JP6387904B2

JP6387904B2 - 太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置及び評価方法

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Publication number: JP6387904B2
Application number: JP2015117267A
Authority: JP
Inventors: 信介由良; 睦津田; 知弘池田; 本並　薫; 薫本並; 古川　彰彦; 彰彦古川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-06-10
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2018-09-12
Anticipated expiration: 2035-06-10
Also published as: JP2017003408A

Description

本発明は、太陽電池モジュールの例えばタブ線等のはんだ接合部の評価装置及び評価方法に関する。

結晶シリコン太陽電池セルから構成される太陽電池モジュールは、セル間をタブ線と呼ばれるリボン状の導体で接続している。モジュール内では多数のタブ線が使用されており、太陽電池セルとタブ線間、タブ線とタブ線間、或いはタブ線と太陽電池モジュールの出力端子との間等に、はんだ接合が使用されている。

太陽電池モジュールは屋外の環境で長期に渡って使用されるため、はんだ接合部には温度変化による熱膨張、熱収縮の応力が加わるので、高い信頼性が要求される。特にはんだ接合部にクラックがあったり、接触面の一部分のみが接着していたりする場合、太陽電池モジュールの使用中にはんだ接合が剥離する可能性があるため、使用前にはんだ接合部の接合状態を評価し、接合が良好であることを確認する必要がある。一般にはんだの接合状態を検査する方法として、X線の画像による方法、超音波の反射を利用する方法、高周波パルスを印加して反射波から検出する方法等がある。高周波パルスを用いる方法は、ＴｉｍｅＤｏｍａｉｎＲｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ（ＴＤＲ）法と呼ばれている。ＴＤＲ法はパルスジェネレータからパルス波を送り、反射波を観測するオシロスコープが有れば測定が可能なので、Ｘ線画像や超音波の反射を利用する方法に比較して、比較的安価で容易に評価できる利点がある。

従来のＴＤＲ法によるはんだ接合評価方法では、半導体パッケージ部品である集積回路装置の端子からパルス波を入力し、その反射波形をオシロスコープで測定し解析することで、はんだ接合部の開放状態（断線）と短絡状態（接続）を判別している（例えば、特許文献１参照）。

また、ＴＤＲ法を半導体パッケージ部品だけでなく、太陽電池モジュールや太陽電池モジュールアレイに用いて、太陽電池モジュールの故障・劣化状態を判別する方法が知られている。従来のＴＤＲ法による太陽電池モジュールのはんだ診断方法では、太陽電池モジュールアレイの一端からパルス波を入力し、その反射波を測定して解析することで、太陽電池モジュールアレイの故障・劣化状態、具体的には太陽電池モジュール間で断線による開放が生じていることを判別し、その位置を特定している（例えば、特許文献２参照）。

一方、太陽電池モジュールに高周波信号を周波数掃引して、太陽電池モジュールのインピーダンスの周波数特性を測定し、その結果から太陽電池モジュールの等価回路定数を解析により求め、発電層のシャント抵抗Ｒ_ｓｈ及び発電層のｐｎ接合部の静電容量Ｃ_ｄの変化を検出して、太陽電池の発電効率の低下、すなわち劣化度合いを定量的に検出する方法が知られている。このような方法では、測定周波数は１００Ｈｚから１０ＭＨｚの範囲が用いられている（例えば、特許文献３参照）。

特開平９−６１４８６号公報特開２００９−２１３４１号公報特開２０１４−１８６０２２号公報

このような特許文献１に記された従来のＴＤＲ法によるはんだ接合評価方法にあっては、はんだ接合部の異常有無は良好に判別できるが、はんだ接合部で電気的に接続はされているものの、はんだの接合状態が良好か否かといった、断線には至らないはんだ接合不良状態を定量的に検出することができないという問題点があった。

また、特許文献２に記された従来のＴＤＲ法による太陽電池モジュールのはんだ接合評価方法にあっては、太陽電池モジュールの故障・劣化状態を判別できると記載されているものの、具体的に記載されている判別結果は、太陽電池モジュール間の断線による開放の有無の判別であり、はんだの接合状態が良好か否かといった、断線には至らないはんだ接合不良を検出することができないという問題点があった。

一方、特許文献３には太陽電池の発電効率の低下といった劣化度合いを評価する方法が記載されてはいるものの、はんだ接合部の評価方法については記載されておらず、はんだの接合状態が良好か否かといった、断線には至らないはんだ接合不良を検出することができないという問題点があった。

本発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、太陽電池モジュールのはんだ接合状態の良否、すなわち断線には至らないはんだ接合不良をも検出することができる太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置及び評価方法を提供することを目的とする。

本発明に係る太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置は、はんだを介して接合された第１の導電体および第２の導電体から成るはんだ接合部を具備する太陽電池モジュールのはんだ接合部を評価するはんだ接合評価装置であって、測定制御部と、前記測定制御部によって制御され、１０ＭＨｚから１０ＧＨｚの１点あるいは複数点の周波数の高周波信号を発生する高周波発生部と、一端が前記高周波発生部に接続され、前記高周波発生部が発生する高周波信号を伝搬する同軸ケーブルと、前記同軸ケーブルの他端に接続され、前記はんだ接合部に対して前記高周波信号を供給する触針部と、前記はんだ接合部から前記触針部に反射される反射波を測定し、前記高周波信号と前記反射波に基づき接合抵抗を計算する波形解析部と、を備えたものである。

また、本発明に係る太陽電池モジュールのはんだ接合評価方法は、はんだを介して接合された第１の導電体および第２の導電体から成るはんだ接合部を具備する太陽電池モジュールの各導電体に対して、第１のプローブおよび第２のプローブをそれぞれ接触させるステップと、前記第１のプローブと前記第２のプローブとの間に１０ＭＨｚから１０ＧＨｚの１点あるいは複数点の周波数の高周波信号を印加するステップと、前記はんだ接合部から反射される反射波を測定するステップと、前記高周波信号および前記反射波に基づき接合抵抗を計算するステップと、前記接合抵抗の数値に基づいてはんだ接合部の接合状態を評価するステップと、を備えたものである。

本発明に係る太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置によれば、太陽電池モジュールのはんだ接合状態の良否、すなわち断線には至らないはんだ接合不良をも検出することができるはんだ接合評価装置を提供できる。

また、本発明に係る太陽電池モジュールのはんだ接合評価方法によれば、太陽電池モジュールのはんだ接合状態の良否、すなわち断線には至らないはんだ接合不良をも検出することができる。

