(57)【要約】【課題】赤外線加熱方式を用いたリフロー装置の省エネルギー化を実現する。【解決手段】ＳｎめっきまたはＳｎ合金が施された基材Ｓを走行させながら基材Ｓに対してリフロー処理を行うリフロー装置１において、基材Ｓを加熱してＳｎまたはＳｎ合金めっき層を溶融させるリフロー処理部５を備え、リフロー処理部５には、基材Ｓに赤外線を照射する複数の赤外線ヒーター８を備えた第１のヒーター部５ａと、基材Ｓに赤外線を照射する赤外線ヒーター８を備えた第２のヒーター部５ｂとが設けられ、第１のヒーター部５ａにおいては、各赤外線ヒーター８の長手方向が基材Ｓの進行方向Ｔに沿うようにして、各赤外線ヒーター８が基材Ｓの幅方向Ｗに沿って並列に配置され、第２のヒーター部５ｂにおいては、赤外線ヒーター８の長手方向が基材Ｓの幅方向Ｗに沿うように配置され、各赤外線ヒーター８は、それぞれ独立して作動するように構成されている。【選択図】図１
2015150612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｎまたはＳｎ合金めっきが施された基材を走行させながら前記基材に対してリフロー処理を行うリフロー装置であって、
前記基材を加熱してＳｎまたはＳｎ合金めっき層を溶融させるリフロー処理部を備え、
前記リフロー処理部には、
前記基材に赤外線を照射する複数の赤外線ヒーターを備えた第１のヒーター部と、
前記基材に赤外線を照射する赤外線ヒーターを備えた第２のヒーター部とが設けられ、
前記第１のヒーター部においては、各赤外線ヒーターの長手方向が前記基材の進行方向に沿うようにして、各赤外線ヒーターが前記基材の幅方向に沿って並列に配置され、
前記第２のヒーター部においては、赤外線ヒーターの長手方向が前記基材の幅方向に沿うように配置され、
各赤外線ヒーターは、それぞれ独立して作動するように構成されている、リフロー装置。
【請求項２】
前記リフロー処理部の上流側に設けられた前記基材の予熱を行う予熱部と、
前記予熱部と前記リフロー処理部との間に設けられた前記基材の均熱を行う均一予熱部とを備え、
前記均一予熱部は、前記基材の温度を測定する温度測定器を備えている、請求項１に記載のリフロー装置。
【請求項３】
前記基材の進行方向に沿って前記第１のヒーター部と前記第２のヒーター部とが順に設けられている、請求項１又は２に記載のリフロー装置。
【請求項４】
前記第２のヒーター部には、前記基材に赤外線を照射する複数の赤外線ヒーターが備えられ、
各赤外線ヒーターの長手方向が前記基材の幅方向に沿うようにして、各赤外線ヒーターが前記基材の進行方向に沿って並列に配置され、
当該各赤外線ヒーターは、それぞれ独立して作動するように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のリフロー装置。
【請求項５】
前記基材は、銅又は銅合金で形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のリフロー装置。
【請求項６】
前記基材は、条材である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のリフロー装置。
【請求項７】
前記リフロー処理部が大気雰囲気下にある、請求項１〜６のいずれか一項に記載のリフロー装置。
【請求項８】
ＳｎまたはＳｎ合金めっきが施された基材を走行させながら前記基材に対してリフロー処理を行うリフロー方法であって、
赤外線ヒーターで前記基材を加熱してＳｎまたはＳｎ合金めっき層を溶融させる際に、
複数の赤外線ヒーターの長手方向を前記基材の進行方向に沿わせるようにして、各赤外線ヒーターを前記基材の幅方向に沿って並列に配置した第１のヒーター部と、赤外線ヒーターの長手方向を前記基材の幅方向に沿わせるようにして配置した第２のヒーター部とにある複数の赤外線ヒーターの中から、
リフロー処理条件に基づいて、作動させる赤外線ヒーターを選択し、選択した赤外線ヒーターで前記基材を加熱する、リフロー方法。
【請求項９】
前記基材を予熱し、予熱された前記基材の温度を測定し、温度測定結果に基づいて前記基材の均熱を行い、
その後、前記選択した赤外線ヒーターで前記基材を加熱してリフロー処理する、請求項８に記載のリフロー方法。
【請求項１０】
前記基材の走行速度調節または各赤外線ヒーターの出力調節により前記基材の均熱およびリフロー処理を行う、請求項９に記載のリフロー方法。
【請求項１１】
前記第１のヒーター部と前記第２のヒーター部を前記基材の進行方向に沿って順に配置し、前記選択した赤外線ヒーターで前記基材を加熱してリフロー処理する、請求項８〜１０のいずれか一項に記載のリフロー方法。
【請求項１２】
