CN107757172A

CN107757172A - 丝网印刷版

Info

Publication number: CN107757172A
Application number: CN201710290303.5A
Authority: CN
Inventors: 福田正人; 宫田浩; 宫田浩一; 筱田达昭
Original assignee: Kobelco Research Institute Inc
Current assignee: Kobelco Research Institute Inc
Priority date: 2016-08-19
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2018-03-06
Also published as: JP2018029145A; TWI656981B; KR101801513B1; TW201806782A

Abstract

本发明提供一种丝网印刷版，在使用向厚度为5μm以上且25μm以下的金属箔开设了开口部的金属箔网眼构件的丝网印刷版中，难以产生金属箔网眼构件的断裂。丝网印刷版具备：金属箔网眼构件，其具有指状电极用图案，该指状电极用图案沿着厚度为5μm以上且25μm以下的金属箔的一方向配置有多个开口部，且用于设置指状电极；以及覆盖多个开口部的一部分的树脂，金属箔网眼构件被支承为，比起沿着指状电极用图案的开口部延伸的一方向的张力，沿着与一方向垂直的方向的张力较小。

Description

丝网印刷版

技术领域

本发明涉及在形成太阳能电池表面以及背面的集电电极时或者在其他用途中进行丝网印刷时使用的丝网印刷版。

背景技术

在太阳能电池中，由太阳光生成的电子、正孔对越多，其发电性能越高。为了增加电子、正孔对的生成，需要增多在太阳能电池中接受的太阳光。另一方面，为了分别集中所生成的电子以及正孔，需要将被称作指状电极的集电电极配置于太阳光的受光面。然而，由于在配置有该指状电极的位置处遮挡太阳光，因此需要尽量缩小指状电极的宽度以减小太阳光的遮光面积。

根据以上的原因，在太阳能电池的高性能化方面谋求指状电极的细线化。在使用轧制金属箔网眼构件的丝网印刷版中，在进行指状电极宽度的细线化时，不仅需要进行图案开口宽度的细线化，还需要减小料浆的透过体积。换句话说，即便缩小指状电极用图案的乳剂开口宽度，在轧制金属箔保持较厚的状态下透过体积大，因此排出的料浆量变多，无法使指状电极变细。对此，为了实现细线化，需要使轧制金属箔网眼构件的厚度也变薄。

另一方面，在减薄轧制金属箔网眼构件的厚度的情况下，本申请的发明人发现如下问题点：该轧制金属箔网眼构件可能因XY平面方向以及Z方向的张力发生断裂。

需要说明的是，以往举出如下课题：对于位于厚膜区域的厚度为20～100μm的金属掩模，金属掩模单体无法维持规定尺寸形状(例如，参照专利文献1)。对于该课题，已知有如下关于组合掩模的技术：通过一边在丝网网眼的XY方向的各个方向保持各向异性一边张设金属掩模，由此来维持金属掩模的尺寸形状以及电路图案。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-64468号公报

然而，在关于上述组合掩模的技术中，只不过是为了维持规定尺寸形状而一边在丝网网眼的XY方向的各个方向保持各向异性、一边张设金属掩模。另外，在上述技术中，并没有考虑关于断裂的课题，关于为了避免断裂而增大或减小任一方向的张力，也没有给出任何启示。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在使用向厚度为5μm以上且25μm以下的金属箔开设了开口部的金属箔网眼构件的丝网印刷版中，难以产生金属箔网眼构件的断裂的丝网印刷版。

