JP2013076045A

JP2013076045A - 接着剤組成物およびそれを用いた太陽電池セルと配線基板との接続方法

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Publication number: JP2013076045A
Application number: JP2011286288A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kubota; 直樹久保田; toshihiko Kakita; 俊彦柿田; Masao Sasaki; 正男佐々木
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2013-04-25
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: JP5916376B2

Abstract

【課題】十分な接続強度を確保することができ、Ｂステージ状態において、十分な流動性を有しかつタックフリー（べとつきがない）である太陽電池用接着剤組成物を提供すること。
【解決手段】本発明の接着剤組成物は、太陽電池セルと回路基板とを接続する接着剤組成物であって、前記接着剤組成物は、二重結合当量数が９０以上５００以下のアクリル系化合物と、熱硬化性樹脂とを含有する熱硬化性樹脂組成物を含有し、前記アクリル系化合物の含有量は、前記熱硬化性樹脂組成物１００質量％に対して、５質量％以上５０質量％以下であり、前記熱硬化性樹脂組成物の酸価は、５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、太陽電池用の接着剤組成物およびそれを用いた太陽電池セルと配線基板との接続方法に関する。

太陽電池セルと配線基板との接続には、接着剤組成物をフィルム状にした接着剤フィルムを太陽電池セルに付着させ、熱圧着する方法が採用されている。しかしながら、このような接着剤フィルムを用いる場合には、熱圧着時において接着剤が十分に流動しないために、太陽電池セルの電極間などへの充填性（埋め込み性）が確保できないといった問題や、熱圧着に要する時間（タクトタイム）が長いといった問題や、太陽電池セルと配線基板との接続強度が不十分であるといった問題があった。

そこで、エポキシ樹脂、硬化剤、溶剤、充填剤などを含有する接着剤組成物を太陽電池セルに塗布し、接着剤組成物をＢステージ状態にし、その後、配線基板上に接着剤組成物が付着した太陽電池セルを配置し、熱圧着する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００８−２０１９９８号公報

しかしながら、特許文献１に記載のような接続方法によれば、接続強度および熱圧着時における流動性の点で向上は見られるものの、未だ十分なものではなかった。また、特許文献１に記載のような接着剤組成物は、溶剤を含有しているために、熱圧着時やその後の本硬化時に溶剤が蒸発することで、ボイドが発生するという問題もあった。なお、特許文献１に記載のような接続方法においては、配線基板上にＢステージ状態の接着剤組成物が付着した太陽電池セルを配置するため、Ｂステージ状態の接着剤組成物にはタックフリー（べとつきがない）が求められる。

本発明は、十分な接続強度を確保することができ、Ｂステージ状態において、十分な流動性を有しかつタックフリー（べとつきがない）である接着剤組成物、並びにそれを用いた太陽電池セルと配線基板との接続方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決すべく、本発明は、以下のような接着剤組成物、およびそれを用いた太陽電池セルと配線基板との接続方法を提供するものである。
すなわち、本発明の接着剤組成物は、太陽電池セルと回路基板とを接続する接着剤組成物であって、前記接着剤組成物は、二重結合当量数が９０以上５００以下のアクリル系化合物と、熱硬化性樹脂とを含有する熱硬化性樹脂組成物を含有し、前記アクリル系化合物の含有量は、前記熱硬化性樹脂組成物１００質量％に対して、５質量％以上５０質量％以下であり、前記熱硬化性樹脂組成物の酸価は、５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることを特徴とするものである。

本発明の接着剤組成物においては、前記接着剤組成物は、２４０℃以下の融点を有する鉛フリーはんだ粉末をさらに含有し、前記鉛フリーはんだ粉末の含有量は、前記接着剤組成物１００質量％に対して、６０質量％以下であることが好ましい。
本発明の接着剤組成物においては、前記鉛フリーはんだ粉末が、スズ、銅、銀、ビスマス、アンチモン、インジウムおよび亜鉛からなる群から選択される少なくとも１種の金属を含むことが好ましい。
本発明の接着剤組成物においては、前記接着剤組成物は、チクソ剤としてコロイダルシリカを更に含有することが好ましい。

本発明の太陽電池セルと配線基板との接続方法は、前記接着剤組成物を用いた太陽電池セルと配線基板との接続方法であって、前記太陽電池セル上に前記接着剤組成物を塗布する塗布工程と、前記接着剤組成物に対し、露光量１０ｍＪ／ｃｍ^２以上２０００ｍＪ／ｃｍ^２以下の紫外線を照射する紫外線照射処理、および、温度５０℃以上１００℃以下にて１分間以上６０分間以下の熱処理のうちの少なくともいずれか一方の処理を施して、前記接着剤組成物をＢステージ状態にするＢステージ化工程と、Ｂステージ状態の接着剤組成物と、前記配線基板とが接するように、前記配線基板上に前記太陽電池セルを配置する太陽電池セル配置工程と、前記太陽電池セルを前記配線基板に熱圧着する熱圧着工程と、を備えることを特徴とする方法である。

なお、本発明において、Ｂステージとは、熱硬化性樹脂の反応の中間的な段階であって、材料は加熱により軟化して膨張するが、ある種の液体と接触しても、完全には溶融または溶解しない段階のことをいう。
また、本発明の接着剤組成物が、十分な接続強度を確保することができ、Ｂステージ状態において、十分な流動性を有しかつタックフリーである理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。

