는 보조 힘으로서 작용시킬 수 있다.

이와 같이, 도금선(1b) 자체에 작용하는 중력(g)은 도금선(1b)의 길이방향에 따라서 대략 균등하게 가해지며, 도금선(1b)에 국소적인 부하가 작용하는 일이 없이 이송 보조하는 힘으로서 작용시킬 수 있고, 게다가 롤러나 벨트 등의 이송 보조하기 위한 부재와 같이 도금선(1b)에 대해서 물리적으로 접촉하면서 이송 보조하는 것이 아니기 때문에, 도금선(1b)에 대해서 마찰 저항이 가해지는 일이 없으며, 도금선(1b)을 효율적이면서 부하를 걸지 않고 이송 보조할 수 있다.

게다가, 도금선(1b) 자체에 작용하는 중력(g)을 이용하여 그 도금선(1b) 자체를 송출 보조할 수 있는 만큼, 권취 장력 조절기(72) 측에서의 권취력도 작게 설정할 수 있어 간소한 구성으로 할 수 있다.

따라서, 연화 소둔 공정에서 0.2% 내력값을 저하시킨 도금선(1b)은 그 낮은 0.2% 내력값을 유지한 상태에서 권취수단 상류측 배치 롤러(73A)에서 인수할 수 있으면서 균일한 도금 두께를 확보할 수 있다.

따라서, 0.2% 내력값을 충분히 저하시킨 원하는 품질의 도금선(1b)을 얻을 수 있다.

그리고, 0.2% 내력값을 저하시킨 도금선(1b)을 권취 장력 조절기(72) 측에서 권취할 때에 도금선(1b)에 대해서 부하가 걸리지 않으면서 권취할 수 있어서, 도금선(1b)이 끊어지거나 하지 않고, 제품 수율을 향상시킬 수 있으면서 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

특히, 조 상측 방향전환 롤러(65)를 용융 땜납 도금조(62)에 저장된 용융 땜납 도금액(63)의 액면에 대한 높이가 약 3m가 되는 위치에 배치하는 것이 바람직하다.

조 상측 방향전환 롤러(65)를 용융 땜납 도금액(63)의 액면에 대해서 약 3m가 되는 높이에 배치함에 따라, 용융 땜납 도금조(62)에서 조 상측 방향전환 롤러(65)에 도달되는 동안, 도금선(1b)을 3m나 되는 충분한 높이 만큼 주행시킬 수 있기 때문에 그 사이에 도금선(1b)의 표면에 부착된 용융 땜납 도금액(63)을 제대로 응고(고체화)시킬 수 있다.

따라서, 조 상측 방향전환 롤러(65)에 의해 도금선(1b)이 방향 전환할 때, 도금선(1b)이 조 상측 방향전환 롤러(65)에 접촉함으로써 도금 두께에 대해 변동을 초래하는 일이 없이 균일한 도금 두께를 확보할 수 있다.

한편, 조 상측 방향전환 롤러(65)의 배치 높이를, 예를 들면 3m보다 높이 배치했을 경우, 조 상측 방향전환 롤러(65)를 불필요하게 긴 거리를 도금선(1b)이 주행시켜지게 되어 도금선(1b)의 주행에 따른 부담이 증대한다. 게다가, 조 상측 방향전환 롤러(65)의 배치 높이가 높아질수록, 도금선(1b)의 방향전환 전의 주행방향과 방향전환 후의 주행방향이 이루는 각도가 예각 형태가 되기 때문에, 방향전환시에 도금선(1b)이 조 상측 방향전환 롤러(65)에 대해서 접촉하는 길이가 길어지는 등 도금선(1b)에 대해서 부하가 가해지게 되어 바람직하지 않다.

따라서, 조 상측 방향전환 롤러(65)의 배치 높이를 3m정도로 설정하는 것이 도금선(1b)에 균일한 도금 두께를 확보하는 관점과, 도금선(1b)에 가해지는 부담을 경감하는 관점에서 바람직하다.

또한, 용융 땜납 도금조(62) 내부에는 조 내 방향전환 롤러(64)를 배치하고, 그 조 내 방향전환 롤러(64)는 도금선(1b)의 주행방향을 연직(鉛直) 상방으로 방향 전환하도록 능동적으로 회전하고, 도금선(1b)을 하류측으로 적극적으로 이송 보조한다.

이와 같은 조 내 방향전환 롤러(64)에 의해 조 내 방향전환 롤러(64)에 따른 방향 전환 후에, 조 상측 방향전환 롤러(65)를 향해 상승하는 도금선(1b)에 가해지는 부하를 큰 폭으로 경감할 수 있어 0.2% 내력값의 증가를 억제할 수 있다.

다음은 효과 확인실험으로서 실시한 도금조 상측 롤러 배치 높이 검증실험에 대해서 설명한다.

