(57)【要約】【課題】  極細線製造用の銅線或いは銅合金線であって、線材表面に傷、ひび割れ、銅粉のスタンプ等の表面欠陥がなく、極細線の伸線加工時に断線等が生じることがない、２０μｍ以下の極細線を製造するための銅線或いは銅合金線の表面性状改質方法を提供することにある。【解決手段】  極細線を製造するための銅線或いは銅合金線であって、前記銅線或いは銅合金線の表面欠陥を溶解除去した後、ついで銅めっき処理または銅合金めっき処理を行う極細線製造用の銅線或いは銅合金線の表面性状改質方法とすることによって、解決される。【選択図】      図１
2006104543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極細線を製造するための銅線或いは銅合金線であって、前記銅線或いは銅合金線の表面欠陥を溶解除去し、続いて銅めっき処理または銅合金めっき処理を行うことを特徴とする極細線製造用の銅線或いは銅合金線の表面性状改質方法。
【請求項２】
前記極細線製造用の銅線或いは銅合金線の表面性状改質方法が、絶縁材料からなる隔壁によって電解研磨処理槽とめっき処理槽の２つに区分され、それぞれに銅イオンを含有する電解液が充填された電解浴槽であって、前記電解研磨処理槽にはマイナス側に接続された電極（陰極）が、前記めっき処理槽にはプラス側に接続された電極（陽極）が配置され、この状態で前記銅線或いは銅合金線を電解研磨処理槽、続いてめっき処理槽中を連続して通過させることによって、銅線或いは銅合金線の表面を電解研磨処理し、続いて銅めっき処理または銅合金めっき処理を行うことを特徴とする請求項１に記載される極細線製造用の銅線或いは銅合金線の表面性状改質方法。
【請求項３】
前記表面欠陥の溶解除去が、酸溶解処理であることを特徴とする請求項１に記載される極細線製造用の銅線或いは銅合金線の表面性状改質方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２０μｍ以下の極細線を製造するための銅線或いは銅合金線であって、伸線加工による断線を防止した銅線或いは銅合金線の表面性状の改質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の電子機器類の内部配線として使用されるワイヤ・ケーブルは、電子機器類の小型化や軽量化等に伴い、導体はより細線化が要求されている。このような極細線は、通常ダイスを用いたキャプスタン型伸線機によって製造されているが、供給される銅線、銅合金線の表面性状によっては伸線時に断線が生じる。すなわち、銅線、銅合金線の表面に異物や表面欠陥が存在すると、伸線時にダイス引抜き張力に耐え切れずに断線が生じる。このために、ダイスの形状、潤滑油の種類や伸線機の改良等が検討されている。また銅線、銅合金線等についても、前記線材の機械的特性や表面の皮むき処理等の表面性状の改質が行われている。しかしながら、導体径が２０μｍ以下のような極細線を得ようとする場合には、特に表面欠陥は大きな要因となっていた。すなわち、銅線、銅合金線の線材表面の傷、ひび割れ、銅粉のスタンプ等が問題となる。またこれらの表面欠陥は、伸線時の断線の問題のみならずその上に金属めっき層を形成した場合に密着性を低下させる等の問題もあった。
【０００３】
このような問題点を解決するために、伸線加工の途中に皮剥き工程を加えたり、引抜き張力の調整、ダイス形状の検討や潤滑油の性状等が検討されているが、２０μｍ以下の極細線に於いてより解決策が望まれていた。このような技術に関して特許文献１が見られる。すなわち、導電性金属素線に金属Ａまたは樹脂Ａを前記導電性金属素線の線径の１〜１００％の厚さに層状に被覆する工程、前記被覆素線を縮径加工する工程、前記縮径加工後の被覆素線の被覆層を除去する工程、前記被覆層を除去した素線（極細線）に金属Ｂまたは樹脂Ｂを層状に被覆する工程からなるもので、このように導電性金属素線に特定厚さの金属または樹脂層を形成した後に縮径することによって、導電性金属素線に表面傷が生じたり異物が混入したりすることがないとしている。