すなわち、本発明の接着剤組成物は、熱硬化性樹脂の他に、所定量の二重結合当量数が９０以上５００以下のアクリル系化合物を含有している。そして、このようなアクリル系化合物は反応性を有しており、紫外線照射や比較的低温（１００℃以下）の熱処理により重合して高分子化するため、接着剤組成物をＢステージ状態とすることができる。このような場合において、紫外光や熱の影響を受けやすい接着剤組成物の表面部分がより高分子化しやすいために、べとつきが少なくなり、一方で、紫外光や熱の影響を受けにくい部分については、比較的に高分子化しにくいために、Ｂステージ状態における流動性が確保できる。このようにして、Ｂステージ状態における流動性およびタックフリーの両立を図ることができるものと本発明者らは推察する。
また、本発明においては、Ｂステージ状態の接着剤組成物を熱圧着などにより本硬化させる場合に、熱硬化性樹脂およびアクリル系化合物がそれぞれ重合することになるために、十分な接続強度を確保することができるものと本発明者らは推察する。
さらに、アクリル系化合物は、接着剤組成物中で重合する成分であるため、熱圧着時や本硬化時に蒸発することがなく、ボイドの発生も抑制できる。

本発明によれば、十分な接続強度を確保することができ、Ｂステージ状態において、十分な流動性を有しかつタックフリー（べとつきがない）である接着剤組成物、並びにそれを用いた太陽電池セルと配線基板との接続方法を提供できる。

太陽電池の一例を示す全体概略図である。本発明の太陽電池セルと配線基板との接続方法において、太陽電池セル上に接着剤組成物を塗布した状態を示す断面図である。本発明の太陽電池セルと配線基板との接続方法において、Ｂステージ状態の接着剤組成物と、配線基板とが接するように、配線基板上に太陽電池セルを配置した状態を示す断面図である。本発明の太陽電池セルと配線基板との接続方法において、太陽電池セルを配線基板に熱圧着した状態を示す断面図である。

先ず、本発明の接着剤組成物について説明する。
本発明の接着剤組成物は、太陽電池セルと配線基板とを接続する接着剤組成物である。そして、この接着剤組成物は、以下説明する熱硬化性樹脂組成物を含有するものである。
本発明に用いる熱硬化性樹脂組成物は、二重結合当量数が９０以上５００以下のアクリル系化合物および熱硬化性樹脂を含有するものである。そして、この熱硬化性樹脂組成物の酸価は、５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが必要である。酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の場合には、得られる接着剤組成物を熱圧着した場合に、太陽電池セルと配線基板との間の導電性が不十分となり、他方、５０ｍｇＫＯＨ／ｇを超えると、得られる接着剤組成物における絶縁性、特に加湿状態に放置した場合の湿中絶縁性が不十分となる。また、得られる接着剤組成物において、絶縁性と熱圧着した場合の導電性とのバランスをとるという観点から、この熱硬化性樹脂組成物の酸価は、２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましい。

本発明に用いるアクリル系化合物は、二重結合当量数が９０以上５００以下のものである。アクリル系化合物の二重結合当量数が５００を超える場合には、流動性が不足する傾向があるとともに、太陽電池セルと配線板とを接続した場合のピール強度が低下する傾向になる。この二重結合当量数は、流動性とピール強度とのバランスの観点から、９０以上２００以下であることが好ましく、９５以上１２０以下であることがより好ましい。
このようなアクリル系化合物としては、例えば、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールアジペートジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニルジ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性ジシクロペンテニルジ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性燐酸ジ（メタ）アクリレート、アリル化シクロヘキシルジ（メタ）アクリレート、イソシアヌレートジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、プロピレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリス（アクリロキシエチル）イソシアヌレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートが挙げられる。これらの中でも、タック性と反応性とのバランスの観点から、下記構造式（１）で表されるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、下記構造式（２）で表されるジペンタエリスリトールペンタアクリレートが好ましく、これらの混合物（例えば、日本化薬社製の「ＫＡＹＡＲＡＤＤＰＨＡ」）が特に好ましい。

前記アクリル系化合物の含有量としては、熱硬化性樹脂組成物１００質量％に対して、５質量％以上５０質量％以下であることが必要であり、１５質量％以上３０質量％以下であることがより好ましい。アクリル系化合物の含有量が５質量％未満では、得られる接着剤組成物のＢステージ状態におけるタック力が高くなり、タックフリーを達成できず、他方、５０質量％を超えると、得られる接着剤組成物のＢステージ状態における流動性が不十分となるとともに、太陽電池セルと配線基板とを接続した場合のピール強度が不十分となる。

本発明に用いる熱硬化性樹脂としては、公知の熱硬化性樹脂を適宜用いることができるが、フラックス作用を有するという観点から、特にエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
なお、本発明において、フラックス作用を有するとは、通常のロジン系フラックスのように、その塗布膜は被はんだ付け体の金属面を覆って大気を遮断し、はんだ付け時にはその金属面の金属酸化物を還元し、この塗布膜が溶融はんだに押し退けられてその溶融はんだと金属面との接触が可能となり、その残渣は回路間を絶縁する機能を有するものである。