(도금조 상측 롤러 배치 높이 검증실험)

본 실험에서는 용융 땜납 도금조(62)에 저장된 땜납 액면에 대해서 연직 상방에 구비된 조 상측 방향전환 롤러(65)의 배치 높이의 차이에 의해 권취 공정에서 권취후의 도금선(1b)의 0.2% 내력값의 영향에 관해서 검증하는 실험을 행하였다.

상세하게는 도 14에서와 같이 용융 땜납 도금조(62)에 저장된 용융 땜납 도금액(63)의 액면에 대해서 조 상측 방향전환 롤러(65)(이하, 「천정롤러(65)」라고 한다)의 배치 높이가 본 발명예로서 3m(h1)로 설정한 경우와, 종래예로서 1m(h2)로 설정했을 경우 각각의 경우에 있어서, 권취 공정에서 권취 후의 도금선(1b)의 0.2%내력값과의 관계를 검증하였다.

또한, 도 14는 본 실험에서 이용한 장치의 일부를 나타내는 개략도이며, 도 14 중 두 점 쇄선으로 나타낸 주행 경로는 본 발명예에서의 도금선(1b)의 주행 경로를 나타내며 도 14 중 한 점 쇄선으로 나타낸 주행 경로는 종래예에서의 도금선(1b)의 주행 경로를 나타낸다. 또한, 본 발명예, 종래예 중 어느 경우에도 권취 수단 상류측 배치 롤러(73A)의 배치 높이는 땜납 액면에 대해서 0.9m(H)로 설정되어 있다.

표 11에 나타내는 실험 조건하에서 도금선(1b)에는 단면 사이즈에 따라서 단면 A, 단면 B의 두 종류의 평각선 각각을 이용하여 실시했다. 또한, 단면 A 및 단면 B의 각 단면의 평각 치수(세로×가로)는 각각 0.2×1.0mm, 0.16×2mm이다.

실험 조건
피도금선(사용 동선)…OFC, 평각선
가열 처리 온도…100℃
연화 소둔 온도…850℃
땜납 온도…250℃
선속…4m/min(도금 두께 20㎛가 목표인 선속)
권취 텐션…1.5N

본 실험 결과를 표 12 및 도 15에 나타낸다.

동선 사이즈 (평각선 치수)	도6 중의 대응표기	천정 롤러의 높이 3m (본 발명 예)			천정 롤러의 높이 1m (종래 예)
		0.2 %내력값			0.2% 내력값
		롤러 통과전	롤러통과 후	권취 후	롤러 통과 전	롤러 통과 후	권취 후
		Mpa	Mpa	Mpa	Mpa	Mpa	Mpa
단면 A (0.2×1.0)	○	36	38	45	38	42	50
단면 B (0.16×2.0)	△	39	39	44	39	39	47

평각 치수가 단면 A인 경우에 주목하면, 천정 롤러(65의)의 배치 높이가 1m인 종래예의 경우, 천정 롤러(65)의 통과 전후에 있어서 0.2% 내력값이 38MPa에서 42MPa까지 상승하고, 권취 공정에서 권취 후는 한층 더 0.2% 내력값이 50MPa까지 상승했다.

이에 대해서, 천정 롤러(65)의 배치 높이가 3m인 본 발명 예의 경우, 천정 롤러(65)의 통과 전후에 있어서 0.2% 내력값의 상승을 36MPa에서 38MPa까지의 상승으로 억제할 수 있고, 권취 공정에서 권취 후의 0.2% 내력값의 상승을 45MPa까지 억제할 수 있었다. 따라서 평각 치수가 단면 A인 경우, 천정 롤러(65)의 배치 높이가 1m인 종래 예의 경우와 비교하여 현격히 0.2% 내력값의 상승을 억제할 수 있음을 확인할 수 있었다.

이어서, 평각 치수가 단면 B인 경우, 천정 롤러(65)의 배치 높이가 1m인 종래 예의 경우, 천정 롤러(65)의 통과 전후에 있어서 0.2% 내력값은 모두 39MPa로 변화하지 않았지만, 권취 공정에서 권취 후는 0.2% 내력값이 47MPa까지 상승하였다.

이에 대해서, 천정 롤러(65)의 배치 높이가 3m인 본 발명 예의 경우, 천정 롤러(65)의 통과 전후에 있어어 0.2% 내력값은 모두 39MPa로 변화하지 않고 종래 예와 같은 값이었지만, 권취 공정에서 권취 후의 0.2% 내력값의 상승을 44MPa까지 억제할 수 있었다. 따라서, 평각 치수가 단면 B인 경우도 천정 롤러(65)의 배치 높이가 1m인 종래 예의 경우와 비교하여 최종적으로 권취 후에 있어서 0.2% 내력값의 상승을 억제할 수 있음을 확인할 수 있었다.

