(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線材をメッキしたメッキ線から細径メッキ線を製造する方法であって、
銅および銅合金のいずれかで構成される線材に、ニッケルによる第1のメッキを施す工程と、
前記第1のメッキ上に、金による第２のメッキを施してメッキ線を得る工程と、
得られた前記メッキ線を、水に浸漬させた状態の孔径の異なる複数のダイスに孔径が順次小さくなる順に複数段通過させて伸線する工程と、を行うこと
を特徴とする細径メッキ線の製造方法。
【請求項２】
線材をメッキしたメッキ線から細径メッキ線を製造する方法であって、
銅および銅合金のいずれかで構成される線材に、ニッケルによる第1のメッキを施す工程と、
前記第1のメッキ上に、金による第２のメッキを施してメッキ線を得る工程と、
得られた前記メッキ線を、水のみを潤滑剤として孔径の異なる複数のダイスに孔径が順次小さくなる順に複数段通過させて伸線する工程と、を行うこと
を特徴とする細径メッキ線の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の細径メッキ線を製造する方法であって、
前記伸線する工程に用いる前記水は、純水であること
を特徴とする細径メッキ線の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の細径メッキ線を製造する方法であって、
前記伸線する工程中において、熱処理を行わないこと
を特徴とする細径メッキ線の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項に記載の細径メッキ線を製造する方法であって、
前記伸線する工程において、常に水の給排水が行われていること
を特徴とする細径メッキ線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数層のメッキを施したメッキ線の製造方法に係り、特に、メッキ後に伸線加工を施して細径化するメッキ線の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器におけるコネクタ接続、部品の接続等において、部品数の低減、工程の簡略化等の観点から、半田を用いずに圧着により接続を行うことが一般的になりつつある。また、機器が小型化され、圧着の際における位置決め等の容易化などのため、多数の細線を一定ピッチで並列させ、コネクタ接続部、端子盤等のように機能させることが図られつつある。そのために、接続構造体が提案されている。
【０００３】
この接続構造体は、例えば、シリコンゴム等からなる絶縁体円柱に、直径数十ミクロンの金属細線、例えば、銅の線材にニッケルメッキおよび金メッキを施した細線を、当該細線の断面の半分程度が埋まるように、絶縁体円柱に巻き付けて形成される。そして、円柱を軸方向に切断して得られたものを前述した接続のために用いられる端子盤のようにして用いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この目的で用いられる細線は、線材にメッキを施した後、伸線加工により、目的の細径線とすることで製造される。
【０００５】
ところで、前述したシリコンゴムからなる絶縁体円柱に、製造された細径線を巻き付けて接続構造体を製造する場合には、製造後、細径線が絶縁体円柱からはがれることがないことが望まれている。
【０００６】
本発明の目的は、接続構造体を製造する際に剥がれが生じにくい細径メッキ線を製造する方法を提供することにある。
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明の第１の態様によれば、線材をメッキしたメッキ線から細径メッキ線を製造する方法であって、銅および銅合金のいずれかで構成される線材に、ニッケルによる第1のメッキを施す工程と、前記第1のメッキ上に、金による第２のメッキを施してメッキ線を得る工程と、得られた前記メッキ線を、水に浸漬させた状態の孔径の異なる複数のダイスに孔径が順次小さくなる順に複数段通過させて伸線する工程と、を行うことを特徴とする細径メッキ線の製造方法が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、それぞれ図面を参照して説明する。以下の実施の形態では、伸線加工装置を用いて伸線加工を行うので、まず、その装置について図面を参照して説明する。
【０００９】
本実施形態では、２種類の伸線加工装置を使用する。第１は、径が太い段階での伸線加工するための装置１００（図２参照）、第２は、径が細くなってからの伸線加工を行う装置２００（図３参照）である。
【００１０】
