JP5367754B2 - 半田メッキ線の製造方法及び製造装置 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

特開２０００−８０４６０号公報 特開２００６−５４３５５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。

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、前記メッキ手段を、溶融半田メッキ液が貯溜された溶融半田メッキ槽で構成し、銅線の走行方向を転換する方向転換ローラを、槽中方向転換ローラと槽上方向転換ローラとで構成し、前記槽中方向転換ローラを、前記溶融半田メッキ槽の内部に備えられ、前記溶融半田メッキ槽を通過する銅線の走行方向を鉛直上方に転換可能に駆動手段により能動回転する能動回転ローラにより構成し、前記槽上方向転換ローラを、前記溶融半田メッキ槽の上方に備えられ、前記溶融半田メッキ槽を通過後の銅線の走行方向を前記巻取り手段の側へ転換可能に構成し、前記巻取り手段において、銅線を架け渡す固定ローラのうち、最も上流側に配置され、前記槽上方向転換ローラを通過後の銅線を前記巻取り手段における下流側に案内する巻取り手段上流側配置ローラを構成し、前記槽上方向転換ローラを、前記巻取り手段上流側配置ローラの配置高さよりも高い位置であるとともに、前記溶融半田メッキ槽に貯溜した溶融半田メッキ液の液面から出た銅線の表面に付着した溶融半田メッキ液が凝固する高さに配置したことを特徴とする。

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。

前記巻取り手段上流側配置ローラは、モータなどの駆動源を備えずに回転自在な従動ローラであってもよく、また、モータなどの駆動源を備えて能動ローラであってもよい。

なお、前記巻取り手段における下流側に案内するとは、例えば、前記巻取り手段の内部において走行方向の下流側に備えた巻取りドラムなどの巻き取り装置の側へ案内すること示す。

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、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％以上であるものを示す。

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、メッキ手段において、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、前記メッキ手段を、溶融半田メッキ液が貯溜された溶融半田メッキ槽で構成し、銅線の走行方向を転換する方向転換ローラを、槽中方向転換ローラと槽上方向転換ローラとで構成し、前記槽中方向転換ローラを、前記溶融半田メッキ槽の内部に備えられ、駆動手段により能動回転する能動回転ローラにより構成し、前記槽上方向転換ローラを、前記溶融半田メッキ槽の上方に備えられ、前記溶融半田メッキ槽を通過後の銅線の走行方向を鉛直上方に転換可能に構成し、前記巻取り手段において、銅線を架け渡す固定ローラのうち、最も上流側に配置され、前記槽上方向転換ローラを通過後の銅線を前記巻取り手段における下流側に案内する巻取り手段上流側配置ローラを構成し、前記槽上方向転換ローラを、前記巻取り手段上流側配置ローラの配置高さよりも高い位置であるとともに、前記溶融半田メッキ槽に貯溜した溶融半田メッキ液の液面から出た銅線の表面に付着した溶融半田メッキ液が凝固する高さに配置し、前記メッキ工程において、前記槽中方向転換ローラによって、前記溶融半田メッキ槽を通過する銅線の走行方向を鉛直上方に転換可能し、前記メッキ工程後に、前記槽上方向転換ローラによって、前記溶融半田メッキ槽を通過後の銅線の走行方向を前記巻取り手段上流側配置ローラの側へ方向転換することを特徴とする。

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。 本実施形態の半田メッキ線の製造装置の作用説明図。 メッキ槽上ローラ配置高さ検証実験で用いた製造装置の概略図。 本実施形態の半田メッキ線の製造装置の実験結果を示すグラフ。 従来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。

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。

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。

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５８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。

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。

鞘管下側突出部分を、連結管５８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。

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。

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、酸洗浄槽３１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。

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。

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。

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。

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５８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。

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。

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。

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は、上述したように、巻取り手段７１に巻取り手段上流側配置ローラ７３Ａを配置している。
溶融半田メッキ槽６２の上方に備えた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の配置高さよりも高い位置に配置したことを特徴とする。

換言すると、上述した半田メッキ線の製造方法は、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の側まで走行したメッキ線１ｂを、槽上方向転換ローラ６５よりも低い位置には配置された巻取り手段上流側配置ローラ７３Ａによって巻取り手段７１において最初に架け渡すことを特徴とする。