상기에 의해 천정 롤러(65)의 배치 높이가 3m인 본 발명 예의 경우, 천정 롤러(65)의 배치 높이가 1m인 종래 예의 경우와 비교하여 0.2% 내력값이 증가한 사이즈인 것은 없고, 대부분의 사이즈에서 저하시킨 것을 확인할 수 있었다.

또한, 땜납 도금선의 제조장치(10) 및 제조방법에 따르면, 도금수단(61)에서는 피도금선(1a)을 박도금으로 도금하는 박도금(薄鍍金) 설정과, 박도금 설정의 경우의 도금 두께보다 두꺼운 도금 두께가 되는 후도금(厚鍍金) 설정 중, 어느 것의 설정으로 행할 수 있다.

이때, 상기 박도금 설정은 피도금선(1a)을 주행시키는 속도가 저속 주행 속도인 경우에 피도금선(1a)에 대해서 도금을 시행하는 설정으로 한다.　

한편, 상기 후도금 설정은 피도금선(1a)을 주행시키는 속도가 상기 저속 주행 속도보다 고속이 되는 고속 주행 속도인 경우에 피도금선(1a)에 대해서 도금을 시행하는 설정이며, 땜납 온도와 도금 두께의 소정의 관계를 근거로 정해지는 도금 두께로 피도금선(1a)에 도금을 시행하는 설정으로 하는 것을 특징으로 한다.

이때, 땜납 온도와 도금 두께의 소정의 관계는 고속 주행 속도에 있어서만 성립하는 관계이며, 이 관계를 토대로 땜납 온도에 따른 도금 두께를 선택할 수 있다.

상술한 땜납 도금선(1b)의 제조장치(10) 및 제조방법에 의해 0.2% 내력값을 충분히 저하시킨 원하는 품질의 도금선(1b)을 얻을 수 있으며, 이러한 도금선(1b)을 안정적으로 얻음으로써 제품 수율을 향상시킬 수 있으며 또한 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

그리고 0.2% 내력값을 충분히 저하시킨 원하는 품질의 도금선(1b)을 효율적으로 제조할 수 있기 때문에 태양 전지용의 리드 선으로서 매우 적합한 저내력화된 도금선(1b)의 대량 생산도 실현될 수 있다.

더 상세하게 설명하면, 예를 들면 권취수단(71)이나 이송캡스턴(91,92)에 의해서 도금선(1b)의 권취 속도를 조절하는 등, 도금공정에 있어서 피도금선(1a)을 저속 주행 속도 혹은 고속 주행 속도 중 어느 선속으로 주행시키는지에 따라서 피도금선(1a)에 대해서 도금 두께를 두껍게 형성하거나 얇게 형성하는 것이 가능해진다.

구체적으로는 저속 주행 속도로 설정한 경우에는 박도금 두께 설정이 되어, 피도금선(1a)에 대해서 도금 두께가 얇은 도금막을 형성할 수 있다. 고속 주행 속도로 설정한 경우에는 후도금 두께 설정이 되어, 피도금선(1a)에 대해서 도금 두께가 두꺼운 도금막을 형성할 수 있다.

이에 의해, 도금선(1b)의 사용 목적, 용도에 따라 후도금 설정, 혹은 박도금 설정으로 하는 어느 한 도금 두께의 도금선(1b)을 구성하는 것도 가능해진다.

특히, 고속 주행 속도로 설정한 경우에 있어서는, 땜납 온도와 도금 두께가 소정의 관계를 나타내는 것을 알아냈기 때문에, 이 관계를 근거로 땜납 온도를 변경함으로써 후도금 중에도 도금 두께를 보다 두껍게 하거나 보다 얇게 하는 등의 미묘한 두께 조절을 행하는 것이 가능해진다.

이상에 의해, 선속이나 땜납 온도의 설정에 따라서 0.2% 내력값이 충분히 저하하여 균일하면서 소망의 도금 두께를 가지는 도금선(1b)을 얻을 수 있다. 그리고 이러한 고품질인 도금선(1b)을 안정적으로 얻을 수 있기 때문에 제품 수율을 향상시킬 수 있고, 또한 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 저속 주행 속도는 약 4m/min 정도로 설정하는 것이 바람직하다.　

이와 같이 저속 주행 속도를 약 4m/min 정도로 설정함으로써, 예를 들면 약 14.0~24.0㎛정도의 얇은 도금 두께의 도금선(1b)을 얻을 수 있다.

한편, 고속 주행 속도는 약 13m/min 정도로 설정하는 것이 바람직하다.　

이와 같이, 고속 주행 속도를 약 13m/min 정도로 설정함으로써, 예를 들면 약 28.5~67㎛정도의 두꺼운 도금 두께의 도금선(1b)을 형성할 수 있다.

즉, 선속을 상술한 저속 주행 속도 혹은 고속 주행 속도 중 어느 속도로 설정하는지 따라 도금 두께의 정도를 크게 다르게 할 수 있기 때문에, 도금선(1b)의 용도, 사양에 대응되는 원하는 도금 두께를 가지는 도금선(1b)을 작성할 수 있다.