前記第２のヒーター部に配置される赤外線ヒーターを複数設け、各赤外線ヒーターを前記基材の進行方向に沿って並列に配置し、
リフロー処理条件に基づいて、前記第１のヒーター部と前記第２のヒーター部とにある複数の赤外線ヒーターの中から、作動させる赤外線ヒーターを選択し、選択した赤外線ヒーターで前記基材を加熱してリフロー処理する、請求項８〜１１のいずれか一項に記載のリフロー方法。
【請求項１３】
前記基材は、Ｃｕ又はＣｕ合金で形成されている、請求項８〜１２のいずれか一項に記載のリフロー方法。
【請求項１４】
前記基材は、条材である、請求項８〜１３のいずれか一項に記載のリフロー方法。
【請求項１５】
前記選択した赤外線ヒーターによる前記基材の加熱を大気雰囲気下で行う、請求項８〜１４のいずれか一項に記載のリフロー方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｓｎ（錫）またはＳｎ合金めっきが施された被処理材のリフロー装置及びリフロー処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や各種電気機器及び各種電子機器等の電気配線に用いられる端子等を製造する際には、基材（例えば銅や銅合金から成る条材、プレス等で所定形状に加工された打ち抜かれた条材（打抜き材）等）にＳｎめっきが施されたものが材料として使用される。また、Ｐｂフリーはんだを使用する場合においても、はんだ濡れの信頼性を高くするために、端子の側面(プレスの破断面)にもめっきが形成される打抜き材へのめっき処理の必要性が高まってきている。一般に、基材にＳｎめっきが施される場合にはウィスカーの発生を防止するために、Ｓｎめっきが施された基材に対してリフロー処理が行われる。リフロー処理とは、基材を加熱して、基材に形成されたＳｎめっき層を一旦溶融させた後凝固することで、Ｓｎめっき層内の残留応力を除去する処理である。
【０００３】
従来のリフロー装置としては、例えば特許文献１〜４に記載された装置が知られている。特許文献１には、銅条材を走行させながらＳｎめっきとリフロー処理とを連続的に行う装置が開示されている。特許文献２には、Ｓｎめっきが施された接続端子を加熱トンネルと冷却トンネルに順に通過させることでリフロー処理を行う装置が開示されている。特許文献３には、基材の加熱手段として異なる２つの加熱方式を併用するリフロー装置が開示されている。特許文献４には、基材の加熱手段としてハロゲンヒーター等の赤外線ヒーターを用いるリフロー装置が開示されている。
【０００４】
このように、リフロー装置には様々な形態のものが存在する。また、リフロー処理時における基材の加熱方式としては、特許文献２や特許文献３に開示された熱風加熱方式、特許文献３や特許文献４に開示された赤外線加熱方式があり、その他にはガスバーナーによる直火加熱方式もある。
【０００５】
上記加熱方式のうち、熱風加熱方式は、基材に熱風を当てて加熱を行うため、熱風の風速が速い場合には、熱風の衝突によって溶融したＳｎめっき層の膜厚のバラつきが大きくなる恐れがある。これにより、製品品質に悪影響を与えることになってしまう。また、熱風加熱方式は熱風の対流制御が容易ではないため、Ｓｎめっき層を均一に加熱することができず、溶けムラが生じることにより基材表面の光沢度を均一にすることができない場合がある。
【０００６】
また、直火加熱方式は、基材の端部が焼けやすいために、光沢度の面内バラつきやロット間バラつきが大きくなり、外観均一性が良くない。また、打抜き材ではめっき厚さなどの面内バラつきが増大し、更に均一性が悪くなる。
【０００７】
これに対して、赤外線加熱方式は、熱風加熱方式や直火加熱方式が抱える上記問題点を有しておらず、熱風加熱方式や直火加熱方式に比べて、外観均一性や膜厚均一性を良好な状態にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２６５４８９号公報
【特許文献２】特開２００８−７５１６１号公報
【特許文献３】特開２００３−３１８５３０号公報
【特許文献４】特開２００７−１２０９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３の図２や特許文献４の図３に示すように、従来の赤外線加熱方式のリフロー装置では、搬送される基材の幅方向（図の紙面に対して垂直な方向）に沿うように赤外線ヒーターが配置されていた。このような配置でヒーターを作動させた場合、幅方向に伸びるヒーターの発熱体全体から基材表面に向けて赤外線が照射されることになり、搬送される基材の幅が狭い場合には、基材の存在しない部分に赤外線が照射されることになってしまう。即ち、基材の昇温に寄与しない部分に対して赤外線が照射される状態となり、赤外線ヒーターに投入されるエネルギーが無駄になってしまう。