このようなエポキシ樹脂としては、公知のエポキシ樹脂を適宜用いることができる。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビフェニル型、ナフタレン型、クレゾールノボラック型、フェノールノボラック型、ジシクロペンタジエン型、グリオキサール型、脂肪族環状型などのエポキシ樹脂が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、これらのエポキシ樹脂は、常温で液状のものを含有することが好ましく、常温で固形のものを用いる場合には、常温で液状のものと併用することが好ましい。また、これらのエポキシ樹脂の型の中でも、金属粒子の分散性およびペースト粘度を調整でき、さらに硬化物の落下衝撃に対する耐性が向上できるという観点や、はんだの濡れ広がり性が良好となるという観点から、液状ビスフェノールＡ型、液状ビスフェノールＦ型、液状水添タイプのビスフェノールＡ型が好ましい。一方で、これらのエポキシ樹脂の型の中でも、得られる接着剤組成物を硬化させた場合のガラス転移点の高さという観点からは、ジシクロペンタジエン型、グリオキサール型、脂肪族環状型が好ましい。
前記エポキシ樹脂の含有量としては、熱硬化性樹脂組成物１００質量％に対して、３５質量％以上９２質量％以下であることが好ましく、５０質量％以上８５質量％以下であることがより好ましい。エポキシ樹脂の含有量が前記下限未満では、接着剤組成物の強度などが低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、熱硬化性樹脂組成物中のアクリル系化合物や硬化剤の含有量が減少し、エポキシ樹脂を硬化せしめる速度が遅延しやすい傾向にある。

また、本発明に用いる熱硬化性樹脂組成物は、前記アクリル系化合物および前記熱硬化性樹脂の他に、開始剤、チクソ剤、活性剤および硬化剤を用いることが好ましい。
本発明に用いる開始剤としては、公知の開始剤を適宜用いることができる。このような開始剤としては、例えば、有機過酸化物、光重合開始剤が挙げられる。これらの中でも、有機過酸化物が好ましい。
前記開始剤の含有量としては、熱硬化性樹脂組成物１００質量％に対して、０．０５質量％以上３質量％以下であることが好ましく、０．１質量％以上２質量％以下であることがより好ましい。アクリル系化合物の反応が遅延することでＢステージ状態としにくくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られる接着剤組成物の保存安定性が低下する傾向にある。

本発明に用いるチクソ剤としては、公知のチクソ剤を適宜用いることができる。このようなチクソ剤としては、例えば、脂肪酸アマイド、水添ヒマシ油、オレフィン系ワックス、無機微粒子（コロイダルシリカなど）が挙げられる。これらの中でも、脂肪酸アマイド、コロイダルシリカが好ましく、特に、得られる接着剤組成物のにじみにくさの観点からは、コロイダルシリカが好ましい。コロイダルシリカとしては、アエロジルＲ９７４、アエロジル２００などが挙げられる。
前記チクソ剤の含有量としては、熱硬化性樹脂組成物１００質量％に対して、０．５質量％以上１０質量％以下であることが好ましく、１質量％以上５質量％以下であることがより好ましい。

本発明に用いる活性剤としては、公知の有機酸およびその塩を適宜用いることができる。このような有機酸の中でも、エポキシ樹脂との溶解性に優れるという観点、並びに保管中において結晶の析出が起こりにくいという観点から、アルキレン基を有する二塩基酸およびその塩を用いることが好ましい。このようなアルキレン基を有する二塩基酸としては、例えば、アジピン酸、２，５−ジエチルアジピン酸、グルタル酸、２，４−ジエチルグルタル酸、２，２−ジエチルグルタル酸、３−メチルグルタル酸、２−エチル−３−プロピルグルタル酸、セバシン酸、コハク酸、マロン酸、ジグリコール酸が挙げられる。これらの中でも、アジピン酸が好ましい。また、このようなアルキレン基を有する二塩基酸の塩としては、例えば、ベンジルアミンアジピン酸塩、モノエチルアミンアジピン酸塩、シクロヘキシルアミンアジピン酸塩が挙げられる。
前記有機酸の含有量としては、熱硬化性樹脂組成物１００質量％に対して、０．５質量％以上８質量％以下であることが好ましく、２質量％以上７質量％以下であることがより好ましい。有機酸の含有量が前記下限未満では、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を硬化せしめる速度が遅延することで硬化不良となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られる接着剤組成物における絶縁性が低下する傾向にある。

本発明に用いる硬化剤としては、適宜公知の硬化剤を用いることができる。例えば、熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂を用いる場合には、以下のようなものを用いることができる。
潜在性硬化剤としては、例えば、ノバキュアＨＸ−３７２２、ＨＸ−３７２１、ＨＸ−３７４８、ＨＸ−３０８８、ＨＸ−３６１３、ＨＸ−３９２１ＨＰ、ＨＸ−３９４１ＨＰ（旭化成エポキシ社製、商品名）が挙げられる。
脂肪族ポリアミン系硬化剤としては、例えば、フジキュアＦＸＲ−１０２０、ＦＸＲ−１０３０、ＦＸＲ−１０５０、ＦＸＲ−１０８０（富士化成工業社製、商品名）が挙げられる。
エポキシ樹脂アミンアダクト系硬化剤としては、例えば、アミキュアＰＮ−２３、ＰＮ−Ｆ、ＭＹ−２４、ＶＤＨ、ＵＤＨ、ＰＮ−３１、ＰＮ−４０（味の素ファインテクノ製、商品名）、ＥＨ−３６１５Ｓ、ＥＨ−３２９３Ｓ、ＥＨ−３３６６Ｓ、ＥＨ−３８４２、ＥＨ−３６７０Ｓ、ＥＨ−３６３６ＡＳ、ＥＨ−４３４６Ｓ（旭電化工業社製、商品名）が挙げられる。
イミダゾール系硬化促進剤としては、例えば、２Ｐ４ＭＨＺ、２ＭＺＡ、２ＰＺ、Ｃ１１Ｚ、Ｃ１７Ｚ、２Ｅ４ＭＺ、２Ｐ４ＭＺ、Ｃ１１Ｚ−ＣＮＳ、２ＰＺ−ＣＮＺ（以上、商品名）が挙げられる。

