本申請所涉及的發(fā)明涉及作為太陽能電池的內(nèi)連接器有用的焊料鍍覆銅線的制造方法和制造裝置、及利用該制造方法或者制造裝置得到的焊料鍍覆銅線。

背景技術(shù)：

以往，太陽能電池模塊是將多個太陽能電池單體利用稱作內(nèi)連接器的布線連結(jié)而構(gòu)成的。該內(nèi)連接器例如廣泛使用在由無氧銅、韌銅構(gòu)成的扁線狀的銅線形成焊料鍍層的內(nèi)連接器。而且，該內(nèi)連接器經(jīng)由在內(nèi)連接器形成的焊料鍍層與太陽能電池單體電連接。

在該情況下，由于由硅等構(gòu)成的太陽能電池單體與內(nèi)連接器的熱膨脹系數(shù)大幅不同，因此由于焊接時的熱量的影響，在熱膨脹系數(shù)小的太陽能電池單體會產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。即，根據(jù)焊接時的熱處理，被加熱的內(nèi)連接器在熱膨脹的狀態(tài)下會與太陽能電池單體接合，之后冷卻從而收縮。因此，與內(nèi)連接器相比熱膨脹系數(shù)小的太陽能電池單體不能跟隨內(nèi)連接器的熱變形，會產(chǎn)生翹曲、損壞。近年來，由于太陽能電池單體的薄型化得到發(fā)展，因此該焊接工序中，太陽能電池單體翹曲的問題變得深刻。所以，為了緩解焊接工序中太陽能電池單體的翹曲，市場上要求降低作為該內(nèi)連接器的機(jī)械特性的指標(biāo)的0.2％屈服強(qiáng)度。

例如，專利文獻(xiàn)1以提供一種能夠在短時間進(jìn)行降低0.2％屈服強(qiáng)度的處理，且該降低處理兼作鍍覆處理用的預(yù)熱處理的、太陽能電池用導(dǎo)線的制造設(shè)備為目的，公開了如下太陽能電池用導(dǎo)線的制造設(shè)備：包括：儲存熔融鍍覆液的鍍覆槽；利用設(shè)置在所述鍍覆槽中的轉(zhuǎn)動用運送輥、和設(shè)置在所述鍍覆槽的上游的送出用運送輥、和設(shè)置在所述鍍覆槽的下游的提起用運送輥，沿著運送路徑來運送線條的基體材料的運送機(jī)構(gòu)；對由所述運送機(jī)構(gòu)運送的線條的基體材料中所述送出用運送輥與所述轉(zhuǎn)動用運送輥之間的部分通電加熱或者感應(yīng)加熱的加熱部；控制所述加熱部和所述運送機(jī)構(gòu)的控制部，所述控制部控制所述運送機(jī)構(gòu)所進(jìn)行的基體材料的運送速度和所述加熱部的供電量，對由所述運送機(jī)構(gòu)運送的線條的基體材料加熱，從而降低0.2％屈服強(qiáng)度，在加熱狀態(tài)下實施浸漬在鍍覆液的鍍覆處理。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2013-77612號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明欲解決的問題

在上述的專利文獻(xiàn)1的太陽能電池用導(dǎo)線的制造設(shè)備中，通常，鍍覆處理使用240℃～330℃的熔融焊料浴。而且，在專利文獻(xiàn)1中，作為被通電加熱或者感應(yīng)加熱而加熱的線條的基體材料的銅線的溫度在到達(dá)熔融焊料浴時的溫度為650℃～1020℃。因此，向熔融焊料浴內(nèi)依次送入高溫的銅線時，在進(jìn)入熔融焊料浴內(nèi)的銅線、與熔融的焊料浴的接觸部，溫度上升得高于熔融焊料浴的設(shè)定溫度，銅容易從銅線熔解到熔融焊料浴內(nèi)。而且，在從熔融焊料浴提起的銅線的表面形成的焊料鍍層、與該銅線的界面，由Sn和Cu構(gòu)成的堅硬的金屬間化合物容易形成且生長。該金屬間化合物層隨著熔融焊料的溫度上升，熔解在熔融焊料中的銅的量變多，存在生長的傾向。已知由Sn和Cu構(gòu)成的堅硬的金屬間化合物從銅線的表面?zhèn)纫来涡纬捎蠧u₃Sn的層和Cu₆Sn₅的層。此處，在銅線側(cè)形成的Cu₃Sn的層是薄層，在形成為預(yù)定厚度后幾乎不會生長，但在焊料鍍層側(cè)形成的Cu₆Sn₅的層由于熔融焊料的溫度上升、或者熔融焊料浴內(nèi)的浸漬時間長，從而生長為刺狀。由于構(gòu)成這兩層的金屬間化合物與銅線、焊料鍍層相比要堅硬，因此金屬間化合物的層變厚成為焊料鍍覆銅線的0.2％屈服強(qiáng)度增大的原因。

一般而言，太陽能電池模塊是通過在利用內(nèi)連接器連結(jié)的多個太陽能電池單體貼合太陽能電池用密封材料，從而將這些太陽能電池單體與內(nèi)連接器密封，并在該太陽能電池單體的光接收面和背面配置透明保護(hù)部件而構(gòu)成的。但是，該金屬間化合物，特別是生長為刺狀的Cu₆Sn₅的層在從與銅的接合面向焊料內(nèi)生長發(fā)展時，會成為太陽能電池的使用壽命下降的原因。另外，近些年來，由于以減輕對環(huán)境的負(fù)擔(dān)為目的，使用與以往使用的含鉛焊料相比Sn的含有量多的無鉛焊料，因此由Sn和Cu構(gòu)成的堅硬的金屬間化合物形成得更厚。因此，由于該金屬間化合物使焊料鍍覆銅線的0.2％屈服強(qiáng)度增大，在實現(xiàn)焊料鍍覆銅線的0.2％屈服強(qiáng)度降低方面會有大問題。

