JPH09135035A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
として太陽電池モジュールの取り出し電極と呼ばれるリ
ード線の取付方法に関わり、太陽電池等の半導体のリー
ド線と絶縁基板間の空隙に裏面封止樹脂が未充填の状態
で残ることによる半導体装置の信頼性低下を解決するこ
とにある。 【解決手段】 太陽電池等の半導体の取り出し電極部分
としてのリード線6を、所定の間隔で予備半田付7を行
い、その部分を半田付けしながら、該太陽電池等の半導
体に取り付ける際に、そのリード線6と該絶縁基板との
空隙を所定の高さに維持するためにスペーサー8を用い
て半田付け作業を行う製造方法とすることにより、リー
ド線と絶縁基板の間が一定の高さの空隙に維持されるこ
ととなり、その空隙に安定的に樹脂を充填させることが
可能となる。
Description
法に関し、より詳しくは太陽電池モジュール、特に非晶
質シリコンを始めとする非晶質半導体層により光電変換
を行う非晶質太陽電池モジュール、或いはCdTeなど
に代表される化合物系太陽電池モジュールの製造方法に
関するものである。さらに詳しくは上記太陽電池モジュ
ールの両端に位置する取り出し電極部分に関するリード
線の取り付け方法に関するものである。
基板として主にガラス基板を用い、そのガラス基板上に
透明導電膜層、非晶質半導体層、裏面電極層が順次形成
され、これら薄膜をその都度パターニングする事により
複数のセルが作製される。この際にこれらのセルを集積
化することにより、一般に用いられる太陽電池モジュー
ルとしての電気的特性を示す構造となっている。かかる
太陽電池モジュールにおいては集積されている各段のセ
ルの最初の段と最終段の電極部分、すなわち集積化され
たセルの最も電位差が大きくなる電極部分に於いては、
通常半田メッキを施した銅線をリード線として、それを
半田付けすることにより、そのリード線を太陽電池モジ
ュールの端子ボックスまで導びいている。該ガラス基板
上にこのリード線を全面にわたり半田付けする事は、ガ
ラス基板と金属の熱膨張係数の違いから、リード線とガ
ラス基板の間に剥離を生じ、信頼性を大きく損なう原因
となる。このため通常このリード線の取り付け方法とし
ては、点付けと呼ばれる所定の間隔でリード線と該ガラ
ス基板を半田付けする方法が採用されてきた。
半田の間は、リード線と該ガラス基板の間で空隙が必然
的に生じるが、空隙の高さに大小が生じるため、裏面封
止を行った際に、裏面封止用樹脂がその空隙に進入でき
る場合と進入できない場合が生じていた。特に樹脂が入
り込まなかった場合には、その空隙に外部から進入した
水分が結露等により水滴となってたまり、裏面金属の腐
食が促進される原因となる。その結果、太陽電池モジュ
ールの信頼性に問題を生じていた。
ために鋭意研究を重ねた結果、本発明に至った。
の製造方法は、絶縁基板上に形成された半導体、主に非
晶質太陽電池又は化合物太陽電池の取り出し電極部分と
してのリード線を、所定の間隔で予備半田付を行った部
分に半田付けしながら該半導体に取り付ける方法におい
て、スペーサーを用いてそのリード線と該半導体基板と
の空隙を所定の高さに維持し半田付け作業を行うことで
あり、その後に該スペーサーを取り除くことにある。
り付けた該太陽電池を覆い、さらに該熱可塑性シートを
フッ素系樹脂シートで代表される裏面カバーで覆った
後、これらを加熱及び真空引き及び加圧により、熱可塑
性樹脂シートと半導体基板の間、及び熱可塑性樹脂シー
トと該裏面カバーの間に気泡を残さない状態で熱可塑性
樹脂を溶融、硬化させ、該半導体と裏面カバーフィルム
とを接着させる真空ラミネート法により前記半導体を封
止する半導体装置の製造方法である。
線の空隙に毛管現象を利用して液状樹脂を浸透させる半
導体装置の製造方法である。このような半導体装置を作
製する場合、リード線部分の信頼性を高めるためにリー
ド線とガラス基板との空隙を一定高さ以上とし、しかも
再現性良くその空隙の高さを形成することが可能であ
り、裏面封止樹脂が確実にそのリード線と絶縁基板の空
隙に侵入することができる。その結果、半導体装置とし
ての信頼性を大幅に高めることが可能となる。
述べる。リード線は絶縁基板上に連続的でない状態で超
音波半田ゴテにより予備半田付けされる。等間隔、或い
は所定の決められた間隔で予備半田付けがなされてい
る。通常はこの予備半田された部分の形状は円形の点で
あるので以後この半田付けされた部分をスポットと呼ぶ