【００１０】
また、赤外線ヒーターが搬送される基材の幅と同等の幅を有していても、基材に施されたＳｎめっきが所謂ストライプめっきであった場合には、基材上のＳｎめっき層が形成されていない部分に赤外線が照射されることになり、赤外線ヒーターに投入されるエネルギーが無駄になってしまう。
【００１１】
以上の点に加え、赤外線加熱方式は、熱風加熱方式や直火加熱方式よりもランニングコストが高いといった問題もあり、赤外線ヒーターに投入されるエネルギーは可能な限り低減することが求められる。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、赤外線加熱方式を用いたリフロー装置の省エネルギー化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する本発明は、ＳｎまたはＳｎ合金めっきが施された基材を走行させながら前記基材に対してリフロー処理を行うリフロー装置であって、前記基材を加熱してＳｎまたはＳｎ合金めっき層を溶融させるリフロー処理部を備え、前記リフロー処理部には、前記基材に赤外線を照射する複数の赤外線ヒーターを備えた第１のヒーター部と、前記基材に赤外線を照射する赤外線ヒーターを備えた第２のヒーター部とが設けられ、前記第１のヒーター部においては、各赤外線ヒーターの長手方向が前記基材の進行方向に沿うようにして、各赤外線ヒーターが前記基材の幅方向に沿って並列に配置され、前記第２のヒーター部においては、赤外線ヒーターの長手方向が前記基材の幅方向に沿うように配置され、各赤外線ヒーターは、それぞれ独立して作動するように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、基材の材質やサイズ等のリフロー処理条件に基づいて、複数の赤外線ヒーターを選択的に作動させることができる。また、第１のヒーター部と第２のヒーター部を組み合わせることで、熱量の供給量を増加させることができるため、基材の材質やサイズ等が異なり熱容量が変わっても多くの場合は基材の走行速度を変更せず（小さくすることなし）に基材を所定の温度まで昇温することができる。
【００１５】
また、別の観点における本発明は、Ｓｎめっきが施された基材を走行させながら前記基材に対してリフロー処理を行うリフロー方法であって、赤外線ヒーターで前記基材を加熱してＳｎめっき層を溶融させる際に、複数の赤外線ヒーターの長手方向を前記基材の進行方向に沿わせるようにして、各赤外線ヒーターを前記基材の幅方向に沿って並列に配置した第１のヒーター部と、各赤外線ヒーターの長手方向を前記基材の幅方向に沿わせるようにして、各赤外線ヒーターを前記基材の進行方向に沿って並列に配置した第２のヒーター部にある複数の赤外線ヒーターの中から、リフロー処理条件に基づいて、作動させる赤外線ヒーターを選択し、選択した赤外線ヒーターで前記基材を加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基材の材質やサイズ等のリフロー処理条件に基づいて、複数の赤外線ヒーターを選択的に作動させることができる。これにより、基材の昇温に寄与しない赤外線ヒーターへ投入するエネルギーを節約することができる。即ち、赤外線加熱方式を用いたリフロー装置の省エネルギー化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るリフロー装置の概略構成図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る赤外線ヒーターの作動例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る赤外線ヒーターの作動例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る赤外線ヒーターの作動例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る赤外線ヒーターの作動例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る赤外線ヒーターの作動例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、Ｓｎ（錫）めっきが施された基材に対してリフロー処理を行うリフロー装置に基づいて説明する。また、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