しかしながらこのような製造方法では、金属Ａまたは樹脂Ａを被覆する前に表面欠陥を除去することが行われないので、特に１５μｍ以下に伸線加工しようとすると断線が生じる可能性が高く、また表面が清浄でないために金属Ａまたは樹脂Ｂが密着されず、断線防止の効果が少ない可能性がある。さらに、金属Ａまたは樹脂Ａの除去工程を必要とするので、コストの面からも好ましいとは言えなかった。さらに、金属Ａまたは樹脂Ａを除去した後の導電性金属素線の表面は、伸線加工した場合にダイス圧縮時の変形能の不均一性から表面荒れを起こす可能性があり、後工程に表面平滑化のための伸線を要する場合も考えられる。
【特許文献１】特開２００２−２０８３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
よって本発明が解決しようとする課題は、極細線製造用の銅線或いは銅合金線であって、線材表面に傷、ひび割れ、銅粉のスタンプ等の表面欠陥がなく、極細線の伸線加工時に断線等が生じることがない、２０μｍ以下の極細線を製造するための銅線或いは銅合金線の表面性状改質方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記解決しようとする課題は、請求項１に記載するように、極細線を製造するための銅線或いは銅合金線であって、前記銅線或いは銅合金線の表面欠陥を溶解除去し、続いて銅めっき処理または銅合金めっき処理を行う極細線製造用の銅線或いは銅合金線の表面性状改質方法とすることによって、解決される。
【０００６】
また請求項２に記載するように、絶縁材料からなる隔壁によって電解研磨処理槽とめっき処理槽の２つに区分され、それぞれに銅イオンを含有する電解液が充填された電解浴槽であって、前記電解研磨処理槽にはマイナス側に接続された電極（陰極）が、前記めっき処理槽にはプラス側に接続された電極（陽極）が配置され、この状態で前記銅線或いは銅合金線を電解研磨処理槽、続いてめっき処理槽中を連続して通過させることによって、銅線或いは銅合金線の表面を電解研磨処理し続いて銅めっき処理または銅合金めっき処理を行う請求項１に記載する極細線製造用の銅線或いは銅合金線の表面性状改質方法とすることによって、解決される。
【０００７】
さらに請求項３に記載するように、前記表面欠陥の溶解除去が、酸溶解処理である請求項１に記載される極細線製造用の銅線或いは銅合金線の表面性状改質方法とすることによって、解決される。
【発明の効果】
【０００８】
以上の本発明によれば、銅線或いは銅合金線の表面欠陥を溶解除去した後、ついで銅めっき処理または銅合金めっき処理を行う極細線製造用の銅線或いは銅合金線の表面性状改質方法としたので、線材表面に傷、ひび割れ、銅粉のスタンプ等の表面欠陥がなく、極細線の伸線加工時に断線等が生じることが極めて少ない銅線或いは銅合金線が得られる。特に、めっき処理によって形成した銅または銅合金層には伸線加工時に有害となる表面欠陥が極めて少ないので、良好な伸線性を与えることから表面性状の改質に寄与している。このため、２０μｍ以下の極細線を製造するための銅線或いは銅合金線として好ましい。また、前記表面性状改質処理方法は、連続工程で行うので汚染の問題や外傷を防止でき、さらに比較的簡単な工程で行えるのでコスト的にも有用である。
【０００９】