本发明所涉及的丝网印刷版具备：

金属箔网眼构件，其具有指状电极用图案，该指状电极用图案沿着厚度为5μm以上且25μm以下的金属箔的一方向配置有多个开口部，且用于设置指状电极；以及

树脂，其覆盖所述多个开口部的一部分，

所述金属箔网眼构件被支承为，比起所述指状电极用图案的所述开口部延伸的所述一方向的张力，与所述一方向垂直的方向的张力较小。

发明效果

根据本发明所涉及的丝网印刷版，在使用向厚度为5μm以上且25μm以下的金属箔开设了开口部的金属箔网眼构件的丝网印刷版中，难以产生金属箔网眼构件的断裂。

附图说明

图1是示出实施方式1所涉及的丝网印刷版的概要内容的俯视图。

图2是沿图1的A-A方向观察到的简要剖视图。

图3A是图1的丝网印刷版的指状电极用图案的区域I的局部放大俯视图。

图3B是沿图3A的B-B方向观察到的简要剖视图。

图3C是沿图3A的C-C方向观察到的简要剖视图。

图4是图1的丝网印刷版的指状电极用图案以及汇流电极用图案的角部的局部放大图。

图5A是图4的丝网印刷版的指状电极用图案的区域II的局部放大图。

图5B是图5A的指状电极用图案的区域V的局部放大图。

图6是图4的丝网印刷版的指状电极用图案以及汇流电极用图案的区域III的局部放大图。

图7是图4的丝网印刷版的指状电极用图案以及汇流电极用图案的区域IV的局部放大图。

图8是示出丝网印刷的概要内容的简要图。

图9是示出丝网印刷版的指状电极用图案延伸的一方向的最大张力(Tx(N/cm))和与其垂直的方向的最大张力(Ty1(N/cm)、Ty2(N/cm))的例子的柱状图。

图10A是张力计的读取值的牛顿刻度(N/cm)与载荷下沉毫米刻度(mm)的换算表(使用了株式会社PROTEK公司制的STG-75NA的情况)。

图10B是张力计的读取值的牛顿刻度(N/cm)与载荷下沉毫米刻度(mm)的换算表(使用了株式会社PROTEK公司制的STG-75NA的情况)。

图10C是张力计的读取值的牛顿刻度(N/cm)与载荷下沉毫米刻度(mm)的换算表(使用了株式会社PROTEK公司制的STG-75NA的情况)。

附图标记说明：

2 指状电极用图案；

4 汇流电极用图案；

10 轧制金属箔网眼构件；

12 肋；

14 开口部(孔)；

16 树脂(感光性乳剂)；

18 线图案；

20 丝网印刷版；

22 铝框；

24 聚酯网眼；

42 刮刀；

43 银料浆；

44 刮板；

46 Si晶片；

47 刮刀面；

48 印刷面。

具体实施方式

第一方式所涉及的丝网印刷版具备：

树脂，其覆盖所述多个开口部的一部分，

所述金属箔网眼构件被支承为，比起沿着所述指状电极用图案的所述开口部延伸的所述一方向的张力，沿着与所述一方向垂直的方向的张力较小。

第二方式所涉及的丝网印刷版在上述第一方式的基础上，也可以是，所述金属箔网眼构件中，在所述垂直方向上支承的张力为2.4ah/pw(N/cm)以下，其中，

所述a是在所述金属箔网眼构件的与所述指状电极用图案延伸的所述一方向交叉的深度方向上将构成所述开口部的肋的剖面近似为矩形形状时的(上底+下底)的值(μm)，

所述h是所述肋的剖面近似为矩形形状的高度(μm)，

所述pw是所述肋的沿着所述一方向的间距(μm)。

第三方式所涉及的丝网印刷版在上述第一方式或者第二方式的基础上，也可以是，所述金属箔网眼构件中，在所述指状电极用图案的所述一方向上支承的张力为20N/cm以上且30N/cm以下的范围。

第四方式所涉及的丝网印刷版在上述第一方式至第三方式中任一方式的基础上，也可以是，所述金属箔网眼构件具有汇流电极用图案，该汇流电极用图案沿着与所述一方向垂直的方向配置有多个开口部，且用于设置沿与所述指状电极垂直的方向延伸的汇流电极，

构成所述汇流电极用图案的所述开口部的肋的、沿着所述垂直方向的每单位长度的截面面积大于构成所述指状电极用图案的所述开口部的肋的、沿着所述一方向的每单位长度的截面面积。

以下，参照附图对实施方式所涉及的丝网印刷版进行说明。需要说明的是，对在附图中实质上相同的构件标注相同的附图标记。

(实施方式1)