このような半田メッキ線の製造装置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を大量生産することも実現することができる。

詳述すると、例えば、図７（ａ）に示すように、槽上方向転換ローラ６５と巻取り手段上流側配置ローラ７３Ａとを略同じ高さで配置した従来の構成の場合には、図７（ａ）中のＸ部分拡大図に示すように、メッキ線１ｂに作用する重力が走行方向に対して略直交方向のみ作用することになる。

また、図７（ｂ）に示すように、槽上方向転換ローラ６５が巻取り手段上流側配置ローラ７３Ａの高さよりも低い配置とした従来の場合には、図７（ｂ）中のＸ部分拡大図に示すように、メッキ線１ｂに作用する重力は、メッキ線１ｂの走行方向と逆方向の成分がメッキ線１ｂに対して作用することになる。

上述したいずれの場合も、メッキ線１ｂを巻取り手段上流側配置ローラ７３Ａまで走行させる間に、メッキ線１ｂは、該メッキ線１ｂ自体に作用する重力による負荷を受け易くなり、巻取り張力調節機７２側での巻取り力を大きく設定する必要が生じ、その分、メッキ線１ｂに加わる負荷もより一層、大きくなるという問題が生じる。

これに対して、槽上方向転換ローラ６５を巻取り手段上流側配置ローラ７３Ａの配置高さよりも高い位置に配置した相対高さ関係である場合、図４に示すように、メッキ線１ｂが溶融半田メッキ槽６２を通過後において、槽上方向転換ローラ６５により方向転換したメッキ線１ｂを、巻取り手段上流側配置ローラ７３Ａまで走行させる間に、走行方向の下流側へ進むに連れ、下降するよう傾斜しながら走行させることができる。

メッキ線１ｂをこのような走行形態とすることで、槽上方向転換ローラ６５と巻取り手段上流側配置ローラ７３Ａとの間においてメッキ線１ｂに作用する重力のうちメッキ線１ｂの走行方向成分を、巻取り手段上流側配置ローラ７３Ａへ向けてメッキ線１ｂを送り出す補助力として作用させることができる。

このように、メッキ線１ｂ自体に作用する重力は、メッキ線１ｂの長さ方向に沿って略均等に加わり、メッキ線１ｂに局所的な負荷が作用することなく送り補助することができ、しかも、ローラーやベルトといった送り補助するための部材のように、メッキ線１ｂに対して接触しないため、摩擦抵抗が加わることがなく、メッキ線１ｂを効率的、且つ、負荷をかけずに送り補助することができる。

しかも、メッキ線１ｂ自体に作用する重力を利用して該メッキ線１ｂ自体を送り出し補助できる分、巻取り張力調節機７２側での巻取り力も小さく設定することができ、簡素な構成とすることができる。

よって、軟化焼鈍工程で０．２％耐力値を低下させたメッキ線１ｂは、その低い０．２％耐力値を保った状態で、巻取り手段上流側配置ローラ７３Ａで引き取ることができるとともに、均一なメッキ厚を確保することができる。

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を得ることができる。

さらに、０．２％耐力値を低下させたメッキ線１ｂを巻取り張力調節機７２側で巻き取る際に、メッキ線１ｂに対して負荷をかけずに巻き取ることができるため、メッキ線１ｂが破断等せず、製品歩留まりを向上させることができるとともに、製造効率を向上させることができる。

特に、槽上方向転換ローラ６５を、溶融半田メッキ槽６２に貯溜した溶融半田メッキ液６３の液面に対する高さが約３ｍとなる位置に配置することが好ましい。

槽上方向転換ローラ６５を、溶融半田メッキ液６３の液面に対して約３ｍとなる高さに配置することにより、溶融半田メッキ槽６２から槽上方向転換ローラ６５に達するまでの間、メッキ線１ｂを、３ｍという十分な高さ分だけ走行させることができるため、その間、メッキ線１ｂの表面に付着した溶融半田メッキ液６３をしっかりと凝固（固体化）させることができる。

よって、槽上方向転換ローラ６５によりメッキ線１ｂが方向転換する際に、メッキ線１ｂが槽上方向転換ローラ６５に接触することによって、メッキ厚に変動をきたすことがなく、均一なメッキ厚を確保することができる。

