(57)【要約】      （修正有）【課題】高い強度及び導電率を有することができる太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材及びそれを用いたジャンクションボックスを提供する。【解決手段】太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材は、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓｎ及びＺｒの群から選択された一種以上を含有し、質量％で、Ａｇは０．００１〜０．０５％、Ｔｉは０．００１〜０．０８％、Ｎｉは０．００１〜０．５０％、Ｚｎは０．００１〜３．５％、Ｃｒは０．００１〜０．２０％、Ｆｅは０．００１〜０．２０％、Ｉｎは０．００５〜０．２０％、Ｐは０．００１〜０．１０％、Ｓｎは０．００５〜０．２０％、Ｚｒは０．００１〜０．２０％含有し、残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなり、導電率が８０％ＩＡＣＳ以上であり、所定厚さの錫１３が被覆されている。【選択図】図１
2014210955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓｎ及びＺｒの群から選択された一種以上を含有し、Ａｇは０．００１質量％以上０．０５質量％以下、Ｔｉは０．００１質量％以上０．０８質量％以下、Ｎｉは０．００１質量％以上０．５０質量％以下、Ｚｎは０．００１質量％以上３．５質量％以下、Ｃｒは０．００１質量％以上０．２０質量％以下、Ｆｅは０．００１質量％以上０．２０質量％以下、Ｉｎは０．００５質量％以上０．２０質量％以下、Ｐは０．００１質量％以上０．１０質量％以下、Ｓｎは０．００５質量％以上０．２０質量％以下、Ｚｒは０．００１質量％以上０．２０質量％以下含有し、残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなり、
導電率が８０％ＩＡＣＳ以上であり、
０．０５μｍ以上２．０μｍ以下の錫が被覆されていることを特徴とする太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材。
【請求項２】
請求項１において、
Ｓｎを０．０５質量％以上０．１５質量％以下含有し、
Ｏが０．００２０質量％以下であり、
残部Ｃｕ及び不可避的不純物がＪＩＳ  Ｈ３５１０  Ｃ１０１１に規定する不純物であることを特徴とする太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材。
【請求項３】
請求項１又は２において、
銅合金素材と被覆する錫との間に銅下地を施さないことを特徴とする太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材。
【請求項４】
太陽電池モジュールと電気接続する請求項１から３の何れか１つの太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材を加工して得られる複数の接続端子と、
前記接続端子間の電流の逆流を防止するダイオードと、
を備えることを特徴とするジャンクションボックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールなどの通電部品用材料として用いるのに好適な太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材及びそれを用いたジャンクションボックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気・電子機器などのコネクタ、スイッチ、リレー、ピン、端子、リードフレーム等の各種電子部品の通電部品に使用される材料として、銅合金が広く用いられている。近年、各種の電気・電子機器は高性能化が進行しており、この電気・電子機器の高性能化に伴い、電子部品に設置される電極数の増加や通電電流も増加し、大電流化の傾向にある。
【０００３】
一方、再生可能エネルギーの普及促進に伴って太陽光発電所（メガソーラー）などの建設が進められており、太陽光発電システムは、大電流化の方向に進んでいる。そのため、太陽電池モジュールなどの通電部品に使用される銅合金は大電流化に対応する必要があるが、大電流化に対応しようとした場合、通電部品が大型化してしまうことになる。通電部品を大型化させずに大電流化に対応するためには、高い導電率（例えば、８０％ＩＡＣＳ（ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ａｎｎｅａｌｅｄ  ｃｏｐｐｅｒ  ｓｔａｎｄａｒｄ）以上）を有することが必要である。
【０００４】
そこで、銅合金としては、従来のりん青銅、黄銅等に代表される固溶強化型銅合金から、強度、電気伝導性及び熱伝導性に優れる析出硬化型の銅合金の使用量が増加している。代表的な析出硬化型銅合金としては、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金が電子材料用途に実用化されている。この銅合金では、銅マトリックス中に微細なＮｉ−Ｓｉ系金属間化合物粒子が析出することにより強度と導電率が向上する（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金では、高強度を保持しながら５０％ＩＡＣＳ以上の導電率を達成することは難しいことから、Ｃｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系銅合金が着目されている。Ｃｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系銅合金は、コバルトシリサイド（Ｃｏ２Ｓｉ）の固溶量が少ないことから、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系の銅合金よりも高導電率化できるという利点がある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２１４０８７号公報
