JPWO2013057830A1 - 半導体機能素子付き機能糸とその製造方法 - Google Patents

Abstract

粒状の複数の半導体機能素子２と、これら複数の半導体機能素子２を並列接続する可撓性のある１対の導電線５，６とを備えた半導体機能素子付き機能糸１を製造する製造方法は、導電線供給源４３から１対の導電線５，６をアッセンブリ・ステージ４４に供給し、このアッセンブリ・ステージ４４において、１対の導電線５，６を複数の半導体機能素子２を正負の電極を介して挟持可能な平行状態に配置する第１工程と、複数の半導体機能素子２を導電方向を揃えた状態に整列させて半導体機能素子供給源４１からアッセンブリ・ステージ４４に供給する第２工程と、アッセンブリ・ステージ４４において、１対の導電線５，６と正負の電極とが接触した部分にペースト状の導電接合材８を塗布する第３工程と、アッセンブリ・ステージ４４の下流側において、複数の半導体機能素子２が取り付けられた１対の導電線５，６を巻き取り手段４８で巻き取る第４工程とを備えている。

Description

本発明は半導体機能素子付き機能糸とその製造方法に関し、特に複数の半導体機能素子を１対の導電線によって電気的に並列接続して可撓性のある紐状に構成した半導体素子付き機能糸を利用可能にする技術に関する。

従来から、複数の半導体機能素子（太陽電池セル、発光ダイオード等）を有する受光機能又は発光機能等を有する紐状の機能糸を縦糸又は横糸とし、複数の導電性線材や絶縁性線材を横糸又は縦糸として織り込んだメッシュ状の半導体機能素子付き織網基材が提案されている。

特許文献１には、両端に正負の電極を有する複数の粒状の半導体機能素子を、１対の導電性線材の間に挟持して電気的に並列接続し、これら半導体機能素子と導電性線材を可撓性のある透明合成樹脂に埋め込んで断面円形の半導体機能素子付き機能紐が開示されている。

特許文献２には、複数の半導体機能素子を実装した機能糸を縦糸として、導電性線材又は絶縁性線材を横糸として織り込まれた電気的な織布又は織物が開示されている。この特許文献２には、複数種類の機能糸が開示されているが、その中の一つを具体的に説明すると、この機能糸は、細長い帯状の基板を有し、その基板上に複数の発光ダイオードと、これら発光ダイオードに夫々設けられた短い信号線と、この信号線と導電性線材（横糸）とを電気的に接続する接触部と、前記複数の発光ダイオードを互いに接続する共通の導電線等から構成されている。

ＷＯ２００４／００１８５８号公報 特表２００５−５２４７８３号公報

ところで、特許文献１においては、前記の機能紐を製造するために、所定の金型内に機能糸をセットし透明合成樹脂を充填し成形することにより機能紐を製造している。しかし、金型を用いて成形により製造する方法では、長い機能紐を連続的に安価に量産するのは困難である。

また、特許文献１の機能紐は可撓性を有するけれども、透明合成樹脂によって隣接する半導体機能素子間が埋め込まれ且つ半導体機能素子の径方向外側が厚く覆われるので、織網基材や生地の製織に適用するには柔軟性が欠けるうえ、機能紐が太く重くなるので、織網基材や生地に製織して、種々の物体の表面に貼り付けるような場合、この機能紐の太さと重さが障害となる。特許文献１の機能紐は、大量の透明合成樹脂を必要とするので、製造コストが高価になる。この機能紐を用いて織網基材や生地を製織しても、半導体機能素子同士間に合成樹脂が埋め込まれているので、通気性のない織網基材や生地になってしまう。

特許文献２の機能糸は、帯状の基板上に複数の発光ダイオードを配置した３次元的な立体構造となるので、著しく柔軟性に欠ける。従って、織網基材や生地に織り込む等の通常の機能糸としての機能を発揮しにくくなるという問題がある。特に、帯状の基板に複数の素子や接触部を作り込む構造であるため、複雑な構造の機能糸となり高コストとなってしまう。

本発明の目的は、低コストで量産に適した半導体機能素子付き機能糸の製造方法を提供すること、可撓性と通気性のある軽量な半導体機能素子付き機能糸を提供すること、連続的に製造可能な半導体機能素子付き機能糸を提供すること、種々の物体の表面に装着可能な織網基材の製造に適した半導体機能素子付き機能糸を提供すること、等である。