前記硬化剤の含有量としては、熱硬化性樹脂組成物１００質量％に対して、３質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、５質量％以上１５質量％以下であることがより好ましい。硬化剤の含有量が前記下限未満では、熱硬化性樹脂を硬化せしめる速度が遅延しやすい傾向にあり、他方、前記上限を超えると、反応性が速くなり、接着剤組成物の使用時間が短くなる傾向にある。

本発明に用いる熱硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、前記アクリル系化合物、前記熱硬化性樹脂、前記チクソ剤、前記活性剤および前記硬化剤以外に、界面活性剤、カップリング剤、消泡剤、粉末表面処理剤、反応抑制剤、沈降防止剤などの添加剤を含有していてもよい。これらの添加剤の含有量としては、熱硬化性樹脂組成物１００質量％に対して、０．０１質量％以上１０質量％以下であることが好ましく、０．０５質量％以上５質量％以下であることがより好ましい。添加剤の含有量が前記下限未満では、それぞれの添加剤の効果を奏しにくくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、熱硬化性樹脂組成物による接合強度が低下する傾向にある。

本発明の接着剤組成物は、前記熱硬化性樹脂組成物の他に、鉛フリーはんだ粉末を含有してもよい。このように接着剤組成物が鉛フリーはんだ粉末を含有する場合には、太陽電池セルおよび配線基板の電極同士の接続信頼性が向上する傾向にある。
この鉛フリーはんだ粉末を使用する場合には、その含有量は、接着剤組成物１００質量％に対して、６０質量％以下であることが好ましい。その含有量が６０質量％を超える場合（熱硬化性樹脂組成物の含有量が４０質量％未満の場合）には、得られる接着剤組成物の配線間への樹脂埋まり性が低下するとともに、太陽電池セルと配線基板とを接続した場合のピール強度が低下する傾向にある。また、この鉛フリーはんだ粉末を使用する場合の含有量は、接着剤組成物１００質量％に対して、２０質量％以上４５質量％以下であることが好ましく、３０質量％以上４０質量％以下であることがより好ましい。

本発明に用いる鉛フリーはんだ粉末は、２４０℃以下の融点を有するものであることが好ましい。この鉛フリーはんだ粉末の融点が２４０℃を超えるものを用いる場合には、通常の熱圧着温度では鉛フリーはんだ粉末を溶融させることができない傾向にある。また、熱圧着温度を低くするという観点からは、鉛フリーはんだ粉末の融点が２２０℃以下であることが好ましく、１５０℃以下であることがより好ましい。
ここで、鉛フリーはんだ粉末とは、鉛を添加しないはんだ金属または合金の粉末のことをいう。ただし、鉛フリーはんだ粉末中に、不可避的不純物として鉛が存在することは許容されるが、この場合に、鉛の量は、１００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。

前記鉛フリーはんだ粉末は、スズ（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、インジウム（Ｉｎ）および亜鉛（Ｚｎ）からなる群から選択される少なくとも１種の金属を含むことが好ましい。
また、前記鉛フリーはんだ粉末における具体的なはんだ組成（質量比率）としては、以下のようなものを例示できる。
２元系合金としては、例えば、９５．３Ａｇ／４．７ＢｉなどのＡｇ−Ｂｉ系、６６Ａｇ／３４ＬｉなどのＡｇ−Ｌｉ系、３Ａｇ／９７ＩｎなどのＡｇ−Ｉｎ系、６７Ａｇ／３３ＴｅなどのＡｇ−Ｔｅ系、９７．２Ａｇ／２．８ＴｌなどのＡｇ−Ｔｌ系、４５．６Ａｇ／５４．４ＺｎなどのＡｇ−Ｚｎ系、８０Ａｕ／２０ＳｎなどのＡｕ−Ｓｎ系、５２．７Ｂｉ／４７．３ＩｎなどのＢｉ−Ｉｎ系、３５Ｉｎ／６５Ｓｎ、５１Ｉｎ／４９Ｓｎ、５２Ｉｎ／４８ＳｎなどのＩｎ−Ｓｎ系、８．１Ｂｉ／９１．９ＺｎなどのＢｉ−Ｚｎ系、４３Ｓｎ／５７Ｂｉ、４２Ｓｎ／５８ＢｉなどのＳｎ−Ｂｉ系、９８Ｓｎ／２Ａｇ、９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇ、９６Ｓｎ／４Ａｇ、９５Ｓｎ／５ＡｇなどのＳｎ−Ａｇ系、９１Ｓｎ／９Ｚｎ、３０Ｓｎ／７０ＺｎなどのＳｎ−Ｚｎ系、９９．３Ｓｎ／０．７ＣｕなどのＳｎ−Ｃｕ系、９５Ｓｎ／５ＳｂなどのＳｎ−Ｓｂ系が挙げられる。
３元系合金としては、例えば、９５．５Ｓｎ／３．５Ａｇ／１ＩｎなどのＳｎ−Ａｇ−Ｉｎ系、８６Ｓｎ／９Ｚｎ／５Ｉｎ、８１Ｓｎ／９Ｚｎ／１０ＩｎなどのＳｎ−Ｚｎ−Ｉｎ系、９５．５Ｓｎ／０．５Ａｇ／４Ｃｕ、９６．５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５ＣｕなどのＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、９０．５Ｓｎ／７．５Ｂｉ／２Ａｇ、４１．０Ｓｎ／５８Ｂｉ／１，０ＡｇなどのＳｎ−Ｂｉ−Ａｇ系、８９．０Ｓｎ／８．０Ｚｎ／３．０ＢｉなどのＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系が挙げられる。
その他の合金としては、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ／Ｂｉ系などが挙げられる。