図１は、本発明の伸線加工を行うための装置の全体構成の概要を示す。図１に示す装置では、第１の伸線加工装置１００と、伸線加工装置１００にメッキ線を供給すると共に、加工後のメッキ線を巻き取るためのメッキ線搬送機構３００とが配置される。メッキ線の加工は、第１の伸線加工装置１００、および、第２の伸線加工装置２００のそれぞれにおいて複数段階行われる。そのため、同じ伸線加工装置において、ダイス群を交換して複数段階伸線加工を行う。なお、伸線加工装置１００、２００をそれぞれ複数台用意し、ダイス群を交換せずに、メッキ線を順次異なる伸線加工装置に供給するようにしてもよい。
【００１１】
図１に、本発明の第１の伸線加工装置を組み込んで伸線加工を行うための装置の一例を示す。なお、これは、第２の伸線加工装置を組み込んで伸線加工を行う装置の場合も同様である。ただし、第２の伸線加工装置を組み込んだ場合、メッキ線が細いので、メッキ線を供給する装置の構成を変えてもよい。
【００１２】
図１に示すように、メッキ線搬送機構３００は、加工すべきメッキ線５０１が巻回され、引き出されるための第１リール３１０と、第１リール３１０から引き出されたメッキ線５０１を案内するガイドプーリ群３２１〜３２５と、加工後のメッキ線５０２を巻き取るための第２リール３４０と、メッキ線を第２リール３４０に導くガイドプーリ群３３１〜３３３とを有する。
【００１３】
ここで、図示していないが、第１リール３１０と第２リール３４０とは、繰り出しのため、および、巻き取りのため、回転駆動機構および駆動制御装置により、それぞれ回転駆動される。また、第１リール３１０と、第２リール３４０とは、同一の構造を有している。また、それらの役割を交換可能である。すなわち、第２リール３４０に巻き取られた加工後のメッキ線についてさらに伸線加工を行う場合には、この第２リール３４０を第１リール３１０として、メッキ線の繰り出し側に装着することができる。また、巻き付けられていたメッキ線がすべて繰り出された後の空の第１リール３１０は、それをメッキ線の巻き取り側に装着することで、第２リール３４０として用いることができる。従って、第１リールおよび第２リールの称呼は、相対的なものである。
【００１４】
ガイドプーリ群３２１〜３２５のうち、プーリ３２２には、図示していないテンション付与機構が連結され、メッキ線５０１にバックテンションを付与する機能を果たしている。なお、これらのガイドプーリ群３２１〜３２５のうち、少なくとも一つについて、回転駆動機構を連結してメッキ線５０１を搬送する機能を持たせるようにしてもよい。
【００１５】
ガイドプーリ群３３１〜３３３のうち、プーリ３３３には、図示していないテンション付与機構が連結され、メッキ線５０１にテンションを付与する機能を果たしている。なお、これらのガイドプーリ群３３１〜３３３のうち、少なくとも一つについて、回転駆動機構を連結してメッキ線５０１を搬送する機能を持たせるようにしてもよい。
【００１６】
第１の伸線加工装置１００および第２の伸線加工装置２００は、共に、複数個のダイスが配列されたダイス群配列体１４０（２４０）と、このダイス群配列体１４０（２４０）に配列された複数個のダイスのそれぞれに順次メッキ線を通過させるため、メッキ線を複数回折り返すための一対の折り返しローラ１２０（２２０）、１３０（２３０）と、これらを収容するタンク１１０（２１０）とを備えている。タンク１１０（２１０）には、潤滑液１１１（２１１）が満たされる。また、図示していないが、タンク１１０（２１０）には、潤滑液１１１（２１１）を供給し、また、排出する機構が設けられている。
【００１７】
潤滑液として、本発明では水を用いる。特に、本実施形態では、純水を用いる。潤滑液として水を用いる理由は、伸線加工後のメッキ線の表面に、メッキ膜の剥がれを生じさせることなく条痕を形成することができるからである。本発明者らの実験により、水、特に、純水を用いて伸線加工を行う場合には、好ましい条痕が形成されることが分かった。すなわち、前述したように、細径メッキ線を、シリコンゴム製の絶縁円柱体に巻き付けた際、条痕がシリコンゴムに食い込むことで細径メッキ線とシリコンゴムとが強固に接触すると共に、実効的な接触面積が増えて、細径メッキ線が絶縁円柱体から浮き上がりにくくなるという効果がある。また、純水を潤滑剤とした場合には、細径メッキ線の表面に界面活性剤、油等残留物が存在しない、清浄な状態が維持されるため、油等の残留物の影響による細径メッキ線とシリコンゴムとの密着不良の発生が抑えられるという効果もある。
【００１８】