因此，考慮將該金屬間化合物形成得更薄，實現(xiàn)降低焊料鍍覆銅線自身的0.2％屈服強(qiáng)度，特別是形成細(xì)微的刺狀的金屬間化合物的層在焊料鍍層與銅線之間起到提高粘合性的效果，但過度生長時，存在屈服強(qiáng)度過度上升、延性下降的問題。另外，該金屬間化合物的層太薄時，存在焊料鍍層與銅線之間的粘合性不夠的問題。

因此，市場期望開發(fā)一種能夠確保銅線與焊料鍍層的粘合性并降低0.2％屈服強(qiáng)度的、生產(chǎn)效率高的焊料鍍覆銅線的制造方法、焊料鍍覆銅線制造裝置、及利用該制造方法或者制造裝置得到的焊料鍍覆銅線。

用于解決問題的方案

因此，作為本發(fā)明人等專心研究的結(jié)果，通過采用本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線的制造方法或者制造裝置，使能夠確保銅線與焊料鍍層的粘合性并實現(xiàn)降低0.2％屈服強(qiáng)度的、生產(chǎn)效率高的焊料鍍覆銅線的制造成為可能。

即，本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線的制造方法是在銅線的表面具有焊料鍍層的焊料鍍覆銅線的制造方法，其特征在于，包含：利用由通電進(jìn)行的電阻加熱或者感應(yīng)加熱，將浸漬到熔融焊料浴之前的溫度加熱至650℃～1020℃的銅線在230℃～330℃的溫度的該熔融焊料浴中浸漬0.7秒～4.0秒，之后從該熔融焊料浴提起的焊料鍍覆工序，放入該熔融焊料浴內(nèi)的該銅線附近的溫度調(diào)整區(qū)域的焊料浴溫度為230℃～440℃。

本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線制造裝置在銅線的表面具有焊料鍍層，所述焊料鍍覆銅線的制造裝置的特征在于，包括：儲存230℃～330℃的熔融焊料浴的熔融焊料槽；在該熔融焊料浴內(nèi)放入所述銅線之后，提起到該熔融焊料浴外的銅線運送單元；利用由通電進(jìn)行的電阻加熱或者感應(yīng)加熱對放入該熔融焊料浴內(nèi)的所述銅線進(jìn)行加熱的加熱單元；配設(shè)在該熔融焊料槽內(nèi)，將放入該熔融焊料浴內(nèi)的所述銅線附近的溫度調(diào)整區(qū)域的焊料浴溫度冷卻至230℃～440℃的溫度調(diào)整單元。

另外，本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線制造裝置中，優(yōu)選的是所述溫度調(diào)整單元是由熱的良導(dǎo)體材料構(gòu)成的冷卻線圈。

并且，本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線制造裝置中，優(yōu)選的是浸漬到所述熔融焊料浴之前的所述銅線的溫度為650℃～1020℃，且該銅線在該熔融焊料浴中的浸漬時間為0.7秒～4.0秒。

本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線的特征在于，是利用所述焊料鍍覆銅線的制造方法得到的。

本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線的特征在于，是利用所述焊料鍍覆銅線制造裝置得到的。

另外，本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線中，優(yōu)選的是在所述銅線的表面形成的所述焊料鍍層與該銅線的界面包括由Cu₃Sn的層和Cu₆Sn₅的層構(gòu)成的2層金屬間化合物層，該金屬間化合物層的厚度為0.1μm～4.0μm。

發(fā)明的效果

本發(fā)明中，在將浸漬到熔融焊料浴之前的溫度為650℃～1020℃的銅線以230℃～330℃的溫度在熔融焊料浴中浸漬0.7秒～4.0秒的焊料鍍覆工序中，由于使放入該熔融焊料浴內(nèi)的該銅線附近的溫度調(diào)整區(qū)域的焊料浴溫度為230℃～440℃，因此抑制進(jìn)入熔融焊料浴內(nèi)之后的銅線與熔融焊料浴相接觸的熔融焊料浴的溫度上升，能夠抑制銅從銅線向熔融焊料浴內(nèi)熔解，抑制在焊料鍍層與銅線的界面形成的由Sn和Cu構(gòu)成的堅硬的金屬間化合物異常生長。因此，在銅線的表面形成的焊料鍍層與銅線的界面，由Cu₃Sn的層和Cu₆Sn₅的層構(gòu)成的2層金屬間化合物層能夠以0.1μm～4.0μm的厚度形成。由此，能夠適當(dāng)確保焊料鍍層與銅線的粘合性，并實現(xiàn)降低焊料鍍覆銅線的0.2％屈服強(qiáng)度。因此，即使在將該焊料鍍覆銅線作為太陽能電池模塊的內(nèi)連接器使用的情況下，也能夠消除在焊料鍍層與銅線之間形成的金屬間化合物的形狀所導(dǎo)致的問題，能夠有效地消除接合的太陽能電池單體的翹曲、損傷。

在本發(fā)明的焊料鍍覆銅線制造裝置中，利用溫度調(diào)整單元來冷卻放入熔融焊料浴內(nèi)之后的銅線附近的熔融焊料浴，從而能夠消除熔融焊料浴內(nèi)的局部的溫度上升。因此，根據(jù)本發(fā)明，由于浸漬到熔融焊料浴之前的銅線的溫度不會下降，且銅線在熔融焊料浴中的浸漬時間不會長期化，能夠得到能夠適當(dāng)?shù)卮_保焊料鍍層與銅線的粘合性的焊料鍍覆銅線，因此能夠提高生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1是作為適用了本發(fā)明的焊料鍍覆銅線制造裝置的本實施方式的焊料鍍覆銅線制造裝置的概要構(gòu)成圖。

