CN117107332A - 一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置，包括待电镀半导体器件，待电镀半导体器件上表面设置有与其进行多点或整面接触的导电接触部件，导电接触部件上设置有用于对其进行导电和支撑作用的导电支撑装置，导电支撑装置与外置偏压电源或者电镀阳极导通。本发明的一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置,保证量产化效率的同时解决以往电镀方法应用在高效异质结电池(HJT)或其他使用了表面钝化技术的单面电池或者双面电池上进行金属沉积时的不均匀性，同时降低电镀过程中的表面损伤或器件损坏率。
Description
本申请是向中国知识产权局提交的申请日为2018年7月18日、申请号为201810793404.9、发明名称为“一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置，用于太阳能电池及其他半导体器件水平电镀金属化的上电极及系统，属于器件制造领域。
背景技术
在太阳能电池上使用电镀的方法形成金属化电极可以使用更为便宜的镍、锡、铜等更为便宜的金属替代昂贵的丝网印刷银浆。但是，传统工业中常用的挂镀、垂直电镀等方法应用在太阳能电池上却有着金属沉积不均匀、良率和量产效率低等问题。而水平电镀的方法虽然有着可对太阳能电池进行单面电镀并提高适合量产化的优势，但过去公开的水平电镀方法却并不能适应所有的太阳能电池。其原因之一在于电镀设备的上电极多采用单点或单线接触使得其难以在高效异质结电池(HJT)或其他应用了表面钝化技术的单面电池或者双面电池中形成均匀性好、可靠性高的高质量金属化电极。并且上电极施加在待电镀电池片上的压力往往难以控制，易造成表面损伤或电池损坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种能够在待电镀半导体器件表面形成均匀性好、可靠性高的金属沉积且不会损伤待电镀半导体器件表面的用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置，包括待电镀半导体器件，所述待电镀半导体器件上表面设置有与其进行多点或整面接触的导电接触部件，所述导电接触部件与外置偏压电源或者电镀阳极导通。
所述导电接触部件上设置有用于对其进行导电和支撑作用的导电支撑装置，所述导电接触部件通过所述导电支撑装置与外置偏压电源或者电镀阳极导通。
所述导电接触部件与所述待电镀半导体器件整面接触，所述导电接触部件与所述待电镀半导体器件的形状相同，所述导电接触部件的尺寸不大于与所述待电镀半导体器件的尺寸。
所述导电支撑装置包括支撑部件和固定部件，所述支撑部件与所述导电接触部件接触，所述支撑部件和固定部件之间连有用于调节所述支撑部件与所述导电支撑装置之间压力的弹性单元。
所述支撑部件为L型支撑杆，所述固定部件为L型支撑梁，所述L型支撑杆的竖直端部与所述导电接触部件上表面相连，所述L型支撑杆的水平端部连有起重块，所述L型支撑梁竖直端部与所述L型支撑杆的水平部活动连接，所述弹性单元包括分别设置在所述L型支撑杆和L型支撑梁的水平部上的滑动元件，两个所述滑动元件之间连有弹性支撑元件。
所述起重块为铁块，所述铁块的上方或者下方设置有电磁铁。
所述导电接触部件与所述待电镀半导体器件进行多点接触，且待电镀半导体器件表面上任意一点距离最近的导电接触部件的最小直线距离小于60mm。
所述导电支撑装置包括用于向导电接触部件传输电子的同时向其提供压力或支撑力的支撑杆，所述支撑杆的上端连有支撑梁。
所述支撑梁与所述支撑杆的上端接触处设置有用于限定所述支撑杆沿着所述支撑梁移动方向前后摆动的限位结构。
一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置，包括待电镀半导体器件，所述待电镀半导体器件上表面设置有与其进行整面或者多点接触的导电接触部件，所述导电接触部件上设置有接收器，所述接收器含有无线接收电能元件和整流元件，所述接收器负极输出直接与所述导电接触部件相连，所述接收器的正极输出通过多个可更换金属导电体与电解质溶液相连，所述可更换金属导电体均匀分布在所述待电镀半导体器件周围。