事にする。この隣接する半田付けのスポット間隔より狭
い幅のスペーサーで、しかも厚みが真空ラミネート法に
よる裏面封止の場合には10μm以上、常圧裏面封止法
による場合にも10μm以上の厚みを有するスペーサー
を用いることにより、リード線とガラス基板間の距離が
このスペーサーの厚み以上に維持されることになる。
が好ましく、この形状であれば、そのリード線における
スポットをすべて半田付けした後、まとめてスペーサー
を取り除くことができるため、脱着が容易となる。上か
ら見た図を、図3に示す。また、スペーサーの厚みは、
溶融樹脂や、室温で液状の樹脂がスペーサーによって設
けられた空隙に、容易に進入できるようにするために、
10μm以上が好ましい。また裏面を封止する熱可塑性
樹脂や熱硬化性樹脂の厚みが1mm以下であることを考
慮すれば、スペーサー厚みも1mm以下が好ましい。
は数十ミクロンから数百ミクロン程度の精度が要求され
るため、錆或いは膨潤等による膜厚の増加、或いは作業
の繰り返しの摩耗による膜厚の減少は好ましくない。こ
のためスペーサーの材質としては硬質のプラスチックや
ステンレスが好ましいが、このような薄さのスペーサー
をより均一な厚みで成形するためには、ステンレスがよ
り好ましい。
ットの半田付けが終了後に行うのが好ましい。このよう
に一定の高さ以上の空隙が維持されることによりリード
線と絶縁基板の間の空隙に安定的に樹脂を充填させるこ
とが可能となる。
非晶質太陽電池モジュールにおいて、以下に図面を用い
てその構成を示す。絶縁基板として、基板サイズ300
mm×400mm、厚み4tのガラス基板4上に熱CV
D法により透明導電膜層3を形成し、波長1.06μm
YAGレーザーの基本波を用いて、短冊状に電気的に分
離した。その後純水で超音波洗浄を行ない、透明導電膜
層3が被着された面側に基板温度200℃、反応圧力
0.5から1.0Torrにてモノシラン、メタン、ジ
ボランから成る混合ガス、モノシラン、水素から成る混
合ガス、モノシラン、水素、ホスフィンから成る混合ガ
スをこの順序にて容量結合型グロー放電分解装置内で分
解することにより、P型、I型、N型の非晶質半導体層
2を形成した。この後先ほどのレーザーによるスクライ
ブ線より僅かにずれた位置を、透明導電膜層にダメージ
がないように波長0.53μmのYAGレーザーの第二
高調波を用いて分離した。引き続いて裏面金属層1とし
てアルミニウムをスパッタリング法により、厚み300
nm形成して、これを波長0.53μmのYAGレーザ
ーの第二高調波を用いて更に分離し、集積型非晶質シリ
コン太陽電池を作製した。この太陽電池の断面図を図1
に示す。この太陽電池の両端には正負の取り出し電極を
設ける。該取り出し電極は半田メッキ銅箔6を用いてお
り、ガラス基板4との接着は超音波半田付け法により、
予備半田7によってガラス基板との接着を行っている。
概略図を図2に示す。ここでは半田メッキ銅箔6とガラ
ス基板4を半田付けする超音波半田の間隔は20mmと
一定とした。但し超音波半田のスポット径は2mmであ
るため、スポットの中心から中心までの距離は20mm
であり、隣接するスポット間の最短距離は18mmとな
る。取り出し電極部分に超音波半田付け法で上記のよう
に一定間隔で半田付けした後、幅16mm、ステンレス
製の厚み100μmのスペーサー8を超音波半田の各ス
ポットの間に挿入した状態で固定し、その後取り出し電
極としてリード線6をはわせた。さらにこの際リード線
の張力が一定となるように、約500gのテンションを
常時加えた状態で順次半田付けを行っていった。この時
のリード付けを行う際のリード線と太陽電池の断面図と
上側から見た図を図3に示す。
脂であるEVA(エチレンとビニルアセテートとの共重
合体)9とテドラーフィルム10を全面に覆い、真空ラ
ミネート法により150℃まで昇温しEVA9を加熱融
着することにより裏面を封止した。封止後の太陽電池の
断面図を図4に示す。その空隙の大きさを調べるため
に、同様に基板サイズ300mm×400mmの透明導
電膜層や半導体層の蒸着されていない透明のガラス基板
を用意し、上記と同様の方法で超音波半田付けを行い、
さらにその後スペーサーを用いてリード線付けを行っ
た。その際のガラス基板とリード線の空隙を隙間ゲージ
により調べた。比較例として、スペーサーを用いないで
リード線付けを行った場合の空隙も隙間ゲージによって
調べた。双方の空隙の大きさの分布を表1に示す。
10を真空ラミネート法により加熱融着させた後、ガラ
ス面側からリード線6の下部に残る気泡を調べた。一枚