本発明の実施の形態１における太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置を示す概略構成図である。本発明の実施の形態１における太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置の触針部を示す側面図である。本発明の実施の形態１における太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置の評価対象である太陽電池モジュールの構造を示す上面図である。本発明の実施の形態１における太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置を用いて測定したインピーダンスの振幅と位相の測定結果を示す図である。本発明の実施の形態１における太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置の触針部とはんだ接合部の等価回路モデルを示す回路図である。本発明の実施の形態１における太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置による良品と不良品のはんだ接合部の電気抵抗を含む直列抵抗の測定結果を示す図である。本発明の実施の形態２における太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置の触針部の構造を示す斜視図である。本発明の実施の形態２における太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置の触針部に用いられるプローブの先端の構造を示す断面図である。本発明の実施の形態２における太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置の触針部とはんだ接合部の等価回路モデルを示す回路図である。本発明の実施の形態３における太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置の触針部とはんだ接合部の等価回路モデルを示す回路図である。本発明の実施の形態４における太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置の触針部の構成を示す概略構成図である。

実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１における太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置について説明し、次に、このはんだ接合評価装置に用いる太陽電池モジュールのはんだ接合評価方法について説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置１を示す概略構成図である。はんだ接合評価装置１は、はんだ接合評価装置１により評価される太陽電池モジュールのはんだ接合部２に電気的に接触して、はんだ接合部２に同軸ケーブルを介して高周波信号を供給する触針部３と、はんだ接合部２に供給する微弱の高周波信号を発生する高周波発生部４とを備えている。高周波発生部４は発生する高周波信号の周波数を可変制御することができ、周波数を規則的または不規則的な間隔で離散的に掃引することができる。

また、はんだ接合評価装置１は、はんだ接合部２から反射される高周波信号、すなわち反射波の電圧などの振幅を測定し、高周波発生部４からはんだ接合部２に入力した高周波信号と反射波を比較して、はんだ接合部２における反射係数を計算し、反射係数からはんだ接合部２のインピーダンスを計算する波形解析部５を備えている。すなわち波形解析部５は、はんだ接合部２から反射される反射波を測定する反射波測定部と、反射係数を計算する反射係数計算部と、反射係数からインピーダンスを計算するインピーダンス計算部を有している。

さらに、波形解析部５はメモリなどの記憶部を有しており、はんだ接合部２と触針部３からなる等価回路モデルを記憶している。等価回路モデルは、等価回路モデルを表す数式や行列式として、記憶部に記憶されたプログラムやデータベースとして記憶されてもよい。そして波形解析部５は高周波発生部４からの高周波信号の周波数を掃引してはんだ接合部２に入力した場合に取得される、はんだ接合部２のインピーダンスの周波数特性から、はんだ接合部２の等価回路モデルの各回路定数を決定し、決定した回路定数の値に基づいてはんだ接合部２のはんだ接合の状態を評価する。

高周波発生部４は測定制御部６からの指示によって、高周波信号の発生、停止、周波数の変更等を行い、また波形解析部５は測定制御部６からの指示によって、はんだ接合部２のインピーダンス計算及び等価回路モデルの各回路定数計算等の解析を行う。

さらに、はんだ接合評価装置１は入出力部７を備えており、測定制御部６は入出力部７からの指示により、高周波発生部４と波形解析部５を制御する。また波形解析部５で解析されたはんだ接合部２のインピーダンス、等価回路モデルの各回路定数、はんだ接合の評価結果などの情報は入出力部７に出力される。

図２は図１で示したはんだ接合評価装置１の触針部３を示す側面図である。また図２には太陽電池モジュールのはんだ接合部２も合わせて示した。なお、はんだ接合部２は、はんだ接合評価装置１の評価対象であって、はんだ接合評価装置１を構成する物ではない。太陽電池モジュールは太陽電池セルを配列するガラス基板１０２の上に、太陽電池セルの電極を接続する幅５ｍｍまたは幅１ｍｍのタブ線１１、１２を備えており、タブ線１１（第１の導電体）とタブ線１２（第２の導電体）は、はんだ１３で接合され、はんだ接合部２を構成している。

触針部３は、絶縁物で形成された支持部材１４に固定された、良導電性の金属で形成された固定部材１５と、固定部材１５に設けられたコネクタ１６と、はんだ接合部２のタブ線１１、１２に接触される良導電性の金属で形成されたプローブ１７Ａ、１７Ｂとを備えている。プローブ１７Ａ、１７Ｂは支持部材１４に設けられた貫通孔（図示せず）により、支持部材１４を貫通して設けられ、上下に動くようになっている。またプローブ１７Ａ、１７Ｂの先端と支持部材１４の間には、ばね１８Ａ、１８Ｂが設けられており、支持部材１４をはんだ接合部２の方向に近づけた場合に、ばね１８Ａ、１８Ｂの力によってプローブ１７Ａ、１７Ｂの先端が、タブ線１１、１２に押し当てられ、プローブ１７Ａ、１７Ｂとタブ線１１、１２との間で、良好な電気接触が行われるようになっている。

プローブ１７Ａは支持部材１４の上部に設けられた導体パターン１９と接続され、導体パターン１９上に設けられたコンデンサ２０の一端に接続される。コンデンサ２０の他端はコネクタ１６を介して、同軸ケーブル２１の内部導体に接続される。すなわちプローブ１７Ａはコンデンサ２０を介して同軸ケーブル２１の内部導体に電気接続されている。一方、プローブ１７Ｂは支持部材１４の上部に設けられた固定部材１５に接続され、固定部材１５に設けられたコネクタ１６を介して、同軸ケーブル２１の外部導体に接続される。すなわちプローブ１７Ｂは同軸ケーブル２１の外部導体に電気接続されている。

このように触針部３を構成して、はんだ接合部２の直近のタブ線に触針部３のプローブ１７Ａ、１７Ｂを電気接触させて、はんだ接合部２のインピーダンスを測定することにより、同軸ケーブル２１の端子からはんだ接合部２までの距離を３０ｍｍ以下に近づけて、はんだ接合部２のインピーダンスを精度良く測定することができる。すなわち従来方法のように太陽電池モジュールの出力端子からはんだ接合部のインピーダンスを測定しようとした場合、出力端子からはんだ接合部までの距離は１ｍ程度にも及ぶため、タブ線など配線のインダクタンスが３０倍以上となり、高周波信号が配線で減衰して、はんだ接合部のインピーダンスを精度良く測定することが困難になる。しかし、本発明では上記のように構成した触針部３を用いるので、配線のインダクタンスによる影響が軽減され、はんだ接合部２のインピーダンスを精度良く測定することができる。

以上のように太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置１は構成される。なお、はんだ接合評価装置１は、図１で示した各構成部が一体となった専用装置でもよいし、高周波信号を掃引してはんだ接合部に入力し、反射波を解析してはんだ接合部のインピーダンスの周波数特性を求めるネットワークアナライザと、ネットワークアナライザによって求められたインピーダンスの周波数特性から等価回路モデルの各回路定数を計算し、はんだ接合部２のはんだ接合状態を評価するコンピュータから構成されていてもよい。また、はんだ接合部２のインピーダンスの周波数特性の測定には、１０ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの高周波での周波数掃引が可能なインピーダンスアナライザやＬＣＲメータを用いてもよい。