本发明提供的一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置，待电镀半导体器件与导电接触部件进行多点或整面接触式，保证量产化效率的同时解决以往电镀方法应用在高效异质结电池(HJT)或其他使用了表面钝化技术的单面电池或者双面电池上进行金属沉积时的不均匀性，同时降低电镀过程中的表面损伤或器件损坏率。
附图说明
图1为本发明具体实施例1的一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置的结构示意图；
图2为本发明具体实施例2的一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置的结构示意图；
图3为本发明具体实施例3的一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置的结构示意图；
图4为本发明具体实施例4的一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置的结构示意图；
图5为本发明具体实施例5的一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置的结构示意图；
图6为本发明具体实施例6的一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提供一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置，用于对包括太阳能电池在内的薄片型半导体器件进行水平电镀。待电镀半导体器件与导电接触部件之间进行多点或整面接触并，能使电流从待电镀半导体器件通过或不通过外置偏压电源与电镀阳极导通。导电接触部件上设置有用于对其进行导电和支撑作用的导电支撑装置，导电支撑装置带动导电接触部件和待电镀半导体器进行水平移动。导电接触部件施加在待电镀半导体器件表面的平均压强小于2kPa，优选的，小于0.5kPa，并且施加在待电镀半导体器件表面上任何一点的压强小于10kPa，优选的，小于2kPa。
具体实施例1
如图1所示，一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置中的导电支撑装置仅由一根导电支撑杆110组成，作为支撑部件。导电接触部件由一个导电板120组成。导电支撑杆110可以用来导电或不导电，导电支撑杆110的部分或者全部可以为刚性、柔性材质或弹性材质。
具体地，导电支撑杆110由金属材质制成，这里优选为铜。
导电板120为单层导电板，比如说薄金属板，形状与待电镀半导体器件130表面形状相同，且尺寸等于或者略小于该器件尺寸，具体为表面覆有金属箔的轻质聚合物板。
在电镀过程中，导电支撑杆110上端通过导线或其他导体连接到外置偏压电源或电镀阳极，下端通过导电接触部件120与待电镀半导体器件130进行整面接触，并向其提供电子。
具体实施例2
如图2所示，一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置中导电支撑装置由支撑主杆213，多根支撑子杆211和子杆框架212组成，导电接触部件由多个接触点220组成。接触点220使用金属片，金属箔，石墨或其他导电聚合物材质制作，这里优选为圆形铜片。
接触点220的上端连有支撑子杆211的下端，多根支撑子杆211均匀排布，支撑子杆211的上端与子杆框架212相连，接触点220与子杆框架212之间连有导线214，子杆框架212的上面连有支撑主杆213。
其中，支撑主杆213和子杆框架212由金属材质制成，这里优选为铝。支撑子杆211为导电或不导电的机械弹簧。
在电镀过程中，导电支撑主杆213上端通过导线或其他导体连接到外置偏压电源或电镀阳极，下端经由多个支撑子杆211和接触点220向待电镀半导体器件230其各个部分均匀地施加压力并传输电子。
同时，支撑主杆213上端通过导向装置或不通过导向装置直接与传动装置相连，在电镀过程中与待电镀半导体器件230进行同步移动。
具体实施例3