本実施形態においては、基材としてＣｕ（銅）またはＣｕ合金等から成る銅条材（以下、単に「条材」という）を用いる。また、条材は、リフロー装置の上流工程において、表面に下地めっきとしてＮｉ（ニッケル）めっきが施され、Ｎｉめっき層の上にＳｎめっきが施された状態にある。なお、条材の板厚は、０．１〜１．０ｍｍ程度、幅は３０〜３００ｍｍ程度であることが好ましい。また、Ｓｎめっきの厚さは０．５〜１０μｍ程度、Ｎｉめっきの厚さは０．５〜２μｍ程度であることが好ましい。
また、本発明のリフロー処理を施すめっきは、Ｓｎめっき、またはＳｎ合金めっき（半田めっき）が適用される。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態におけるリフロー装置１は、条材表面に残存する余分な処理液等を除去する液切り部２、条材Ｓを予熱する予熱部３、リフロー処理直前の条材Ｓの温度を均一にする均一予熱部４、条材Ｓを加熱してＳｎめっき層Ｐを溶融させるリフロー処理部５、条材Ｓを冷却する冷却部６、各部の動作を制御する制御部７から構成される。アンコイラー（不図示）でコイル状から帯状にほどかれた条材Ｓは、条材Ｓの幅方向Ｗが鉛直方向に沿うような向きで固定され、進行方向Ｔに沿って一定の走行速度（ラインスピード）で上記各部を通過していく。
【００２１】
予熱部３は、条材Ｓを加熱する図示しないヒーター（セラミックヒーター等）を備えており、走行する条材Ｓを所定の温度まで加熱する。均一予熱部４は、走行する条材Ｓの温度を測定する図示しない温度測定器（放射温度計等）と、条材Ｓの温度測定結果に基づいて条材Ｓの温度を均一に調整する加熱手段を有している。
【００２２】
均一予熱部４においては、条材Ｓがリフロー処理部５に移行する前の温度を所定の温度にするために、均一予熱部４に備えられたヒーター（不図示）で条材Ｓを加熱することができ、温度測定器で温度をチェックすることができる。なお、均一予熱部４では材料サイズや材質（成分）によらず温度が一定になるように予熱ヒーターの出力を調整する、或いは条材Ｓの走行速度を上げて調整する。すなわち、均一予熱部４の温度測定器で条材Ｓの温度を測定し、前記ヒーターや条材の走行速度の制御により所定の温度範囲となるように調整する。
【００２３】
リフロー処理部５は、条材Ｓを加熱する第１のヒーター部５ａと、第２のヒーター部５ｂとを備えており、第１のヒーター部５ａと第２のヒーター部５ｂは、進行方向Ｔに沿って順に設けられている。第１のヒーター部５ａには、１２本の赤外線ヒーター８（ハロゲンヒーター、カーボンヒーター等）が設けられ、第２のヒーター部５ｂには、６本の赤外線ヒーター８が設けられている。図２に示すように、各赤外線ヒーター８は、走行する条材Ｓを挟み込むように配置されている。即ち条材Ｓを挟んで第１のヒーター部５ａは６本ずつ、第２のヒーター部５ｂは３本ずつの赤外線ヒーター８が配置されている。
【００２４】
なお、本明細書における「赤外線ヒーター（ユニット）」は、略直方体形状の筐体を有し、その筐体の中に発熱体９を備えた構成であることを前提とする。また、石英管内部の高温フィラメントから放射される光を熱として利用する赤外線ランプヒータを用いたものが、被加熱対象物のみをスピーディーに効率よく加熱することが可能であり好ましい。また、各赤外線ヒーター８は、全て同一の製品を使用しても良いし、第１のヒーター部５ａと第２のヒーター部５ｂで異なる製品を使用しても良い。また、本発明の赤外線は近赤外域の範囲でもよく、短波長ほどＳｎめっき面への吸収率が高くなるため、効率面ではピーク波長が２μｍ以下の近赤外ヒーターを使用することがより好ましい。
【００２５】
リフロー処理部５の第１のヒーター部５ａにおいては、各赤外線ヒーター８の長手方向が条材Ｓの進行方向Ｔに沿うようにして、各赤外線ヒーター８が条材Ｓの幅方向Ｗに沿って積み上げられるように並列に配置されている。また、第２のヒーター部５ｂにおいては、各赤外線ヒーター８の長手方向が条材Ｓの幅方向Ｗに沿うようにして、各赤外線ヒーター８が条材Ｓの進行方向Ｔに沿って並列に配置されている。また、各赤外線ヒーター８は、それぞれ独立して作動するように構成されている。
【００２６】
冷却部６は、走行する条材Ｓを冷却する空冷手段（不図示）や水冷手段（不図示）を備えており、リフロー処理部５において溶融したＳｎめっき層Ｐを冷却して凝固・再結晶させる。
【００２７】
制御部７は、入力されたリフロー処理条件、例えば条材Ｓの材質やサイズ、条材Ｓが走行する位置（本実施形態においては走行する高さ）、条材表面のＳｎめっき層Ｐの形成位置、各部の大気温度、均一予熱部４に設けられた温度測定器（不図示）による条材Ｓの温度測定値等に基づいて、条材Ｓの走行速度、予熱部３のヒーター出力、均一予熱部４の均熱手段、冷却部６における冷却能力等を制御する。さらに、入力されたリフロー処理条件に基づいて、第１のヒーター部５ａ及び第２のヒーター部５ｂに設けられた複数の赤外線ヒーター８の中から、条材Ｓを加熱するのに適した赤外線ヒーター８を選択する制御も行う。また、選択された赤外線ヒーター８の出力も制御する。