また、前記鉛フリーはんだ粉末の平均粒子径は、１μｍ以上３４μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以上２０μｍ以下であることがより好ましい。鉛フリーはんだ粉末の平均粒子径が前記下限未満では、太陽電池セルおよび配線基板間の導電性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、接着剤組成物における絶縁性が低下する傾向にある。

次に、本発明の太陽電池セルと配線基板との接続方法の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図４は、本発明の太陽電池セルと配線基板との接続方法を説明するための図である。
本発明の太陽電池セルと配線基板との接続方法は、図１〜図３に示すように、太陽電池セル１と、配線基板２とを、接着剤組成物３を用いて接続する方法であって、以下説明する塗布工程と、Ｂステージ化工程と、太陽電池セル配置工程と、熱圧着工程と、を備える方法である。
太陽電池セル１は、図２に示すように、セル電極１１を備える。太陽電池セル１は、単結晶セル、多結晶セルなどの結晶性セルであってよく、アモルファスセルであってもよい。
配線基板２は、図示しない基材および配線を備えるが、配線は、図１に示すように、配線形成領域２１に形成されている。また、配線基板２は、単層基板であってもよく、多層基板であってもよい。さらに、配線基板２は、片面基板であってもよく、両面基板であってもよい。
接着剤組成物３としては、前記本発明の接着剤組成物を用いる。

塗布工程においては、太陽電池セル１上に接着剤組成物３を塗布する。
ここで用いる塗布装置としては、例えば、カーテンコーター、スプレーコーター、バーコーター、アプリケーター、スクリーン印刷機、メタルマスク印刷機、ダイコーター、リップコーター、コンマコーター、グラビアコーターが挙げられる。
また、塗布膜の厚みは、特に限定されないが、５０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。厚みが前記下限未満では、太陽電池セル１と配線基板２とを接続した場合のピール強度が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、接続部分以外にも接着剤組成物３がはみ出しやすくなる傾向にある。

Ｂステージ化工程においては、接着剤組成物３に対し、以下説明する紫外線照射処理および熱処理のうちの少なくともいずれか一方の処理を施して、接着剤組成物３をＢステージ状態にする。
前記紫外線照射処理は、接着剤組成物３に対し、露光量１０ｍＪ／ｃｍ^２以上２０００ｍＪ／ｃｍ^２以下の紫外線を照射する処理である。露光量が１０ｍＪ／ｃｍ^２未満では、接着剤組成物３中のアクリル系化合物を十分に重合させることができず、接着剤組成物３をＢステージ状態とすることができない。他方、露光量が２０００ｍＪ／ｃｍ^２を超えると、接着剤組成物３の硬化が進みすぎるために、太陽電池セル１と配線基板２とを接続した場合のピール強度が低下する傾向にある。このような露光量は、５０ｍＪ／ｃｍ^２以上１０００ｍＪ／ｃｍ^２以下であることがより好ましく、１００ｍＪ／ｃｍ^２以上３００ｍＪ／ｃｍ^２以下であることが特に好ましい。
前記熱処理は、温度５０℃以上１００℃以下にて１分間以上６０分間以下の熱処理である。この熱処理時の温度は、処理時間およびＢステージ状態の安定性の観点から、６０℃以上９０℃以下であることが好ましい。また、この熱処理時の処理時間は、１０分間以上４０分間以下であることが好ましい。

太陽電池セル配置工程においては、図３に示すように、Ｂステージ状態の接着剤組成物３と、配線基板２とが接するように、配線基板２上に太陽電池セル１を配置する。
ここで、Ｂステージ状態の接着剤組成物３は、前述したようにタックフリーであるために、配線基板２上に太陽電池セル１を配置する場合の位置合わせなどが容易となる。
また、図１に示すように、太陽電池セル配置工程においては、配線基板２上に複数の太陽電池セル１を配置するが、その数は特に限定されない。

熱圧着工程においては、図４に示すように、太陽電池セル１を配線基板２に熱圧着する。
ここで、Ｂステージ状態の接着剤組成物３は、前述したように十分な流動性を有するために、熱圧着により太陽電池セル１の接着剤組成物３を充填する
この熱圧着工程では、図４に示すように、これらを２枚のＥＶＡシート４で挟み込み、さらにガラスシート５およびバックシート６で挟み込んで、熱圧着することが好ましい。このようにすれば、別途、ＥＶＡシート４、ガラスシート５およびバックシート６を積層する工程を省くことができる。
この熱圧着工程で用いる装置としては、公知の真空ラミネート装置を用いることができる。
熱圧着時の温度は、１２０℃以上２００℃以下であることが好ましく、１５０℃以上１８０℃以下であることがより好ましい。熱圧着時の温度が前記下限未満では、太陽電池セル１と配線基板２との接着強度が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、配線基板２などが熱により変形しやすくなる傾向にある。
熱圧着時の真空度は、２０Ｐａ以下であることが好ましく、１０Ｐａ以下であることがより好ましい。
熱圧着時のプレス時間は、５分間以上２０分間以下であることが好ましく、１０分間以上１５分間以下であることがより好ましい。