圖2是控制裝置的電氣框圖。

圖3是示出焊料鍍覆銅線的概要構(gòu)成的剖視圖。

附圖標(biāo)記的說明

1：焊料鍍覆銅線制造裝置

2：焊料鍍覆銅線

3：銅線

4：焊料鍍層

5：第1金屬間化合物層

6：第2金屬間化合物層

7：控制面板

8：膜厚計

10：熔融焊料槽

11：熔融焊料浴

12：加熱器

13：溫度傳感器

20：銅線運送機(jī)構(gòu)(銅線運送單元)

21：轉(zhuǎn)動用運送輥

22：送出用運送輥(供電輥)

23：入口用運送輥

24：提起用運送輥

25：出口用運送輥

26：包圍體

30：加熱裝置(加熱單元)

31：電源

32：輸出控制部

33：滑動件

33A：供電線

34：電極體

34A：供電線

35：銅線用溫度傳感器

40：溫度調(diào)整裝置(溫度調(diào)整單元)

41：制冷劑回路

42：冷卻線圈

43：循環(huán)用泵

44：溫度傳感器

具體實施方式

下面，說明本發(fā)明所涉及的“焊料鍍覆銅線的制造方法”和“焊料鍍覆銅線制造裝置”、利用這些制造方法或者制造裝置得到的“焊料鍍覆銅線”的各實施方式。

＜本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線的制造方法的形態(tài)＞

本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線的制造方法是在銅線的表面包括焊料鍍層的焊料鍍覆銅線的制造方法，其特征在于，包含：利用由通電進(jìn)行的電阻加熱或者感應(yīng)加熱，將浸漬到熔融焊料浴之前的溫度加熱至650℃～1020℃的銅線在230℃～330℃的溫度的該熔融焊料浴中浸漬0.7秒～4.0秒，之后從該熔融焊料浴提起的焊料鍍覆工序，放入該熔融焊料浴內(nèi)的該銅線附近的溫度調(diào)整區(qū)域的焊料浴溫度為230℃～440℃。

在本發(fā)明中，銅線例如能夠使用純度99.9999％以上的高純度銅、無氧銅、磷脫酸銅、韌銅構(gòu)成的銅線。在該銅線作為太陽能電池模塊的內(nèi)連接器使用的情況下，優(yōu)選的是利用模具加工、滾壓加工等其他加工成型為扁線條后，利用分切加工成型為預(yù)定的寬度。

在本發(fā)明中，為了在銅線的表面形成焊料鍍層所使用的熔融焊料浴，具體而言優(yōu)選的是使用加熱至230℃～330℃的范圍內(nèi)的任意的設(shè)定溫度的焊料。焊料除了含鉛的Sn-Pb合金之外，也可以使用無鉛的Sn-Ag-Cu類合金、Sn-Cu類合金、其他無鉛合金。但是，考慮到環(huán)境負(fù)擔(dān)，優(yōu)選的是使用無鉛合金。

在本發(fā)明的焊料鍍覆工序中，銅線在利用由通電進(jìn)行的電阻加熱或者感應(yīng)加熱而加熱的狀態(tài)下，放入熔融焊料浴中。此時，至少浸漬到熔融焊料浴之前的銅線的溫度為650℃～1020℃的范圍內(nèi)的任意的設(shè)定溫度。通過利用電阻加熱或者感應(yīng)加熱來加熱該銅線，不使用焊劑就能夠使該銅線的0.2％屈服強(qiáng)度降低，并且去除該銅線表面的氧化被膜。該銅線的加熱溫度高于1020℃時，問題是熔點為1084℃的銅會熔融。另外，該銅線的加熱溫度低于650℃時，難以在短時間使銅線的0.2％屈服強(qiáng)度降低。該銅線的加熱時間考慮到在短時間內(nèi)處理優(yōu)選的是5秒以下，特別是0.3秒以上5秒以下。這是因為跨5秒以上的長時間進(jìn)行加熱時，由于銅線的加熱區(qū)域變長，因此容易產(chǎn)生彎曲等所導(dǎo)致的銅線的變形，難以品質(zhì)管理。

另外，該銅線的電阻加熱或者感應(yīng)加熱所導(dǎo)致的加熱處理優(yōu)選的是在氬氣等稀有氣體、氮氣等惰性氣體氣體介質(zhì)中進(jìn)行。這是為了防止由于由通電進(jìn)行的電阻加熱、感應(yīng)加熱而升溫的銅線的表面氧化。另外，該加熱處理的氣體介質(zhì)除了惰性氣體以外還包含H2氣體等還原氣體，也可以對由于該加熱處理而升溫的銅線的氧化的表面進(jìn)行還原處理。

而且，利用上述的由通電進(jìn)行的電阻加熱、感應(yīng)加熱而加熱的銅線放入加熱至230℃～330℃的熔融焊料浴中，浸漬在該熔融焊料浴中后，從該熔融焊料浴提起。由此，在銅線的表面形成焊料鍍層。在本發(fā)明中，由于銅線在浸漬到熔融焊料浴之前的溫度為650℃～1020℃并放入熔融焊料浴中，因此在進(jìn)入熔融焊料浴內(nèi)的銅線、與熔融焊料浴的接觸部中，溫度上升得高于熔融焊料浴的設(shè)定溫度，銅容易從銅線熔解到熔融焊料浴內(nèi)。

因此，在本發(fā)明的焊料鍍覆銅線的制造方法中，將放入熔融焊料浴內(nèi)的銅線附近的溫度調(diào)整區(qū)域的焊料浴溫度控制在230℃～440℃，抑制銅從進(jìn)入熔融焊料浴內(nèi)的銅線熔解。通過將放入該熔融焊料浴內(nèi)的銅線附近的溫度調(diào)整區(qū)域的焊料浴溫度控制在230℃～440℃，從而能夠?qū)⒂兄谛纬摄~線表面的焊料鍍層的、該銅線附近的熔融焊料浴的熔解銅濃度控制在不到3％。作為具體的溫度調(diào)整區(qū)域所涉及的焊料浴溫度的控制方法，優(yōu)選的是將進(jìn)入到熔融焊料浴內(nèi)的銅線附近的熔融焊料浴進(jìn)行冷卻的溫度調(diào)整單元設(shè)置在熔融焊料浴內(nèi)。通過將該溫度調(diào)整單元設(shè)置在進(jìn)入到熔融焊料浴內(nèi)的銅線附近的熔融焊料浴內(nèi)，從而能夠抑制進(jìn)入到熔融焊料浴內(nèi)的銅線、與熔融焊料浴的接觸部的熔融焊料浴的溫度上升，能夠避免銅異常從銅線向熔融焊料浴內(nèi)熔解，而助長該熔融焊料浴中Cu₆Sn₅的金屬間化合物，且該金屬間化合物進(jìn)一步生長。