<丝网印刷版>

图1是示出实施方式1所涉及的丝网印刷版20的概要内容的俯视图。图2是沿图1的A-A方向观察到的简要剖视图。图3A是图1的丝网印刷版的指状电极用图案的区域I的局部放大俯视图。

如图1、图2所示，该丝网印刷版20在铝制的框22上隔着编织聚酯细线而成的网眼织物24等而配置有上述轧制金属箔网眼构件10。该丝网印刷版20具有：上述轧制金属箔网眼构件；如图3A所示覆盖沿着一方向配置的多个开口部14的树脂16；以及以10μm以上且60μm以下的范围的宽度将树脂16开口而划分形成的线图案18。上述线图案18的长度方向为一方向，且上述线图案18遍及在肋12之间划分形成的开口部14而设置。另外，线图案18的上述宽度为与长度方向交叉的方向。上述宽度例如也可以是与长度方向成角度而交叉的方向。或者，上述宽度也可以是与长度方向垂直的方向。

该丝网印刷版20具备：沿着厚度为5μm以上且25μm以下的轧制金属箔的一方向而配置有多个开口部14的轧制金属箔网眼构件10；以及覆盖多个开口部14的一部分的树脂16。轧制金属箔网眼构件10具有指状电极用图案2，该指状电极用图案2沿着上述一方向配置有多个开口部，且用于设置指状电极。另外，在丝网印刷版20中，轧制金属箔网眼构件10被支承为，与沿着指状电极用图案2的开口部延伸的一方向的张力Tx相比，沿着与一方向垂直的方向的张力Ty较小。

<作用效果>

在构成丝网印刷版20时，在将轧制金属箔网眼构件10粘结于聚酯树脂等纤维布上的组合工序中，施加于轧制金属箔网眼构件10的沿XY平面方向的张力通常为24N/cm～28N/cm左右。

图9是示出丝网印刷版的指状电极用图案延伸的一方向的最大张力(Tx(N/cm))和与其垂直的方向的最大张力(Ty1(N/cm)、Ty2(N/cm))的例子的柱状图。根据本申请的发明人实施的拉伸试验可知，轧制金属箔网眼构件10的断裂耐性在指状电极用图案2的平行方向Tx和垂直方向Ty(Ty1、Ty2)不同。换句话说，得出如下结果：在平行方向Tx上以78.3N/cm以上断裂，在垂直方向Ty1上以58.1N/cm以上断裂，在垂直方向Ty2上以大约24.7N/cm(N1)或者36N/cm(N2)以上断裂。

需要说明的是，Ty1针对图4所示的区域II的试验片且通过后述的拉伸试验而得出，Ty2针对图4所示的区域III的试验片且通过后述的拉伸试验而得出，Tx针对图4所示的区域IV的试验片且通过后述的拉伸试验而得出。另外，断裂被认为是在构成指状电极用图案的开口部的细薄的肋12等比较弱的部分处产生。

相对于向轧制金属箔网眼构件10施加的沿XY平面方向的普通张力(24N/cm～28N/cm)，轧制金属箔网眼构件10的指状电极用图案2在平行方向Tx上具有78.3N/cm以下的断裂耐性。另一方面，垂直方向Ty2的断裂耐性只是与所施加的负荷同等的程度(24.7N/cm，36N/cm)，因此在组合工序、印刷使用时可能发生轧制金属箔网眼构件10的断裂。这是本发明所要解决的课题。

根据该丝网印刷版20，将轧制金属箔网眼构件10支承为，与沿着指状电极用图案2的开口部延伸的一方向的张力相比，沿着与一方向垂直的方向的张力较小。换句话说，将构成轧制金属箔网眼构件10的指状电极用图案2的开口部的细薄的肋12的延伸方向的张力Ty设定为比沿着一方向的与肋12的截面面积对应的最大张力小。由此，细薄的肋12难以断裂。对此，即便是使用厚度为25μm以下的薄轧制金属箔的丝网印刷版20，也能够得到轧制金属箔网眼构件10的指状电极用图案2难以断裂的效果。