一方、槽上方向転換ローラ６５の配置高さを、例えば、３ｍよりも高い高さに配置した場合、槽上方向転換ローラ６５を不用意に長い距離をメッキ線１ｂに走行させることになり、メッキ線１ｂの走行に伴う負担が増大する。さらに、槽上方向転換ローラ６５の配置高さが高くなればなるほど、メッキ線１ｂの方向転換前の走行方向と方向転換後の走行方向との成す角度が鋭角状になるため、方向転換の際に、メッキ線１ｂが槽上方向転換ローラ６５に対して接触する長さが長くなるなどしてメッキ線１ｂに対して負荷が加わることになり、好ましくない。

従って、槽上方向転換ローラ６５の配置高さを、３ｍ程度に設定することが、メッキ線１ｂに均一なメッキ厚を確保する観点と、メッキ線１ｂに加わる負担を軽減する観点から好ましい。

また、溶融半田メッキ槽６２の内部には、槽中方向転換ローラ６４を配置し、該槽中方向転換ローラ６４は、メッキ線１ｂの走行方向を鉛直上方へ方向転換するよう能動的に回転し、メッキ線１ｂを下流側へ積極的に送り補助している。

このような槽中方向転換ローラ６４により、槽中方向転換ローラ６４による方向転換の後で、槽上方向転換ローラ６５に向けて上昇するメッキ線１ｂに加わる負荷を大幅に軽減することができ、０．２％耐力値の増加を抑制している。

以下、効果確認実験として行ったメッキ槽上ローラ配置高さ検証実験について説明する。

（メッキ槽上ローラ配置高さ検証実験）
本実験では、溶融半田メッキ槽６２に貯溜した半田液面に対して鉛直上方に備えたメッキ槽上ローラの配置高さの違いにより、巻き取り工程で巻き取り後のメッキ線１ｂの０．２％耐力値の影響について検証する実験を行った。

詳しくは、図５に示すように、溶融半田メッキ槽６２に貯溜した半田液面に対して槽上方向転換ローラ６５（以下、「天井コマ６５」という。）の配置高さが本発明例として３ｍ（ｈ１）に設定した場合と、従来例として１ｍ（ｈ２）に設定した場合のそれぞれの場合において、巻き取り工程で巻き取り後のメッキ線１ｂの０．２％耐力値との関係を検証した。
なお、図５は、本実験で用いた装置の一部を示す概略図であり、図５中、二点点鎖線で示した走行経路は、本発明例におけるメッキ線１ｂの走行経路を示し、図５中、一点鎖線で示した走行経路は、従来例におけるメッキ線１ｂの走行経路を示す。また、本発明例、従来例のいずれの場合も、巻取り手段上流側配置ローラ７３Ａの配置高さは、半田液面に対して０．９ｍ（Ｈ）に設定している。

表１に示す実験条件の下、メッキ線１ｂには、断面サイズに応じて、断面Ａ、断面Ｂの２種類の平角線のそれぞれを用いて行った。なお、断面Ａ、及び、断面Ｂの各断面の平角寸法は、それぞれ０．２×１．０ｍｍ、０．１６×２ｍｍである。

本実験結果を、表２、及び、図６に示す。

平角寸法が断面Ａである場合に着目すると、天井コマ６５の配置高さが１ｍである従来例の場合、天井コマ６５の通過前後において０．２％耐力値が３８ＭＰａから４２ＭＰａまで上昇し、巻取り工程で巻き取り後は、さらに０．２％耐力値が５０ＭＰａまで上昇した。

これに対して、天井コマ６５の配置高さが３ｍである本発明例の場合、天井コマ６５の通過前後において０．２％耐力値の上昇を３６ＭＰａから３８ＭＰａまでに抑制することができ、巻き取り工程で巻き取り後の０．２％耐力値の上昇を４５ＭＰａまで抑制することができた。よって、平角寸法が断面Ａである場合、天井コマ６５の配置高さが１ｍである従来例の場合と比較して、格段に０．２％耐力値の上昇を抑制できることを確認できた。