在從熔解銅濃度被控制為不到3％的熔融焊料浴內(nèi)提起的銅線的表面，介在著由Sn和Cu構(gòu)成的2層金屬間化合物層來形成焊料鍍層。具體而言，在銅線的表面形成即使生長也只有0.1μm左右的Cu₃Sn的薄層，在該Cu₃Sn的金屬間化合物的層的表面形成Cu₆Sn₅的金屬間化合物的層，在該Cu₆Sn₅的金屬間化合物的層的表面形成焊料鍍層。

在本發(fā)明申請中，由于放入熔融焊料浴內(nèi)的銅線附近的溫度調(diào)整區(qū)域的熔融焊料浴溫度控制為230℃～440℃，因此特別能夠抑制由Cu₆Su₅的金屬間化合物構(gòu)成的層的異常生長，能夠在該Cu₆Su₅的金屬間化合物層的細(xì)微的刺狀的表面形成焊料鍍層。另外，由于在熔融焊料鍍覆液內(nèi)存在Cu₆Sn₅的金屬間化合物，因此在該焊料鍍層內(nèi)也存在Cu₆Sn₅的金屬間化合物，但如上所述使溫度調(diào)整區(qū)域的熔融焊料浴溫度為230℃～440℃，從而阻礙該熔融焊料鍍覆液中的Cu₆Sn₅的金屬間化合物的生長，抑制該焊料鍍層內(nèi)所包含的Cu₆Sn₅的金屬間化合物的結(jié)晶粗大化。因此，根據(jù)本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線的制造方法，能夠適當(dāng)?shù)卮_保該焊料鍍層與銅線的粘合性，實現(xiàn)降低焊料鍍覆銅線的0.2％屈服強(qiáng)度。

另外，在本發(fā)明申請中，銅線在該熔融焊料浴中的浸漬時間為0.7秒～4.0秒。

這是因為銅線在熔融焊料浴中的浸漬時間不到0.7秒時，根據(jù)熔融焊料浴的溫度，有的情況下在焊料鍍層與銅線的界面形成的金屬間化合物層的厚度不夠，在充分確保這些焊料鍍層與銅線的粘合性方面有問題。另外，這是因為銅線在熔融焊料浴中的浸漬時間長于4.0秒時，根據(jù)熔融焊料浴的溫度，有的情況下在焊料鍍層與銅線的界面形成的金屬間化合物層的厚度會超過4.0μm，難以將焊料鍍覆銅線的0.2％屈服強(qiáng)度降低至70MPa以下。根據(jù)本發(fā)明申請，通過這樣使銅線在熔融焊料浴中的浸漬時間為0.7秒～4.0秒這樣的短時間，能夠提高焊料鍍覆銅線的生產(chǎn)效率。

并且，在本發(fā)明申請中，優(yōu)選的是銅線從熔融焊料浴中大致垂直提起。這是因為通過將銅線從熔融焊料浴中大致垂直提起，從而能夠利用重力的影響在銅線周圍以均一的厚度形成焊料鍍層。

如上所述利用本發(fā)明的焊料鍍覆銅線的制造方法而得到的焊料鍍覆銅線中，異常生長的Cu₆Sn₅的金屬間化合物層的角狀的刺不會從焊料鍍層突出形成。因此，在使用該焊料鍍覆銅線作為與太陽能電池單體一起封入太陽能電池用密封材料內(nèi)的內(nèi)連接器的情況下，也能夠避免角狀的金屬間化合物生長且在該部分產(chǎn)生裂紋從而使太陽能電池?fù)p傷的問題。另外，如上所述，由于利用本發(fā)明的焊料鍍覆銅線的制造方法而得到的焊料鍍覆銅線能夠使0.2％屈服強(qiáng)度降低至70MPa以下，因此即使在作為該內(nèi)連接器使用的情況下，也能夠有效地消除接合的太陽能電池單體的翹曲、損傷。

＜本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線制造裝置的形態(tài)＞

接下來，說明本發(fā)明的焊料鍍覆銅線制造裝置。本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線制造裝置中，焊料鍍覆銅線在銅線的表面包括焊料鍍層，所述焊料鍍覆銅線的制造裝置的特征在于，包括：儲存230℃～330℃的熔融焊料浴的熔融焊料槽；在該熔融焊料浴內(nèi)放入所述銅線之后，提起到該熔融焊料浴外的銅線運送單元；利用由通電進(jìn)行的電阻加熱或者感應(yīng)加熱對放入該熔融焊料浴內(nèi)的所述銅線進(jìn)行加熱的加熱單元；配設(shè)在該熔融焊料槽內(nèi)，將放入該熔融焊料浴內(nèi)的所述銅線附近的溫度調(diào)整區(qū)域的焊料浴溫度冷卻至230℃～440℃的溫度調(diào)整單元。下面，參照圖1的概要構(gòu)成圖來說明本發(fā)明的焊料鍍覆銅線制造裝置的具體的實施方式。