請求項１の半導体素子付き機能糸を製造する製造方法は、両端に正負の電極を有する粒状の複数の半導体機能素子と、これら複数の半導体機能素子を並列接続する可撓性のある１対の導電線とを備えた半導体機能素子付き機能糸を製造する製造方法において、導電線供給源から前記１対の導電線をアッセンブリ・ステージに供給し、このアッセンブリ・ステージにおいて、前記１対の導電線を前記複数の半導体機能素子を正負の電極を介して挟持可能な平行状態に配置する第１工程と、前記複数の半導体機能素子を各対の正負の電極を結ぶ導電方向を揃えた状態に整列させて半導体機能素子供給源から前記アッセンブリ・ステージに１又は複数個ずつ供給する第２工程と、前記アッセンブリ・ステージにおいて、前記１対の導電線と前記正負の電極とが接触した部分にペースト状の導電接合材を塗布する第３工程と、前記アッセンブリ・ステージの下流側において、前記複数の半導体機能素子が取り付けられた前記１対の導電線を巻き取り手段で巻き取る第４工程とを備えたことを特徴としている。

請求項６の半導体素子付き機能糸は、両端に正負の電極を有する粒状の複数の半導体機能素子と、これら複数の半導体機能素子を並列接続する可撓性のある１対の第１，第２導電線とを備えた半導体機能素子付き機能糸において、前記１対の第１，第２導電線が所定の間隔をあけて平行状態に配置され、前記第１，第２導電線の間に前記複数の半導体機能素子が導電線の長さ方向に設定間隔おきに配置され、前記複数の半導体機能素子の正電極が第１導電線に電気的に接続されると共に前記複数の半導体機能素子の負電極が第２導電線に電気的に接続されたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、少ない工程数で能率的に安定的に半導体機能素子付き機能糸を連続的に安価に量産することができる。可撓性と通気性に優れ且つ軽量な半導体機能素子付き機能糸を製造することができる。半導体機能素子の配置間隔を自由に設定可能な半導体機能素子付き機能糸を製造することができる。

請求項６の発明によれば、可撓性と通気性に優れ且つ軽量な半導体機能素子付き機能糸を実現することができる。半導体機能素子の配置間隔を自由に設定可能な半導体機能素子付き機能糸を実現することができる。安価に量産可能な半導体機能素子付き機能糸を実現することができる。物体の表面に貼り付けるのに適した薄い織網基材の製造に適した半導体機能素子付き機能糸を実現することができる。

請求項１の構成に加えて、次のような種々の構成を採用してもよい。
（ａ）前記第３工程で塗布された前記導電接合材を加熱して硬化させる加熱工程を設ける。
（ｂ）前記第３工程の後に、前記半導体機能素子付き機能糸の表面を可撓性と光透過性のある絶縁性保護膜で被覆する被覆工程を設ける。
（ｃ）前記第２工程において、前記半導体機能素子の電気的特性の検査を行う。
（ｄ）前記第２工程において、設定数の第１の半導体機能素子を供給する毎に、第１の半導体機能素子とは異なる種類の１又は複数の第２の半導体機能素子を供給する。

請求項６の構成に加えて、次のような種々の構成を採用してもよい。
（ｅ）前記半導体機能素子の正負の電極のうち一方の電極が磁性を有する電極に構成され、他方の電極が非磁性の電極に構成される。
（ｆ）前記正電極は前記半導体機能素子の一端に低抵抗接続され且つ前記負電極は前記半導体機能素子の前記正電極と反対側の他端に低抵抗接続され、前記第１導電線は前記正電極の外面に接続され且つ前記第２導電線は前記負電極の外面に接続される。

（ｇ）前記第１，第２導電線は、ガラス繊維、炭素繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、液晶ポリマー繊維のうちから選択される何れか１又は複数種類の繊維の束又は撚線の表面に１又は複数の金属細線をコイル状にカバーリングした導電線で構成される。
（ｈ）前記第１，第２導電線は、金属製繊維の束又は撚線で構成される。