【特許文献２】特開２００９−２４２８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、Ｃｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系銅合金では、電気・電子機器の大電流化に求められる高い導電率（例えば、８０％ＩＡＣＳ以上）の接続端子やコネクタなどの通電部品を達成することは現状では難しい。
【０００８】
また、電気・電子機器の大電流化に伴って接続端子やコネクタなどの通電部品は発熱により不具合が生じる虞があるために、放熱しやすい材質のものが求められている。
【０００９】
また、電気・電子機器の接続端子、コネクタなどに使用される銅合金には、合金の基本特性として高い強度、高い電気伝導性又は熱伝導性を両立させることが要求される。また、これらの特性以外にも、曲げ加工性、耐応力緩和特性、耐熱性、めっきとの密着性、はんだ濡れ性、エッチング加工性、プレス打ち抜き性、耐食性等が求められている。
【００１０】
そのため、電気・電子機器の大電流化に伴い電気・電子部品の通電材料として、高い機械的強度及び高い導電率を有する銅合金材料が切望されている。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高い強度及び導電率を有することができる太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材及びそれを用いたジャンクションボックスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明者らは太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材及びそれを用いたジャンクションボックスについて鋭意研究をした。その結果、銅に対してＡｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓｎ及びＺｒの群から選択された一種以上を所定範囲の含有量となるように調整した銅合金の表面に錫を被覆することで得られる銅合金錫めっき材の強度及び導電率を高くできることを見出した。本発明は、係る知見に基づいて完成されたものである。
【００１３】
本発明の太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材は、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓｎ及びＺｒの群から選択された一種以上を含有し、Ａｇは０．００１質量％以上０．０５質量％以下、Ｔｉは０．００１質量％以上０．０８質量％以下、Ｎｉは０．００１質量％以上０．５０質量％以下、Ｚｎは０．００１質量％以上３．５質量％以下、Ｃｒは０．００１質量％以上０．２０質量％以下、Ｆｅは０．００１質量％以上０．２０質量％以下、Ｉｎは０．００５質量％以上０．２０質量％以下、Ｐは０．００１質量％以上０．１０質量％以下、Ｓｎは０．００５質量％以上０．２０質量％以下、Ｚｒは０．００１質量％以上０．２０質量％以下含有し、残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなり、導電率が８０％ＩＡＣＳ以上であり、０．０５μｍ以上２．０μｍ以下の錫が被覆されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の好ましい態様として、Ｓｎを０．０５質量％以上０．１５質量％以下含有し、Ｏが０．００２０質量％以下であり、残部Ｃｕ及び不可避的不純物がＪＩＳ  Ｈ３５１０  Ｃ１０１１に規定する不純物であることが好ましい。
【００１５】
本発明の好ましい態様として、銅合金素材と被覆する錫との間に銅下地を施さないことが好ましい。
【００１６】
本発明のジャンクションボックスは、太陽電池モジュールと電気接続する上記の太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材を加工して得られる複数の接続端子と、接続端子間の電流の逆流を防止するダイオードと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高い強度及び導電率を有することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本実施形態に係る太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材の断面模式図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材を用いて得られる接続端子を備えるジャンクションボックスを適用する太陽光発電システムの概略構成図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材を用いて得られる接続端子を備えるジャンクションボックスを適用する太陽光発電システムの太陽電池モジュールの概略構成図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材を用いて得られる接続端子を備えるジャンクションボックスの構成図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材を用いて得られる接続端子の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を好適に実施するための形態（以下、実施形態という。）につき、詳細に説明する。尚、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。