次に本発明の太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置１を用いたはんだ接合評価方法について説明する。

図３は本発明の太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置１の評価対象である太陽電池モジュールの構造を示す上面図である。なお、ここで示す太陽電池モジュールの構造は一例であって、他の構造の太陽電池モジュールであってもよい。太陽電池モジュール１０１は、ガラス基板１０２上に複数の太陽電池セル１０３をマトリクス状に配置して構成される。なお、太陽電池モジュール１０１の使用時には、ガラス基板１０２は太陽電池セル１０３をカバーする働きをするため、太陽光はガラス基板１０２を通って太陽電池セル１０３に到達する。図３の太陽電池モジュール１０１では、８行×５列で合計４０個の太陽電池セル１０３により構成されている。各太陽電池セル１０３は、列方向に並んだ太陽電池セル１０３を直列接続するタブ線１１、１１ａ（図３で紙面縦方向のタブ線）と、列方向に直列接続した太陽電池セル１０３の列をさらに直列接続するタブ線１２、１２ａ（図３で紙面横方向のタブ線）とにより、４０個全ての太陽電池セル１０３が直列接続される。そして４０個の太陽電池セル１０３をタブ線１１、１１ａ、１２、１２ａにより直列接続した両端のタブ線１２ａには出力ケーブル１０４Ａ、１０４Ｂが接続され、出力ケーブル１０４Ａ、１０４Ｂの端部には出力端子１０５Ａ、１０５Ｂが設けられる。

本発明の太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置１は、特にこのような構造の太陽電池モジュール１０１のタブ線１１とタブ線１２とのはんだ接合部２のはんだ接合状態の評価を行うのに適している。

図２に示すように評価を行う太陽電池モジュール１０１のはんだ接合部２に、はんだ接合評価装置１の触針部３を近づけて、触針部３のプローブ１７Ａ、１７Ｂを、はんだ接合部２のタブ線１１、１２に電気接触させる。この工程は自動または手動で行うことができ、自動で行う場合には太陽電池モジュール１０１または触針部３をＸＹＺステージに配置してもよいし、ロボットアームに触針部３を取り付けてもよい。

太陽電池モジュールの製造工程で、はんだ接合部の評価を行う場合は、ＸＹＺステージまたはロボットアームによって自動的に触針部３をはんだ接合部２に近づけて、触針部３のプローブ１７Ａ、１７Ｂを、はんだ接合部２のタブ線１１、１２に電気接触させる方が、生産性の観点から適しており、このような場合には、製造業務の始業時にはんだ接合評価装置１の入出力部７から、はんだ接合部の評価を開始する指示を入力し、その後は再び指示を入力することなく、終業まで流れ作業により自動的に複数の太陽電池モジュールを評価してもよい。また太陽電池モジュールの設置現場で、はんだ接合部の評価を行う場合には、作業者が手動により触針部３をはんだ接合部２に近づけて、プローブ１７Ａ、１７Ｂがタブ線１１、１２に電気接触した後に、はんだ接合評価装置１の入出力部７からはんだ接合部の評価を開始する指示を入力してもよい。すなわち入出力部７への評価開始の指示は、プローブ１７Ａ、１７Ｂがタブ線１１、１２に電気接触する前後のどちらであってもよく、はんだ接合部の評価は測定制御部６による制御によって開始される。

はんだ接合部２のタブ線１１、１２に触針部３のプローブ１７Ａ、１７Ｂが電気接触されると、測定制御部６が高周波発生部４に高周波信号を出力するように指示し、高周波発生部４が高周波信号を出力する。測定制御部６は、入出力部７から予め入力された周波数の範囲で高周波信号の周波数を掃引するために、高周波発生部４に出力する高周波信号の周波数を指示し、高周波発生部４は指示された周波数の高周波信号を発生する。高周波発生部４から出力された高周波信号は同軸ケーブル２１と触針部３を通って、触針部３のプローブ１７Ａ、１７Ｂからはんだ接合部２に供給される。はんだ接合部２に供給された高周波信号は、はんだ接合部２のインピーダンスに応じて反射され、反射された反射波は波形解析部５で測定される。波形解析部５は高周波発生部４が出力した高周波信号の振幅、すなわち入射波の振幅と、はんだ接合部２で反射した反射波の振幅の比率から、はんだ接合部２の反射係数を計算し、計算した反射係数からはんだ接合部２のインピーダンスを計算する。

図２の同軸ケーブル２１から触針部３とはんだ接合部２側のインピーダンスをＺ_ｍ、同軸ケーブル２１の複素出力インピーダンスをＺ_０とすると、反射係数ｒは数式（１）で表されるので、触針部３とはんだ接合部２のインピーダンスＺ_ｍは数式（２）で求めることができる。

以上の方法により、高周波発生部４が出力した高周波信号の周波数ｆ_１での触針部３とはんだ接合部２のインピーダンスＺ_ｍ１が波形解析部５により計算される。数式（２）から分かるように、反射係数ｒが求められるとインピーダンスＺ_ｍは一義的に計算される。

次に高周波発生部４は高周波信号の周波数をｆ_２に変更して、はんだ接合部２に供給する。すると上記と同様に、波形解析部５は周波数ｆ_２での触針部３とはんだ接合部２のインピーダンスＺ_ｍ２を計算する。これを１０ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の、所定の周波数ｆ_１〜ｆ_ｎまで行い、波形解析部５は触針部３とはんだ接合部２のインピーダンスＺ_ｍの周波数特性を測定する。測定する周波数の範囲は１０ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの全ての範囲であってもよいが、入出力部７から予め入力して設定した１０ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの内の一部の範囲であってもよい。

波形解析部５は、触針部３とはんだ接合部２のインピーダンスＺ_ｍの周波数特性を測定すると、波形解析部５に予め与えられた触針部３とはんだ接合部２の等価回路モデルによって計算されるインピーダンスの周波数特性が、上述の通りに実際に測定したインピーダンスＺ_ｍの周波数特性に一致するように、等価回路モデルの各回路定数を変化させて、周波数特性が一致した場合の各回路定数を求める。こうして求めた各回路定数の一つが抵抗であり、この抵抗には、はんだ接合部２の抵抗に加え測定系の抵抗も含まれるものの、はんだ接合部２の抵抗が支配的である。従って、上記抵抗を以下、接合抵抗と呼ぶ。また、上記測定系とは具体的には、コネクタ１６から評価対象であるはんだ接合部２までの経路の直列抵抗であり、タブ線１１、１２、プローブ１７Ａ、１７Ｂとプローブ１７Ａ、１７Bから同軸ケーブル２１までの配線の抵抗である。