第１の伸線加工装置１００は、図２に示すように、タンク１１０内に、複数個のダイスが配列されたダイス群配列体１４０と、このダイス群配列体１４０に配列された複数個のダイスのそれぞれに順次メッキ線を通過させるため、メッキ線複数回折り返すための一対の折り返しローラ１２０、１３０とが配置されている。一対の折り返しローラ１２０，１３０には、それぞれを駆動するための駆動機構１２１および１３１が連結されている。また、折り返しローラ１２０は、その回転軸が折り返しローラ１３０に対して傾けて配置されている。すなわち、加工前のメッキ線５０１が導入される側の間隔が広くなるように、傾けて配置されている。この理由は、折り返されるメッキ線５０１の位置を、通過させるべきダイスの一致に併せて一定ピッチで軸方向にずらすためである。
【００１９】
ダイス群配列体１４０は、複数のダイス１４１−１〜１４１−１５を二列に配置して構成される。本実施形態では、固定台１４２に、１５個のダイスを配置する構成となっている。ただし、伸線工程の段階に応じて、ダイスの数を増減することができる。本実施の形態では、６個〜１５個のダイスを配置している。例えば、本実施の形態では、第１の伸線加工装置１００により、４回の伸線加工を行うこととして、１回目１２個、２回目１５個、３回目１５個、４回目７個のダイスが用いられる。本実施形態では、ダイス群配列体１４０において、ダイス１４１−１、１４１−３、…、１４１−１５の奇数番を第１列に、ダイス１４１−２、１４１−４、…、１４１−１４の偶数番を第２列に配置している。そして、第２列のダイスの位置を第１列のダイスに対してずらして配置している。これにより、ダイス群配列体１４０を一定ピッチすれば通過するメッキ線をそれぞれ対応するダイス、すなわち、１４１−１、１４１−２、１４１−３、…、１４１−１４，１４１−１５の順に通過させる構成としている。
【００２０】
ダイス群配列体１４０は、着脱可能にタンク１１０に装着されている。従って、このダイス群配列体１４０を交換することで、所望の径のメッキ線についての伸線加工を行うことができる。その結果、ダイス群配列体１４０を、より孔径の小さいダイス群を持つダイス群配列体１４０に交換することで、１台の装置でも、複数段の伸線加工を複数回に渡って行うことができる。
【００２１】
第２の伸線加工装置２００は、図３に示すように、複数個のダイスが配列されたダイス群配列体２４０と、このダイス群配列体２４０に配列された複数個のダイスのそれぞれに順次メッキ線を通過させるため、メッキ線複数回折り返すための一対の折り返しローラ２２０、２３０とを備える。一対の折り返しローラ２２０，２３０には、それぞれを駆動するための駆動機構２２１および２３１が連結されている。また、折り返しローラ２２０は、その回転軸が折り返しローラ２３０に対して傾けて配置されている。すなわち、加工前のメッキ線５０１が導入される側の間隔が広くなるように、傾けて配置されている。この理由は、折り返されるメッキ線５０１の位置を、通過させるべきダイスの一致に併せて一定ピッチで軸方向にずらすためである。
【００２２】
折り返しローラ２２０および２３０は、それぞれ、メッキ線の入口側、すなわち、本装置での加工前のメッキ線５０１が導入される側の径が小さく、出口側、すなわち、本装置での加工後のメッキ線５０３が排出される側の径が大きくなるように、概略円錐状の形態を有している。これは、この段階での伸線加工では、メッキ線の長さが実質的な伸びが著しいため、メッキ線の搬送速度を上げて、その伸びを吸収し、折り返し時の弛みをなくすためである。なお、図３では、折り返しローラ２２０および２３０の周面が軸方向に連続的に変化するように示されているが、本発明で用いるローラは、これに限定されない。例えば、周面に段が形成されるように径を変化させる構造としてもよい。また、段の端に、例えば、浅い鍔を設けてもよい。このようにすることで、折り返しを行うメッキ線のずれを起こしにくくすることについて効果的である。
【００２３】
ダイス群配列体２４０は、複数のダイス２４１−１〜２４１−１５を二列に配置して構成される。本実施形態では、固定台１４２に、１５個のダイスを配置する構成となっている。もちろん、伸線工程の段階に応じて、ダイスの数を増減することができる。本実施形態では、ダイス群配列体２４０においても、第１の伸線加工装置１００のダイス群配列体１４０と同様に、ダイス２４１−１、２４１−３、…、２４１−１５の奇数番を第１列に、ダイス２４１−２、２４１−４、…、２４１−１４の偶数番を第２列に配置している。そして、第２列のダイスの位置を第１列のダイスに対してずらして配置している。これにより、ダイス群配列体２４０を一定ピッチすれば通過するメッキ線をそれぞれ対応するダイス、すなわち、２４１−１、２４１−２、２４１−３、…、２４１−１４，２４１−１５の順に通過させる構成としている。
【００２４】