（ｉ）前記設定間隔は、前記半導体機能素子の幅の１／２倍以上から２倍以下の間隔である。
（ｊ）前記複数の半導体機能素子と前記１対の導電線の全表面を可撓性と光透過性のある薄膜状の絶縁性保護膜で被覆する。
（ｋ）前記絶縁性保護膜は、パラキシリレン樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂のうちから選択される何れか１つの合成樹脂製の被膜からなる。

（ｌ）前記複数の半導体機能素子は、複数の第１の半導体機能素子と、第１の半導体機能素子とは異なる種類の複数の第２の半導体機能素子とを含み、前記予め設定された設定数の第１の半導体機能素子の列の一端側に１又は複数の第２の半導体機能素子を配置した素子配列組が第１，第２導電線の長さ方向に複数組繰り返し形成される。

（ｍ）前記第１の半導体機能素子が受光機能を有する球状の半導体機能素子であり、前記第２の半導体機能素子が第１の半導体機能素子に対して逆並列接続されたバイパスダイオードである。
（ｎ）前記第１の半導体機能素子が発光機能を有する発光ダイオードであり、前記第２の半導体機能素子が第１の半導体機能素子に対して逆並列接続されたバイパスダイオードである。

（ｏ）前記複数の半導体機能素子の全ては、受光機能を有する球状の半導体機能素子で構成される。
（ｐ）前記複数の半導体機能素子の全ては、発光機能を有する発光ダイオードで構成される。

実施例１に係る半導体機能素子付き機能糸の正面図である。 図１の部分拡大断面図である。 図２の側面図である。 球状太陽電池セルの断面図である。 球状バイパスダイオードの断面図である。 導電線の部分拡大斜視図である。 半導体機能素子付き機能糸の製造装置の概念図である。 実施例２に係る半導体機能素子付き機能糸の部分拡大正面図である。 図８の側面図である。 発光ダイオードの平面図である。 発光ダイオードの断面図である。 部分的変更形態にかかる導体機能素子付き機能糸の部分拡大断面図である。 図１２の側面図である。 部分的変更形態にかかる導体機能素子付き機能糸の部分拡大断面図である。 図１４の側面図である。 部分変更形態に係る製造装置の部分概念図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

先ず、半導体機能素子付き機能糸１について説明する。
図１〜図６に示すように、半導体機能素子付き機能糸１（以下、機能糸１という）は、粒状の複数の半導体機能素子２と、これら複数の半導体機能素子２を並列接続する可撓性のある１対の第１，第２導電線５，６と、複数の半導体機能素子２と１対の第１，第２導電線５，６の全表面を被覆した可撓性と光透過性のある薄膜状の絶縁性保護膜７とを備えている。

複数の半導体機能素子２は、両端に正負の電極１５，１６を有する複数の球状太陽電池セル３（第１の半導体機能素子に相当する）（図４参照）と、この球状太陽電池セル３とは異なる種類の両端に正負の電極２５，２６を有する複数の球状バイパスダイオード４（第２の半導体機能素子に相当する）（図５参照）とを含むものである。

機能糸１には、予め設定された設定数（例えば、１９個）の球状太陽電池セル３の列の一端側に１つ又は複数のバイパスダイオード４を配置した素子配列組２Ａが、第１，第２導電線５，６の長さ方向に複数組繰り返し形成されている。隣接する球状太陽電池セル３同士間と、球状太陽電池セル３と球状バイパスダイオード４との間は、設定間隔（例えば、太陽電池セル３の直径と同程度の間隔）が空けられている。機能糸１には、前記設定間隔により、隣接する半導体機能素子２同士間に絶縁性保護膜７に被覆されない複数の隙間９が形成され、この複数の隙間９により通気性が向上する。尚、図１に示す機能糸１においては、全体のほんの一部の素子配列組２Ａを図示しているに過ぎない。

図１〜図３に示すように、１対の第１，第２導電線５，６は、所定の間隔（太陽電池セル３の直径と同じ１．２ｍｍ程度）をあけて平行状態に配置されている。この第１，第２導電線５，６の間に、複数の素子配列組２Ａが導電線５，６の長さ方向に直列的に配置されている。複数の球状太陽電池セル３の負電極１６の外面と複数の球状バイパスダイオード４の正電極２５の外面が、第１導電線５に導電接合材８を介して夫々電気的に接続され、複数の球状太陽電池セル３の正電極１５の外面と複数の球状バイパスダイオード４の負電極２６の外面が、第２導電線６に導電接合材８を介し夫々電気的に接続されている。