【００２８】
リフロー装置１は、以上のように構成されている。次に、リフロー装置１を用いたリフロー方法について説明する。
【００２９】
まず、走行する条材Ｓは、条材表面に残存した余分な処理液等が液切り部２で除去され、予熱部３に到達する。走行する条材Ｓは、予熱部３を通過する間に１５０℃程度まで加熱される。
【００３０】
その後、走行する条材Ｓは均一予熱部４に到達し、均一予熱部４に設けられた温度測定器により条材Ｓの温度が測定される。そして、条材Ｓは、その温度測定結果に基づいて、均一予熱部４に設けられた均熱手段により均熱化される。これにより、均一予熱部４の出側の条材Ｓは、１５０℃±３０℃の範囲内で均熱状態となる。
【００３１】
仮に、図示しない温度測定器による条材Ｓの温度測定結果が、上記温度範囲より低い場合は、均一予熱部４に設けられた図示しないヒーターで加熱して所定の範囲内とする。それでも所定の温度範囲に達しない場合は、条材Ｓの走行速度（ラインスピード）を小さくして、予熱部３における加熱（予熱）時間を長くしたり、予熱部におけるヒーターの出力を大きくして、所定の温度範囲になるように制御する。逆に、上記所定の温度範囲より高い場合は、予熱ヒーターの出力を下げるか条材Ｓの走行速度を大きくすれば良い。条材Ｓの走行速度は生産性に直結するため、不具合がない限りは速度を大きくする方向で制御するのが好ましい。
【００３２】
続いて、走行する条材Ｓはリフロー処理部５に到達する。リフロー処理部５では、条材Ｓの幅に基づいて作動する赤外線ヒーター８が切り替わる。図３は、条材Ｓの幅が広い場合の各赤外線ヒーター８の作動例を示す図である。なお、図３において、各赤外線ヒーター８内に図示された実線は発熱体９が発熱している状態を示しており、破線は発熱体９が発熱していない状態を示している。即ち、実線は赤外線ヒーター８が作動している状態を示し、破線は赤外線ヒーター８が作動していない状態を示している。
【００３３】
図３に示すように、条材Ｓの幅が広い場合には、第１のヒーター部５ａの全ての赤外線ヒーター８を作動させて条材Ｓを加熱する。なお、第２のヒーター部５ｂの赤外線ヒーター８は作動していない。
【００３４】
一方で、図４に示すように、条材Ｓの幅が狭い場合には、第１のヒーター部５ａの各赤外線ヒーター８のうち、条材Ｓが通過する中央の片側４本（条材Ｓの両側で計８本）の赤外線ヒーター８のみを作動させ、条材Ｓが通過しない（存在しない）両端の片側２本（条材Ｓの両側で計４本）の赤外線ヒーター８については作動させない。また、例えば、図５に示すように、条材Ｓの幅が狭い場合であって、かつ、条材Ｓの走行位置（走行高さ）が低い場合には、第１のヒーター部５ａの各赤外線ヒーター８のうち、条材Ｓが通過する下から片側４本（条材Ｓの両側で計８本）の赤外線ヒーター８を作動させ、条材Ｓが通過しない上から片側２本（条材Ｓの両側で計４本）の赤外線ヒーター８については作動させない。
【００３５】
また、例えば、図６に示すように、条材Ｓにストライプめっきが施されているような場合には、ＳｎめっきＰが施された部分のみを加熱することができるように赤外線ヒーター８を作動させる。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、リフロー処理条件でもある条材Ｓの幅、走行する位置、Ｓｎめっき層Ｐの形成位置等に基づいて、作動させる赤外線ヒーター８を適切に選択することができる。即ち、第１のヒーター部５ａのように、各赤外線ヒーター８の長手方向が条材Ｓの進行方向Ｔに沿うようにして、各赤外線ヒーター８が条材Ｓの幅方向Ｗに沿って並列に配置されていることにより、条材Ｓの昇温に寄与しない赤外線ヒーター８を作動させずに済むため、赤外線ヒーター８に投入されるエネルギーを節約することができる。
【００３７】
なお、走行する条材Ｓの表面は、リフロー処理部５において、Ｓｎめっき層Ｐの溶融温度である２３２℃を超える温度にまで加熱される必要がある。リフロー処理の対象となる条材Ｓの板厚には様々なものがあり、幅が同じでも板厚が異なる場合には条材Ｓの熱容量が異なってくる。即ち、赤外線ヒーター８の出力や条材Ｓの走行速度が同じである場合には、板厚の厚い条材Ｓの方が条材表面の熱が条材内部に伝導しやすくなり、熱容量が大きいこともあり条材表面のＳｎめっき層Ｐの温度が上がりにくい状態となる。また、リフロー処理の対象となる基材の材質が異なる場合にも熱容量が異なる。例えば、Ｃｕ合金から成る条材は、Ｃｕから成る条材Ｓに比べて熱容量が大きいため、同一の熱量を供給してもＣｕ合金条材の温度は上がりにくい。