本實施方式所涉及的焊料鍍覆銅線制造裝置1包括：熔融焊料槽10；作為銅線運送單元的銅線運送機(jī)構(gòu)20；加熱裝置30，其作為放入該熔融焊料浴11內(nèi)的銅線3的加熱單元；溫度調(diào)整裝置40，其配設(shè)在該熔融焊料槽10內(nèi)，作為將放入熔融焊料浴11內(nèi)的銅線3附近的溫度調(diào)整區(qū)域的焊料浴溫度冷卻至230℃～440℃的溫度調(diào)整單元。

熔融焊料槽10儲存利用熔融焊料鍍覆處理在銅線3的表面形成焊料鍍層4的熔融焊料浴11。熔融焊料浴11如上述的焊料鍍覆銅線的制造方法中詳細(xì)說明的那樣，作為焊料，除了含鉛的Sn-Pb合金之外，也能夠使用無鉛的Sn-Ag-Cu類合金、Sn-Cu類合金、其他無鉛合金。但是，考慮到環(huán)境負(fù)擔(dān)，優(yōu)選的是使用無鉛合金。另外，熔融焊料浴11利用圖1中未圖示的加熱器12等，將該焊料的熔融溫度上的溫度例如加熱至230℃～330℃的范圍內(nèi)的任意的設(shè)定溫度。該熔融焊料浴11整體的溫度控制是基于溫度傳感器13的檢測溫度而進(jìn)行的，溫度傳感器13設(shè)置在從放入該熔融焊料浴11內(nèi)的銅線附近的溫度調(diào)整區(qū)域離開的位置。

銅線運送機(jī)構(gòu)20將銅線3放入該熔融焊料浴11內(nèi)后，提起到該熔融焊料浴11外。具體而言，銅線運送機(jī)構(gòu)20包括轉(zhuǎn)動用運送輥21、送出用運送輥22、入口用運送輥23、提起用運送輥24、出口用運送輥25。

轉(zhuǎn)動用運送輥21配設(shè)在熔融焊料浴11內(nèi)。送出用運送輥22在銅線3的運送路徑中配設(shè)在該轉(zhuǎn)動用運送輥21的上游側(cè)。此時，送出用運送輥22為了形成傾斜路來作為與轉(zhuǎn)動用運送輥21之間的運送路徑，配置在熔融焊料浴11的向外側(cè)偏離的位置。該送出用運送輥22如后所述，還作為構(gòu)成加熱裝置30的供電輥發(fā)揮功能。入口用運送輥23在送出用運送輥22的上游側(cè)，以與該送出用運送輥22相同的高度位置，配設(shè)在比熔融焊料槽10高的位置。提起用運送輥24在銅線3的運送路徑配設(shè)在該轉(zhuǎn)動用運送輥的下游側(cè)。該提起用運送輥24為了能將通過熔融焊料浴11內(nèi)的銅線3大致垂直提起，配置在熔融焊料浴11的上方。出口用運送輥25在提起用運送輥24的下游側(cè)配設(shè)在與該提起用運送輥24相同的高度位置。

通過各運送輥21～25旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，從而卷繞在未圖示的繞線管的銅線3被入口用運送輥23和送出用運送輥22送出到配設(shè)在熔融焊料浴11內(nèi)的轉(zhuǎn)動用運送輥21。然后，從轉(zhuǎn)動用運送輥21送出的銅線3被提起用運送輥24大致垂直提起后，被出口用運送輥25卷繞在未圖示的繞線管。

在從送出用運送輥22朝向轉(zhuǎn)動用運送輥21的傾斜路，位于該送出用運送輥22與熔融焊料浴11的液面附近之間配設(shè)有將在該傾斜路移動的銅線3圍繞的包圍體26。在該包圍體26內(nèi)供給氬氣等稀有氣體、氮氣等惰性氣體。優(yōu)選的是該惰性氣體以向與在內(nèi)部移動的銅線3對置的方向流通的方式供給。這是為了防止由于加熱裝置30所進(jìn)行的加熱而溫度上升的銅線3的表面氧化。此外，如上所述，該惰性氣體也可以作為包含H2氣體等還原氣體，也可以對由于加熱裝置30所進(jìn)行的加熱而升溫的銅線3的氧化的表面進(jìn)行還原處理。

加熱裝置30對由銅線運送機(jī)構(gòu)20放入熔融焊料浴11內(nèi)的銅線3進(jìn)行加熱。加熱裝置30僅對由銅線運送機(jī)構(gòu)20運送的銅線3中、運送至熔融焊料浴11的銅線3的一部分進(jìn)行加熱。在本發(fā)明中，該加熱裝置30能夠采用使用由通電進(jìn)行的電阻加熱、或使用感應(yīng)加熱法中的任一種方法。此處，對使用由通電進(jìn)行的電阻加熱的加熱裝置30進(jìn)行說明。

加熱裝置30包括：與電源31連接并控制輸出的輸出控制部32；與輸出控制部32連接的滑動件33和電極體34。滑動件33經(jīng)由供電線33A與也作為供電輥的發(fā)揮功能的送出用運送輥22電連接。該送出用運出輥22和送出時接觸的銅線3經(jīng)由該送出用運出輥22從滑動件33供電。電極體34經(jīng)由供電線34A與輸出控制部32連接，配設(shè)在熔融焊料槽10。該電極體34至少一部分浸漬在熔融焊料浴11即可，也可以整體浸漬。電源31能夠使用商用電源或者高頻電源的任一者。

加熱裝置30通過采用該構(gòu)成，從而送出用運送輥22與熔融焊料浴11對于運送至熔融焊料浴11的銅線3分別作為電極作用。因此，運送至熔融焊料浴11的銅線3中的、位于送出用運送輥22與熔融焊料浴11之間的銅線3被由通電進(jìn)行的電阻加熱而加熱。

因此，在本實施方式中，通過決定從進(jìn)行由通電進(jìn)行的電阻加熱的送出用運送輥22直至熔融焊料浴的路徑的距離、和銅線運送機(jī)構(gòu)20所進(jìn)行的銅線3的運送速度，從而控制銅線3的加熱處理時間。在本實施方式中，控制從送出用運送輥22直至熔融焊料浴11的距離、運送速度，使得從送出用運送輥22直至熔融焊料浴11所需的時間為5秒以下。