また、電解研磨処理槽とめっき処理槽の２つに区分され、それぞれに銅イオンを含有する電解液が充填された電解浴槽中に、前記電解研磨処理槽には（陰極）が、前記めっき処理槽には（陽極）が配置され、この状態で銅線或いは銅合金線を電解研磨処理ついでめっき処理を連続して行うので、線材表面に傷、ひび割れ、銅粉のスタンプ等の表面欠陥がなく、極細線の伸線加工時に断線等が生じることが極めて少ない銅線或いは銅合金線が得られる。また、前述のめっき処理によって形成した銅または銅合金層は、伸線加工時に有害となる表面欠陥が極めて少ないので良好な伸線性を与え、２０μｍ以下の極細線を製造するための銅線或いは銅合金線として好ましい。さらに、連続工程で表面性状の改質処理を行うので、汚染の問題や外傷を防止でき、さらには比較的簡単な工程で連続して行えるのでコスト的にも有用である。また、このような表面性状改質方法に於いては、電解研磨処理槽とめっき処理槽のそれぞれの槽内で陽極から溶け出した銅イオンは陰極に於いて析出することになり、電解液中の組成が変化して電解液の抵抗値が変動することもないので、安定して極細線製造用の銅線或いは銅合金線が得られる。
【００１０】
さらに、銅線或いは銅合金線の表面欠陥の溶解除去を酸溶解処理とすることによって、比較的簡単な方法で傷、ひび割れ、銅粉のスタンプ等の表面欠陥を除去でき、またその上に良好なめっき層を形成できるので、極細線の伸線加工時に断線等が生じることがない銅線或いは銅合金線が得られる。そして、めっき処理によって形成した銅または銅合金層には伸線加工時に有害となる表面欠陥がないので良好な伸線性を与え、２０μｍ以下の極細線を製造するための銅線或いは銅合金線として好ましい。また、連続工程で表面性状の改質処理を行うので、汚染の問題や外傷を防止できると共に、コスト的にも実用的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明を詳細に説明する。請求項１に記載される発明は、極細線を製造するための銅線或いは銅合金線であって、前記銅線或いは銅合金線の表面欠陥を溶解除去し、続いて銅めっき処理または銅合金めっき処理（以下銅めっき処理等）を行う極細線製造用の銅線或いは銅合金線（以下銅線等）の表面性状改質方法であって、導体径が２０μｍ以下のような極細線を得ようとする場合に問題となっていた、表面欠陥である銅線等の線材表面の傷、ひび割れ、銅粉のスタンプ等を比較的簡単な工程で除去することができる。すなわち、線径が０．１〜１．５ｍｍ程度の銅線等における表面の傷、ひび割れ、銅粉のスタンプ等の表面欠陥を、電解研磨処理（アノード溶解）、硝酸水溶液、硫酸と過酸化水素水の混合液等の酸溶液等によってまず溶解除去し、さらにその表面に銅或いは銅合金のめっき層（以下銅めっき層等）を形成することで、銅めっき層等の密着状態が良好で加工性に優れ、伸線加工による欠陥がない状態にすることができる。これは、めっき処理によって形成した銅めっき層等には伸線加工時に有害となる表面欠陥がないので、良好な伸線性を与えることから表面性状の改質に寄与しているためである。このため、その後に行う伸線加工処理によって、２０μｍ以下の極細線を製造しても断線を生じることが極めて少なくなる。また、連続工程で行うので汚染の問題や外傷を防止でき、さらに比較的簡単な工程で行えるので、コスト的にも有用である。
【００１２】
また請求項２に記載する発明は、前述の極細線製造用の銅線等の表面性状改質方法における好ましい方法で、絶縁材料からなる隔壁によって電解研磨処理槽とめっき処理槽の２つに区分され、それぞれに銅イオンを含有する電解液が充填された電解浴槽であって、前記電解研磨処理槽にはマイナス側に接続された電極（陰極）が、前記めっき処理槽にはプラス側に接続された電極（陽極）が配置され、この状態で銅線等を電解研磨処理槽、ついでめっき処理槽中を連続して通過させることによって、前記銅線等の表面を電解研磨（アノード溶解）処理し次に銅めっき処理等を行う極細線製造用の銅線等の表面性状改質方法である。なお、銅線等７としては、純銅線或いは錫入り銅合金線（例えば０．３質量％Ｓｎ−Ｃｕ合金線）、銀入り銅合金線（例えば１質量％Ａｇ−Ｃｕ合金線）等の銅合金線が使用でき、その線径はおおよそ０．１〜１．５ｍｍ程度のものとするのが好ましい。
【００１３】