この機能糸１は、後述する製造装置４０と製造方法により、長い糸状に連続的に製造することが可能である。半導体機能素子２の大きさ、隣接する半導体機能素子２間の間隔、素子配列組２Ａにおける球状太陽電池セル３の数と球状バイパスダイオード４の数、第１，第２導電線５，６の太さ等は、仕様に応じて適宜設定可能である。尚、隣接する半導体機能素子２間の設定間隔は、半導体機能素子２の幅の１／２倍以上且つ２倍以下の間隔であることが望ましい。この設定間隔にすることで、機能糸１の光透過性と可撓性を確保することができ、また、製織時にこの機能糸１と交差する縦糸又は横糸の配設スペースを設けることができる。

次に、球状太陽電池セル３について説明する。
図４に示すように、球状太陽電池セル３（以下、太陽電池セル３という）は、直径１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ（本実施例では、直径１．２ｍｍ）程度の球状のｐ型シリコン単結晶１１を用いて製造される。このｐ型シリコン単結晶１１の表面の一部に平坦面１２が形成され、この平坦面１２とその近傍部を除く球面の大部分にｎ型不純物が拡散されてｎ型拡散層１３が形成され、ｎ型拡散層１３の表面から１μｍ程度の位置に球面状のｐｎ接合１４が形成されている。平坦面１２のｐ型表面（太陽電池セル３の一端）に、アルミ添加の銀合金からなる正電極１５（アノード電極）がスポット状に低抵抗接続され、ｐ型シリコン単結晶１１の中心を挟んで正電極１５の反対側のｎ型表面（太陽電池セル３の他端）に、アンチモン添加の銀合金からなる負電極１６（カソード電極）がスポット状に低抵抗接続されている。この正負の電極１５，１６以外のｐ型シリコン単結晶１１とｎ型拡散層１３の全表面に、透明なＳｉＯ_２膜からなる反射防止膜１７が形成されている。

この太陽電池セル３は、正負の電極１５，１６を結ぶ軸線方向を除く全方向からの光を受光することができる。このため、直射光の入射方向が変動しても受光することができ、反射光も含めてあらゆる方向の光を受光することができ、太陽電池セル３の周辺に入って来る光の利用効率を最大化できる。

次に、球状バイパスダイオード４について説明する。
図５に示すように、球状バイパスダイオード４（以下、バイパスダイオード４という）は、直径１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ（本実施例では、直径１．２ｍｍ）程度の球状のｎ型シリコン単結晶２１を用いて製造される。このｎ型シリコン単結晶２１の表面の一部に平坦面２２が形成され、この平坦面２２を除くｎ型シリコン単結晶２１の表面の約半分にｐ型不純物が拡散されて、２０μｍ程度の厚さのｐ型拡散層２３が形成されている。平坦面２２のｎ型表面に、負電極２６がスポット状に低抵抗接続されている。ｐ型拡散層２３の表面の大部分にこのｐ型拡散層２３と低抵抗接触する金属被膜２７が形成されて、ｎ型シリコン単結晶２１の中心を挟んで負電極２６と反対側に位置するように、金属被膜２７の頂面に正電極２５がスポット状に低抵抗接続されている。金属被膜２７と平坦面２２以外のｎ型シリコン単結晶２１の表面が、シリコン酸化膜からなる絶縁膜２８で被覆されている。

このバイパスダイオード４は、上述した各素子配列組２Ａにおいて、設定数（１９個）の太陽電池セル３に対して逆並列接続されるため、複数の太陽電池セル３に過度な逆電圧が印加された場合に電流をバイパスする機能を有し、複数の太陽電池セル３が過熱されて破損するのを防止することができる。

次に、１対の第１，第２導電線５，６について説明する。
図６に示すように、第１，第２導電線５，６は、複数本のガラス繊維（例えば、直径０.３ｍｍ程度）の束からなる芯材３１の表面に、錫メッキした直径０.０５ｍｍの金属細線３２（例えば、銅の細線）を２本コイル状にカバーリングすることで構成されている。