그리고 또한, 선속을 고속 주행 속도로 하여 후도금 설정하에서 도금 공정을 행함으로써 피도금선(1a)의 표면에 형성하는 도금 두께를 두껍게 할 수 있지만, 도금 공정에서의 땜납 온도가 높은 경우, 박도금 설정의 경우와 비교하여 도금선(1b)의 표면의 외관이 거칠어지기 쉬워지는 경향이 있다.

이 때문에, 도금 공정에서의 땜납 온도를 약 240℃정도로 설정함으로써 도금선(1b)의 표면의 도금막에 요철 등이 생기지 않고, 표면이 매끄러우며 균일한 도금 두께의 도금선(1b)을 얻을 수 있다.

다음은 효과 확인 실험으로서 행한 땜납 공정의 조건 차이에 따른 저내력 특성 확인시험에 대해서 설명한다.

(땜납 공정의 조건 차이에 따른 저내력 특성 확인 시험)

본 실험에서는 박도금 설정 및 후도금 설정의 각각 조건으로 한 경우의 땜납 온도와 도금 두께 및 인장 특성과의 관계를 분명하게 하여 본 실시형태의 제조방법의 유효성을 확인하였다.

박도금 설정 및 두께 도금 설정의 각각에 있어서, 땜납 온도는 240℃, 260℃, 280℃의 세 종류로 설정하고, 동선은 모두 OFC이며, 사이즈가 0.2mm×1.0mm, 0.16mm×2.0mm, 0.2mm×2.0mm의 세 종류의 평각선을 이용하였다.

박도금 설정의 경우에는 선속을 4m/min의 저속 설정으로 한 저속 주행 속도하에서 도금 공정을 행하였다. 한편, 후도금 설정의 경우에는 선속을 13m/min의 고속 설정으로 한 고속 주행 속도하에서 도금 공정을 행하였다.

본 실험 결과로서 상술한 설정 아래에서 박도금 설정 및 후도금 설정의 각각의 조건에서의 땜납 온도와, 도금 두께 및 인장 특성과의 관계를 표 13 (a), (b)에 나타낸다.

기타 조건:아닐링 온도 100℃ 환원로 850℃

※외관 거칠어짐(평각 평면부에 작은 볼록한 부분이 발생)

또한, 표 13 (a)는 박도금 설정하에서의 땜납 온도와, 도금 두께 및 인장 특성의 관계를 나타내면서, 표 13(b)은 후도금 설정하에서의 땜납 온도와, 도금 두께 및 인장 특성과의 관계를 나타낸다.

선속의 설정이 4m/min인 저속 주행속도하에서 도금 공정을 행한 경우와, 선속의 설정이 13m/min인 고속 주행속도하에서 도금 공정을 행한 경우로, 각각 대응하는 평각 사이즈, 온도 조건별로 도금 두께에 대해서 비교하였다.

그 결과, 모두 저속 주행속도 쪽이 고속 주행속도의 경우와 비교해서 도금 두께가 얇아지도록 피도금선(1a)에 대해서 도금 막을 형성할 수 있음을 확인할 수 있었다.

박도금 설정의 경우의 결과에 주목하면, 세 종류의 평각 사이즈나 온도의 설정에 영향을 받지 않고, 상술한 것처럼 도금 두께를 얇게 할 수 있으며, 또한 후도금 설정의 경우와 비교하여 0.2% 내력값을 낮게 할 수 있었다.

게다가, 세 종류의 평각 사이즈나 땜납 온도와의 조합이 어느 경우에서도 도금막의 표면에 외관이 거칠어지는 일이 발생하지 않고, 고품질의 도금선(1b)을 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.

한편, 후도금 설정의 경우의 결과에 주목하면, 종류의 평각 사이즈나, 온도의 설정에 영향을 받지 않고, 모두 50Mpa 전후의 값까지 0.2% 내력값을 낮게 할 수 있었다.

후도금 설정의 경우의 도금 두께에 관해서는, 예를 들면, 사이즈가 0.2mm×1.0mm의 평각선에 있어서 땜납 온도가 280℃의 경우에는 도금 두께는 29.5~32.0㎛이 되었다. 한편, 땜납 온도가 240℃이외의 경우에는 도금 두께는 31.5~38.0㎛이 되었다.

그리고, 사이즈가 0.16mm×2.0mm의 평각선에 있어서, 땜납 온도가 280℃의 경우에는 도금 두께는 44.0~47.0㎛이 되었다. 한편, 땜납 온도가 240℃의 경우에는 도금 두께는 47.5~73.5㎛이 되었다.

이와 같은 결과에서 특히 후도금 설정의 경우에는 도금 온도가 낮은 편이 도금 두께가 두꺼워지는 경향을 나타내는 땜납 온도와 도금 두께와의 관계를 알아낼 수 있었다.