另外，由通電進(jìn)行的每單位長度單位時間造成的電阻加熱，通過控制來自輸出控制部32的輸出電流或者輸出電壓，從而將升溫時間調(diào)整為0.5秒以內(nèi)，浸漬在熔融焊料浴11之前的銅線3的溫度調(diào)整為650℃～1020℃。

另外，在本實施方式中，通過決定從銅線3進(jìn)入熔融焊料浴11的時間點到從該熔融焊料浴11提起的路徑的距離、和銅線運送機(jī)構(gòu)20所進(jìn)行的銅線3的運送速度，從而控制銅線3在熔融焊料浴11的浸漬時間。在本實施方式中，控制熔融焊料浴11內(nèi)的銅線3的運送距離、運送速度，使得從銅線3進(jìn)入熔融焊料浴11的時間點到從該熔融焊料浴11提起所需的時間為0.7秒～4.0秒。

溫度調(diào)整裝置40是溫度調(diào)整單元，將放入熔融焊料浴11內(nèi)的銅線3附近的溫度調(diào)整區(qū)域的焊料浴溫度冷卻至230℃～440℃。該溫度調(diào)整裝置40是配設(shè)在熔融焊料槽10內(nèi)的溫度調(diào)整單元，具有冷卻功能，用于抑制進(jìn)入熔融焊料浴11內(nèi)之后的銅線3與熔融焊料浴11相接觸的溫度調(diào)整區(qū)域的熔融焊料浴11的溫度上升。

溫度調(diào)整裝置40至少包括冷卻線圈42和循環(huán)用泵43，由在內(nèi)部封入了冷卻介質(zhì)的制冷回路41構(gòu)成。冷卻線圈42優(yōu)選的是配置為將放入熔融焊料浴11內(nèi)后直至轉(zhuǎn)動用運送輥21的銅線3圍繞。該冷卻線圈42優(yōu)選的是由與熔融焊料之間難以產(chǎn)生金屬反應(yīng)、且熱的良導(dǎo)體材料構(gòu)成。作為適于該冷卻線圈42的材料，可以例舉氮化硅。作為封入制冷回路41內(nèi)的制冷劑，能夠使用水、油、氣體等。

在冷卻線圈42的附近配設(shè)有冷卻線圈用溫度傳感器43。因此，放入位于冷卻線圈42附近的熔融焊料浴11內(nèi)之后的銅線3周邊的溫度調(diào)整區(qū)域的熔融焊料浴11被調(diào)整為該熔融焊料浴11的設(shè)定溫度，具體而言為焊料的熔融溫度以上的溫度、即230℃～440℃的范圍內(nèi)的任意的設(shè)定溫度。

接下來，參照圖2的控制框圖，說明本實施方式的焊料鍍覆銅線制造裝置1的控制裝置C?？刂蒲b置C由通用的微型計算機(jī)構(gòu)成。在該控制裝置C的輸入側(cè)連接有檢測熔融焊料浴11的溫度的熔融焊料浴用溫度傳感器13；檢測浸漬在熔融焊料浴11之前的銅線3的溫度的銅線用溫度傳感器35；冷卻線圈用溫度傳感器44；膜厚計8；進(jìn)行各種設(shè)定的控制面板7等。膜厚計8配設(shè)在提起用運送輥24與出口用運送輥25之間，檢測在銅線3的表面形成的焊料鍍層4的厚度。在控制裝置C的輸出側(cè)連接有對熔融焊料浴11進(jìn)行加熱的加熱器12；各運送輥21～25；輸出控制部32；循環(huán)泵43等。

利用以上的構(gòu)成，說明本實施方式所涉及的焊料鍍覆銅線制造裝置1的動作。利用控制面板7，根據(jù)使用的銅線3的種類、熔融焊料浴11的種類，設(shè)定熔融焊料浴11的溫度、銅線3的加熱溫度、銅線3的運送速度、在銅線3的表面形成的焊料鍍層4的膜厚。

而且，在將熔融焊料浴11加熱至230℃～330℃的范圍內(nèi)的任意的設(shè)定溫度的狀態(tài)下，以預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動各運送輥21～25，將銅線3從未圖示的繞線管利用入口用運送輥23和送出用運送輥22向配設(shè)在熔融焊料浴11內(nèi)的轉(zhuǎn)動用運送輥21送出。此處，送出用運送輥22如上所述兼作供電輥的功能，經(jīng)由與輸出控制部32連接的滑動件33，向與該送出用運送輥22相接觸來運送的銅線3供電。

利用該供電，從送出用運送輥22送出的銅線3在由包圍體26圍繞的直至熔融焊料浴11的運送路徑中，被由通電進(jìn)行的電阻加熱而加熱。利用該加熱處理，銅線3在浸漬到熔融焊料浴11內(nèi)之前的溫度被加熱至650℃～1020℃的范圍內(nèi)的任意的設(shè)定溫度，被軟化處理直到0.2％屈服強(qiáng)度為10MPa以下。

而且，利用送出用運送輥22放入熔融焊料浴11內(nèi)的銅線3浸漬在熔融焊料浴中，在提起的過程中在表面形成焊料鍍層4。由Cu₃Sn的層和Cu₆Sn₅的層構(gòu)成的2層金屬間化合物層以0.1μm～4.0μm的厚度形成在該焊料鍍層4與銅線的界面。由于銅線3放入熔融焊料浴11內(nèi)之前的溫度是650℃～1020℃，熔融焊料浴的溫度是230℃～330℃，因此放入熔融焊料浴11內(nèi)的銅線3附近的溫度調(diào)整區(qū)域的熔融焊料浴11的溫度存在上升的傾向。在本實施方式中，由于設(shè)置有使放入熔融焊料浴11之后的銅線3附近的溫度調(diào)整區(qū)域的溫度下降的冷卻線圈42，因此利用在該冷卻線圈42內(nèi)循環(huán)的制冷劑，銅線3附近的存在上升傾向的溫度調(diào)整區(qū)域的熔融焊料浴11的溫度被控制為230℃～440℃。因此，銅線3附近的熔融焊料浴11的熔解銅濃度也被控制為不到3％。此外，在該冷卻線圈42內(nèi)流動的制冷劑由于基于由冷卻線圈用溫度傳感器44檢測的溫度，循環(huán)泵43所進(jìn)行的制冷劑的循環(huán)量被控制，因此能夠避免熔融焊料浴11局部地低溫，焊料凝固的問題。