上記方法で求めた接合抵抗の数値ではんだ接合部２のはんだ接合状態を評価し、評価結果を入出力部７に出力する。具体的には測定した接合抵抗の数値が、予め設定した数値よりも大きい場合にはんだ接合状態は不良と判断し、小さい場合にははんだ接合状態は良好と判断すればよい。予め設定する数値は、はんだ接合状態が良好な太陽電池モジュールサンプルの接合抵抗を上記方法により、予め測定しておくことで設定することができる。入出力部７には波形解析部５がはんだ接合状態が良好か不良かを判別した評価結果を出力してもよいし、接合抵抗の数値を出力してもよい。

次に具体的なはんだ接合部の評価結果について述べる。図４は本発明の太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置を用いて測定したインピーダンスＺ_ｍの測定結果の一例を示す図である。図４（ａ）はインピーダンスＺ_ｍの振幅を示したもので、図４（ｂ）インピーダンスＺ_ｍの位相を示したものである。また測定は周波数１０ＭＨｚ〜１ＧＨｚまでを等間隔に合計１６００点の周波数で行った。

図５は図２で示した本発明の太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置１の触針部３とはんだ接合部２の等価回路モデルを示す回路図である。図５の等価回路モデルにおいて、Ｃ_ｓはコンデンサ２０の静電容量である。Ｒ_ｓは接合抵抗であり、上述のように、はんだ接合部２の抵抗に加え、タブ線１１、１２、プローブ１７Ａ、１７Ｂとプローブ１７Ａ、１７Ｂから同軸ケーブル２１までの配線の抵抗からなる。Ｌ_ｓはコネクタ１６から評価対象側の経路のインダクタンスであり、Ｃ_０はコネクタ１６から評価対象側の経路とアースとの間の浮遊容量である。また図５の等価回路モデルの両端はコネクタ１６との接続点の同軸ケーブル２１の内部導体と外部導体に相当する。図５の等価回路モデルからインピーダンスＺ_ｍは以下の数式（３）で表される。

ここで、ω＝２πｆであり、ｆは測定した周波数特性における周波数である。またｊは虚数であり、ｊ^２＝−１である。

数式（３）で、評価対象側の経路とアースとの間の浮遊容量Ｃ_０が非常に小さく、１≫ωＣ_０を満足すれば、インピーダンスＺ_ｍは以下の数式（４）で近似できる。

インピーダンスＺ_ｍの共振周波数ｆｒは、インピーダンスＺ_ｍの虚部が０になる周波数であるから、図４の測定結果の共振周波数ｆｒは以下の数式（５）で近似できる。

また、共振周波数ｆｒでは数式（４）で虚部が０となるので、Ｚ_ｍ≒Ｒ_ｓが成り立ち、接合抵抗Ｒ_ｓを求めることができる。すなわち１≫ωＣ_０を満足する場合には、以下に述べる等価回路モデルを用いた方法によらないで、共振周波数ｆｒのインピーダンスＺ_ｍを測定することにより、直接接合抵抗Ｒ_ｓを求めることができる。

以上に述べた例は評価対象側の経路とアースとの間の浮遊容量Ｃ_０が非常に小さく、１≫ωＣ_０を満足する場合であるが、実際には周波数が高い場合であったり、浮遊容量が大きい場合であったり、必ずしも１≫ωＣ_０を満足できるとは言えない場合がある。このような場合でも正確に接合抵抗Ｒ_ｓを求めるために、本発明のはんだ接合部の評価方法では、図４のように測定したインピーダンスＺ_ｍの周波数特性に、数式（３）で表した等価回路モデルのインピーダンスが一致するように、各回路定数を最小二乗法で当てはめていき、測定したインピーダンスＺ_ｍの周波数特性と数式で表した等価回路モデルのインピーダンスが一致したときの各回路定数の値をもって、Ｃ_ｓ、Ｌ_ｓ、Ｃ_０、Ｒ_ｓを決定している。図４においてプロットした各ポイントがはんだ接合評価装置１で測定したインピーダンスＺ_ｍであり、実線が最小二乗法で当てはめて各回路定数を求めた等価回路モデルのインピーダンス計算値である。この方法により等価回路モデルの各回路定数は、共振周波数ｆｒ＝２２０ＭＨｚのとき、Ｃ_ｓ＝１２ｐＦ、Ｌ_ｓ＝４３ｎＨ、Ｃ_０＝１ｐＦ、Ｒ_ｓ＝１１２ｍΩである結果が得られた。

ここで示した例は、測定した周波数の範囲に共振周波数ｆｒが含まれる場合であるが、必ずしも測定周波数範囲に共振周波数が含まれる必要はなく、その場合であっても上記に示したように測定したインピーダンスＺ_ｍの周波数特性と、等価回路モデルを表す数式で計算したインピーダンスの周波数特性が一致するように、等価回路モデルの各回路定数を最小二乗法で当てはめて計算することで、接合抵抗Ｒ_ｓを求めることができる。しかし、測定周波数範囲に共振周波数が含まれると、共振周波数付近では測定したインピーダンスＺ_ｍの周波数に対する変化が大きくなるため、最小二乗法による当てはめの精度を高くすることができる。接合抵抗Ｒ_ｓも周波数によって変化するが、インピーダンスＺ_ｍの周波数による変化が大きい共振周波数ｆｒの付近で当てはめて、共振周波数ｆｒでの接合抵抗Ｒ_ｓを求めることにより精度良く各回路定数を決定することができる。また浮遊容量Ｃ_０が小さい等、１≫ωＣ_０を満足できるような場合には、共振周波数ｆｒで測定したインピーダンスＺ_ｍは虚部が０になるので、共振周波数ｆｒのインピーダンスＺ_ｍの振幅を接合抵抗Ｒ_ｓとしてもよい。

図６は本発明の太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置１により共振周波数を変えた場合の、良品と不良品の接合抵抗の測定結果を示す図である。測定は良品はんだ接合Ａと不良品はんだ接合Ｂの２種類のはんだ接合サンプルを各２０個作製して行った。Ａの良品はんだ接合は、太陽電池モジュールのタブ線１１とタブ線１２を通常のはんだ接合により接合したものである。Ｂの不良品はんだ接合は、タブ線１１とタブ線１２をはんだ接合する際に、フラックス無しではんだ溶融時間を通常よりも短くして接合したものである。

また共振周波数を変えて測定するために、図２のコンデンサ２０の静電容量を変化させた。なおコンデンサ２０は固定容量のコンデンサを交換して静電容量を変化させてもよいが、可変コンデンサを使用して、可変コンデンサの静電容量を変化させもよい。またコンデンサ２０の静電容量を変化させる代わりに、プローブ１７Ａから同軸ケーブル２１の内部導体までの間に新たなインダクタンスを付加して共振周波数を変えることもできる。共振周波数ｆｒは、２２０ＭＨｚ、１７２ＭＨｚ、７７ＭＨｚ、１７ＭＨｚ、１１ＭＨｚ、９ＭＨｚ、５ＭＨｚとした。図６の各共振周波数で測定した接合抵抗Ｒ_ｓの値は、それぞれの共振周波数での抵抗の値である。