なお、図３では、１５個のダイスが配置される状態を示している。ただし、本実施の形態では、第２の伸線加工装置では、５個のダイスを配置する。すなわち、２４１−１、２４１−２、２４１−３、２４１−４、２４１−５の５個のダイスがこの順で用いられる。従って、図３に示すものは、説明の便宜上の構成である。
【００２５】
上述したダイス群配列体１４０、２４０でも値いられるダイスとしては、例えば、図４に示すようなものがある。すなわち、メッキ線５０１を引き込む側の入口１４２（２２４）と、伸線後のメッキ線５０２が引き出される出口１４４（１４４）と、その間にあって、メッキ線５０１を絞るテーパ部１４３（２４３）とが金属ブロックに設けられた構造となっている。
【００２６】
本実施の形態では、この第２の伸線加工装置２００は、伸線加工の最後の段階で使用する。従って、１回の伸線加工を行うこととしている。もちろん、さらに、多い回数の伸線加工を行うこともできる。また、回数を増やさずに、ダイスの数を増やして対応することも可能である。それは、メッキ線をどの程度の径にするかで決定される。
【００２７】
ダイス群配列体２４０は、着脱可能にタンク２１０に装着されている。従って、このダイス群配列体２４０を交換することで、所望の径のメッキ線についての伸線加工を行うことができる。その結果、ダイス群配列体２４０を、より孔径の小さいダイス群を持つダイス群配列体２４０に交換することで、１台の装置でも、複数段の伸線加工を複数回に渡って行うことができる。これらの点は、ダイス群配列体１４０と同様である。
【００２８】
次に、本実施形態による製造方法の工程の概要について、図６を参照して説明する。
【００２９】
本実施の形態では、線材として、例えば、銅、黄銅、ベリリウム銅等の、銅系金属線を用い、これに、第１メッキ工程１１１０において、第１メッキ層、例えば、ニッケルをメッキし、さらに、第２メッキ工程１１２０において、第２メッキ層として、例えば、金をメッキする。その結果、図５に示すように、線材１１に、ニッケルからなる第１メッキ層１２と、金からなる第２メッキ層１３が形成されたメッキ線５０１が得られる。このメッキ線５０１について、熱処理工程１１３０において、例えば、６００℃程度で水素雰囲気の加熱領域中で熱処理が行われる。熱処理は、例えば、２．２秒間程度、前述の加熱領域中に存在させることで行う。なお、この熱処理は、例えば、管形状の炉中を通過させることで行うことができる。ここで、水素により熱処理を行うのは、第２メッキ層１３を介して酸素がニッケルを酸化することを防ぐためである。
【００３０】
次に、第１伸線工程１１４０において、前述した第１の伸線加工装置１００を用いて、伸線加工を行う。ここでは、線径０．３５ｍｍのメッキ線について、４回伸線加工を行って、順次細径化する。細線化に際しては、図１に示すように、加工すべきメッキ線が巻き込まれた第１リール３１０からメッキ線５０１を引き出して、ガイドプーリ群３２０を経てダイス群配列体１４０の第１のダイス１４１−１に導く。具体的には、プーリ３２２でバックテンションを付与された状態で、プーリ３２３，３２４を介してプーリ３２５にいたり、ここで、ダイス１４１−１の入口の高さに合わせられ、該ダイス１４１−１に通される。ついで、折り返しローラ１３０を介して折り返され、折り返しローラ１２０に導かれる。ここで、折り返しローラ１２０の軸が傾いているため、折り返しローラ１２０で折り返される間に、その位置が軸方向にずれる。その結果、メッキ線５０２は、次のダイス１４１−２の位置にシフトして、このダイス１４１−２に導かれる。以下、同様にして、第１列のダイス、第２列のダイスの順に順次異なるダイスを通過して、最後のダイス１４１−１５を通過して、その回の伸線加工を終わる。そして、ガイドプーリ群３３０を経て第２リール３４０に巻き取られる。ここ時、プーリ３３３により適当なテンションが付与される。
【００３１】
次に、第１リール３１０と第２リール３４０とを外して、第２リール３４０を繰り出し側に装着して第１リール３３０とし、一方、第１リール３１０を巻き取り側に装着して第２リール３４０として用いる。また、ダイス群配列体１４０を次のセットに交換する。この後、前述したと同様の手順を経て伸線加工を行う。
これを必要な回数繰り返す。この間、タンク１１０には、純水１１１が満たされる。この純水は、給排水を常時行って、ダイス群が、絶えず、新しい純水で満たされるようにする。もちろん、伸線加工中に、給排水を行わないようにしてもよい。
【００３２】
この後、第２伸線工程１１５０において、より細線化する伸線加工処理を行う。ここでは、１回の加工で、目的の細径メッキ線を得る。もちろん、複数回、伸線加工を行うようにしてもよい。また、前述した第１の伸線加工装置１００のみで、目的の線径のメッキ線が得られる場合には、この第１伸線加工を省略してもよい。一方、メッキ工程の段階で、細線にメッキを施して、第２伸線工程で細径化するようにしてもよい。