따라서, 이러한 땜납 온도와 도금 두께와의 관계에 의해, 후도금 설정중에도 땜납 온도의 설정에 따라 도금 두께의 미묘한 조절을 할 수 있음을 확인할 수 있었다.

예를 들면, 사이즈가 0.2mm×1.0mm의 평각선에 있어서, 후도금 설정중에도 도금 두께를 비교적 얇게 설정하고 싶을 경우는 땜납 온도를 280℃로 설정하면 되고, 반대로 후도금 설정중에도 도금 두께를 비교적 두껍게 설정하고 싶을 경우는 땜납 온도를 240℃로 설정하면 된다. 이들 사이의 두께로 설정하고 싶을 경우는 땜납 온도를 260℃로 설정하면 된다.

또한, 사이즈가 예를 들면, 0.16mm×2.0mm의 평각선에 있어서, 땜납 온도가 260℃나 280℃의 설정인 경우에는 도금선(1b)의 표면의 외관이 거칠어지기 때문에, 이러한 사태를 회피하기 위해서 땜납 온도를 240℃로 설정하면 좋다.

이와 같이, 땜납 온도와 도금 두께와의 소정의 관계에 근거하여 땜납 온도를 설정함으로써 원하는 도금 두께 및 외관이 되는 고품질의 도금선(1b)을 얻을 수 있다.

또한, 상술한 땜납 도금선의 제조장치 및 땜납 도금선의 제조방법은 상술한 구성에 한정되지 않고 여러 가지 구성으로 구성할 수 있다.

예를 들면, 다른 실시형태에서의 제조장치(10A)에는, 도 17(a), (b)에 나타내는 바와 같이 초음파 물 세정조(41)와 연화 소둔로(51) 사이에 프레 가열로(51P)를 마련할 수 있다.

프레 가열로(51P)는 도 17(b)에서 나타내는 바와 같이 피도금선(1a)의 주행 시간 및 주행거리가 짧은 경우에도 피도금선(1a)의 온도를 급격하게 높이는 것에 특화하여 구성되어 있다.

구체적으로는 프레 가열로(51P)는 프레 가열로 본체(52P)에 시스관(53L)을 구비한다. 그 시스관(53L)은 피도금선(1a)의 주행방향을 따라서 직선형태로 구성한 중공관이며, 피도금선(1a)이 프레 가열로(51P)와 연화 소둔로(51)를 통과할 때에 그 피도금선(1a)이 공기에 접촉하여 산화하지 않도록 프레 가열로 본체(52P)와 연화 소둔노 본체(52) 각각의 내부에 연통한 배치 형태로 되어 있다.

프레 가열로(51P) 내부에는 연화 소둔로(51)와 마찬가지로 프레 가열로 본체(52P) 내부에 시스관(53L)의 길이방향을 따라서 복수의 히터(54P)를 구비하고 있지만, 연화 소둔로(51)에 있어서 배치된 히터(54)의 배치 간격보다 좁은 피치로 배치되어 있다.

이에 따라, 선속을 늦어지게 하여 피도금선(1a)을 주행시켜도 연화 소둔 공정 직전에 프레 가열 공정으로서 프레 가열로(51P)에서 피도금선(1a)을 가열할 수 있어 가열된 상태의 피도금선(1a)을 연화 소둔로(51)에 공급할 수 있다.

따라서, 피도금선(1a)의 선속의 고속화에 대응하여 연화 소둔 공정에 있어서, 피도금선(1a)을 확실하면서 충분히 저 내력화한 상태로 할 수 있다.

따라서, 상술한 제조장치(10A) 및 제조방법에 의하면, 두꺼운 도금 설정 혹은 박도금 설정의 어느 설정하에서 제조한 도금선(1b)이어도 저 내력 특성이 요구되는 태양전지의 리드 선으로서 이용할 수 있다.

또한, 초관(53L)에 있어서의 연화 소둔로(51)와 프레 가열로(51P)와의 사이 부분에는 초관(53L)이 길이 방향에 있어서의 프레 가열로(51P)에 상당하는 부분에 환원 가스를 공급하는 프레 환원 가스 공급부(57P)를 구성하고 있다.

상술한 환원가스 공급부(57)에서는 환원가스(G)로서 수소와 질소의 혼합가스를 시스관(53L)에 공급하고, 시스관(53L)의 연화 소둔로(51)에 상당하는 내부공간을 혼합가스 분위기로 하였지만, 프레 환원가스 공급부(57P)에서는 환원가스(G)로서 질소가스 혹은 수증기 가스(스팀 가스)를 시스관(53L)의 프레 가열로(51P)에 상당하는 내부공간에 공급하고, 그 내부공간을 질소가스 분위기 혹은 수증기 가스 분위기로 하였다.

이에 의해, 프레 가열로(51P)를 통과할 때에 피도금선(1a)의 표면이 산화하는 것을 막을 수 있으면서 프레 가열로(51P)에서는 환원가스(G)로서 수소가스를 이용하지 않으면서, 질소가스 혹은 수증기 가스를 이용함으로써 안전하고 가스의 취급이 쉬워진다.