図６の各測定結果において、エラーバーは±３σ（標準偏差×±３）である。図６より２２０ＭＨｚから１１ＭＨｚまでは明確に良品はんだ接合Ａと不良品はんだ接合Ｂの接合抵抗Ｒ_ｓに差があるが、５ＭＨｚでは良品はんだ接合Ａと不良品はんだ接合Ｂの接合抵抗Ｒ_ｓの差は小さく、接合抵抗Ｒ_ｓの測定結果からはんだ接合状態の良否を評価することは困難であると言える。一方、９ＭＨｚでは良品はんだ接合Ａと不良品はんだ接合Ｂの接合抵抗Ｒ_ｓの差は明確であり、はんだ接合状態の良否を評価することが十分可能であるが、不良品Ｂのエラーバーと良品Ａの測定結果が重なっている部分があり、ごく稀にはんだ接合状態の良否評価を誤る可能性がある。すなわち９ＭＨｚが測定する周波数の下限値であると言える。従って、接合抵抗Ｒ_ｓを測定する周波数は、下限値の９ＭＨｚより余裕を持たせて１０ＭＨｚ以上とするのが良く、１１ＭＨｚ以上であればはんだ接合状態の良否をより高精度に評価できることは図６の測定結果から明らかである。

従って、図６で示した各周波数における良品はんだ接合の接合抵抗Ｒ_ｓの１．１倍や１．５倍あるいは２倍などの数値を基準値として予め設定し、評価する太陽電池モジュールの接合抵抗Ｒ_ｓを所定の周波数で測定して、測定した接合抵抗Ｒ_ｓの数値と、その周波数における基準値を比較し、測定した接合抵抗Ｒ_ｓの数値が基準値よりも大きい場合ははんだ接合状態が不良と判別し、測定した接合抵抗Ｒ_ｓの数値が基準値以下の場合にははんだ接合状態が良好と判別することで、太陽電池モジュールのはんだ接合状態の良否を評価することができる。

図６に示す測定結果で具体的に説明すると、測定した接合抵抗Ｒ_ｓの平均値は、測定周波数が９MHｚの場合は良品はんだ接合Ａが２３．４ｍΩ、不良品はんだ接合Ｂが２８．６ｍΩであり、不良品はんだ接合Ｂの接合抵抗Ｒ_ｓは良品はんだ接合Ａの接合抵抗Ｒ_ｓの１．２２倍であるから、測定周波数を９ＭＨｚにした場合は基準値を良品はんだ接合の接合抵抗Ｒ_ｓの１．１倍あるいは１．２倍に設定してもよい。また測定周波数が１１MHｚの場合は良品はんだ接合Ａが２５．５ｍΩ、不良品はんだ接合Ｂが４４．８ｍΩであり、不良品はんだ接合Ｂの接合抵抗Ｒ_ｓは良品はんだ接合Ａの接合抵抗Ｒ_ｓの１．７６倍であるから、測定周波数を１１ＭＨｚにした場合は基準値を良品はんだ接合の接合抵抗Ｒ_ｓの１．５倍に設定してもよい。さらに測定周波数が７７MHｚの場合は良品はんだ接合Ａが６８ｍΩ、不良品はんだ接合Ｂが２０９ｍΩであり、不良品はんだ接合Ｂの接合抵抗Ｒ_ｓは良品はんだ接合Ａの接合抵抗Ｒ_ｓの３．０７倍であるから、測定周波数を７７ＭＨｚにした場合は基準値を良品はんだ接合の接合抵抗Ｒ_ｓの２倍あるいは３倍に設定してもよい。

図６の各周波数における良品はんだ接合Ａの接合抵抗Ｒ_ｓの平均値に対する不良品はんだ接合Ｂの接合抵抗Ｒ_ｓの平均値の比率は、５ＭＨｚの場合１．０６倍、９ＭＨｚの場合１．２２倍、１１ＭＨｚの場合１．７６倍、１７ＭＨｚの場合１．９７倍、７７ＭＨｚの場合３．０７倍、１７２ＭＨｚの場合３．８５倍、２２０ＭＨｚの場合３．８９倍である。従って基準値を良品はんだ接合Ａの接合抵抗Ｒ_ｓの平均値の１．１倍に設定しておけば、１０ＭＨｚ以上のどの周波数においても、はんだ接合状態の良否を評価することができる。良品はんだ接合の接合抵抗に対する不良品はんだ接合の接合抵抗の比率が大きいほど、はんだ接合状態の良否を高精度に評価することができるから、測定周波数が高いほどはんだ接合状態の良否を高精度に評価することができることが分かる。すなわち基準値を良品はんだ接合Ａの接合抵抗Ｒ_ｓの平均値の１．５倍に設定しておけば、１１ＭＨｚ以上のどの周波数においても、はんだ接合状態の良否を高精度に評価することができる。

このように接合抵抗Ｒ_ｓを１０ＭＨｚ以上の高周波で測定することにより、はんだ接合状態の良否を評価できる理由は、周波数が高くなるほど電流が金属の表皮を流れる表皮効果によるものと考えられる。金属の導電率、透磁率をそれぞれσ、μ、高周波電流の周波数をｆとすると、電流が表面電流の１／ｅになる深さである表皮深さδは、以下の数式（６）で表される。

はんだの場合、１０ＭＨｚ以上の周波数では表皮深さは５０μｍ以下となる。接合状態が不良のはんだ接合では、１０ＭＨｚの表皮深さ程度のクラックや隙間が多数存在するものと考えられる。すなわち太陽電池モジュールのタブ線とタブ線とのはんだ接合において、１０ＭＨｚ以上の周波数のはんだ接合部の電気抵抗を測定することで、はんだ接合部のはんだ接合状態の良否を明確に評価できることを本発明の発明者らは初めて見出し、太陽電池モジュールのはんだ接合部の１０ＭＨｚ以上の周波数の電気抵抗を測定するのに適した方法を本発明で示した。本発明で示した方法によりはんだ接合状態の良否を評価することで、電気的に接続はされているが断線には至っていない不良はんだ接合がある太陽電池モジュールを見つけて、撤去あるいは修理することができるので、太陽電池モジュールの信頼性を向上することができる。なお、当然のことながら本発明のはんだ接合評価装置及び評価方法により、はんだ接合が断線した太陽電池モジュールを見つけることができることは言うまでもない。