図１を用いて説明する。符号１は、本発明の極細線製造用の銅線等の表面性状改質方法に用いられる無接点給電方式の表面性状改質装置の概略を示し、通常塩化ビニル樹脂やＦＲＰなどの電気絶縁体材料等で作られる。また、前記と同様の電気絶縁材料材料からなる隔壁２によって、電解研磨処理槽３とめっき処理槽４に区分されている。そして、電解研磨処理槽３およびめっき処理槽４には、それぞれの電解液５、５′が充填されている。さらに電解研磨処理槽３およびめっき処理槽４中には、電極６、６′が配置され、電解研磨処理槽３中の電極（陰極）６はマイナス側に、めっき処理槽４中の電極（陽極）６′はプラス側に接続される。前記電極６には銅、ステンレス等が使用され、アノード溶解された銅が金属銅として表面に析出付着する。一方、電極６′は陽極（アノード）に接続され、通電によって溶出した銅は銅線等の表面に析出してめっき層を形成する。このような目的から電極６′には、溶解性に優れる含リン銅合金が主に使われるが、無酸素銅や電解銅も使用できる。そして、表面性状を改質処理する銅線等７は、電解研磨処理槽３側から順にめっき処理槽４側に移動しながら処理できるようになっている。
【００１４】
また、前記電解液５、５′としては銅イオンを含有するものであれば良く、具体的には、硫酸銅水溶液、硼弗化銅水溶液、ピロリン酸銅水溶液等が使用される。中でも硫酸銅水溶液は、電流効率に優れ排水処理も容易なため好ましい。なお、銅合金めっき層を形成させるためには、電解研磨処理槽３とめっき処理槽４の間に、電解研磨処理槽３からの電解液の持込を防止する水洗槽を設け、めっき処理槽４に銅合金めっき液と銅合金めっき用の陽極（アノード）を配置して本発明の表面性状改質処理方法を実施すれば、銅線等に銅合金のめっき層を形成することができる。そして、このように電解液中には銅イオンが含有されているので、電解研磨処理槽３およびめっき処理槽４に於けるそれぞれ陽極に於いて溶け出した銅イオンは、陰極に金属析出するためバランスしており電解液の抵抗値が変動することも少なく、安定して極細線製造用の銅線等が得られる。なお、以上の説明では隔壁２によって、電解研磨処理槽３とめっき処理槽４に区分された電解槽としたが、それぞれが独立した槽３、４であって、銅線等７が内部を連続して通過できるようにした槽としてもよい。
【００１５】
以上の表面性状の改質方法によって、銅線等７はまずその表面が電解研磨されて、表面の傷、ひび割れ、銅粉のスタンプ等の表面欠陥が除去される。ついで、表面が電解研磨処理された銅線等７上には、銅或いは銅合金めっき層が形成される。このよう表面性状改質方法とすることによって、得られた表面はきれいであるため、めっき層の密着性に優れ、付着させためっき層は加工性が優れているので伸線用線材としての加工性が向上し、また伸線加工時に有害となる表面欠陥がないので良好な伸線性を有するものである。このため、伸線加工処理によって極細線を製造しても断線を生じることが極めて少なく、２０μｍ以下の極細線を製造するための銅線或いは銅合金線として好ましい。より詳細に説明すると、まず電解研磨処理槽３中では、配置した電極６が陰極（カソード）となり、表面性状を改質しようとする銅線等７が陽極（アノード）となって無接点の電解処理が行われ、銅線等７の表面からは銅が溶出すると同時に傷、ひび割れ、銅粉のスタンプ等の表面欠陥が溶解除去されることになる。なお、表面欠陥の厚さは通常数十μｍ程度であるのでこの厚さを除去できれば良く、電解研磨処理の条件は処理時間により異なるが、実用的には電流密度を５Ａ／ｄｍ２以上で上限は通常１００Ａ／ｄｍ２程度までで行われる。
【００１６】