の基板に残っている気泡の数を表2に示す。
た場合での信頼性を調査するために、基板サイズ5イン
チ×5インチの太陽電池モジュールでスペーサーを用い
てリード線付を行った太陽電池モジュールとスペーサー
を用いずにリード線付をした太陽電池モジュールをそれ
ぞれ5枚づつ作製した。このスペーサーを用いてリード
線付を行った小型モジュールに於いても、予備半田付け
の間隔を10mmとし、幅を7mm、厚み100μmの
スペーサーを用いてリード線付けを行った。その後同様
にEVAとテドラーを用いて真空ラミネート法により加
熱融着を行い、小型の太陽電池モジュールとした。本来
ならばガラス基板の端面には、熱可塑性ブチルゴムなど
により封止した後、アルミフレームなどで保護するもの
である。しかしながら今回は、内部の空隙による性能低
下を短時間で確かめる為に敢えて端面封止は行わなかっ
た。これら合計10個の太陽電池を85℃/90%R
H.の高温高湿槽に1000時間放置し、初期における
電気特性と試験後の電気特性とを比較した。その結果を
表3に示す。
を用いた太陽電池モジュールは、5枚全てに於いて大き
な特性低下は示さなかったが、スペーサーを用いなかっ
た太陽電池モジュールの中には特性低下を示したものが
見られた。
イズ300mm×400mmのガラス基板上の太陽電池
に、同様の方法でリード線6を超音波半田付け法により
取り付けた。半田付け間隔は実施例1と同じ20mm間
隔である。ここではステンレス製で厚みが200μmの
スペーサーを用いた。このガラス基板上にポリイソブチ
レンを主査骨格とした熱硬化型樹脂と、可塑剤、架橋
剤、紫外線吸収剤、充填剤として酸化珪素、酸化チタン
を加え撹拌脱泡を行い、粘度が180ポイズの液状樹脂
をディスペンサーによりリード線の幅方向の一方の辺に
かかるように連続的にリード線の長さ方向にわたって樹
脂を塗布し、リード線とガラス基板の空隙に樹脂を注入
した。この後ガラス基板上の太陽電池全面にポリイソブ
チレンを主鎖骨格とした熱硬化型樹脂と、可塑剤、架橋
剤、紫外線吸収剤、充填剤として酸化珪素、酸化チタン
を加え撹拌脱泡を行った粘度350ポイズの液状樹脂1
1を太陽電池側に全面塗布し、その上からガラスクロス
12で覆い、ローラーを用いてエアーが入らないように
カバーした。この後この太陽電池を150℃のオーブン
にて約1時間放置させ、樹脂を硬化させることにより太
陽電池モジュールを作製した。この太陽電池モジュール
の断面図を図5に示す。
池モジュールは、スペーサーを用いなかった太陽電池モ
ジュールに比べ大きな特性低下は示さなかった。
池等の半導体の取り出し電極部分をスペーサーを用いて
リード線付けすることにより、裏面封止樹脂が絶縁基板
とリード線の間に未充填部分を残すことなく注入させる
ことが可能となり、その結果半導体装置の信頼性を大幅
に向上させることが可能となった。
部の上側から見た図 (B)はその断面図
Claims (3)
- 【請求項1】絶縁基板上に形成された半導体の取り出し
電極部分としてのリード線を、所定の間隔で予備半田付
を行い、その部分を半田付けしながら、該半導体に取り
付ける際に、そのリード線と該半導体形成基板との空隙
を所定の高さに維持するためにスペーサーを用いて半田
付け作業を行う半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】熱可塑性樹脂シートを用いて真空ラミネー
ト法により前記半導体を封止する請求項1に記載された
半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】液状樹脂により該絶縁基板とリード線の空
隙に毛管現象を利用して樹脂を浸透させる請求項1に記
載された半導体装置の製造方法。
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JP28959795A JP3676451B2 (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 太陽電池モジュール及びその製造方法 |
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-
1995
- 1995-11-08 JP JP28959795A patent/JP3676451B2/ja not_active Expired - Fee Related
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