【００２０】
＜太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材＞
本実施形態に係る太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材（以下、「本実施形態の銅合金錫めっき材」という。）は、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓｎ及びＺｒの群から選択された一種以上を所定量含有し、残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなる銅合金の表面に所定厚さの錫が被覆されているものであり、導電率が８０％ＩＡＣＳ以上である。
【００２１】
（銅合金）
本実施形態に係る銅合金（以下、「本実施形態の銅合金」という。）は、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓｎ及びＺｒの群から選択された一種以上を所定量含有し、残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなるものである。また、Ｓｎを０．０５質量％以上０．１５質量％以下含有し、Ｏが０．００２０質量％以下であり、残部Ｃｕ及び不可避的不純物がＪＩＳ  Ｈ３５１０  Ｃ１０１１に規定する不純物であることが好ましい。銅合金が上記の組成であり、特にＯの含有量を０．００２０質量％以下に制御することにより、めっき耐熱剥離性をより向上させることができる。
【００２２】
（各添加元素の添加量及びその作用）
Ａｇの添加量は、０．００１質量％以上０．０５質量％以下であり、好ましくは０．００５質量％以上０．０２質量％である。Ａｇを上記範囲内で添加することにより、導電性を劣化させずに強度を向上させることができる。Ａｇの添加量が０．００１質量％未満では導電性を劣化させずに強度を向上させる効果は得られず、０．０５質量％を超えると強度は向上するものの、曲げ加工性が劣化し、原料コストも高騰するため好ましくない。
【００２３】
Ｔｉの添加量は、０．００１質量％以上０．０８質量％以下であり、好ましくは０．００５質量％以上０．０５質量％以下である。Ｔｉを上記範囲内で添加することにより、強度を向上させることができる。Ｔｉの添加量が０．００１質量％未満では強度を向上させる効果は得られず、０．０８質量％を超えると著しく導電率が低下するため好ましくない。
【００２４】
Ｎｉの添加量は、０．００１質量％以上０．５０質量％以下であり、好ましくは０．０５質量％以上０．２０質量％以下である。Ｎｉを上記範囲内で添加することにより、強度及び耐食性を向上させることができる。Ｎｉの添加量が０．００１質量％未満では強度及び耐食性を向上させる効果は得られず、０．５０質量％を超えると曲げ加工性が低下するため好ましくない。
【００２５】
Ｚｎの添加量は、０．００１質量％以上３．５質量％以下であり、好ましくは０．０５質量％以上０．３０質量％以下である。Ｚｎを上記範囲内で添加することにより、強度及びめっき耐熱剥離性を向上させることができる。Ｚｎの添加量が０．００１質量％未満では強度及びめっき耐熱剥離性を向上させる効果が得られず、３．５質量％を超えると導電率が低下するため好ましくない。なお、Ｚｎの添加量の上限は、他の添加元素の添加量によって増減させることが好ましい。また、導電率が著しく低下しなければＺｎの添加量は最大３．５質量％まで可能であるが、他の元素と共添し、導電率が８０％ＩＡＣＳより低下してしまう場合には、添加量を減らすことが好ましい。
【００２６】
Ｃｒの添加量は、０．００１質量％以上０．２０質量％以下であり、好ましくは０．００５質量％以上０．１５質量％以下である。Ｃｒを上記範囲内で添加することにより、導電率を低下させずに強度を向上させることができる。この理由として、Ｃｒは、Ｃｕ中に固溶する量が極めて少ないため、銅合金中に第二相として析出することにより、導電率を低下させずに強度を向上させることができる。Ｃｒの添加量が０．００１質量％未満では導電率を低下させずに強度を向上させる効果が得られず、０．２０質量％を超えると製造性及び加工性が劣化するため好ましくない。
【００２７】
Ｆｅの添加量は、０．００１質量％以上０．２０質量％以下であり、好ましくは０．００５質量％以上０．１５質量％以下である。Ｆｅを上記範囲内で添加することにより、強度を向上させることができる。また、Ｆｅは微量の添加でも強度を向上させる効果に優れる。Ｆｅの添加量が０．００１質量％未満では強度を向上させる効果が得られず、０．２０％を超えるとＣｕ中に粗大な析出物が生成して曲げ加工性を劣化させるので好ましくない。
【００２８】
Ｉｎの添加量は、０．００５質量％以上０．２０質量％以下であり、好ましくは０．０１質量％以上０．１５質量％以下である。Ｉｎを上記範囲内で添加することにより、導電率を低下させることなく強度を向上させることができる。Ｉｎの添加量が０．００５質量％未満では強度を向上させる効果が得られず、０．２０質量％を超えると導電率が低下するため好ましくない。
【００２９】
Ｐの添加量は、０．００１質量％以上０．１０質量％以下であり、好ましくは０．００３質量％以上０．０８質量％以下である。Ｐを上記範囲内で添加することにより、合金中の酸を低下させて製造性を向上させと共に耐食性を向上させることができる。この理由としてＰは、銅合金の溶解鋳造時に脱酸剤として作用するため、合金中の酸を低下させて製造性を向上させると共に耐食性を向上させることができる。Ｐの添加量が０．００１質量％未満では合金中の酸を低下させて製造性を向上させると共に耐食性を向上させる効果が得られず、０．１０質量％を超えると導電率が低下すると共に熱間加工性が劣化する虞があるため好ましくない。