本発明の太陽電池セルと配線基板との接続方法においては、熱圧着工程の後に、必要に応じて、補助的な補助熱処理を施してもよい。この補助熱処理時の温度は、１００℃以上１４０℃以下であることが好ましい。また、この補助熱処理時の処理時間は、３０分間以上１２０分間以下であることが好ましい。
以上のようにして、本発明の太陽電池セルと配線基板との接続方法によれば、図４に示すような太陽電池７を作製することができる。

次に、本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、実施例および比較例にて用いた材料を以下に示す。
熱硬化性樹脂Ａ：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、商品名「ＥＰＩＣＬＯＮ８６０」、ＤＩＣ社製
熱硬化性樹脂Ｂ：ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、商品名「ＥＰＩＣＬＯＮＨＰ−７２００Ｈ」、ＤＩＣ社製
熱硬化性樹脂Ｃ：ナフタレン型エポキシ樹脂、商品名「ＥＰＩＣＬＯＮＨＰ−４０３２Ｄ」、ＤＩＣ社製
熱硬化性樹脂Ｄ：脂肪族環状型エポキシ樹脂、商品名「アデカレジンＥＰ−４０８５Ｓ」、ＡＤＥＫＡ社製
熱硬化性樹脂Ｅ：グリオキサール型エポキシ樹脂、商品名「ＧＴＲ−１８００」、日本化薬社製
アクリル系化合物Ａ：二重結合当量数は９７、商品名「ＫＡＹＡＲＡＤＤＰＨＡ」、日本化薬社製
アクリル系化合物Ｂ：二重結合当量数は７５０、商品名「ＥＢＥＣＲＹＬ３７０８」、ダイセル・サイテック社製
チクソ剤Ａ：商品名「ゲルオールＤ」、新日本理化社製
チクソ剤Ｂ：コロイダルシリカ、商品名「ＡＥＲＯＳＩＬＲ９７４」、日本アエロジル社製
活性剤Ａ：アジピン酸、関東電化工業社製
活性剤Ｂ：ベンジルアミンアジピン酸塩
開始剤：商品名「パーブチルＯ」、日油社製
硬化剤Ａ：商品名「キュアゾール２Ｐ４ＭＨＺ−ＰＷ」、四国化成工業社製
硬化剤Ｂ：商品名「ノバキュアＨＸ−３７２１」、旭化成エポキシ社製
硬化剤Ｃ：商品名「アミキュアＰＮ−Ｆ」、味の素ファインテクノ製
硬化剤Ｄ：商品名「キュアゾール２ＭＺＡ−ＰＷ」、四国化成工業社製
界面活性剤：商品名「ＢＹＫ３６１Ｎ」、ビックケミージャパン社製
消泡剤：商品名「フローレンＡＣ−３２６Ｆ」、共栄社化学社製
鉛フリーはんだ粉末Ａ：平均粒子径は５μｍ、はんだの融点は１３９℃、はんだの組成は４２Ｓｎ／５８Ｂｉ
鉛フリーはんだ粉末Ｂ：平均粒子径は５μｍ、はんだの融点は２１７℃、はんだの組成は９６．５Ｓｎ／３Ａｇ／０．５Ｃｕ
［実施例１］
熱硬化性樹脂６８．４質量％、アクリル系化合物Ａ２０質量％、チクソ剤２質量％、活性剤２．６質量％、開始剤１質量％、硬化剤１２質量％、５質量％、界面活性剤０．５質量％および消泡剤０．５質量％を容器に投入し、らいかい機を用いて混合して熱硬化性樹脂組成物を得た。この熱硬化性樹脂組成物を接着剤組成物とした。
次に、図２に示すように、太陽電池セル１（多結晶セル、電極：銀）上に、得られた接着剤組成物３を塗布した（厚み：０．２ｍｍ）。その後、塗布後の接着剤組成物３上に、露光量２５０ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を照射して、接着剤組成物３をＢステージ状態にした。そして、図３に示すように、Ｂステージ状態の接着剤組成物３と配線基板２（電極：銅）とが接するように、配線基板２上に太陽電池セル１を配置した。また、図４に示すように、これらを２枚のＥＶＡシート４で挟み込み、さらにガラスシート５およびバックシート６で挟み込んで、真空ラミネート装置（（株）ＮＰＣ製）を用いて、設定温度１６５℃、真空引き時間３分、真空度１０Ｐａ、プレス時間１２分の条件で熱圧着し、その後、温度１２０℃にて７５分の熱処理を施して、太陽電池を得た。