<金属箔>

金属箔是轧制金属箔。需要说明的是，并不局限于轧制金属箔，也可以是电铸的金属箔。另外，金属箔例如也可以包括从不锈钢(例如，SUS301、SUS304、SUS316等)、钛、钛合金、镍、镍合金、铜、铜合金、铝合金的组中选择出的至少一个。

另外，金属箔的厚度为5μm以上且25μm以下。优选为20μm以下。

此外，设于金属箔的多个开口部14也可以通过化学蚀刻、机械开孔处理、或者电铸方式来形成。

<指状电极用图案以及汇流电极用图案>

图4是图1的丝网印刷版20的指状电极用图案2以及汇流电极用图案4的角部的局部放大图。图5A是图4的丝网印刷版20的指状电极用图案2的区域II的局部放大图。图5B是图5A的指状电极用图案2的区域V的局部放大图。图6是图4的丝网印刷版20的指状电极用图案2以及汇流电极用图案4的区域III的局部放大图。图7是图4的丝网印刷版20的指状电极用图案2以及汇流电极用图案4的区域IV的局部放大图。图3B是沿图3A的B-B方向观察到的简要剖视图。图3C沿图3A的C-C方向观察到的简要剖视图。

指状电极用图案2用于设置指状电极，如图3A所示，沿着一方向配置有多个开口部14。这样，由于沿一方向配置，因此若将树脂16沿着上述一方向开口，则能够划分形成遍及多个开口部14的线图案18。另外，开口部14的平面形状并不局限于矩形，也可以是椭圆形或其他形状。

此外，线图案18的宽度为所谓的乳剂开口宽度、即与要形成的指状电极的宽度对应，例如为10μm以上且60μm以下的范围。

如图3B所示，开口部14在肋12之间被划分形成。肋12的剖面形状为大致倒梯形形状，上底为UL，下底为BL，高度(厚度)为h。

需要说明的是，肋12的剖面形状并不局限于倒梯形形状，例如，也可以是平行四边形状。另外，肋12以大致恒定的间距pw配置。

汇流电极用图案4用于设置汇流电极，且多个开口部14沿着与指状电极用图案2的一方向垂直的方向配置。

另外，遍及多个开口部14的线图案18的开口宽度的大小也可以与用于设置指状电极的线图案18的开口宽度不同。此外，开口部14的平面形状也可以与用于设置指状电极的开口部14的平面形状不同。

需要说明的是，汇流电极为了对指状电极进一步集电而设置，因此汇流电极用图案4的根数比指状电极用图案2的根数少。

另外，构成汇流电极用图案4的开口部14的肋12的、沿着垂直方向的每单位长度的截面面积也可以大于构成指状电极用图案2的开口部14的肋12的、沿着一方向的每单位长度的截面面积。由此，能够增大沿着汇流电极用图案4的开口部14延伸的垂直方向的最大张力，能够提高一方向上的断裂耐性。

需要说明的是，构成汇流电极用图案4的开口部14的肋12的每单位长度的截面面积也能够通过缩窄肋12的间距pw而增大。汇流电极与指状电极相比而能够增加其宽度，因此能够扩宽乳剂开口宽度。对此，即便缩窄肋12的间距，也能够确保足够的开口面积。

<树脂>

如图3A所示，树脂16覆盖沿着一方向配置的多个开口部14的一部分。

该树脂16例如使感光性乳剂光固化而成。

<线图案>

线图案18通过分离的两条直线将树脂16开口而划分形成。该线图案18的长度方向为一方向且该线图案18遍及多个开口部14设置。另外，上述宽度是与长度方向交叉的方向。

<关于肋的截面面积与张力(tension)之间的关系>

本申请的发明人根据拉伸强度测定结果发现：箔厚为20μm以下的轧制金属箔网眼构件10的拉伸强度的允许值在XY方向上不同。利用该情况，在丝网印刷版中，考虑提高轧制金属箔网眼构件整体的断裂耐性的方法而实现了本发明。本申请的发明人通过丝网印刷版的印刷试验而得出如下结果：在每单位长度(mm)的轧制金属箔网眼构件10的肋12的截面面积为5800μm²/mm的条件下，即便张力为28N/cm也不会发生断裂。