如图3所示，一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置中导电支撑装置由多根支撑杆311和一个T型支撑梁312组成，导电接触部件由数根长条形导电杆320组成。支撑杆311和支撑梁312使用导电材质制成，这里优选为金属铝。支撑梁312与支撑杆311的上端接触处设置有用于限定支撑杆311沿着支撑梁312移动方向前后摆动的限位结构，具体可选择通过下述的椭圆关节结构实现。支撑梁312一端与导向或传动装置相连，使整个上电极导电装置在电镀过程中与待电镀半导体器件330进行同步水平移动，另一端与支撑杆331上端连接。支撑杆331上端设置有椭圆关节313b，支撑梁312上设置有用于容纳椭圆关节313a的凹槽313a。使用椭圆关节相连接，此关节仅允许支撑杆311在平行于水平移动的方向上摆动，在避免接触错位的同时能够允许上电极导电装置和待电镀半导体器件330的传送速度有一定微量误差而不会导致器件损坏。
导电接触部件可为数个长度等于或略短于待电镀半导体器件330宽度的长条形导电杆320，其优选为使用金属制作的空心铜杆，在保证横向导电性能的同时减轻重量。每根导电杆中心与一个支撑杆311相连，在电镀过程中如图3所示均匀排布在待电镀半导体器件330上向该器件待电镀表面均匀的提供电子。
具体实施例4
如图4所示，一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置中导电支撑装置由支撑杆411和支撑梁412组成，导电接触部件由数个长度等于或略短于待电镀半导体器件430宽度的导电刷420组成。支撑杆411的下端与导电刷420的上面相连。
支撑杆411和支撑梁412使用导电材质制成，这里优选为金属铝。支撑梁412与支撑杆411的上端接触处设置有用于限定支撑杆411沿着支撑梁412移动方向前后摆动的限位结构，具体可选择通过下述的椭圆关节结构实现。每根支撑梁412一端与导向或传动装置相连，使上电极导电装置在电镀过程中与待电镀半导体器件430进行同步水平移动，支撑杆411上端设置有椭圆关节413b，支撑梁412上设置有用于容纳椭圆关节313a的凹槽313a。使用椭圆关节相连接，此关节仅允许支撑杆411在平行于水平移动的方向上摆动，在避免接触错位的同时能够允许上电极导电装置和待电镀半导体器件430的传送速度有一定微量误差而不会导致器件损坏。
导电接触部件可为数个长度等于或略短于待电镀半导体器件430宽度的导电刷420，导电刷上部420a为横向导电能力强的主轴，这里优选为长条形金属铜夹。导电刷下部420b与待电镀半导体器件接触，为末端处理过的(经过打磨或者为U型末端，避免损伤器件表面)导电碳纤维、金属纤维、聚合物纤维、弹性导电探针等具有一定柔软性或弹性的导电材料。这里优选为多个均匀排布的、具有U型末端的弹性导电金属探针。
具体实施例5
如图5所示，一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置中，导电支撑装置包括支撑部件和固定部件，支撑部件与导电接触部件接触，支撑部件和固定部件之间连有用于调节支撑部件与导电支撑装置之间压力的弹性单元。
支撑部件为L型支撑杆511，固定部件为L型支撑梁512，L型支撑杆511与L型支撑梁512内设置有与导电接触部件520连接的导线518。L型支撑杆511的竖直端部与导电接触部件520上表面相连，L型支撑杆511的水平端部连有起重块516，L型支撑梁512竖直端部与L型支撑杆511的水平部活动连接，弹性单元包括分别设置在L型支撑杆511和L型支撑梁512的水平部上的滑动元件。
L型支撑杆511和L型支撑梁512使用PA、ABS等机械性能好，耐磨损、耐腐蚀等导电或不导电的轻量化聚合物制成。L型支撑梁竖直端部与L型支撑杆的水平部采用心轴517活动连接，使得L型支撑杆511横向部分可以以心轴517为中心上下转动。心轴517如放大插图中所示，分为一个螺母轴517a和一个螺丝轴517b。
L型支撑杆511的竖直端部与导电接触部件520上表面相连，使用可动关节相连，使导电接触部件任何时候都不会发生倾斜，并能与待电镀器件530整面进行完好接触。L型支撑杆511的水平端部连有起重块516，这里优选为铁块，并使支撑杆511以心轴517为支点使其左侧(导电接触部件520侧)力矩大于右侧(起重物516块侧)力矩。在一些实施例中，起重物块516可以按需更换不同质量的物块。