【００３８】
このような場合には、制御部７により、予熱部３のヒーター出力やリフロー処理部５の赤外線ヒーター８の出力が上げられ、供給する熱量が増加することになる。ただし、ヒーターの出力にも上限があり、また、市販の赤外線ヒーター８を使用するような場合には、ヒーターのサイズがリフロー処理ラインに適したサイズになっているとは限らない。このため、例えば第１のヒーター部５ａの赤外線ヒーター８で板厚の厚い条材Ｓを加熱しようとしても、第１のヒーター部５ａを通過するまでの間に条材Ｓを加熱しきれない場合がある。このような場合には、最初の条件出しの時点で、制御部７により、条材Ｓの走行速度が遅くなるように制御されることが好ましい。これにより、リフロー処理部５を通過する時間が長くなり、板厚の厚い条材Ｓであっても、ＳｎめっきＰの溶融温度まで加熱されるようになる。
【００３９】
一方で、ＳｎめっきＰが施された条材Ｓは、２００℃を超えた状態で概ね５秒よりも長い時間大気雰囲気に曝されると、Ｓｎめっき層Ｐが酸化されてしまい、めっきの光沢が失われるといった問題も存在する。この場合、条材Ｓの外観均一性が損なわれ、はんだ濡れ性や接触抵抗の上昇などの製品品質が低下してしまう。即ち、走行する条材Ｓは、リフロー処理部５における加熱により２００℃を超えた後、概ね５秒以内に冷却部６において冷却される必要があり、また、その間に一度２３２℃以上まで加熱される必要もある。前述の通り、板厚の厚い条材Ｓの場合には条材Ｓの温度が上昇しにくいため、条材Ｓの走行速度を遅くしたとしても、２００℃を超えてから２３２℃を超えるまでに時間を要し、５秒以内に冷却まで行うことは困難な場合がある。
【００４０】
そのような場合には、図７に示すように、第１のヒーター部５ａの赤外線ヒーター８に加えて、第２のヒーター部５ｂの赤外線ヒーター８も作動させる。これにより、第１のヒーター部５ａのみを作動させる場合に比べて、熱量の供給量が増加し、条材Ｓの走行速度をある程度速くしても、適切に条材Ｓを加熱すること、即ち２００℃を超えた状態且つ溶融凝固する間が５秒以内となる条件を満たすことが可能となる。
【００４１】
その後、リフロー処理部５を通過した条材Ｓは、冷却部６において冷却され、一連のリフロー処理が終了する。
【００４２】
以上の通り、本実施形態によれば、リフロー処理部５の第１のヒーター部５ａにおいて、各赤外線ヒーター８の長手方向が条材Ｓの進行方向Ｔに沿うようにして、複数の赤外線ヒーター８が条材Ｓの幅方向Ｗに沿って並列に配置されることにより、条材Ｓの幅に基づいて、赤外線ヒーター８を選択的に作動させることが可能となる。これにより、条材Ｓの昇温に寄与しない赤外線ヒーター８を作動させる必要がなくなり、エネルギーを節約することができる。
【００４３】
また、リフロー処理部５の第２のヒーター部５ｂにおいて、各赤外線ヒーター８の長手方向が条材Ｓの幅方向Ｗに沿うようにして、複数の赤外線ヒーター８が条材Ｓの進行方向Ｔに沿って並列に配置されることにより、板厚の厚い条材Ｓを加熱する場合においても、ＳｎめっきＰを酸化させることなく、リフロー処理を行うことができる。また、条材Ｓの材質や形状によっては、第２のヒーター部５ｂを作動させてラインスピードを速め生産性を向上させることも可能になる。
【００４４】
即ち、本実施形態によれば、赤外線ヒーター８の配置方向が異なった第１のヒーター部５ａ及び第２のヒーター部５ｂを設けることにより、外観均一性及び膜厚均一性が良好な状態となる赤外線加熱方式のリフロー装置１において省エネルギー化、或いは生産性の向上を実現することができる。
【００４５】
また、本実施形態の第１のヒーター部５ａと第２のヒーター部５ｂのように、赤外線ヒーター８を異なる向きに配置することは、既にサイズが規定されている市販の赤外線ヒーター８を使用する場合に特に有用である。この場合、リフロー装置１の仕様に合わせて赤外線ヒーター８を特注する必要がなくなり、設備投資に係るコストを抑えることができる。
【００４６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４７】
例えば、上記実施形態では、第１のヒーター部５ａの赤外線ヒーター８の本数を１２本、第２のヒーター部５ｂの赤外線ヒーター８の本数を６本としたが、赤外線ヒーター８の本数はこれに限定されるものではない。赤外線ヒーター８の本数は、赤外線ヒーター８のサイズや発熱体９の形状等により適宜変更される。特に、第２のヒーター部５ｂにおいては、赤外線ヒーターの数を１本とした場合であっても、リフロー処理条件によっては上記実施形態で説明した効果を享受することができる。また、第１のヒーター部５ａと第２のヒーター部５ｂを配置する順番は入れ替えても良い。