【００３０】
Ｓｎの添加量は、０．００５質量％以上０．２０質量％以下であり、好ましくは０．００５質量％以上０．１５質量％以下であり、より好ましくは０．０５質量％以上０．１５質量％以下である。Ｓｎを上記範囲内で添加することにより、導電率をあまり低下させることなく強度を向上させることができる。また、製造性及び曲げ加工性を劣化させることがなく、耐食性及びはんだ付け性の劣化も少ない。また、Ｓｎの添加量を０．００５質量％以上０．２０質量％以下とすることにより上述した作用効果を十分に発揮させることができる。Ｓｎの添加量が０．００５質量％未満では上述した添加効果は得られず、０．２０質量％を超えると導電性が低下するので好ましくない。
【００３１】
Ｚｒの添加量は、０．００１質量％以上０．２０質量％以下であり、好ましくは０．００５質量％以上０．１５質量％以下である。Ｚｒを上記範囲内で添加することにより、強度を向上させることができる。この理由として、Ｚｒは、銅中でＺｒ、Ｃｕ−Ｚｒ化合物として析出することにより、強度を向上させることができる。Ｚｒの添加量が０．００１質量％未満では強度を向上させる効果が得られず、０．２０質量％を超えると粗大な析出物が生成して、製造性及び曲げ加工性を劣化させるため好ましくない。
【００３２】
銅合金中の固溶元素の含有割合は、例えば、ＪＩＳ  Ｈ３５１０に規格される化学分析方法を用いることができる。また、例えば、公知の分析方法又は分析装置等を用いることができ、分析装置として、例えば、高周波誘導結合（ＩＣＰ）質量分析装置を用いて測定することができる。
【００３３】
本実施形態の銅合金の素材には、無酸素銅ベースの不純物が含有される合金を用いることができる。銅合金を無酸素銅ベースとすることにより、合金中のＣｕ２Ｏの生成が抑制されるためＣｕ２Ｏ起因の表面欠陥（ピンホール）が少なくなる。また、上述した各添加元素の組み合わせによっては、めっき耐熱剥離性を向上させることができる。特に、Ｓｎを上述した範囲内で含有する銅合金においては、めっき耐熱剥離性を向上させる効果が大きい。
【００３４】
（不可避的不純物）
上記銅合金中の不可避的不純物は、ＪＩＳ  Ｈ３５１０  Ｃ１０１１に規定する不純物であることが好ましい。また、不可避的不純物の含有量は、ＪＩＳ  Ｈ３５１０に規格する無酸素銅、又はＪＩＳ  Ｈ３１００に規格する無酸素銅と同一であるのが好ましい。これらの不純物としては、例えば、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｎｄ、Ｉｎ、Ｐｄ、Ｔｅ等を挙げることができる。
【００３５】
このように、本実施形態の銅合金は、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓｎ及びＺｒよりなる群から選ばれる１種以上の元素の添加量を調整することにより、得られる銅合金の導電率を８０％ＩＡＣＳ以上、好ましくは１００％ＩＡＣＳ以上とすることができる。
【００３６】
また、本実施形態の銅合金は、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓｎ及びＺｒよりなる群から選ばれる１種以上の元素の添加量を調整することにより、得られる銅合金の強度を４００ＭＰａ以上、好ましくは５００ＭＰａ以上とすることができる。ここで、強度とは圧延平行方向の引っ張り試験を行って０．２％耐力（ＹＳ：ＭＰａ）を測定した値である。
【００３７】
また、本実施形態の銅合金は、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓｎ及びＺｒよりなる群から選ばれる１種以上の元素の添加量を調整することにより、得られる銅合金は８０％ＩＡＣＳ以上の高導電率で高い熱伝導率を維持できる。
【００３８】
（錫めっき）
本実施形態の銅合金錫めっき材は、電気・電子部品の材料に適用する場合にははんだ濡れ性を向上させるため、銅合金の表面に０．０５μｍ以上２．０μｍ以下の錫が被覆されることが好ましい。また、銅合金錫めっき材は、銅合金と被覆する錫との間に銅下地を施さないことが好ましい。
【００３９】
図１は、本実施形態の錫が被覆された銅合金錫めっき材の断面模式図である。図１に示すように、本実施形態の銅合金１１の表面には、銅合金１１の上に錫（Ｓｎ）めっき層１３が形成されている。錫めっき層１３の形成は、電気めっき後リフロー処理を行う。錫めっき層１３の形成方法としては、例えば、銅合金１１の表面に、下地めっき（Ｃｕめっき）層１２、錫めっき層１３の順で電気めっきを施し、その後、リフロー処理を施して得ることができる。このリフロー処理により、Ｃｕめっき層１２とＳｎめっき層１３が反応してＳｎ−Ｃｕ合金相１２が形成され、めっき層構造は、表面側よりＳｎ相１３、Ｓｎ−Ｃｕ合金相１２、Ｃｕ相１１となる。ここで、リフロー処理とは、電着した錫めっき皮膜を加熱して一旦溶融することによって、めっき時の応力（歪み）を除き、下地金属との拡散層を形成することで時間の経過に伴いウィスカー（針状金属結晶）が成長する要因である圧縮残留応力を除去するものである。なお、Ｃｕ下地に替えて、Ｎｉ下地、Ｎｉ下地とＣｕ下地を併用したものを用いることも可能である。
【００４０】
また、銅合金錫めっき材は、上述した銅合金１１の表面に、下地めっき（Ｃｕめっき）層１２を施さないようにすることが更に好適である。本実施形態の銅合金錫めっき材は、上述したＣｕ下地めっきを施さないことにより、より高い強度及びより高い導電率を有することができる。
【００４１】
銅合金錫めっき材は、電気めっきにより銅合金表面に錫を被覆するので、浸漬して錫を被覆する溶融めっきに比べて、錫めっき層１３を薄く均一に形成することが可能である。また、本実施形態の銅合金錫めっき材は、電気めっき後にリフロー処理を行うので、表面をより平滑にすることができる。