続いて平角寸法が断面Ｂである場合、天井コマ６５の配置高さが１ｍである従来例の場合、天井コマ６５の通過前後において０．２％耐力値はいずれも３９ＭＰａであり、変化しなかったが、巻き取り工程で巻き取り後は、０．２％耐力値が４７ＭＰａまで上昇した。

これに対して、天井コマ６５の配置高さが３ｍである本発明例の場合、天井コマ６５の通過前後において０．２％耐力値はいずれも、３９ＭＰａであり、変化せず、従来例と同様の値であったが、巻き取り工程で巻き取り後の０．２％耐力値の上昇を４４ＭＰａまで抑制することができた。よって、平角寸法が断面Ｂである場合も天井コマ６５の配置高さが１ｍである従来例の場合と比較して、最終的に巻取り後において０．２％耐力値の上昇を抑制できることを確認できた。

以上より、天井コマ６５の配置高さが３ｍである本発明例の場合、天井コマ６５の配置高さが１ｍである従来例の場合と比較して、０．２％耐力値が増加したサイズのものはなく、殆どのサイズで低下させることを確認できた。

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
６１…メッキ手段
６２…溶融半田メッキ槽
６３…溶融半田メッキ液
７１…巻取り手段
７２…巻取り張力調節機
７３Ａ…巻取り手段上流側配置ローラ
７５…ボビントラバース方式巻取り機
Ｇ…還元ガス

Claims (2)

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、
   前記メッキ手段を、溶融半田メッキ液が貯溜された溶融半田メッキ槽で構成し、
   銅線の走行方向を転換する方向転換ローラを、槽中方向転換ローラと槽上方向転換ローラとで構成し、
   前記槽中方向転換ローラを、
   前記溶融半田メッキ槽の内部に備えられ、前記溶融半田メッキ槽を通過する銅線の走行方向を鉛直上方に転換可能に駆動手段により能動回転する能動回転ローラにより構成し、
   前記槽上方向転換ローラを、
   前記溶融半田メッキ槽の上方に備えられ、前記溶融半田メッキ槽を通過後の銅線の走行方向を前記巻取り手段の側へ転換可能に構成し、
   前記巻取り手段において、銅線を架け渡す固定ローラのうち、最も上流側に配置され、前記槽上方向転換ローラを通過後の銅線を前記巻取り手段における下流側に案内する巻取り手段上流側配置ローラを構成し、
   前記槽上方向転換ローラを、前記巻取り手段上流側配置ローラの配置高さよりも高い位置であるとともに、前記溶融半田メッキ槽に貯溜した溶融半田メッキ液の液面から出た銅線の表面に付着した溶融半田メッキ液が凝固する高さに配置した
   半田メッキ線の製造装置。
2. 銅線に対してメッキ前処理を行うメッキ前処理工程と、
   メッキ手段において、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、
   前記メッキ手段を、溶融半田メッキ液が貯溜された溶融半田メッキ槽で構成し、
   銅線の走行方向を転換する方向転換ローラを、槽中方向転換ローラと槽上方向転換ローラとで構成し、
   前記槽中方向転換ローラを、
   前記溶融半田メッキ槽の内部に備えられ、駆動手段により能動回転する能動回転ローラにより構成し、
   前記槽上方向転換ローラを、
   前記溶融半田メッキ槽の上方に備えられ、前記溶融半田メッキ槽を通過後の銅線の走行方向を鉛直上方に転換可能に構成し、
   前記巻取り手段において、銅線を架け渡す固定ローラのうち、最も上流側に配置され、前記槽上方向転換ローラを通過後の銅線を前記巻取り手段における下流側に案内する巻取り手段上流側配置ローラを構成し、
   前記槽上方向転換ローラを、前記巻取り手段上流側配置ローラの配置高さよりも高い位置であるとともに、前記溶融半田メッキ槽に貯溜した溶融半田メッキ液の液面から出た銅線の表面に付着した溶融半田メッキ液が凝固する高さに配置し、
   前記メッキ工程において、前記槽中方向転換ローラによって、前記溶融半田メッキ槽を通過する銅線の走行方向を鉛直上方に転換可能し、
   前記メッキ工程後に、前記槽上方向転換ローラによって、前記溶融半田メッキ槽を通過後の銅線の走行方向を前記巻取り手段上流側配置ローラの側へ方向転換する
   半田メッキ線の製造方法。

Images