【００４８】
また、上記実施形態では、リフロー処理の対象とする基材として条材Ｓを用いたが、プレス材等のその他の被処理材を用いても良い。また、基材の材質もＣｕ又はＣｕ合金に限定されるものではなく鉄系材料などにも適用できる。また、上記実施形態では、条材表面に下地めっきとしてＮｉめっきを施した後にＳｎめっきＰを施したが、ＳｎめっきＰを直接施しても良い。また、下地めっきとしてＮｉ、中間めっきとしてＣｕを施した後、最表面にＳｎめっきを施してもよい。また、条材ＳにＡｇめっきやＡｕめっきを施した材料をリフロー処理しても良い。
【００４９】
また、上記実施形態では、制御部７に入力されたリフロー処理条件に基づいて、制御部７により作動させる赤外線ヒーター８を選択することとしたが、オペレーター自身が処理条件に基づいて作動させる赤外線ヒーター８を適宜選択することとしても良い。
【００５０】
また、上記実施形態では、大気雰囲気下にリフロー処理部５を設けたが、例えば各赤外線ヒーター８を炉内に設け、炉内の雰囲気制御により、低酸素雰囲気や還元性雰囲気下にリフロー処理部５を構成しても良い。これにより、ＳｎめっきＰの酸化速度を遅くすることが可能となり、第２のヒーター部５ｂを作動させるケースを少なくすることができ、より一層省エネルギー化を実現することができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、第１のヒーター部５ａと第２のヒーター部５ｂに同一製品の赤外線ヒーター８を用いてイニシャルコストを低減することとしたが、ランニングコストを抑えるために、例えば第２のヒーター部５ｂの赤外線ヒーター８として、赤外線ヒーター８の幅が走行する条材Ｓの幅に合った製品を採用しても良い。そうすれば、図１に示す第２のヒーター部５ｂにおいて、条材Ｓが通過しない両端部（上端部、下端部）に投入される過剰なエネルギーを節約することができる。
【００５２】
また、上記実施形態では、条材Ｓの幅方向Ｗが鉛直方向に沿うようにして条材Ｓを走行させる装置構成としたが、条材Ｓの幅方向Ｗが水平方向に沿うようにして条材Ｓを走行させる装置構成としても良い。この場合であっても、第１のヒーター部５ａにおいては、各赤外線ヒーター８の長手方向が条材Ｓの進行方向Ｔに沿うようにして、複数の赤外線ヒーター８が条材Ｓの幅方向Ｗに沿って並列に配置され、第２のヒーター部５ｂにおいては、各赤外線ヒーター８の長手方向が条材Ｓの幅方向Ｗに沿うようにして、複数の赤外線ヒーター８が条材Ｓの進行方向Ｔに沿って並列に配置されることになるため、上記実施形態で説明した効果を享受することができる。
【００５３】
また、例えば半田のストライプめっきとＳｎのストライプめっきのように、異なる材質のストライプめっきが一つの条材に施されている場合、従来は融点の高いＳｎめっき後リフロー処理行い、その後、さらに半田めっきを施してリフロー処理を二度行うことが必要である。しかし、本発明は、半田めっき及びＳｎめっきを施した後、それぞれの融点に対応した赤外線ランプを照射することにより、同時に一度でリフロー処理がそれぞれ適切な条件で実施可能となる場合があり好ましい。
【００５４】
また、第１のヒーター部５ａと第２のヒーター部５ｂの条材Ｓの走行方向に対する順はどちらでも良いが、予熱ロスを考えると第１のヒーター部５ａが第２のヒーター部５ｂの上流側であって、かつ、均一予熱部４の次に設けられることが好ましい。
【００５５】
（実施例１）
前述の図１に示される液切部、予熱部、均一予熱部、リフロー処理部、冷却部、制御部を備えたリフロー処理装置の上流側に、アンコイラー及びアンコイラーから供給される条材を連続でめっきする連続めっき処理装置が備えられ、前記リフロー装置の下流側に条材の巻取り装置が備えられた、連続めっき・リフロー処理装置を作製した。
【００５６】
リフロー処理部のヒーターは、幅が３０ｍｍ、長さが２４０ｍｍの赤外線ランプヒーターを使用し、第１のヒーター部は、条材の片側にそれぞれ前記ヒーターを６本（条材の両側で計１２本）、第２のヒーター部は、条材の片側に前記ヒーターを３本（条材の両側で計６本）配置するようにリフロー処理部を作製した。
【００５７】
被処理材として幅が２０ｍｍ、厚さ０．６４ｍｍの銅からなるコイル状の条材を準備し、アンコイラーに取り付けた。そして、リフロー処理を行う前に、条件設定のための事前試験として、前記条材を前記リフロー処理装置に通し走行させ、均一加熱部において予熱後の条材の温度が１５０℃±２０℃となるように条材の処理速度（走行速度）および予熱部、均一加熱部の加熱条件を決定した。事前試験の結果、条材の走行速度を４ｍ／ｍｉｎとし、リフロー処理を行うこととした。