【００４２】
銅合金錫めっき材のリフロー処理後のＳｎ相１３の平均厚みは０．０５μｍ以上２．０μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以上１．５μｍ以下がより好ましい。Ｓｎ相１３が０．０５μｍ未満になると全てのＳｎが下地金属と合金化してはんだ濡れ性が低下し、２．０μｍを超えるとコネクタ等の挿入抜去力が高くなり、組立て作業が困難になる。
【００４３】
Ｓｎ−Ｃｕ合金相１２の平均厚みは、０．０５μｍ以上２．０μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以上１．５μｍ以下がより好ましい。Ｓｎ−Ｃｕ合金相１２は硬質なため、０．０５μｍ以上の厚さで存在するとコネクタなどの挿入力の低減に寄与する。一方、Ｓｎ−Ｃｕ合金相１２の厚さが２．０μｍを超えると、Ｓｎ−Ｃｕ合金層は脆いため、曲げ加工時に割れが発生する。
【００４４】
銅合金錫めっき材は、電気めっきによる錫めっき層の平均厚みを上記範囲内とすることで、錫めっきの機能を満足させると共に錫めっき膜厚を薄くすることができる。そのため錫めっきの使用量を低減でき、錫めっきのコストを低減することが可能となる。
【００４５】
また、銅合金錫めっき材の表面の錫めっき層の厚さを薄くできることで、コネクタ等の挿入抜去力を低減することができる。
【００４６】
本実施形態の銅合金錫めっき材は、銅合金表面に錫を被覆することにより、はんだ濡れ性が向上するため接続端子、コネクタなどの電気・電子部品として用いる際にはんだ接続を確実に行うことができる。よって、本実施形態の銅合金錫めっき材は、電気・電子部品の通電材料として好適に用いることができる。また、本実施形態の銅合金錫めっき材は、特に太陽電池モジュールのコネクタ用材料及び太陽電池モジュールの接続端子用材料として好適に用いることができる。
【００４７】
＜太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材の製造方法＞
本実施形態に係る銅合金及び銅合金圧延板の製造方法としては、例えば、タフピッチ銅又は無酸素銅を主原料とし、上記の化学成分その他を添加した組成を木炭被覆下で大気溶解し、インゴット（鋳塊）を作製する。本実施形態の銅合金は、例えば、不純物元素が無酸素銅ＪＩＳ  Ｈ３５１０  Ｃ１０１１又はＪＩＳ  Ｈ３１００  Ｃ１０２０で規格される原料（銅）を用い、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎと、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓｎ及びＺｒの群から選択された一種以上を溶解し、所定量の、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓｎ及びＺｒの群から選択された一種以上と、残部Ｃｕ及び不可避的不純物がＪＩＳ  Ｈ３５１０  Ｃ１０１１に規定する不純物を含む所望の組成を有する溶湯を得て、インゴットに鋳造する。そして、得られたインゴットを、例えば９５０℃以上１０５０℃以下で１時間以上５時間以下加熱した後、熱間圧延を行い、板状の銅合金素材を得る。通常、熱間圧延して得られる銅合金素材の仕上げ厚さは５ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度である。
【００４８】
次に、インゴットを熱間圧延した後、熱処理と冷間圧延を繰り返し所望の厚さの銅合金を作製する。熱処理は、例えば６００℃以上９００℃以下で材料を１０秒以上３００秒以下加熱する。最適な熱処理温度、時間は、添加元素の種類、量により異なる。最終熱処理後は、強度を向上させるため、冷間圧延を行うことも可能である。
【００４９】
冷間圧延を行った後、冷間圧延して得られた銅合金素材の歪取り焼鈍（低温焼鈍）を行う。歪取り焼鈍は必ずしも行う必要はない。歪取り焼鈍を行う場合、歪取り焼鈍の条件は慣用的な条件であればよく、例えば、２００℃以上６００℃以下で１０秒以上３００秒以下行う。このとき、適宜温度や時間を調節する。
【００５０】
その後、銅合金素材の表面に上述したように錫めっきを平均厚さが０．０５μｍ以上２．０μｍ以下となるように施すことで銅合金錫めっき材とすることができる。
【００５１】
このようにして得られた銅合金錫めっき材及び銅合金錫めっき材の圧延板は、高い強度、高い導電率、高い熱伝導率を有することができる。従って、本実施形態の銅合金錫めっき材は、高い導電率と高い熱伝導率を有し、大電流化に対応可能なほど十分な導電率と熱伝導率とを有することができる。さらに、所定量のＡｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓｉ及びＺｒよりなる群から選ばれる１種以上の元素を添加することにより、高い強度を有することができる。
【００５２】
本実施形態の銅合金錫めっき材は、ばね用材料（条）の種々の形態とすることができる。例えば、本実施形態の銅合金錫めっき材をばね材用の条とした場合、リードフレーム、コネクタ、ピン、端子、リレー、スイッチ等の電気部品に適用可能である。例えば、コネクタや端子としては、公知のあらゆる形態、構造のものに適用できる。コネクタは、例えば、オス（ジャック、プラグ）とメス（ソケット、レセプタクル）とからなっている。また、端子は、例えば、串状の多数のピンが並設され、他のコネクタと嵌合した際に端子同士が電気的に接触するよう、適宜折り曲げられてバネのようになっている。
【００５３】
本実施形態の銅合金錫めっき材は、例えば、太陽電池モジュールの通電部品であるコネクタ及び接続端子として好適に用いることができる。このコネクタ及び接続端子は、本実施形態の銅合金錫めっき材を加工して得ることができる。本実施形態の銅合金錫めっき材を加工して得られるコネクタ及び接続端子は、例えば、太陽電池モジュールのコネクタ及びジャンクションボックスの接続端子として好適に用いることができる。