［実施例２］
接着剤組成物３をＢステージ状態にする際に、紫外線を照射しないで、温度７５℃にて３０分間の熱処理を施した以外は実施例１と同様にして、太陽電池を得た。
［実施例３〜６］
表１に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にして、接着剤組成物を得た。
実施例１で用いた接着剤組成物に代えて上記のようにして得られた接着剤組成物を用いた以外は実施例１と同様にして、太陽電池を得た。
［実施例７、８］
表１に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にして、熱硬化性樹脂組成物を得た。
そして、得られた熱硬化性樹脂組成物６２．５質量％、および鉛フリーはんだ粉末Ａ３７．５質量％（実施例７）または鉛フリーはんだ粉末Ｂ３７．５質量％（実施例８）を容器に投入し、混練機にて２時間混合することで接着剤組成物を調製した。
実施例１で用いた接着剤組成物に代えて上記のようにして得られた接着剤組成物を用いた以外は実施例１と同様にして、太陽電池を得た。

［実施例９］
表１に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にして、接着剤組成物を得た。
そして、得られた接着剤組成物３をＢステージ状態にする際に、紫外線を照射しないで、温度７５℃にて３０分間の熱処理を施した以外は実施例１と同様にして、太陽電池を得た。

［比較例１〜５］
表２に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にして、接着剤組成物を得た。
実施例１で用いた接着剤組成物に代えて上記のようにして得られた接着剤組成物を用いた以外は実施例１と同様にして、太陽電池を得た。
［参考例１］
表１に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にして、熱硬化性樹脂組成物を得た。
そして、得られた熱硬化性樹脂組成物２０質量％、および鉛フリーはんだ粉末Ａ８０質量％を容器に投入し、混練機にて２時間混合することで接着剤組成物を調製した。
実施例１で用いた接着剤組成物に代えて上記のようにして得られた接着剤組成物を用いた以外は実施例１と同様にして、太陽電池を得た。

＜接着剤組成物および接続状態の評価＞
接着剤組成物の性能（樹脂組成物の酸価、タック力）、および、接続状態の評価（初期抵抗値、環境試験後の抵抗値、接着剤組成物の充填性、ピール強度、絶縁抵抗値）を以下のような方法で評価または測定した。得られた結果を表１および表２に示す。
（１）樹脂組成物の酸価
樹脂組成物を量りとり、溶剤にて溶解させる。そして、フェノールフタレイン溶液を指示薬として０．５ｍｏｌ／Ｌ・ＫＯＨにて滴定した。
（２）タック力
タック力試験機（マルコ社製、商品名「ＴＫ−１」）および直径が５．１ｍｍのテストプローブを用いて、ＪＩＳＺ３２８４に準拠し、樹脂組成物膜（厚み：０．２ｍｍ）のタック力を測定した。
（３）初期抵抗値
回路パターンとして０．２ｍｍピッチランド（ライン／スペース＝１００μｍ／１００μｍ）を有する配線基板（電極：銅）を準備した。そして、この配線基板のランド上に、それぞれ前記の実施例および比較例に記載の方法で、０．２ｍｍピッチランド（ライン／スペース＝１００μｍ／１００μｍ）を有する電子部品（電極：銅電極に金メッキ処理（Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ））を熱圧着した。そして、デジタルマルチメーター（Ａｇｉｌｅｎｔ社製、商品名「３４４０１Ａ」）を用いて、接続したランドの端子同士の間の抵抗値を測定した。なお、抵抗値が高すぎて（１００ＭΩ以上）、導通できなかった場合には、「導通不可」と判定した。
（４）環境試験後の抵抗値
前記（３）において初期抵抗値を測定した基板を用いて評価する。この基板を環境試験機に投入し、温度−４０℃にて３０分間放置した後に温度１２５℃にて３０分間放置するのを１サイクルとして、これを１０００サイクル繰り返す。このようにして試験片を得た。この試験片における抵抗値を前記（３）と同様の方法で測定した。なお、抵抗値が高すぎて（１００ＭΩ以上）、導通できなかった場合には、「導通不可」と判定した。
（５）接着剤組成物の充填性
回路パターンとして０．２ｍｍピッチランド（ライン／スペース＝１００μｍ／１００μｍ）を有する配線基板上に、それぞれ前記の実施例および比較例に記載の方法で、Ｂステージ状態の接着剤組成物を配置した。そして、Ｂステージ状態の接着剤組成物上に、ＰＥＴ基板（透明）を配置して、それぞれ前記の実施例および比較例と同様の条件にて熱圧着して試験片を得た。得られた試験片をＰＥＴ基板側から拡大鏡を用いて観察し、接着剤組成物の充填性を評価した。接着剤組成物が充填されていない箇所がある場合には「×」と判定し、接着剤組成物が充填されていない箇所がない場合には「○」と判定した。
（６）ピール強度（接着強度）
前記（３）において初期抵抗値を測定した基板を用いて評価する。配線基板と電子部品（接続幅：３０ｍｍ）をそれぞれ治具に固定して、電子部品を配線基板の基板面に対して９０°の角度をなす方向に引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎで引張り、そのときのピール強度を測定した。なお、配線基板と電子部品との接続部分で剥離せずに、電子部品が破壊された場合には、「破壊」と判定した。「破壊」という判定は、配線基板と電子部品との接続部分の接着強度が十分であることを示す。
（７）絶縁抵抗値
回路パターンとして０．６３６ｍｍピッチランド（ライン／スペース＝３１８μｍ／３１８μｍ）を有する配線基板（電極：銅）を準備した。そして、この配線基板のランド上に、それぞれ前記の実施例および比較例に記載の方法で、０．６３６ｍｍピッチランド（ライン／スペース＝３１８μｍ／３１８μｍ）を有する電子部品（電極：銅電極に金メッキ処理（Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ））を熱圧着して試験片を得た。この試験片を８５℃、８５％ＲＨ（相対湿度）中、２０Ｖ電圧を印加して、１６８時間後の絶縁抵抗値を測定した。