在此，将轧制金属箔网眼构件10的肋12的剖面近似于矩形形状时(上底UL+下底BL)的值(μm)设为a、将肋12的剖面的矩形形状的高度(μm)设为h、将肋12的间距(μm)设为pw。在该情况下，沿着一方向的每单位长度(mm)的轧制金属箔网眼构件10的肋12的截面面积能够表示为500ah/p(μm²/mm)。

肋12的每单位长度(mm)的截面面积与最大张力处于比例关系。因此，沿着一方向(x方向)的每单位长度(mm)的轧制金属箔网眼构件10的肋12的截面面积(μm2)、与施加于该轧制金属箔网眼构件10的垂直方向(y方向)的最大张力(张力)T(N/cm)存在如下关系。

5800∶28＝500ah/pw∶T

由此，最大张力值T表示为，T＝2.4138ah/pw(N/cm)。

因此，通过将支承轧制金属箔网眼构件10的垂直方向的张力T(N/cm)设定为T≤2.4ah/pw(N/cm)，能够提高垂直方向的断裂耐性。

在丝网印刷版20的制造工序中，具有将轧制金属箔网眼构件10粘贴于聚酯树脂等纤维布上的组合工序。在该丝网印刷版20中，在组合工序中，将施加于轧制金属箔网眼构件10的XY平面的张力张设为，沿着指状电极用图案2的一方向的张力Tx与垂直方向的张力Ty不同。具体地说，将轧制金属箔网眼构件10支承为，比起指状电极用图案2的一方向的张力Tx，垂直方向的张力Ty较小。

需要说明的是，在上述的拉伸试验中，如图4所示，从厚度为20μm的轧制金属箔网眼构件10中切出宽度为10mm、标点距离为10mm的试验片(区域II，区域III，区域IV)，使用拉伸试验机(Instron公司制)并以1mm/分的拉伸速度实施了拉伸试验。

关于丝网印刷版的张力，作为在张力值测定中使用的张力计(例如株式会社PROTEK公司制的STG-75NA)的读取值，具有牛顿刻度和载荷下沉毫米刻度这两种表示方法。在本专利中记载基于牛顿刻度的张力值。图10A～图10C记载了使用STG-75NA的情况下的牛顿刻度与载荷下沉毫米刻度的换算表(由株式会社PROTEK公开)。

<轧制金属箔网眼构件的制造方法>

轧制金属箔网眼构件10的开口部14通过从金属箔的单面或者两面蚀刻来形成。根据开口部14的所希望的形状以及面积及其分布等而进行适当蚀刻即可。例如，对金属箔涂敷抗蚀剂，以所希望的大小以及配置排列多个开口部，在使用描绘了所印刷的图案的掩模而曝光之后进行显影。然后，通过蚀刻，溶解开设开口部的部分的金属箔，从而能够制作在金属箔开设有开口部14的轧制金属箔网眼构件10。

需要说明的是，作为轧制金属箔网眼构件10的制造方法，并不局限于对金属箔进行蚀刻的制造方法，例如，也能够通过机械开孔加工、电铸的制造方法来实现。

<丝网印刷版的制造方法>

该丝网印刷版20的制造工序如下所述。

1)对铝制的框粘贴由聚酯树脂等纤维织成的布(拉纱工序)。

2)在上述纤维布上粘结轧制金属箔网眼构件10，在干燥后，切断与所述轧制金属箔网眼构件重叠的部分的所述纤维布(组合工序)。在该组合工序中，将轧制金属箔网眼构件10支承为，与指状电极用图案2的开口部延伸的一方向的张力Tx相比，与一方向垂直的方向的张力Ty较小。

3)对轧制金属箔网眼构件10的整面涂敷感光性乳剂(乳剂涂敷工序)。

4)将所希望的线图案在感光性乳剂上图案化(曝光工序)。例如，利用掩模覆盖与被开口的线图案对应的部分，并曝光由掩模覆盖的位置以外的部分。由此，使曝光的位置的树脂(感光性乳剂)固化。