【００５４】
このように、本実施形態の銅合金錫めっき材を加工して得られるコネクタ及び接続端子は、太陽電池モジュールの通電部品として高い強度と高い導電率とを有するため、太陽電池モジュールの大電流化に対応することができる。また、本実施形態の銅合金錫めっき材を加工して得られるコネクタ及び接続端子は、高い熱伝導率を有するため、太陽電池モジュールの大電流化に伴って発熱量が多くなっても放熱板のような機能を有し速やかに放熱することができる。
【００５５】
＜太陽光発電システム＞
次に、本実施形態に係る銅合金錫めっき材を用いて得られる接続端子を備えるジャンクションボックスを適用する太陽光発電システムについて説明する。図２は、本実施形態に係る銅合金錫めっき材を用いて得られる接続端子を備えるジャンクションボックスを適用する太陽光発電システムの概略構成図である。図３は、本実施形態に係る銅合金錫めっき材を用いて得られる接続端子を備えるジャンクションボックスを適用する太陽光発電システムの太陽電池モジュールの概略構成図である。
【００５６】
図２、３に示すように、本実施形態に係る銅合金錫めっき材を用いて得られる接続端子を備えるジャンクションボックスを適用する太陽光発電システム２０は、太陽電池モジュール２１を複数枚、直・並列接続して形成した太陽電池アレイ２２と、太陽電池モジュール２１から外部出力するためのケーブル３１が接続されるジャンクションボックス２３と、太陽電池アレイ２２からの電力ケーブルを接続する逆流防止素子と直流遮断器を備えた接続箱２４と、太陽電池アレイ２２からの直流発電電力を交流変換する変換部を有するパワーコンディショナー２５と、外部の系統電力と接続される分電盤２６とを有する。
【００５７】
図３に示すように、太陽電池モジュール２１は、光を電気エネルギーに変換するための太陽電池と、太陽電池モジュール２１から外部出力するためのケーブル３１が接続されるジャンクションボックス２３とを有する。太陽電池はガラス等の透光性を有する支持基板上に太陽電池からなる複数のソーラーセルを並べて樹脂等で封入したものであり、支持基板を透過した光を電気エネルギーに変換するようになっている。なお、ソーラーセルは多結晶シリコン太陽電池や単結晶シリコン太陽電池であってもよく、或いは小型の絶縁基板上に形成されたアモルファスシリコン太陽電池等であってもよい。また、太陽電池はこの構造に限定されず、公知のものを適宜採用することができる。
【００５８】
図３に示すように、ジャンクションボックス２３は、カバー４３により水密性を維持するようにシール材等によりシールされて太陽電池モジュール２１の裏面に設けられている。ジャンクションボックス２３には、隣り合う太陽電池モジュール２１と接続すると共に接続箱２４と接続するためのケーブル３１が接続される。ケーブル３１の他端はそれぞれ雄コネクタ（プラグ）３２と雌コネクタ（ソケット）３３とが設けられている。
【００５９】
図４は、本実施形態に係る銅合金錫めっき材を用いて得られる接続端子を備えるジャンクションボックスの構成図である。図４に示すように、ジャンクションボックス２３は、太陽電池モジュール２１からのケーブルを電気接続するための接続端子４１と、接続端子４１間のバイパス機能と逆電流防止機能を果たすダイオード４２とを備える。ジャンクションボックス２３は、水密性を維持するためにシール材を有するカバー４３により密閉される。
【００６０】
ジャンクションボックス内には、太陽電池モジュール２１のプラス電極線及びマイナス電極線に電気接続される２対の接続端子４１（４個の端子）が並列に配設されている。そして、隣り合う各接続端子４１の間には電流の逆流を防止するダイオード４２が設けられている。この接続端子４１は上述した本実施形態の銅合金錫めっき材を加工して得られるものである。なお、接続端子４１は２対に限ることはなく１対以上であればよい。
【００６１】
ケーブル３１は、ジャンクションボックスと外部の接続箱２４を接続、又は隣の太陽電池モジュール２１と接続するもので、図３に示すようにケーブル３１の他端はそれぞれ雄コネクタ（プラグ）３２と雌コネクタ（ソケット）３３とが設けられている。これらの雄コネクタ（プラグ）３２と雌コネクタ（ソケット）３３は上述した本実施形態の銅合金錫めっき材を加工して得ることができる。また、コネクタ３２、３３の形状は、公知のあらゆる形状とすることができる。
【００６２】
図５は、本実施形態に係る銅合金錫めっき材を用いて得られる接続端子の構成図である。図５に示すように、接続端子４１は、支持フレーム５１と、支持フレーム５１の側壁５２に回転軸５３により回転可能に支持された弾性部材５４と、弾性部材５４を支持フレーム５１に係止するストッパ５５と、太陽電池モジュール２１（図３参照）からのケーブルを弾性部材５４と支持フレーム５１の間に挟み込んで固定するベース面５６とを有する。
【００６３】
弾性部材５４は、ベース面５６と対向する側が折れ曲がった板状の弾性体であり、支持フレーム５１の側壁５２に回転軸５３により回転可能に支持されている。太陽電池モジュール２１のプラス電極線及びマイナス電極線は、ベース面５６に配置され、弾性部材５４を回転させて支持フレーム５１のストッパ５５に係止することによって、弾性部材５４のベース面５６と弾性部材５４の対向する面との間で電極線を圧接接続する。
【００６４】
なお、接続端子４１の形状は、上述したものに限定されるものではなく、公知のあらゆる接続端子４１の形状とすることができる。
【００６５】
本実施形態のコネクタ３２、３３及び接続端子４１は、上述した本実施形態の銅合金錫めっき材を加工して得られるものであるため、８０％ＩＡＣＳ以上の高い導電率を有する。よって、本実施形態のコネクタ３２、３３及び接続端子４１は、通電部品として高い導電率を有するため太陽電池モジュール２１の大電流化に対応することができる。