上述したように、接合抵抗Ｒ_ｓは、コネクタ１６から評価対象側の経路の直列抵抗であり、はんだ接合部２、タブ線１１、１２、プローブ１７Ａ、１７Ｂとプローブ１７Ａ、１７Ｂから同軸ケーブル２１までの配線の抵抗であるから、はんだ接合部２の電気抵抗以外にタブ線やプローブなどの電気抵抗を含む。本発明のはんだ接合評価装置１では触針部３により同軸ケーブル２１の端部からはんだ接合部２までの距離を３０ｍｍ以下としているので、タブ線やプローブの電気抵抗ははんだ接合部の電気抵抗に比べて十分に小さく、インピーダンスを測定する上で問題になることはない。しかし測定する周波数が高くなり、１０ＧＨｚを超えるとプローブなど配線のインダクタンスＬ_ｓによるωＬ_ｓが大きくなり、さらに浮遊容量Ｃ_０に流れる電流が増加するので、はんだ接合部２に到達する高周波信号が微弱になるため、はんだ接合部２の電気抵抗を正確に測定するのが困難になってくる。従って、測定周波数は１０ＧＨｚ以下が良く、１０ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲の周波数で、はんだ接合部の電気抵抗を含む接合抵抗Ｒ_ｓを測定するのが良い。

図６の測定結果では、複数の共振周波数ｆｒにおける接合抵抗Ｒ_ｓを示したが、測定する共振周波数ｆｒを一定値にした方が、接合抵抗Ｒ_ｓの再現性を得る上では望ましい場合がある。このような場合は、コンデンサ２０を可変コンデンサにして、コンデンサ２０の静電容量を調整することで共振周波数ｆｒを一定値にすることができる。そのためには、インピーダンスＺ_ｍの測定前に高周波発生部４から周波数ｆｒの高周波信号を供給し、波形解析部５で計算した後、入出力部７に出力された測定したインピーダンスＺ_ｍの振幅をモニタしながら、インピーダンスＺ_ｍの振幅が最小になるように可変コンデンサの静電容量を調整すればよい。

なお、数式（３）で１≫ωＣ_０を満足する場合には、周波数を１点に固定して、インピーダンスＺ_ｍの振幅が最小になるように可変コンデンサの静電容量を調整して得られたインピーダンスＺ_ｍの測定結果が共振周波数ｆｒのインピーダンスＺ_ｍとなり、Ｚ_ｍ≒Ｒ_ｓが成り立つので、このようにして測定したインピーダンスＺ_ｍを接合抵抗Ｒ_ｓとしてもよい。

本発明の実施の形態１では、以上のような構成としたことにより、太陽電池モジュールのタブ線とタブ線のはんだ接合状態の良否を評価できるという効果がある。特に断線に至らないはんだ接合不良を見つけることができるので、太陽電池モジュールの信頼性を向上させることができるという効果がある。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２における太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置１の触針部３の構造を示す斜視図である。また図８は図７の触針部３に用いられるプローブ１７Ａの先端の構造を示す断面図である。図７、８において、実施の形態１の図２と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。本発明の実施の形態１とは、プローブの先端に誘電体を設けて、プローブとタブ線との間にコンデンサを形成するようにした構成が相違している。

図７において、太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置１の触針部３は、実施の形態１の図２で示した触針部３とは異なり、プローブ１７Ａと同軸ケーブル２１のコネクタ１６との間にはコンデンサを配置していない。すなわちプローブ１７Ａは同軸ケーブル２１の内部導体に配線のみによって電気接続されている。一方、プローブ１７Ａ、１７Ｂの先端には誘電体が設けられ、タブ線１１、１２と接触したときに、プローブとタブ線の間にコンデンサを形成するようになっている。他の構成は実施の形態１に示した太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置と同じである。

図８において、プローブ１７Ａの先端には平面を有する銅、金、銀などの良導電性の金属で形成された平板部２２が形成されており、平板部２２の平面に、厚さ０．２５ｍｍ、φ２ｍｍで比誘電率７０の高誘電体基板で形成された誘電体２３が接着され、樹脂２４で固定されている。すなわちプローブ１７Ａの先端には誘電体２３が設けられている。なお、プローブ１７Ｂも同様の構造となっている。

触針部３をはんだ接合部２に近づけて、プローブ１７Ａの先端が、タブ線１１に接触すると、平板部２２、誘電体２３、タブ線１１がコンデンサＣ_Ａを形成する。プローブ１７Ａは実施の形態１の図２と同様に支持部材１４を貫通して、同軸ケーブル２１の内部導体に接続される。プローブ１７Ａは支持部材１４に対して上下可動になっており、ばねの力でタブ線１１に押し付けられる。プローブ１７Ｂも同様の構造になっており、プローブ１７Ｂの先端とタブ線１２との間にコンデンサＣ_Ｂを形成する。

図９は本発明の実施の形態２の太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置１の触針部３とはんだ接合部２の等価回路モデルを示す回路図である。図５で示した実施の形態１の等価回路モデルのＣ_ｓの代わりに、プローブ１７Ａ、１７Ｂとタブ線１１、１２との間に形成されたコンデンサＣ_Ａ、Ｃ_Ｂが直列に入っている。実施の形態１と同様に、配線のインダクタンスをＬ_ｓ、コンデンサＣ_Ａ、Ｃ_Ｂの直列接続静電容量をＣ_ａ、浮遊容量をＣ_０、接合抵抗をＲ_ｓとすると、図９の等価回路モデルのインピーダンスは以下の数式（７）で表される。

ここで、ω＝２πｆであり、ｆは測定した周波数特性における周波数である。またＣ_ａは以下の数式（８）で表される。

実施の形態１と同様に高周波発生部４から１０ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの高周波信号を掃引して、はんだ接合部２に供給し、波形解析部５が反射波を測定し、触針部３とはんだ接合部２のインピーダンスＺ_ｍの周波数特性を測定する。測定したインピーダンスＺ_ｍの周波数特性を共振周波数ｆｒの付近で、測定結果と数式（７）で表したインピーダンスの周波数特性が一致するように、図９の等価回路モデルの各回路定数を最小二乗法で当てはめて計算する。本実施の形態２のはんだ接合評価装置を用いた一例として、共振周波数ｆｒ＝３８５ＭＨｚのとき、Ｃ_ａ＝３．８ｐＦ、Ｌ_ｓ＝４５ｎＨ、Ｒ_ｓ＝１１３ｍΩを得た。

実施の形態１に示した触針部３のプローブ１７Ａ、１７Ｂを用いて測定した接合抵抗Ｒ_ｓには、はんだ接合部２の電気抵抗に加え、プローブ１７Ａ、１７Ｂと、タブ線１１、１２との接触抵抗も含まれるため、これらの接触抵抗がプローブの接触状態によってばらつくと、接合抵抗Ｒ_ｓの測定結果がばらつくことになる。しかし、本実施の形態２で示すプローブ１７Ａ、１７Ｂの場合、プローブ１７A、１７Bとタブ線１１、１２との接触状態によるばらつきは、プローブ先端とタブ線との間に形成されるコンデンサＣ_Ａ、Ｃ_Ｂの静電容量のばらつきになるので共振周波数ｆｒはばらつくが、プローブ１７Ａ、１７Ｂの金属部分とタブ線１１、１２とは直接接触しないため接触抵抗が存在せず、接合抵抗Ｒ_ｓには、プローブの接触状態が影響しないといった利点がある。すなわちはんだ接合部２のはんだ接合状態をより高精度に評価できる。