（８）ガラス転移点
本評価は、ＪＰＣＡ規格ＪＰＣＡ−ＢＵ０１−１９９８４．１に準じて行った。接着剤組成物を用いて、フィルム厚１００±２０μｍ、幅３．０ｍｍ以下で、長さが１０ｍｍ、１５ｍｍまたは２０ｍｍの試験片を作製した。作製した試験片を熱分析装置ＥＸＳＴＡＲ６０００（セイコーインスツルメンツ社製）を用いて、温度と変異との関係を測定した。得られた温度−変異曲線における変曲点をガラス転移点とした。
（９）接着剤広がり
本評価は、大きさ２５×２５ｍｍ、厚さ０．６５ｍｍのセラミック基板（サンユインダストリアル社製）に、φ６．５ｍｍマスク開口、厚さ０．１５ｍｍのメタルマスクスクリーン版を用いて接着剤組成物を印刷し、幅１３ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍの緩衝材を載せて試験片を作製した。作製した試験片を２００℃２０秒間加熱し、デジタルマイクロスコープＶＨＸ−９００（キーエンス社製）を用いて、接着剤の塗れ広がり面積（単位：ｍｍ^２）を測定した。

表１および表２に示す結果からも明らかなように、本発明の接着剤組成物を用いて、太陽電池セルと配線基板とを接続する場合（実施例１〜９）には、ピール強度が十分であり、十分な接続強度を確保することができることが確認された。また、これらの場合には、接着剤組成物の充填性が優れ、タック力も十分に低いことから、Ｂステージ状態において、十分な流動性を有しかつタックフリーであることも確認された。
これに対し、特定のアクリル系化合物を含有しない接着剤組成物を用いた場合（比較例１）や、接着剤組成物中のアクリル系化合物の二重結合当量数が高すぎる場合（比較例５）には、タック力が高く、太陽電池セルと配線基板との位置合わせが困難であった。
また、接着剤組成物中のアクリル系化合物の含有量が多すぎる場合（比較例２）には、接着剤組成物の充填性が不十分であるとともに、ピール強度も不十分であった。
さらに、樹脂組成物の酸価が低すぎる場合（比較例３）には、太陽電池セルと配線基板との導電性を確保することができず、樹脂組成物の酸価が高すぎる場合（比較例４）には、絶縁性が不十分であった。
また、接着剤組成物中の樹脂組成物の比率が少なすぎる場合（参考例１）には、接着剤組成物の充填性が不十分であるとともに、ピール強度も不十分であった。

本発明の接着剤組成物のうち、コロイダルシリカを含有する接着剤組成物を用いて、太陽電池セルと配線基板とを接続する場合（実施例９）には、接着剤広がりが小さく、接着剤組成物のにじみを十分に抑制できることが確認された。

本発明の接着剤組成物は、太陽電池セルと配線基板とを接続する技術として好適に用いることができる。

１…太陽電池セル
２…配線基板
３…接着剤組成物

Claims

太陽電池セルと回路基板とを接続する接着剤組成物であって、
前記接着剤組成物は、二重結合当量数が９０以上５００以下のアクリル系化合物と、熱硬化性樹脂とを含有する熱硬化性樹脂組成物を含有し、
前記アクリル系化合物の含有量は、前記熱硬化性樹脂組成物１００質量％に対して、５質量％以上５０質量％以下であり、
前記熱硬化性樹脂組成物の酸価は、５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である
ことを特徴とする接着剤組成物。
請求項１に記載の接着剤組成物において、
前記接着剤組成物は、２４０℃以下の融点を有する鉛フリーはんだ粉末をさらに含有し、
前記鉛フリーはんだ粉末の含有量は、前記接着剤組成物１００質量％に対して、６０質量％以下である
ことを特徴とする接着剤組成物。
請求項２に記載の接着剤組成物において、
前記鉛フリーはんだ粉末が、スズ、銅、銀、ビスマス、アンチモン、インジウムおよび亜鉛からなる群から選択される少なくとも１種の金属を含む
ことを特徴とする接着剤組成物。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の接着剤組成物において、
前記接着剤組成物は、チクソ剤としてコロイダルシリカを更に含有する
ことを特徴とする接着剤組成物。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の接着剤組成物を用いた太陽電池セルと配線基板との接続方法であって、
前記太陽電池セル上に前記接着剤組成物を塗布する塗布工程と、
前記接着剤組成物に対し、露光量１０ｍＪ／ｃｍ^２以上２０００ｍＪ／ｃｍ^２以下の紫外線を照射する紫外線照射処理、および、温度５０℃以上１００℃以下にて１分間以上６０分間以下の熱処理のうちの少なくともいずれか一方の処理を施して、前記接着剤組成物をＢステージ状態にするＢステージ化工程と、
Ｂステージ状態の接着剤組成物と、前記配線基板とが接するように、前記配線基板上に前記太陽電池セルを配置する太陽電池セル配置工程と、
前記太陽電池セルを前記配線基板に熱圧着する熱圧着工程と、
を備えることを特徴とする太陽電池セルと配線基板との接続方法。