자세하게 설명하면, 상술한 저내력 특성 확인시험에서 이용한 표 13 (a), (b)에 있어서의 0.2% 내력값에 주목하면, 후도금 설정의 경우에는 박도금 설정의 경우와 비교하여 어떤 평각 사이즈, 온도에 있어서도 0.2% 내력값이 높은 결과가 되었다.

그 이유로서, 선속을 고속 주행속도로 했을 경우, 도금공정에 있어서 후도금 설정으로 할 수 있는 한편 선속이 빨라지기 때문에, 도금 공정 전에 행하는 연화 소둔 공정에 있어서 피도금선(1a)에 대해서 연화 소둔을 완전하게 행하기 전에 도금선(1b)이 연화 소둔로(51)를 통과해 버려서 결과적으로 피도금선(1a)에 대해서 연화 소둔을 충분히 행할 수 없는 사태가 생기기 때문이다.

이 경우, 도금공정을 후도금 설정으로 행함으로써 피도금선(1a)의 표면에 두꺼운 도금 두께를 형성할 수 있어도, 선속이 고속 주행속도이기 때문에 박도금 설정의 경우와 비교하여 0.2% 내력값이 높은 도금선(1b)이 작성되게 된다.

이에 대해서, 상술한 제조장치(10A)와 같이, 즉 도 17(a), (b)에 나타내는 바와 같이, 초음파 물 세정조(41)와 연화 소둔로(51) 사이에 프레 가열로(51P)를 마련한 구성으로 함에 따라 프레 가열 공정에서 프레 가열로(51P)에 의해 피도금선(1a)에 대해서 충분히 가열한 뒤 연화 소둔 공정을 행할 수 있다.

이 때문에 피도금선(1a)을 고속 주행시킨 경우에도 연화 소둔 공정에 있어서 피도금선(1a)을 확실히 저내력화할 수 있다.　

따라서, 최종적으로 0.2% 내력값이 낮고 후도금 설정에 대응되는 두꺼운 도금 두께를 가지는 도금선(1b)을 얻을 수 있다.

연화 소둔로(51)의 상류측 근방에 설치한 프레 가열로(51P)는 히터(54)의 배치 개수나 전력량을 증가시키고, 그리고 내부에 수소가스가 아니라 질소가스 혹은 수증기 가스를 공급한 안전하고 취급이 쉬운 가스분위기로 하는 등, 연화 소둔로(51)보다도 피도금선(1a)의 가열 성능에 특화한 구성으로 되어 있다.

이 때문에, 피도금선(1a)을 고속 주행시킨 경우에도 연화 소둔로(51)에 있어서 연화 소둔 시간을 확보하는 수단으로서, 예를 들면 연화 소둔로(51)를 길게 구성하는 대책을 강구할 필요가 없으며, 연화 소둔로(51)의 상류측 바로 앞에 프레 가열로(51P)를 설치하는 구성은 연화 소둔로(51)를 길게 하는 구성과 비교하여 설치 공간이나 비용이 증대하는 일이 없다.

따라서, 기존 설비를 살린 설계 변경 레벨의 간단한 구성의 추가에 따라 선속의 고속화를 도모할 수 있고, 후도금 설정 혹은 박도금 설정 중 어떤 설정 아래에서 제조된 도금선(1b)이라도 충분한 저내력화를 도모할 수 있으며, 저내력 특성이 요구되는 태양전지의 리드 선으로서 이용할 수 있다.

또한, 가열 처리로(22)는 주행방향에서의 서플라이어(12)와 산(酸)세정조(31) 사이에 설치하는 것에 한정되지 않고, 연화 소둔로(51)보다도 상류측이면 다른 부위에 설치되어도 좋다.

예를 들면, 다른 실시형태의 제조장치로서 상술한 가열 처리로(22)를 설치하지 않고, 상술한 프레 가열로(51P)만 설치하고 프레 가열로(51P) 내부에 공급하는 환원가스로서 수증기 가스를 이용한 구성으로 해도 좋다.

이 구성에 의해, 프레 가열로(51P)에서는 상술한 바와 같이 연화 소둔로 (51) 직전에서 프레 가열을 행하는 기능에 더하여 상술한 가열 처리로(22)에 의해 행해지는 기능의 쌍방을 겸비할 수 있다.

따라서, 설비비용의 삭감을 도모할 수 있는 것은 물론, 피도금선(1a)의 주행거리의 단축화를 보다 더 도모할 수 있으며, 0.2% 내력값이 낮은 고품질의 도금선 (1b)을 생산할 수 있다.