【００５８】
次に、アンコイラーにより前記コイル状の条材が帯状にほどかれ、前記連続めっき装置に移送され、該条材の全面に厚さ０．５μｍの下地Ｎｉめっき、厚さ１μｍのＳｎめっきが施された。
【００５９】
次に、前記めっき付き条材を前記リフロー装置でリフロー処理した。このとき、第１のヒーター部の片側６本中、条材が通過する部分の２本（両側で計４本）のみ赤外線ヒーターを作動させ、第２のヒーター部の赤外線ヒーターは作動させずにリフロー処理を実施したところ、表面光沢があり外観むらのない良好なＳｎリフロー処理が施された。
【００６０】
（実施例２）
条材の厚さが０．８ｍｍであり、第２のヒーター部の赤外線ヒーターを３本（両側で計６本、全て）作動させた以外は、実施例１と同様にめっき・リフロー処理を実施したところ、表面光沢があり外観むらのない良好なＳｎリフロー処理が施された。
【００６１】
（実施例３）
第１のヒーター部の赤外線ヒーターを作動させず、第２のヒーター部の赤外線ヒーターを３本（両側で計６本、全て）作動させ、条材の走行速度を１．５ｍ／ｍｉｎとした以外は、実施例１と同様にめっき・リフロー処理を実施したところ、表面光沢があり外観むらのない良好なＳｎリフロー処理が施された。
第１のヒーター部と第２のヒーター部を設けたことで、リフロー処理以外の律速工程により低速のリフロー処理を実施せざるを得ない場合でも、第２のヒーター部の赤外線ヒーターを活用することにより、条材のリフロー処理部の滞留時間を５秒以下に抑えるように対応することができる。即ち、本発明のリフロー処理は、様々な制限があっても装置や処理条件の柔軟性・適応性が高いといえる。実施例３はリフロー処理部内の条材の滞留時間を５秒以下に制御することができたため、前述の良好なＳｎリフロー処理を実施することができたと考えられる。
【００６２】
（比較例１）
第１のヒーター部として長手方向を条材の幅方向に沿って赤外線ヒーターを６本（両側で計１２本）配置し、第２のヒーター部を設けない以外は実施例１と同様の連続めっき・リフロー装置を用い、第１のヒーター部の６本（両側で計１２本）の赤外線ヒーターを作動させた以外は実施例１と同じ条件でめっき・リフロー処理した。表面光沢があり外観むらのない良好なＳｎリフロー処理が施されたが、実施例１のリフロー処理部で消費された赤外線ヒーターの電力と比較して３倍の電力の消費であった。
【００６３】
（比較例２）
条材の厚さが０．８ｍｍであり、比較例１と同様のリフロー装置を用い、条材の走行速度を３ｍ／ｍｉｎとした以外は実施例２と同じ条件でリフロー処理した。表面光沢があり外観むらのない良好なＳｎリフロー処理が施されたが、実施例２と比較して生産性が２５％低下し、実施例２のリフロー処理部で消費された赤外線ヒーターの電力量と比較して、電力の消費が条材の単位長さ当たりで約２５％多かった。
【００６４】
（比較例３）
条材の走行速度を４ｍ／ｍｉｎとした以外は、比較例２と同じ条件でリフロー処理したところ、リフロー処理されたＳｎめっき表面に外観むら不良が発生していた。
【００６５】
（比較例４）
第１のヒーター部の赤外線ヒーターを２本（両側で計４本）作動させ、条材の走行速度を１．５ｍ／ｍｉｎとした以外は、比較例１と同様にめっき・リフロー処理を実施したところ、外観むら不良が発生していた。また、リフロー処理部内の滞留時間が５秒を越えていた。
【００６６】
上記より、本発明は条材の厚さ（熱容量）が変わってもヒーターの作動を制御することで対応でき、また、幅の小さい条材の場合必要な部分のみの赤外線ヒーターを作動すればよく、省エネ効果を奏することが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、Ｓｎめっきが施された条材のリフロー処理に適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１      リフロー装置
２      液切り部
３      予熱部
４      均一予熱部
５      リフロー処理部
５ａ    第１のヒーター部
５ｂ    第２のヒーター部
６      冷却部
７      制御部
８      赤外線ヒーター
９      発熱体
Ｐ      Ｓｎめっき
Ｓ      条材（基材）
Ｔ      条材の進行方向
Ｗ      条材の幅方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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