本発明の実施の形態２では、以上のような構成としたことにより、接合抵抗Ｒ_ｓを高精度に測定することができ、太陽電池モジュールのタブ線とタブ線のはんだ接合状態の良否を高精度に評価できるという効果がある。

実施の形態３．
図１０は本発明の実施の形態３における太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置の触針部とはんだ接合部の等価回路モデルを示す回路図である。実施の形態２の図９と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。本発明の実施の形態２とは、プローブ１７Ａと同軸ケーブル２１の内部導体との間に可変コンデンサＣ_Ｖをさらに設けた構成が相違している。

接合抵抗に含まれるはんだ接合部２の電気抵抗は周波数によって値が変化するので、測定する周波数を一定値に定めて行うのが、多数の太陽電池モジュールのはんだ接合部を評価する上では望ましい。しかし、実施の形態２のプローブは上述のように、プローブ先端とタブ線との接触状態がコンデンサＣ_Ａ、Ｃ_Ｂの静電容量の変化となって現れるので、共振周波数ｆｒがばらつく。そこで、本実施の形態３では、測定する周波数を一定値にするために、可変コンデンサＣ_Ｖをプローブ１７Ａと同軸ケーブル２１の内部導体との間に設けて、可変コンデンサＣ_Ｖの静電容量を変化させて共振周波数ｆｒが一定値になるようにしている。

図１０においてコンデンサＣ_Ｖ、Ｃ_Ａ、Ｃ_Ｂの直列接続による合成した静電容量Ｃ_ｂは以下の数式（９）で表される。

数式（９）から分かるようにＣ_Ｖを変えることでＣ_ｂを調整することができる。例えば、上述のＣ_ａ＝３．８ｐＦ、Ｌ_ｓ＝４５ｎＨのプローブを用いた場合、Ｃ_Ｖ＝１〜５０ｐＦとしておけば、共振周波数ｆｒを４００〜８４４ＭＨｚの間に調整することができる。なお、共振周波数ｆｒの調整範囲を大きくするには、Ｃ_Ｖ＜Ｃ_ＡＣ_Ｂ／（Ｃ_Ａ＋Ｃ_Ｂ）の条件を満足するようにＣ_Ｖを選択するとよい。

プローブ先端とタブ線との間に形成されるコンデンサＣ_Ａ、Ｃ_Ｂの静電容量が、プローブ先端とタブ線との接触状態により変化したときには、可変コンデンサＣ_Ｖの静電容量を調整することで共振周波数ｆｒを、接合抵抗Ｒ_ｓを測定する周波数に合わせることができる。例えば共振周波数ｆｒを７６０ＭＨｚに設定する場合、プローブ先端とタブ線との間に形成されるコンデンサＣ_Ａ、Ｃ_Ｂを直列接続した静電容量Ｃ_ａが３．８ｐＦのときＣ_Ｖ＝１．３ｐＦとすればよいが、Ｃ_ａが１ｐＦに変化したときにはＣ_Ｖ＝４０ｐＦにすることで、共振周波数ｆｒを変化させないようにすることができる。

このように可変コンデンサＣ_Ｖを設けることにより、接合抵抗Ｒ_ｓを測定する周波数を１点に固定して測定することができ、はんだ接合部の接合状態を評価する際に、周波数の違いによるはんだ接合部の電気抵抗の変化を考慮せずに、精度の高いはんだ接合部の評価を行うことができるという効果がある。

実施の形態４．
図１１は、本発明の実施の形態４における太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置１の触針部３の構成を示す概略構成図である。図１１において、図２及び図７と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。本発明の実施の形態２及び３とは、プローブに直流電圧を印加して、この直流電圧により生じる静電力によりプローブとタブ線との接触を安定するようにした構成が相違している。

図１１において、プローブ１７Ａ、１７Ｂは実施の形態２に示したプローブと同一構造である。実施の形態２で述べたように、プローブ先端には誘電体が設けられており、プローブ先端がタブ線に接触したときに、プローブ先端とタブ線との間にコンデンサが形成されるようになっている。タブ線１１と同軸ケーブル２１の外部導体はアース２５、２６に接続されている。なお、アース２５とアース２６は同電位であるが以下の説明のために異なる番号を付けた。またプローブ１７Ａ、１７ＢにはインダクタＬ_Ｄ１、Ｌ_Ｄ２を介して、高圧直流電源２７からＶ_Ｈ＝１ｋＶの直流電圧が印加されている。プローブ１７Ａは可変コンデンサＣ_ＶとコンデンサＣ_Ｄ１を介して同軸ケーブル２１の内部導体に接続されており、プローブ１７ＢはコンデンサＣ_Ｄ２を介して同軸ケーブル２１の外部導体、すなわちアース２６に接続されている。

コンデンサＣ_Ｄ１、Ｃ_Ｄ２は直流電圧Ｖ_Ｈが同軸ケーブル２１を通って高周波発生部４あるいは波形解析部５に印加されないようにするために設置される。すなわちコンデンサＣ_Ｄ１、Ｃ_Ｄ２は直流電圧をカットしながら、高周波信号を通すハイパスフィルタを構成している。ここではコンデンサＣ_Ｄ１、Ｃ_Ｄ２は耐圧３ｋＶ、静電容量２００ｎＦとしたが、コンデンサＣ_Ｄ１、Ｃ_Ｄ２はプローブ１７Ａ、１７Ｂに印加する直流電圧Ｖ_Ｈの耐圧があり、可変コンデンサＣ_Ｖの静電容量より十分に大きい静電容量を有するコンデンサであればよい。

一方、インダクタＬ_Ｄ１、Ｌ_Ｄ２は高周波発生部４から供給された高周波信号が高圧直流電源２７に流れ込まないように設置したローパスフィルタであり、ここではインダクタＬ_Ｄ１とＬ_Ｄ２のインダクタンスを共に１μＨとした。

なお、アース２５とアース２６は同電位であるが、アース２５とアース２６の間には浮遊インダクタンスＬ_ａが存在するため、同軸ケーブル２１の内部導体からプローブ１７に入力された高周波信号が、プローブ１７Ｂを通らずにアース２５からアース２６を通って同軸ケーブル２１の外部導体に流れるといったことは起こらない。