5)去除不必要的部分的感光性乳剂(显影工序)。例如，去除由掩模覆盖的位置的被开口的部分的树脂(感光性乳剂)。

由此能够制作丝网印刷版20。需要说明的是，上述制作方法仅是示例，并不局限于此。

<关于丝网印刷>

图8是示出丝网印刷的概要内容的简要图。

如图3A以及图8所示，该丝网印刷版20具有：设有通过将树脂16开口而划分形成的线图案18的印刷面48；以及用于与将欲印刷的料浆43经由图案进行印刷的刮刀42触碰的刮刀面47。

在印刷时，将丝网印刷版20的刮刀面47设为铅垂上表面，将印刷面48设为铅垂下表面。使印刷面48与要进行丝网印刷的印刷对象物46对置。另一方面，在刮刀面载置料浆43，并且使刮刀42从图8的左向右移动。由此，向线图案18的开口部(孔)14填充料浆43，并且使料浆43附着于印刷对象物46。在刮刀42通过之后，借助丝网印刷版的张力(tension)而将丝网印刷版与印刷对象物46分离。另一方面，料浆43残留于印刷对象物46。由此，进行丝网印刷，从而印刷与在线图案18露出的开口部14的排列对应的料浆43。然后，具有来源于开口部14的配置的凹凸的料浆43经过调平过程而形成指状电极。

(实施例)

使用实施了本发明所示出的方法的丝网印刷版的结果是，确认到在以如下方式张设了轧制金属箔网眼构件10的情况下，也对印刷性能无影响，该方式为，比起轧制金属箔网眼构件10的XY平面上的指状电极用图案2的一方向的张力Tx、垂直方向的张力Ty较小。

需要说明的是，在印刷试验中，使用了MICROTEK公司制的印刷机，刮刀速度：200mm/sec，印刷压力：80N，刮刀角度：60°，间隔：1.5mm。另外，丝网印刷版的制版所使用的乳剂种类为互应化学公司制ERS-2P，乳剂厚度为10μm，乳剂开口宽度为30μm～45μm。

需要说明的是，在本公开中，包括将前述各种实施方式以及/或者实施例中的任意的实施方式以及/或者实施例适当组合的情况，能够起到各个实施方式以及/或者实施例具有的效果。

工业实用性

根据本发明所涉及的丝网印刷版，在使用向厚度为5μm以上且25μm以下的轧制金属箔设有开口部的轧制金属箔网眼构件的丝网印刷版中，难以产生轧制金属箔网眼构件的断裂。

Claims

1.一种丝网印刷版，其中，

所述丝网印刷版具备：

树脂，其覆盖所述多个开口部的一部分，

所述金属箔网眼构件被支承为，比起所述指状电极用图案的所述开口部延伸的所述一方向的张力，与所述一方向垂直的垂直方向的张力较小。

2.根据权利要求1所述的丝网印刷版，其中，

所述金属箔网眼构件中，在所述垂直方向上支承的张力为2.4ah/pw以下，其中，该张力的单位为N/cm，

所述a是在所述金属箔网眼构件的与所述指状电极用图案延伸的所述一方向交叉的深度方向上将构成所述开口部的肋的剖面近似为矩形形状时的上底+下底的值，其中，所述a的单位为μm，

所述h是所述肋的剖面近似为矩形形状的高度，其中，所述h的单位为μm，

所述pw是所述肋的沿着所述一方向的间距，其中，所述pw的单位为μm。

3.根据权利要求1或2所述的丝网印刷版，其中，

所述金属箔网眼构件中，在所述指状电极用图案的所述一方向上支承的张力为20N/cm以上且30N/cm以下的范围。

4.根据权利要求1或2所述的丝网印刷版，其中，

所述金属箔网眼构件具有汇流电极用图案，该汇流电极用图案沿着与所述一方向垂直的方向配置有多个开口部，且用于设置沿着与所述指状电极垂直的垂直方向延伸的汇流电极，