ついで、めっき処理槽４中では銅線等が陰極（カソード）となる電解処理が行われ、その表面に銅或いは銅合金のめっき層を形成させることができる。そしてこのめっき層の厚さは数十μｍ程度あれば、その後の伸線加工に於いても断線を生じることがなくなる。また、前記めっき処理槽の電流密度は通常１０Ａ／ｄｍ２以上とされる。このような条件で前述の厚さのめっき層を十分に密着させて形成することができ、また析出した銅は伸線加工での断線の原因となるような不純物、異物や欠陥などを含まない銅表面を形成できる。このように、電解研磨処理槽３とめっき処理槽４のいずれに於いても、表面性状を改質処理する銅線等７は無接点給電方式の表面性状改質方法とすることができることになる。なお、以上の本発明の表面性状改質処理方法に於いても、銅線等７は通常、電解研磨処理前に伸線油等の除去処理が、めっき処理後には電解液除去のための水洗や湯洗、乾燥等の処理等が行われる。
【００１７】
さらに本発明は請求項３に記載されるように、前記表面欠陥の溶解除去が、酸溶解処理である極細線製造用の銅線等の表面性状改質方法としても、前述と同様の効果が得られる。このような処理方法は、比較的簡単な工程で行えるので装置のコストが少なくてすみ実用的である。図２によって説明する。この発明では銅線等７の表面欠陥の溶解除去は、８で示す酸溶解槽で行われる。すなわち、硝酸水溶液、硫酸と過酸化水素水の混合液や塩化第二鉄水溶液等を充填した槽中を通過させることによって、銅線等７の傷、ひび割れ、銅粉のスタンプ等の表面欠陥を除去するものである。図１の電解研磨処理槽３に該当する部分である。通常この酸溶解槽８の後には水洗槽９が設けられる。そしてこの酸溶解槽８によって、極細線製造用の銅線等７は表面欠陥を数十μｍ程度溶解除去される。なお、ここで用いる銅線等７もその外径が、０．１〜１．５ｍｍ程度のものがよい。そして、水洗槽９、続いて電極６′を配置しためっき処理槽４が配置されている。このめっき処理槽４には、電解液５′として硫酸銅水溶液、硼弗化銅水溶液、ピロリン酸銅水溶液等の銅イオンを含有する水溶性の電解液が使用される。中でも硫酸銅水溶液は、電流効率に優れ排水処理も容易なため好ましい。
【００１８】
そして、前記電極６′はプラス側に接続され、前記銅線等７は給電ロール等の接触型の給電部材１０によってマイナス側に接続されて陰極を形成する。このような状態で、表面性状を改質処理する銅線等７は、酸溶解槽８側から順にめっき処理槽４側に移動しながら処理される。めっき層の厚さは、通常数十μｍ程度形成すればよい。このような極細線製造用の銅線等の表面性状改質方法とすることによって、比較的簡単な方法で傷、ひび割れ、銅粉のスタンプ等の表面欠陥を酸溶解除去でき、続いて設けるめっき層も確実に密着して形成される。このことにより、伸線加工時に断線等が生じることが極めて少なく、２０μｍ以下の極細線を製造するのに好ましい銅線等を得ることができる。また、比較的簡単な連続工程で表面性状の改質処理を行うので、汚染の問題や外傷を防止できると共にコスト的にも実用的である。
【実施例】
【００１９】
実験例によって本発明の効果を確認した。図１並びに図２に示した表面性状改質装置を用い、種々の条件で処理した外径０．１８ｍｍの銅線（純銅線）および錫―銅合金線（Ｓｎ０．３質量％Ｃｕ）、並びに処理を全く行わない同様の外径の銅線１．０ｋｇ（長さ約４．４ｋｍ）を、外径１５μｍまでダイヤモンドダイスによる伸線加工を行った場合に発生する断線発生率（％）を測定して評価した。なお、断線発生率は、表面性状の改質処理を行わない例である実験例１および５を１００％とした場合に対する相対的な頻度を発生率として示したものである。また、それぞれの表面性状の改質処理条件は以下のとおりである。
【００２０】
図１の装置を用いた表面性状改質処理方法の場合は、外径０．１８ｍｍの純銅線（純度９９．９％）並びに錫−銅合金（Ｓｎ０．３質量％Ｃｕ合金）を、１Ｌの純水中に２５０ｇの硫酸銅および硫酸７０ｇを溶解した電解液を充填し、ステンレス製の電極（マイナス側に接続）を配置した電解研磨処理槽、前記電解液と同じ液を充填し、０．０５質量％のリンを含有するリン銅合金の電極（プラス側に接続）を配置しためっき処理槽を連続的に通過させて、表面性状の改質処理を行った。なお電解研磨処理条件は、電解液の攪拌（約２ｍ／ｓｅｃのポンプ攪拌）、電解液の温度が５０℃、線材の電解電流密度が２０Ａ／ｄｍ２、浸漬時間４分３０秒で、線材表面層の除去厚さは２０μｍある。まためっき処理条件は、めっき液の攪拌（約２ｍ／ｓｅｃのポンプ攪拌）、めっき液の温度が５０℃、電解電流密度が４０Ａ／ｄｍ２、浸漬時間は２分１５秒で、線速１ｍ／ｍｉｎおよび５ｍ／ｍｉｎ、銅めっき厚さは２０μｍおよび４μｍである。（実験例２および３）