【００３３】
第１伸線工程と第２伸線工程とを組み合わせることで、比較的に太い線径のメッキ線から極細の細径メッキ線を無理なく得られるため、本実施形態のような組み合わせるすることが好ましい。なお、太い線にメッキすることは、表面積が広いため、細径線にメッキするよりメッキが効率的に行える。従って、本実施形態のように比較的太い線から細径線を得る工程とすることは、メッキ工程を含む製造工程全体から見ても好ましいといえる。
【００３４】
次に、細径化されたメッキ線を４００℃の窒素雰囲気の加熱領域中で熱処理を行う。この熱処理は、例えば、０．１７秒間程度、前述の加熱領域中に存在させることで行う。なお、この熱処理は、例えば、前述した熱処理と同様に、管状の炉中を通過させることで行うことができる。窒素雰囲気中とする理由は、前述した熱処理の場合とは異なり、温度が低いこと、加工によりメッキ層が緻密になっていることを考慮したものである。もちろん、水素雰囲気中で熱処理してもよい。この熱処理により、加工歪みを解消して、メッキ線の物理的な特性を改善することができる。
【００３５】
（実施例）
次に、本実施形態によるメッキ線の製造方法の実施例について説明する。
【００３６】
まず、黄銅線材に、常法により、ニッケルを１．２５μｍメッキし、さらに、常法により、金を０．２５μｍメッキした。これにより、０．３５ｍｍのメッキ線を得た。ついで、得られたメッキ線を、管形状の炉中に形成された６００℃の水素雰囲気の加熱領域中に、２．２秒間存在するように通過させて、加熱処理した。
【００３７】
さらに、第１の伸線加工装置１００により、線径０．３５ｍｍのメッキ線について、４回伸線加工を行って、順次細径化し、線径０．０４２ｍｍのメッキ線とした。すなわち、第１回は１２個のダイスで０．３５ｍｍから０．２５ｍｍに、第２回は１５個のダイスで０．２５ｍｍから０．１０ｍｍに、第３回は１５個のダイスで０．１０ｍｍから０．０５ｍｍに、第４回は７個のダイスで０．０５ｍｍから０．０４２ｍｍにそれぞれ細径化した。
【００３８】
次に、第２の伸線加工装置２００を用いて最後の伸線加工を行う。すなわち、５個のダイスを配列したダイス群配列体２４０を装着した第２の伸線加工装置２００を用いて、０．０４２ｍｍの線径から始めて、０．０３０ｍｍの線径のメッキ線を得た。
【００３９】
この後、細径化されたメッキ線を４００℃の窒素雰囲気の加熱領域中に、０．１７秒間存在させるように通過させることで熱処理を行った。
【００４０】
得られたメッキ線の表面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察したところ、図７に示すように、表面に長手方向に沿う条痕７０１が複数本形成されていた。また、メッキの剥がれは見られなかった。従って、シリコンゴム等の絶縁体への組み込みのよいメッキ線が得られたことが確認された。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、接続構造体を製造する際に剥がれが生じにくい細径メッキ線を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に用いる伸線加工を行うための装置の一例を模式的に示す説明図。
【図２】図２は本発明において用いることができる第１の伸線加工装置の一例の概要を示す平面図。
【図３】図３は本発明において用いることができる第２の伸線加工装置の一例の概要を示す平面図。
【図４】図４は本発明において用いることができるダイスの一例を示す断面図。
【図５】図５は本発明により製造されるメッキ線の断面構造を模式的に示す断面図。
【図６】図６は本発明の実施形態における製造工程の概要を示す説明図。
【図７】図７は本発明により製造されたメッキ線の表面観察図。
【符号の説明】
１１…線材、１２…第１メッキ層、１３…第２メッキ層、１００…第１伸線加工装置、１１０…タンク、１１１…潤滑液、１２０、１３０…折り返しローラ、１４０…ダイス群配列体、１４１−１〜１４１−１５…ダイス、２００…第２伸線加工装置、２１０…タンク、２１１…潤滑液、２２０、２３０…折り返しローラ、２４０…ダイス群配列体、２４１−１〜２４１−１５…ダイス、３００…メッキ線搬送機構、３１０…第１リール、３２０…ガイドプーリ、３３０…ガイドプーリ、３４０…第２リール。
【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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