L型支撑杆511和L型支撑梁512上分别设置有位于同一竖直线上的滑动元件515，两个滑动元件515之间连有弹性支撑元件514。弹性支撑元件514包括机械弹簧、空气弹簧、气/液压缸等元件和其他配套零件使该部件作用于导电接触部件上的力可调，优选为机械弹簧。滑动元件515在本实施例中可为如图5插图中所示结构，包含一个滑动腔515a和一个固定螺丝515b，L型支撑杆511的水平部或者L型支撑梁512的水平部穿过滑动腔515a，固定螺丝515b旋进滑动元件515上的螺丝孔进行固定作用。弹性支撑元件514长度等于当L型支撑杆511的横向部分与L型支撑梁512的横向部分平行时两者的间距，即在L型支撑杆511的横向部分与L型支撑梁512的横向部分平行时，弹性支撑元件514不发生形变。在本实施例中，弹簧位置越靠近支点517，导电接触部件520施加于待电镀半导体器件530上的压力越大，反之越小。在另一些实施例中，弹簧和滑动元件可以自动化控制。
在电镀过程中可使用电磁体对起重铁块516施加一个向上或向下的力，并通过控制电磁铁磁力和弹簧515的位置来控制导电接触部件520施加于待电镀半导体器件530上的压力。
支撑梁512的水平部末端与导向或传动装置相连，使整个上电极导电装置在电镀过程中与待电镀半导体器件530进行同步水平移动。
导电接触部件520为双层导电板(如上层520a为金属箔或薄金属板保证横向电场均匀分布，下层520b为导电纤维、导电尼龙板等导电聚合物或者膨胀石墨等具有柔软性和压缩回弹性等特点的导电材料以提供必要的导电性而不损坏晶片的表面)。这里优选的，导电接触部件上层520a为铝板，下层520b为膨胀石墨。这里导电接触部件520的形状应与待电镀半导体器件530表面形状相同，且尺寸等于或者略小于其尺寸。
在整个电镀过程中，导电接触部件下层520b覆盖在待电镀半导体器件530的非待电镀表面并跟随其移动，其接触面压力可通过滑动弹簧514位置或对起重物块516施加向上或向下的力来控制，确保导电接触部件520和待电镀半导体器件530间能形成良好的整面接触的同时避免损伤待电镀半导体器件表530面。
具体实施例6
如图6所示，一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置，包括待电镀半导体器件630，待电镀半导体器件630上表面设置有与其进行整面接触的导电接触部件620，导电接触部件620为形状与待电镀半导体器件630表面形状相同，且尺寸等于或者略小于该器件尺寸的金属箔。
导电接触部件620上设置有接收器640，接收器640含有无线接收电能元件和整流元件，接收器640负极输出直接与导电接触部件相连，接收器640的正极输出通过多个可更换金属导电体650与电解质溶液相连，可更换金属导电体650均匀分布在待电镀半导体器件周围。
在电镀过程中，上电极可通过导电支撑装置(图中省略)随待电镀半导体器件630进行水平移动。
本发明的上电极导电装置适用于水平电镀方法，适合量产，采用了上电极多点接触或者全面接触的方法，保证了其应用在高效异质结电池(HJT)或其他使用了表面钝化技术的单面电池或者双面电池上进行电镀金属的均匀性。同时可控制导电接触部件施加在待电镀器件上的压力，并可采取柔性接触表面，避免在电镀过程中造成表面损伤或器件损坏。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置，其特征在于：用于待电镀半导体器件，所述待电镀半导体器件上表面设置有与其进行多点或整面接触的导电接触部件，所述导电接触部件上设置有用于对其进行导电的导电支撑装置，所述导电接触部件通过所述导电支撑装置与外置偏压电源或者电镀阳极导通。
2.根据权利要求1所述的一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置，其特征在于：所述导电接触部件由一个导电板组成，所述导电板为单层导电板；
或者，
所述导电接触部件为双层导电板，上层为金属箔或薄金属板，下层为导电聚合物或者膨胀石墨。
3.根据权利要求1所述的一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置，其特征在于：所述导电接触部件与所述待电镀半导体器件整面接触，所述导电接触部件与所述待电镀半导体器件的形状相同，所述导电接触部件的尺寸不大于与所述待电镀半导体器件的尺寸。