【００６６】
また、本実施形態のコネクタ３２、３３及び接続端子４１は、本実施形態の銅合金錫めっき材を加工して得られるものであるため、４００ＭＰａ以上の高い機械的強度を有する。よって、本実施形態の銅合金錫めっき材を太陽電池モジュール２１のジャンクションボックス２３の接続端子４１の弾性部材５４に加工した場合に、耐久性に優れる太陽電池モジュール２１の通電部品として用いることができる。
【００６７】
また、本実施形態のコネクタ３２、３３及び接続端子４１は、銅合金表面に錫が被覆された本実施形態の銅合金錫めっき材を加工して得られるものであるため、はんだ濡れ性に優れる。よって、本実施形態の接続端子４１は、太陽電池モジュール２１のジャンクションボックス２３の通電部品として用いる際にはんだ接続を確実に行うことができ、太陽電池モジュール２１の通電部品として好適に用いることができる。
【００６８】
また、本実施形態のコネクタ３２、３３及び接続端子４１は、本実施形態の銅合金錫めっき材を加工して得られるものであるため、８０％ＩＡＣＳ以上の高い導電率を維持できることから高い熱伝導率を有する。よって、本実施形態のコネクタ３２、３３及び接続端子４１は、太陽電池モジュール２１の大電流化に伴って発熱量が多くなっても放熱板のような機能を有し速やかに放熱することができる。さらに、本実施形態の銅合金錫めっき材の表面に被覆される錫めっき層の厚さを薄くすることで、銅合金からの熱の放出を妨げることがないため、放熱性に優れるコネクタ３２、３３及び接続端子４１とすることができる。なお、本実施形態のコネクタ３２、３３及び接続端子４１の形状をヒートシンクのように放熱性に優れるように形成することで放熱性能を向上させることができる。
【００６９】
接続箱２４は、太陽電池アレイ２２にて発電された電力を集電するためのものである。パワーコンディショナー２５は、接続箱２４から入力される直流電力を交流電力に変換するためのものである。なお、パワーコンディショナー２５に、接続箱２４からの電力ケーブルを接続する逆流防止素子と直流遮断器を備えてもよい。分電盤２６は、パワーコンディショナー２５から入力される交流電力を系統電力（又は商用電力系統）に対して接続するためのものである。
【００７０】
このように、本実施形態のコネクタ３２、３３及び接続端子４１は、本実施形態の銅合金錫めっき材を加工して得られるものである。よって、本実施形態のコネクタ３２、３３及び接続端子４１は、太陽電池モジュール２１の通電部品として高い導電率と高い熱伝導率とを有するため太陽電池モジュール２１の大電流化に対応することができる。また、本実施形態の銅合金錫めっき材は、銅合金表面に所定の厚さの錫を被覆しておりはんだ濡れ性に優れるため、太陽電池モジュール２１の通電部品材料として用いる際にはんだ接続を確実に行うことができると共に、銅合金錫めっき材からの熱の放出を妨げることがないため、放熱性に優れる太陽電池モジュール２１の通電部品材料として好適に用いることができる。
【００７１】
また、本実施形態のジャンクションボックス２３は、本実施形態の銅合金錫めっき材を加工して得られる接続端子４１を備えるものである。よって、本実施形態のジャンクションボックス２３は、通電部品として高い導電率を有する接続端子４１を備えるため太陽電池モジュール２１の大電流化に対応することができると共に、高い機械的強度を有するため耐久性に優れる。
【００７２】
また、本実施形態の太陽光発電システム２０は、本実施形態の銅合金錫めっき材を加工して得られる接続端子４１を備えたジャンクションボックス２３を備えるものであるため、耐久性に優れると共に太陽電池モジュール２１の大電流化に対応することができる。
【００７３】
以上、本発明の太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材及びそれを用いたジャンクションボックスについて詳細に説明したが、本発明は上記の例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、各種の変更および改良を行ってもよい。
【実施例】
【００７４】
本発明の内容を実施例及び比較例を用いて以下に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７５】
＜実施例１〜１５、比較例１〜７＞
［試験片の作製］
高周波誘導溶解炉を用いてアルゴン雰囲気中でＪＩＳ  Ｈ３５１０  Ｃ１０１１に規格した無酸素銅に対して表１に示す各成分を表１に示す質量比（質量％）で添加し、溶銅温度を１３００℃に調整した後、溶湯を鋳型（材質：鋳鉄）を使用して厚さ３０ｍｍのインゴットに鋳造した。次いで、７００℃〜９５０℃で１．５時間加熱後、熱間圧延を行ない９ｍｍ厚さの板を得た。その後、片面１ｍｍ表面を削った後２ｍｍまで冷間圧延し、６００℃〜８００℃で２０秒〜１２０秒焼鈍し、酸洗にて表面の酸化皮膜を除去後、冷間圧延にて所定の厚さに圧延し、６００℃〜８００℃で２０秒〜１２０秒焼鈍して結晶粒径を１５μｍに調整し、種々の加工度で最終の冷間圧延を行い０．３ｍｍ厚の板を得た。なお、Ｃｒ、Ｚｒを含有する合金は、０．３ｍｍまでの冷間圧延後、時効処理を行った。
【００７６】
その後、表面を研磨紙（＃８００）で研磨し、表面酸化膜を除去した。そして、アルカリ水溶液中で試料をカソードとして電解脱脂を行った（電流密度：７．５Ａ／ｄｍ２；脱脂剤：水酸化ナトリウム１０ｇ／Ｌ、炭酸ナトリウム３０ｇ／Ｌ、メタ珪酸ナトリウム７ｇ／Ｌ、残部水；温度：８０℃；時間６０秒）。１０質量％硫酸水溶液を用いて酸洗後、Ｃｕ、Ｎｉ下地めっき、Ｓｎめっきを行なった。一部の試験片については２５０℃の溶融Ｓｎ浴に７秒間浸漬し、溶融Ｓｎめっきを行った。各めっき条件、リフロー処理方法を以下に示す。
【００７７】
［Ｃｕ下地めっき条件］
・めっき浴組成：硫酸６０ｇ／Ｌ、硫酸銅２００ｇ／Ｌ、残部水