본 발명의 구성과 상술한 실시형태의 대응에 있어서, 동선은 본 발명의 피도금선(1a) 및 도금선(1b)에 대응하여, 아래와 같이 가열 처리 수단은 가열 처리로(22)에 대응되고, 산 세정 수단은 산 세정조(31)에 대응되며, 물 세정 수단은 초음파 물 세정조(41)에 대응되고, 동선 이송 보조 공정은 피도금선 이송 보조 공정에 대응되고, 동선 이송 보조 수단은 제 1 이송 캡스턴(91), 제 2 이송 캡스턴(92) 및 능동 회전하는 조 내 방향전환 롤러(64)에 대응되고, 프레 가열 수단은 프레 가열로(51P)에 대응되는데, 본 발명은 상술한 실시형태의 구성에만 한정되는 것이 아니고 많은 실시형태를 얻을 수 있다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명은 태양전지의 리드 선으로서 이용하는데 매우 적합한 저내력 특성을 가지는 땜납 도금선의 제조방법 및 제조장치에 이용할 수 있다.

Claims

동선에 대해서 도금 전처리를 행하는 도금 전처리 수단과,
동선의 표면에 땜납 도금을 시행하는 도금 수단과,
표면에 도금을 시행한 동선을 감는 권취(卷取)수단으로 구성되는 땜납 도금선의 제조장치로서,
상기 도금 전처리 수단에, 동선을 연화 소둔하여 저(低)내력화하는 연화 소둔 수단을 구비하고,
저내력화된 상기 동선을 그 동선의 내력보다도 낮은 권취력으로 상기 권취 수단에 의해 귄취하는 구성으로 하며,
상기 연화 소둔 수단, 상기 도금 수단 및 상기 권취수단을 동선의 주행방향의 상류측에서부터 이 순서로 일련 배치하고,
상기 도금 전처리 수단에, 동선에 대해 가열처리를 행하는 가열 처리 수단과, 세정수단을 구비하며,
상기 가열처리수단과 상기 세정수단을 상기 연화 소둔 수단보다도 동선 주행방향의 상류측에 이 순서로 배치하고,
상기 가열 처리 수단을,
600℃ 이하의 가열 처리 온도로 설정할 수 있게 구성하면서,
상기 연화 소둔 수단을,
600℃ 이상의 연화 소둔 온도로 설정할 수 있게 구성한 땜납 도금선의 제조장치.
제 1항에 있어서, 상기 동선을 순도가 99.9% 이상인 동재료로 형성하고,
상기 연화 소둔 수단을, 내부가 상기 동선의 표면의 산화층을 환원하는 환원 가스 분위기인 연화 소둔로로 구성하고,
상기 연화 소둔로를 동선 주행방향의 상류측보다도 하류측이 더 낮은 위치가 되도록 경사지게 배치하고,
상기 연화 소둔로에 있어서의 동선 주행방향의 하류측 부분에, 그 연화 소둔로에 대해서 환원성 가스의 공급을 허용하는 환원가스 공급부를 마련한 땜납 도금선의 제조장치.
제 2항에 있어서, 상기 환원성 가스는 질소가스와 수소가스의 혼합 가스로 구성한 땜납 도금선의 제조장치.
제 3항에 있어서, 상기 질소가스와 상기 수소가스의 체적 비율을 4：1로 설정한 땜납 도금선의 제조장치.
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제 1항에 있어서,
상기 동선을 순도가 99.9% 이상인 동재료로 형성하고,
상기 가열 처리 수단을,
100℃ 이상 300℃ 이하의 가열 처리 온도로 설정할 수 있게 구성하면서,
상기 연화 소둔 수단을,
800℃ 이상 900℃이하의 연화 소둔 온도로 설정할 수 있게 구성한 땜납 도금선의 제조장치.
제 2항에 있어서, 상기 세정수단을 산 세정수단과 물 세정수단으로 구성하는, 땜납 도금선의 제조장치.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 동선을 순도가 99.9% 이상인 동재료로 형성하고,
상기 권취수단에 의한 동선의 권취를 보조하는 동선 이송 보조 수단을, 상기 권취수단보다도 동선 주행방향의 상류측에 구비한 땜납 도금선의 제조장치.
제 10항에 있어서, 상기 동선 이송 보조 수단을, 상기 연화 소둔 수단보다도 동선 주행방향의 상류측에 배치한 땜납 도금선의 제조장치.
제 10항에 있어서, 상기 동선 이송 보조 수단을 동선 주행방향에서의 상기 세정수단보다도 동선 주행방향의 하류측에 배치한 땜납 도금선의 제조장치.
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제 1항에 있어서, 상기 동선을 순도가 99.9% 이상인 동재료로 형성하고,
상기 도금수단에서는,