２本の金属細線３２は、互いに交差するよう右巻きと左巻きに巻き付けられている。導電線５，６は、２本の金属細線３２をコイル状に巻き付けた構造であるので、どの方向にも折曲可能で且つ折曲を繰り返しても高い耐久性を有する。２本の金属細線３２の交差構造により、互いに電気的に接触する複数の接触箇所が小間隔で形成されるため、金属細線３２の実際の長さよりも格段に短い導電経路を形成する。さらに、２本の金属細線３２のうち一方の金属細線３２が断線しても、第１，第２導電線５，６の導電性が確保され、機能糸１の機能が損なわれることはない。

次に、導電接合材８について説明する。
図２，図３に示すように、導電接合材８は、例えば、導電性エポキシ樹脂（エポキシ樹脂に銀粉を混入したもの）からなる。１対の第１，第２導電線５，６間に太陽電池セル３とバイパスダイオード４とを固定する場合、導電性エポキシ樹脂を導電線５，６と太陽電池セル３の正負の電極１５，１６又はバイパスダイオード４の正負の電極２５，２６との接触部に塗布し、導電性エポキシ樹脂を加熱して乾燥させて硬化させて、太陽電池セル３とバイパスダイオード４とを１対の第１，第２導電線５，６に固定する。

次に、絶縁性保護膜７について説明する。
図２，図３に示すように、絶縁性保護膜７は、例えば、パラキシリレン樹脂の被膜（所謂、パリレン）から形成されている。絶縁性保護膜７は、複数の太陽電池セル３と複数のバイパスダイオード４と第１，第２導電線５，６の全表面を、例えば厚さ２５μｍ程度に被覆するように形成される。

この機能糸１によれば、光の入射方向に関係なく、光が機能糸１に入射し、この光が極性を揃えて配置された複数の太陽電池セル３に照射されると、太陽電池セル３に形成されたほぼ球面状のｐｎ接合１４で光が受光され、太陽電池セル３の光起電力発生機能（受光機能）によって電気エネルギに変換される。その電気エネルギは、ｐｎ接合１４の両極に接続されて太陽電池セル３の中心を挟んで対向する正負の電極１５，１６を介して第１，第２導電線５，６を通って外部へ出力される。機能糸１は、光を受光すると約０．６Ｖの出力電圧を出力する。機能糸１の出力電流の大きさは、太陽電池セル３の数に比例する。

次に、機能糸１を製造する製造装置４０について説明する。
図７に示すように、製造装置４０は、最上流側の半導体機能素子供給源４１と、半導体機能素子間欠供給機構４２と、導電線供給源４３と、アッセンブリ・ステージ４４と、導電接合材塗布機構４５と、加熱機構４６と、被覆機構４７と、最下流側の巻き取り機構４８とを備え、上流側から下流側に向って材料を移動させながら、連続的に機能糸１を製造するものである。尚、図７に図示する製造装置４０は、模式的な構造を示したに過ぎなく、特にこの構造に限定するものではない。

次に、半導体機能素子供給源４１について説明する。
図７に示すように、半導体機能素子供給源４１（以下、素子供給源４１という）は、太陽電池セル３を供給するセル供給部４１Ａと、バイパスダイオード４を供給するダイオード供給部４１Ｂと、太陽電池セル３を図４に図示の姿勢に整列させると共にバイパスダイオード４を図５に示す姿勢に整列させる整列機構５１と、この整列機構５１から供給される複数の半導体機能素子２をアッセンブリ・ステージ４４の方へ移動させる振動フィーダ５２とを備えている。セル供給部４１Ａとダイオード供給部４１Ｂは振動機能を夫々有し、振動作用を利用して太陽電池セル３やバイパスダイオード４を整列機構５１のゲート手段へ１個ずつ夫々案内する。

整列機構５１は、１９個の球状太陽電池セル３を供給する毎に、１個のバイパスダイオード４を供給するゲート手段と、最下部の出口近傍に位置する半導体機能素子２を撮像するカメラ手段と、このカメラ手段で撮像した半導体機能素子２の姿勢を判別して半導体機能素子２を前記の所期の姿勢に姿勢変換させる回転手段とを有する。
複数の半導体機能素子２は、姿勢変換後に振動フィーダ５２上に整列された状態で供給され、振動フィーダ５２によりその下流端まで搬送される。

振動フィーダ５２は、複数の半導体機能素子２を相互に接触した直列状態にして下流側に案内するレール溝を備えている。振動フィーダ５２は上流側から下流側に向けて僅かに下方へ傾斜状に配設されているので、素子供給源４１から順次供給された半導体機能素子２は、レール溝内を下流側に向って滑りながら移動する。