・めっき浴温度：２５℃
・電流密度：５．０Ａ／ｄｍ２
【００７８】
［Ｎｉ下地めっき条件］
・めっき浴組成：硫酸ニッケル２５０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル４５ｇ／Ｌ、ホウ酸３０ｇ／Ｌ
・めっき浴温度：５０℃
・電流密度：５．０Ａ／ｄｍ２
【００７９】
［Ｓｎめっき条件］
・めっき浴組成：硫酸第１錫４０ｇ／Ｌ、硫酸６０ｇ／Ｌ、クレゾールスルホン酸４０ｇ／Ｌ、ゼラチン２ｇ／Ｌ、β−ナフトール１ｇ／Ｌ、残部水
・めっき浴温度：２０℃
・電流密度：１．５Ａ／ｄｍ２
上記の各めっき条件における各めっき厚さは、電着時間により調整した。
【００８０】
［リフロー処理］
温度を４００℃、雰囲気ガスを窒素（酸素１ｖｏｌ％以下）に調整した加熱炉中に、試験片を５秒〜３０秒間挿入し水冷した。
【００８１】
＜特性の評価＞
このようにして得られた各試験片につき、導電率、０．２％耐力、曲げ加工性、はんだ付け性、めっき耐熱剥離性の各種特性の評価を以下に示す方法により行った。
【００８２】
［導電率］
圧延方向と平行方向に１０ｍｍ幅の試験片を採取し、四端子法で測定した。導電率は８０％ＩＡＣＳ以上であれば良好と判断した。
【００８３】
［０．２％耐力］
ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠して、試験片の引張方向が圧延方向と平行になるようにして引張試験を行い、０．２％耐力を測定した。０．２％耐力は４２５ＭＰａ以上であれば良好と判断した。
【００８４】
［曲げ加工性］
ＪＩＳ  Ｈ３１３０に準拠して、Ｂａｄｗａｙ（曲げ軸が圧延方向と同一方向）のＷ曲げ試験を行い、Ｗ字型の金型を用いて曲げ半径を変化させ、割れの発生しない最小曲げ半径（Ｒ）と厚さ（ｔ）の比（Ｒ／ｔ）を求めた。曲げ加工性はＲ／ｔが１．０以下であれば良好であり「○」と判定し、それ以外は「×」と判定した。
【００８５】
［はんだ付け性（はんだ濡れ性）］
ＪＩＳ  Ｃ６００６８のはんだ付け試験方法（平衡法）に準じ、得られた試験片（リフローＳｎめっき）と鉛フリーはんだとの濡れ性を評価した。試験片は幅１０ｍｍ×長さ５０ｍｍの短冊状試験片とし、試験は沸騰蒸気中に１時間暴露後、フラックスとして２５％ロジンーエタノールに長さ２０ｍｍの部分を５秒間浸漬し、レスカ社製ＳＡＴ−２０ソルダチェッカーを用い、下記条件で行った。得られた荷重／時間曲線からゼロクロスタイムを求めた。濡れ性はゼロクロスタイムが６秒以下なら「○」、６秒を超える場合は「×」と判定した。
【００８６】
（はんだ付け条件）
はんだ組成：Ｓｎ−３．０％Ａｇ−０．５％Ｃｕ（千住金属工業社製）、はんだ温度：２５０℃、はんだ浸漬速さ：４ｍｍ／ｓ、はんだ浸漬深さ：２ｍｍ、はんだ浸漬時間：１０秒で行った。
【００８７】
［めっき耐熱剥離性］
１０ｍｍ幅に切断したＳｎめっき後の試料を１０５℃にて加熱し、１００時間毎に取出して繰返し１８０°密着曲げを１回行い、曲げ部でのめっき剥離の有無を調べ、剥離が発生した時間を調査した。時間が１０００時間以上であれば良好と判断した。
【００８８】
上述の試験によって得られた各実施例及び比較例に係る銅合金錫めっき材の導電率、０．２％耐力、曲げ加工性、はんだ付け性及びめっき耐熱剥離性の各特性を表１に示す。
【００８９】
【表１】
2014210955.tif 000003
【００９０】
表１に示す結果から、実施例１〜１５では、何れにおいても導電率が８０％ＩＡＣＳ以上であり、０．２％耐力が４２５ＭＰａ以上であり、曲げ加工性（Ｒ／ｔ）が１以下で「○」であり、はんだ付け性が「○」、めっき耐熱剥離性が１０００時間以上であり、実施例１〜１５は、導電率、０．２％耐力、曲げ加工性、はんだ付け性及びめっき耐熱剥離性の何れも良好であることが確認された。
【００９１】
これに対し、Ｐを０．０２％添加した比較例１は０．２％耐力が低下し、タフピッチ銅に溶融めっきを施した比較例２、３は溶融めっき時の熱により軟化して０．２％耐力が低下した。比較例４、５はタフピッチ銅、無酸素銅に強度を向上させるため、最終冷間圧延前の焼鈍を省略し、厚さ２ｍｍでの焼鈍後、８５％の加工度で０．３ｍｍまで冷間圧延した試験片で、０．２％耐力は目標を満足するものの、曲げ加工性が劣化した。比較例６、７はＴｉ、Ｐの添加量が多すぎるため、めっき耐熱剥離性が劣化した。したがって、比較例１〜７は、導電率、０．２％耐力、曲げ加工性、はんだ付け性及びめっき耐熱剥離性の何れかが劣ることが確認された。
【００９２】
よって、銅合金錫めっき材は、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓｎ及びＺｒよりなる群から選ばれる１種以上の元素の添加量を所定範囲内とすることで、銅合金錫めっき材の導電率を損なわずに強度（０．２％耐力）、曲げ加工性、はんだ付け性及びめっき耐熱剥離性を向上させることができることが判明した。
【符号の説明】
【００９３】
１１  銅合金、Ｃｕ相
１２  下地めっき（Ｃｕめっき）層、Ｓｎ−Ｃｕ合金相
１３  錫めっき層、Ｓｎ相
２０  太陽光発電システム
２１  太陽電池モジュール
２２  太陽電池アレイ
２３  ジャンクションボックス
２４  接続箱
２５  パワーコンディショナー
２６  分電盤
３１  ケーブル
３２  コネクタ（プラグ）、雄コネクタ
３３  コネクタ（ソケット）、雌コネクタ
４１  接続端子
４２  ダイオード
５１  支持フレーム
５２  側壁
５３  回転軸
５４  弾性部材
５５  ストッパ
５６  ベース面
【図１】
2014210955.tif 000004
【図２】
2014210955.tif 000005
【図３】
2014210955.tif 000006
【図４】
2014210955.tif 000007
【図５】
2014210955.tif 000008