【００２１】
また、図２の装置を用いた表面性状改質処理方法の場合は、外径０．１８ｍｍの純銅線（純度９９．９％）および錫−銅合金（Ｓｎ０．３質量％Ｃｕ合金）を線速１ｍ／ｍｉｎで、４０容量％硝酸水溶液を充填した長さ４．４ｍの酸溶解槽ついで水洗槽、図１で使用した電解液と同様の電解液を充填し、０．０５質量％のリンを含有するリン銅合金の電極（プラス側に接続）を配置しためっき処理槽を連続的に通過させて、表面性状を改質処理した。なお酸溶解処理条件は、液温（室温）で表面層の除去厚は２０μｍである。まためっき処理条件は、めっき液の攪拌（約５ｍ／ｓｅｃのポンプ攪拌）、めっき液の温度が５０℃、電解電流密度が４０Ａ／ｄｍ２、浸漬時間は２分１５秒で銅めっき厚さは２０μｍである。（実験例４および７）さらに、比較のために電解研磨処理や酸溶解除去処理、並びにめっき処理を全く行わない場合の純銅線および錫―銅合金線（Ｓｎ０．３質量％Ｃｕ線）について、実験例１および実験例５として記載した。結果は、いずれも表１に記載した。
【００２２】
【表１】
2006104543.tif 000003
【００２３】
表１から明らかなとおり、実験例１および５の本発明の表面性状の改質処理を行わない場合と比べて、実験例２〜４、６および７に記載する表面性状を改質処理した銅線等を用いて、１５μｍまで伸線加工しても断線が殆ど発生しないことがわかった。すなわち、実験例２のように純銅線を使用し、硫酸銅水溶液を用いた電解研磨理処理槽の電流密度が２０Ａ／ｄｍ２、めっき処理槽の電流密度が４０Ａ／ｄｍ２、銅めっき層の厚さが２０μｍ、線速が１ｍ／ｍｉｎの改質処理した場合には、断線発生率が３％と殆どなかった。また、同様の条件で前記電解研磨処理に代えて硝酸溶解処理を行った場合も、実験例４に記載されるように断線の発生率は４％と殆どなかった。また、実験例６および７に記載するように、錫―銅合金線を用いて実験例２および４と同様の条件で電解研磨処理およびめっき処理、或いは硝酸水溶液溶解処理およびめっき処理を行った場合も、伸線加工による断線の発生率は４％程度と殆ど断線を生じなかった。なお実験例３のように純銅線を使用し、硫酸銅水溶液の電解研磨理処理槽の電流密度が２０Ａ／ｄｍ２、めっき処理槽の電流密度が４０Ａ／ｄｍ２で、銅めっき層の厚さを４μｍ、線速を５ｍ／ｍｉｎとした場合には、断線の発生率が５５％と改質効果が小さかった。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
以上のような銅線等の表面性状の改質方法によれば、伸線加工によっても断線することなく、２０μｍ以下の極細線を効率よく製造でき、小型の電子機器等用の極細線として使用できる。またその表面性状の改質処理方法も比較的簡単なため低コストで実用的である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の表面性状改質処理方法に使用される無接点給電方式の表面性状改質処理装置の概略を示す断面図である。
【図２】本発明の表面性状改質処理装置の別の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  表面性状改質処理装置
２  隔壁
３  電解研磨処理槽
４  めっき処理槽
５、５′  電解液
６、６′  電極
７  銅または銅合金線
８  酸溶解槽
９  水洗槽
１０給電部材  
【図１】
2006104543.tif 000004
【図２】
2006104543.tif 000005