図７に示すように、振動フィーダ５２の途中部に、半導体機能素子２を１個ずつ検査可能な検査装置５３が設けられている。この検査装置５３は、１対の検査針５３ａを備え、この１対の検査針５３ａを振動フィーダ５２上の半導体機能素子２の正負の電極（太陽電池セル３の場合は正負の電極１５，１６、バイパスダイオード４の場合は正負の電極２５，２６）に夫々当接して電気的特性等の検査を行うと共に、半導体機能素子２の姿勢を所期の姿勢となるように微調節する。尚、半導体機能素子２の大多数は、欠陥のない良品であるため、球状太陽電池セル３の数に対するバイパスダイオード４の数の比率は、概ね１９：１に維持され、不良品が発生した場合にその比率が崩れる場合がある。
尚、素子供給源４１に半導体機能素子２を供給する前に、半導体機能素子２の検査が実行される場合は、上記の検査装置５３は省略可能である。

次に、半導体機能素子間欠供給機構４２について説明する。
図７に示すように、半導体機能素子間欠供給機構４２（以下、間欠供給機構４２という）は、振動フィーダ５２の下流端とアッセンブリ・ステージ４４との間に設けられている。間欠供給機構４２は、ガイドレール４２ａと、このガイドレール４２ａに沿って移動可能なキャリッジ４２ｂと、このキャリッジ４２ｂに支持された真空ピンセット手段４２ｃとを有する。

アッセンブリ・ステージ４４における半導体機能素子２間の間隔を一定とする所定の時間間隔で、振動フィーダ５２の下流端の半導体機能素子２を、その姿勢を維持したまま、１対のプーリ４３ｂ間に供給し、第１，第２導電線５，６の間に挟持させる。その状態で、半導体機能素子２の正負の電極（太陽電池セル３の場合は正負の電極１５，１６、バイパスダイオード４の場合は正負の電極２５，２６）が対応する第１，第２導電線５，６に接触状態になる。

真空ピンセット手段４２ｃには負圧が導入されており、半導体機能素子２を吸着する際には負圧を導入し、半導体機能素子２の吸着を解除する際には負圧を解除するようになっている。

次に、アッセンブリ・ステージ４４について説明する。
図７に示すように、アッセンブリ・ステージ４４は、上流側から下流側に向って１対の導電線５，６と複数の半導体機能素子２（太陽電池セル３とバイパスダイオード４）とを移動させながら、最終形態の機能糸１を製造するためのステージであり、素子供給源４１から間欠供給機構４２により供給された半導体機能素子２を１対の導電線５，６間に保持しながら下流側へ案内する保持案内部材（図示略）が設けられている。

次に、導電線供給源４３について説明する。
図７に示すように、導電線供給源４３は、製造装置４０の機枠に回転可能に支持された１対の供給リール４３ａと、１対のプーリ４３ｂとを有している。１対の供給リール４３ａは、アッセンブリ・ステージ４４の最上流側で且つアッセンブリ・ステージ４４の上下に夫々配設されている。この導電線供給源４３から、１対の導電線５，６がアッセンブリ・ステージ４４に対して上下方向から供給され、１対のプーリ４３ｂにより水平状態に方向変換されて、半導体機能素子２を挟持する所定間隔あけた状態で下流側へ供給され、巻き取り機構４８で間欠的に巻き取られる。尚、１対の導電線５，６の先端部は、後述する巻き取り機構４８に固定され、この巻き取り機構４８に連動して１対の導電線５，６は一定速度にて間欠的に引き出される。

次に、導電接合材塗布機構４５について説明する。
図７に示すように、導電接合材塗布機構４５（以下、塗布機構４５という）は、１対のプーリ４３ｂの下流側に設けられ、アッセンブリ・ステージ４４の上下に配設された１対の塗布用ノズル４５ａを有する。この１対の塗布用ノズル４５ａは、上下方向に離隔した退避位置と、導電接合材８を塗布可能な接近位置とに切り換え可能である。塗布対象の太陽電池セル３が所定の位置に移動してくると、１対の導電線５，６と正負の電極１５，１６とが接触した部分に、１対の塗布用ノズル４５ａから導電性エポキシ樹脂からなる導電接合材８を吐出し、この導電接合材８を介して、第１導電線５と負電極１６との間及び第２導電線６と正電極１５との間を電気的に接続する。