4.根据权利要求1所述的一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置，其特征在于：所述导电支撑装置包括支撑部件和固定部件，所述支撑部件与所述导电接触部件接触，所述支撑部件和固定部件之间连有用于调节所述支撑部件与所述导电支撑装置之间压力的弹性单元。
5.根据权利要求4所述的一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置，其特征在于：所述支撑部件为L型支撑杆，所述固定部件为L型支撑梁，所述L型支撑杆的竖直端部与所述导电接触部件上表面相连，所述L型支撑杆的水平端部连有起重块，所述L型支撑梁竖直端部与所述L型支撑杆的水平部活动连接，所述弹性单元包括分别设置在所述L型支撑杆和L型支撑梁的水平部上的滑动元件，两个所述滑动元件之间连有弹性支撑元件；所述L型支撑梁竖直端部与L型支撑杆的水平部采用心轴活动连接，使得L型支撑杆横向部分可以以心轴为中心上下转动。
6.根据权利要求1所述的一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置，其特征在于：
所述导电支撑装置为导电支撑杆110，所述导电支撑杆110的上端通过导线或其他导体连接到外置偏压电源或电镀阳极，所述导电支撑杆110的下端通过导电接触部件120与待电镀半导体器件130进行整面接触；所述导电支撑杆110的部分或者全部可以为柔性材质或弹性材质。
7.根据权利要求6所述的一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置，其特征在于：所述导电支撑装置由支撑主杆213，多根支撑子杆211和子杆框架212组成，所述导电接触部件由多个接触点220组成；所述接触点220的上端连支撑子杆211的下端，多根所述支撑子杆211均匀排布，所述支撑子杆211的上端与子杆框架212相连，所述接触点220与子杆框架212之间连有导线214，所述子杆框架212的上面连有支撑主杆213；所述支撑子杆211为导电或不导电的机械弹簧；在电镀过程中，所述导电支撑主杆213的上端通过导线或其他导体连接到外置偏压电源或电镀阳极，所述导电支撑主杆213的下端经由多个支撑子杆211和接触点220向待电镀半导体器件230其各个部分均匀地施加压力并传输电子。
8.根据权利要求1所述的一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置，其特征在于：
所述导电支撑装置由多根支撑杆311和一个T型支撑梁312组成，所述导电接触部件由数根长条形导电杆320组成；所述支撑梁312的一端与导向或传动装置相连，所述支撑梁312的另一端与支撑杆311的上端连接；
或者，
所述导电支撑装置由支撑杆411和支撑梁412组成，所述导电接触部件由数个导电刷420组成；所述支撑杆411的下端与导电刷420的上面相连；所述支撑梁412的一端与导向或传动装置相连，所述支撑梁412的另一端与支撑杆411的上端相连。
9.根据权利要求8所述的一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置，其特征在于：所述支撑梁412与支撑杆411的上端接触处设置有用于限定支撑杆411沿着支撑梁412移动方向前后摆动的限位结构，所述限位结构包括支撑杆411上端设置的椭圆关节413b，以及支撑梁412上设置的用于容纳椭圆关节313a的凹槽313a。
10.一种用于水平电镀设备上的接触式上电极导电装置，其特征在于：包括待电镀半导体器件，所述待电镀半导体器件上表面设置有与其进行整面或者多点接触的导电接触部件，所述导电接触部件上设置有接收器，所述接收器含有无线接收电能元件和整流元件，所述接收器负极输出直接与所述导电接触部件相连，所述接收器的正极输出通过多个可更换金属导电体与电解质溶液相连，所述可更换金属导电体均匀分布在所述待电镀半导体器件周围。
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