タブ線１１、はんだ１３、タブ線１２は直流では小さい電気抵抗で接続されているので、これらの直流電位はアースと同電位となる。一方、プローブ１７Ａと１７Ｂには高圧直流電源２７から直流電圧Ｖ_Ｈが印加されるので、プローブ１７Ａ、１７Ｂの直流電位はＶ_Ｈとなる。直流電圧Ｖ_Ｈはアースとの電位差であるから、プローブ１７Ａ、１７Ｂの先端とタブ線１１、１２との間の電位差はＶ_Ｈとなり、この電位差Ｖ_Ｈはプローブ１７Ａ、１７Ｂの先端の誘電体に印加される。その結果、プローブ１７Ａ、１７Ｂとタブ線１１、１２には分極により正負の電荷が生じ、プローブ１７Ａ、１７Ｂとタブ線１１、１２とを吸引する静電力が生じ、プローブ１７Ａ、１７Ｂとタブ線１１、１２との接触が安定する。直流電圧Ｖ_Ｈ＝１ｋＶとしたときの静電力による吸引力は約２００ｇｆであった。

以上のように本発明の実施の形態４によれば、プローブ先端とタブ線との間に静電力による吸引力を生じさせることができるので、プローブ先端とタブ線との間の面接触が安定し、振動等により接触状態が変化せず、コンデンサＣ_Ａ、Ｃ_Ｂの値を安定させることができる。この結果、複数箇所のはんだ接合部の評価を行う場合であっても、プローブ先端とタブ線との間の面接触を常に同じような状態とすることができるため、それぞれの測定毎のコンデンサＣ_Ａ、Ｃ_Ｂの値を安定させることができ、共振周波数ｆｒの値のばらつきが小さくなる。その結果、共振周波数ｆｒの調整を行わなくても、常にほぼ一致した共振周波数ｆｒで接合抵抗Ｒ_ｓを測定することができるので、はんだ接合部の評価を高精度に行うことができるという効果がある。また、共振周波数ｆｒを高精度に調整する場合には、共振周波数ｆｒの調整に要する時間を短縮できるので、短時間にインピーダンスを測定して、はんだ接合部の評価を短時間に行うことができるという効果がある。

１はんだ接合評価装置
２はんだ接合部
３触針部
４高周波発生部
５波形解析部
６測定制御部
７入出力部
１１タブ線（第１の導電体）
１２タブ線（第２の導電体）
１３はんだ
１７Ａ、１７Ｂプローブ
２０コンデンサ
２１同軸ケーブル
２２平板部
２３誘電体
２４樹脂
２７直流電源
Ｒ_ｓ接合抵抗
Ｃ_ｓコンデンサ
Ｃ_Ｖ可変コンデンサ
Ｃ_Ｄ１、Ｃ_Ｄ２コンデンサ
Ｌ_Ｄ１、Ｌ_Ｄ２インダクタ

Claims

はんだを介して接合された第１の導電体および第２の導電体から成るはんだ接合部を具備する太陽電池モジュールのはんだ接合部を評価するはんだ接合評価装置であって、
測定制御部と、
前記測定制御部によって制御され、１０ＭＨｚから１０ＧＨｚの１点あるいは複数点の周波数の高周波信号を発生する高周波発生部と、
一端が前記高周波発生部に接続され、前記高周波発生部が発生する高周波信号を伝搬する同軸ケーブルと、
前記同軸ケーブルの他端に接続され、前記はんだ接合部に対して前記高周波信号を供給する触針部と、
前記はんだ接合部から前記触針部に反射される反射波を測定し、前記高周波信号と前記反射波に基づき接合抵抗を計算する波形解析部と、
を備えた太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置。
前記波形解析部は、前記接合抵抗の数値に基づき、はんだ接合部の接合状態を評価する請求項１に記載の太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置。
前記波形解析部は、はんだ接合部と触針部からなる等価回路モデルを記憶しており、
前記等価回路モデルから計算されるインピーダンスと、
前記高周波信号と前記反射波に基づき計算したインピーダンスと、
が一致するように、前記等価回路モデルの各回路定数を計算することにより、
前記接合抵抗を計算する請求項１または２に記載の太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置。
前記触針部は、前記第１の導電体と接触する第１のプローブと、前記第２の導電体と接触する第２のプローブとを備え、
前記第１のプローブと前記第２のプローブの少なくとも一方と、前記同軸ケーブルとの間にコンデンサを接続した請求項１から３のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置。
前記触針部は、先端部が第１の導電体と接触する第１のプローブと、先端部が第２の導電体と接触する第２のプローブとを備え、
前記第１のプローブおよび前記第２のプローブは、前記第１および第２の導電体と接触することによりコンデンサを形成する誘電体を前記先端部にそれぞれ備えた請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置。
前記第１および第２のプローブと前記同軸ケーブルとの間にそれぞれ設けられ、高周波発生部および波形解析部への直流電圧の印加を阻止する第１および第２のハイパスフィルタと、
前記第１および第２のプローブと前記第１および第２のハイパスフィルタとの間にそれぞれ一端が接続され、高周波信号の通過を阻止する第１および第２のローパスフィルタと、
前記はんだ接合部と前記第１および第２のローパスフィルタの他端との間に設けられ、前記はんだ接合部と前記第１および第２のプローブとの間に直流電圧を印加する直流電源とを備えた請求項５に記載の太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置。
前記触針部は、前記第１のプローブと前記第２のプローブの少なくとも一方と、前記同軸ケーブルとの間に、前記はんだ接合部と前記触針部からなる回路の共振周波数を変化させる可変コンデンサを接続した請求項４から６のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置。
前記測定制御部は、前記はんだ接合部と前記触針部からなる回路の共振周波数を含むように前記高周波発生部が発生する高周波信号の周波数を掃引する請求項４から７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールのはんだ接合評価装置。
はんだを介して接合された第１の導電体および第２の導電体から成るはんだ接合部を具備する太陽電池モジュールの各導電体に対して、第１のプローブおよび第２のプローブをそれぞれ接触させるステップと、
前記第１のプローブと前記第２のプローブとの間に１０ＭＨｚから１０ＧＨｚの１点あるいは複数点の周波数の高周波信号を印加するステップと、
前記はんだ接合部から反射される反射波を測定するステップと、
前記高周波信号および前記反射波に基づき接合抵抗を計算するステップと、
前記接合抵抗の数値に基づいてはんだ接合部の接合状態を評価するステップと、
を備える太陽電池モジュールのはんだ接合評価方法。
前記接合抵抗は、
前記はんだ接合部と前記第１のプローブと前記第２のプローブとを含む測定系の等価回路モデルを決定するステップと、
前記高周波信号および前記反射波に基づきインピーダンスを計算するステップと、
前記等価回路モデルから計算されるインピーダンスと、前記計算したインピーダンスとが一致するように、前記等価回路モデルの各回路定数を計算して求めるステップと、
により計算される請求項９に記載の太陽電池モジュールのはんだ接合評価方法。
前記測定系は可変コンデンサを備え、前記測定系の共振周波数が一定値になるように、前記可変コンデンサの静電容量を調整するステップを備えた請求項１０に記載の太陽電池モジュールのはんだ接合評価方法。