동선을 박도금으로 도금하는 박도금 설정과, 박도금 설정의 경우의 도금 두께보다 두꺼운 도금 두께가 되는 후도금 설정 중, 어느 하나의 설정으로 행하고,
상기 박도금 설정을, 동선을 주행시키는 속도를 저속 주행 속도하에서 동선에 대해서 도금을 시행하는 설정으로 하고,
상기 후도금 설정을, 동선을 주행시키는 속도가 상기 저속 주행속도보다도 고속인 고속 주행 속도하에서 동선에 대해 도금을 시행하는 설정으로 하면서 동시에,
상기 고속 주행속도에 있어서 땜납 온도와 도금 두께와의 소정의 관계를 근거로 하여 상기 땜납 온도에 대응된 도금 두께로 동선에 도금을 시행하는 설정으로 하는 것을 특징으로 한 땜납 도금선의 제조장치.
제 18항에 있어서, 상기 세정수단과 상기 연화 소둔 수단 사이에 그 연화 소둔 수단을 통과하기 직전의 동선을 가열하는 프레 가열 수단을 구비하고,
상기 도금수단에서의 설정이 상기 후도금 설정에 있어서,
상기 도금수단은 상기 프레 가열 수단과 상기 연화 소둔 수단을 통과 후의 동선에 대해서 도금을 시행하는 것을 특징으로 한 땜납 도금선의 제조장치.
동선에 대해서 도금 전처리를 행하는 도금 전처리 공정과,
동선의 표면에 땜납 도금을 시행하는 도금공정과,
표면에 도금을 시행한 동선을 감는 권취 공정을 거쳐서 제조되는 땜납 도금선의 제조방법으로서,
상기 도금 전처리 공정에서는 동선을 연화 소둔하여 저내력화하는 연화 소둔 공정을 행하고,
상기 권취 공정을,
저내력화된 상기 동선의 내력보다도 낮은 권취력으로 권취하는 공정으로 하고,
상기 권취 공정 동안에, 상기 연화 소둔 공정과 상기 도금 공정을 연속하여 행하고,
상기 도금 전처리 공정에 있어서,
상기 연화 소둔 공정 전에 동선에 대해서 가열 처리 공정과, 세정 공정을 이 순서로 행하고,
가열 처리 공정에 있어서, 600℃ 이하의 가열 처리 온도로 설정하면서,
상기 연화 소둔 공정에 있어서, 600℃ 이상의 연화 소둔 온도로 설정하는 땜납 도금선의 제조방법.
제 20항에 있어서, 상기 동선으로는 순도가 99.9% 이상인 동재료로 형성한 것을 이용하고,
상기 연화 소둔 공정에서는 주행방향의 상류측보다도 하류측이 낮은 위치가 되도록 경사 배치한 연화 소둔로에, 주행방향의 하류측에 마련한 환원가스 공급부로부터 상기 동선의 표면의 산화층을 환원하는 환원성 가스를 공급하고,
상기 연화 소둔로 내부를 환원성 가스 분위기로 하여 그 연화 소둔로에 상기 동선을 주행시키는 땜납 도금선의 제조방법.
제 21항에 있어서, 상기 환원성 가스는 질소가스와 수소가스의 혼합가스로 구성하는 땜납 도금선의 제조방법.
제 22항에 있어서,
상기 질소가스와 상기 수소가스의 체적 비율을 4：1로 설정한 땜납 도금선의 제조방법.
삭제
동선에 대해서 도금 전처리를 행하는 도금 전처리 공정과,
동선의 표면에 땜납 도금을 시행하는 도금공정과,
표면에 도금을 시행한 동선을 감는 권취 공정을 거쳐서 제조되는 땜납 도금선의 제조방법으로서,
상기 동선을, 순도가 99.9% 이상의 동재료로 형성하고,
상기 도금 전처리 공정에서는 동선을 연화 소둔하여 저내력화하는 연화 소둔 공정을 행하고,
상기 권취 공정을,
저내력화된 상기 동선의 내력보다도 낮은 권취력으로 권취하는 공정으로 하고,
상기 권취 공정 동안에, 상기 연화 소둔 공정과 상기 도금 공정을 연속하여 행하고,
상기 도금 전처리 공정에 있어서,
상기 연화 소둔 공정 전에 동선에 대해서 가열 처리 공정과, 세정 공정을 이 순서로 행하고,
가열 처리 공정에 있어서, 100℃ 이상 300℃ 이하의 가열 처리 온도로 설정하면서,
상기 연화 소둔 공정에 있어서, 800℃ 이상 900℃이하의 연화 소둔 온도로 설정하는 땜납 도금선의 제조방법.
제 20항에 있어서, 상기 동선으로는 순도가 99.9% 이상인 동재료로 형성한 것을 이용하고, 상기 세정공정으로는 산 세정 공정과 물 세정 공정을 구비하는 땜납 도금선의 제조방법.
삭제
제 20항에 있어서, 상기 동선으로는 순도가 99.9% 이상인 동재료로 형성한 것을 이용하고,
상기 권취 공정을 행하는 동안, 그 권취 공정에서 행하는 동선의 권취를 보조하는 동선 이송 보조 공정을 행하는 땜납 도금선의 제조방법.
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