而且，在熔融焊料浴11內(nèi)浸漬了預(yù)定時間、具體而言為0.7秒～4.0秒的銅線3被提起用運送輥24從轉(zhuǎn)動用運送輥21大致垂直提起，經(jīng)由出口用運送輥25卷繞在未圖示的繞線管。基于由膜厚計8檢測的焊料鍍層4的厚度來控制各運送輥21～25的旋轉(zhuǎn)速度，調(diào)整銅線3的運送速度使得運送至出口用運送輥25的焊料鍍覆處理后的焊料鍍覆銅線2成為預(yù)定的膜厚。

如上所述，得到在銅線3的表面具有預(yù)定膜厚的焊料鍍層4，并且在該焊料鍍層4與銅線3的界面形成有預(yù)定厚度的2層金屬間化合物層的焊料鍍覆銅線2。

在本實施方式中，如上所述，由于設(shè)置有使放入熔融焊料浴11之后的銅線3附近的溫度下降的冷卻線圈42，因此抑制了熔融焊料浴11的局部的溫度上升，能夠抑制銅從銅線3向熔融焊料浴11內(nèi)熔解而在焊料鍍層4與銅線3的界面形成的由Sn和Cu構(gòu)成的堅硬的金屬間化合物異常生長。因此，能夠?qū)~線3的表面所形成的金屬間化合物的層形成為適當(dāng)范圍的厚度，具體而言為0.1μm～4.0μm的厚度。另外，由于能夠消除該熔融焊料浴11內(nèi)的局部溫度上升，因此能夠抑制由存在于熔融焊料浴11中的Sn和Cu構(gòu)成的金屬間化合物、特別是Cu₆Sn₅的結(jié)晶在該熔融焊料浴11中生長。因此，能夠抑制通過浸漬在該熔融焊料浴11而在銅線3的表面形成的焊料鍍層4所包含的金屬間化合物的晶粒直徑增大。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)降低焊料鍍覆銅線自身的0.2％屈服強(qiáng)度。

另外，本實施方式的焊料鍍覆銅線制造裝置1中，該冷卻線圈42對放入熔融焊料浴11內(nèi)之后的銅線3附近的熔融焊料浴冷卻，從而不降低浸漬到熔融焊料浴11之前的銅線3的溫度，且不使銅線3在熔融焊料浴11中的浸漬時間長期化，能夠得到能夠適當(dāng)確保焊料鍍層4與銅線3的粘合性的焊料鍍覆銅線。所以，本實施方式所涉及的焊料鍍覆銅線制造裝置1能夠提高焊料鍍覆銅線的生產(chǎn)效率。

＜本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線的形態(tài)＞

接下來，說明本發(fā)明的焊料鍍覆銅線2的形態(tài)。本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線2的特征在于，是利用所述焊料鍍覆銅線的制造方法或者焊料鍍覆銅線制造裝置1得到的。本發(fā)明的焊料鍍覆銅線2在銅線3的表面形成的焊料鍍層4與該銅線3的界面包括由Cu₃Sn的第1金屬化合物層5和Cu₆Sn₅的第2金屬間化合物層6構(gòu)成的2層金屬間化合物層，該金屬間化合物層的合計厚度為0.1μm～4.0μm。下面，參照圖3的概要剖視圖來說明本發(fā)明的焊料鍍覆銅線2的具體的實施方式。此外，以防萬一，事先聲明：圖3所示的各層的厚度并非示出實際的層的厚度。

本實施方式的扁狀的銅線3的厚度優(yōu)選的是0.1mm～0.3mm，寬度優(yōu)選的是0.5mm～2.0mm。在銅線3的表面形成的焊料鍍層4由含鉛的Sn-Pb合金、或者無鉛的Sn-Ag-Cu類合金、Sn-Cu類合金、其他無鉛合金等焊料構(gòu)成。該焊料鍍層4的厚度優(yōu)選的是10μm～30μm。

由在焊料鍍層4與銅線3的界面形成的2層構(gòu)成的金屬間化合物層，從銅線3的表面?zhèn)纫来斡蒀u₃Sn的第1金屬間化合物層5和Cu₆Sn₅的第2金屬間化合物層6構(gòu)成。明確區(qū)分這些金屬間化合物層5、6是困難的，由Cu₃Sn構(gòu)成的第1金屬間化合物層5是即使生長也是0.1μm左右厚度的薄層。Cu₆Sn₅的第2金屬間化合物層6是隨著熔融焊料浴11的溫度上升、或者熔融焊料浴內(nèi)的浸漬時間變長，而表面大幅生長為刺狀的層。本發(fā)明的Cu₆Sn₅的第2金屬間化合物層6是與焊料鍍層4之間具有充分粘合性的表面為細(xì)微的刺狀的層。

本發(fā)明的焊料鍍覆銅線2的由該第1金屬間化合物層5和第2金屬間化合物層6構(gòu)成的金屬間化合物層的合計厚度是0.1μm～4.0μm。這是因為這些金屬間化合物層的合計厚度超過4.0μm時，焊料鍍覆銅線2自身的0.2％屈服強(qiáng)度會超過70MPa，在太陽能電池模塊等中作為內(nèi)連接器使用時，會導(dǎo)致薄板化的太陽能電池單體翹曲、損傷，因此是不期望的。在這些金屬間化合物層的合計厚度不到0.1μm的情況下，在第2金屬間化合物層即Cu₆Sn₅的層的表面形成的細(xì)微的刺形狀的生長不足，與焊料鍍層4之間不能得到充分的粘合性。

本發(fā)明的焊料鍍覆銅線2在銅線3與焊料鍍層4之間的界面包括合計厚度為0.1μm～4.0μm的由2層構(gòu)成的金屬間化合物層，從而能夠確保銅線3與焊料鍍層4的粘合性，實現(xiàn)降低0.2％屈服強(qiáng)度。

接下來，說明本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線的實施例和比較例。

實施例

下面示出的各實施例的焊料鍍覆銅線是由本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線制造裝置制造的。在各實施例中，作為銅線，采用由厚度0.2mm，寬度2.0mm的滾軋延伸材料料構(gòu)成的銅線。作為熔融焊料浴，采用無Pb組成，熔融焊料浴的溫度設(shè)定為300℃±5℃。銅線浸漬在熔融焊料浴之前的溫度為950℃。在各實施例中，變更溫度調(diào)整裝置40的冷卻能力，將放入熔融焊料浴內(nèi)的銅線附近的溫度調(diào)整區(qū)域的焊料浴溫度設(shè)定為230℃～440℃中的任一個溫度。另外，在各實施例中，銅線向熔融焊料浴的浸漬時間設(shè)定為0.7秒～4.0秒中的任一個時間。表1示出了實施例1～實施例11的各條件。

[表1]

實施例

比較例

[比較例]

各比較例1～比較例6使用與上述的實施例同樣的銅線和熔融焊料浴，僅溫度調(diào)整區(qū)域的焊料浴溫度和/或者銅線在熔融焊料浴的浸漬時間的條件與各實施例不同，來制造焊料鍍覆銅線。各比較例的具體條件在表1與實施例一起總結(jié)示出。

[評價]

對于所述各實施例1～實施例11和比較例1～比較例6的焊料鍍覆銅線，測定了焊料鍍層的厚度、金屬間化合物層的厚度、焊料鍍覆銅線的0.2％屈服強(qiáng)度。對于焊料鍍覆銅線的0.2％屈服強(qiáng)度為70MPa以下的各實施例和比較例，進(jìn)行了焊料鍍層的粘合性試驗。

[層的厚度]

焊料鍍層的厚度和金屬間化合物層的厚度的測定是用光學(xué)顯微鏡確認(rèn)各實施例的焊料鍍覆銅線的截面來進(jìn)行的。所述表1示出各實施例和各比較例的各焊料鍍層和金屬間化合物層的平均厚度。

[0.2％屈服強(qiáng)度]

焊料鍍覆銅線的0.2％屈服強(qiáng)度是根據(jù)JIS Z 2241來測定的。所述表1示出了各實施例和各比較例的焊料鍍覆銅線的0.2％屈服強(qiáng)度。

[焊料鍍層的粘合性]

焊料鍍層的粘合性的評價使用各實施例的焊料鍍覆銅線進(jìn)行180°粘合彎曲試驗，觀察在彎曲部分有無焊料鍍層的裂痕、剝落。在表2中，在彎曲部分沒有焊料鍍層的裂痕、剝落的情況下，判定為○，在有裂痕、剝落的情況下，判定為×。表2示出了焊料鍍層的粘合性的評價。

[表2]

實施例

比較例

如表1所示，使用放入熔融焊料浴內(nèi)的銅線附近的溫度調(diào)整區(qū)域的焊料浴溫度為230℃～440℃的熔融焊料浴而得到的實施例1～實施例11的焊料鍍覆銅線的0.2％屈服強(qiáng)度都能夠降低至70MPa以下。

另外，如表1所示，能夠確認(rèn)隨著金屬間化合物層的厚度變厚，0.2％屈服強(qiáng)度上升。在將本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線用于內(nèi)連接器的情況下，該0.2％屈服強(qiáng)度為70MPa以下，理想而言優(yōu)選的是50MPa以下。因此，可知為了將0.2％屈服強(qiáng)度降低至70MPa以下，優(yōu)選的是金屬間化合物層的厚度為4.0μm以下。

如表2所示，可知使用銅線附近的溫度調(diào)整區(qū)域的焊料浴溫度為230℃～440℃的熔融焊料浴，浸漬0.7秒～4.0秒而得到的實施例1～實施例11的焊料鍍覆銅線得到了充分的鍍覆粘合性。

另一方面，如比較例6所示，在溫度調(diào)整區(qū)域的焊料浴溫度為高于440℃的450℃的情況下，即使銅線向熔融焊料浴的浸漬時間為3.2秒，也能充分得到鍍覆粘合性，但金屬間化合物層的厚度高于4.0μm，0.2％屈服強(qiáng)度高于70MPa。另外，如比較例2所示，在溫度調(diào)整區(qū)域的溫度為低于230℃的220℃的情況下，即使浸漬時間為7.0秒，金屬間化合物層的厚度也不過0.2μm，不能確認(rèn)充分的鍍覆粘合性。

由以上可知，能夠確認(rèn)：為了實現(xiàn)焊料鍍覆銅線的0.2％屈服強(qiáng)度為70MPa以下，且具有良好的鍍覆粘合性的焊料鍍覆銅線，優(yōu)選的是上述的溫度調(diào)整區(qū)域的焊料浴溫度為230℃～440℃，銅線的熔融焊料浴的浸漬時間為0.7秒～4.0秒。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

由于由本發(fā)明所涉及的焊料鍍覆銅線的制造方法和焊料鍍覆銅線制造裝置得到的焊料鍍覆銅線能夠?qū)?.2％屈服強(qiáng)度降低至70MPa以下，因此在作為太陽能電池模塊的內(nèi)連接器使用的情況下，能夠有效地消除太陽能電池單體的翹曲、損傷，且特別有效。