次に、加熱機構４６について説明する。
加熱機構４６は、塗布機構４５の下流側に設けられている。加熱機構４６は、アッセンブリ・ステージ４４の上下に配設された１対の本体部材４６ａと、この１対の本体部材４６ａに夫々固定された１対の赤外線照射部４６ｂとを有する。この加熱機構４６は、太陽電池セル３と１対の導電線５，６との接触部に塗布した導電接合材８に対して、赤外線を局部的に照射することで、導電接合材８を加熱して乾燥させ、短時間に硬化させて強固な機械的電気的な接続を行う。尚、赤外線に代えて温風を照射するようにしても良い。

次に、保護膜被覆機構４７について説明する。
図７に示すように、保護膜被覆機構４７は、加熱機構４６の下流側に設けられている。保護膜被覆機構４７は、トンネル状の通過孔を有し、この通過孔を機能糸１が通過する間に、パラキシレン系ポリマーであるパリレンを使って公知の化学蒸着法により、通過する１対の導電線５，６と太陽電池セル３の全表面、つまり、機能糸１の全表面を可撓性と光透過性のある絶縁性保護膜７で被覆する。

次に、巻き取り機構４８について説明する。
図７に示すように、巻き取り機構４８（巻き取り手段に相当する）は、製造装置４０の最下流側に配設されている。巻き取り機構４８は、回転軸が縦向きの巻き取りローラ４８ａと、この巻き取りローラ４８ａを回転駆動する回転駆動部（図示略）とを有している。この巻き取りローラ４８ａは、製造装置４０の図示外の機枠に回転駆動可能に支持されている。巻き取りローラ４８ａは、素子移動機構４２や塗布機構４５など他の機構と連動して、機能糸１を間欠的に１ピッチずつ引き出しながら巻き取る。

前記の製造装置４０を制御する制御ユニット４９が設けられ、この制御ユニット４９により、素子供給源４１、間欠供給機構４２、導電線供給源４３、導電接合材塗布機構４５、過熱機構４６、保護膜被覆機構４７、巻き取り機構４８が制御される。

次に、機能糸１を製造する製造方法について説明する。
図７に示す製造装置４０により、粒状の複数の半導体機能素子２（太陽電池セル３とバイパスダイオード４）と、これら複数の半導体機能素子２を並列接続する可撓性のある１対の第１，第２導電線５，６とを備えた機能糸１を製造するための製造方法である。
以下の説明では、太陽電池セル３を中心にして説明するが、バイパスダイオード４について同様である。

先ず、第１工程において、導電線供給源４３から１対の第１，第２導電線５，６を上下方向からアッセンブリ・ステージ４４に供給する。このアッセンブリ・ステージ４４において、１対のプーリ４３ｂにより、１対の導電線５，６は複数の太陽電池セル３を正負の電極１５，１６を介して挟持可能な平行状態に方向変換される。尚、導電線供給源４３から１対の導電線５，６をアッセンブリ・ステージ４４に供給するとき、間欠供給機構４２と連動させて１対の導電線５，６を間欠的な送り動作で供給する。この送り出し動作は、制御ユニット４９により巻き取り機構４８の巻き取り速度を制御することで制御される。

次に、第２工程において、整列機構５１に複数の太陽電池セル３を供給し、整列機構５１により、太陽電池セル３を各対の正負の電極１５，１６を結ぶ導電方向を上下に向くように揃えた状態（太陽電池セル３の平坦面１２を下側にした状態）に整列させて振動フィーダ５２に供給する。振動フィーダ５２に供給された太陽電池セル３は、振動フィーダ５２のレール溝に沿って下流側に順次移動する。振動フィーダ５２を移動中に検査装置５３によって太陽電池セル３の電気的特性の検査を１個ずつ行う。そして、この素子供給源４１から、間欠供給機構４２の真空ピンセット手段４２ｂにより、太陽電池セル３をアッセンブリ・ステージ４４に１個ずつ供給する。尚、アッセンブリ・ステージ４４に供給する太陽電池セル３の数は１個ずつに限定せず１度に複数個供給するようにしても良い。

次に、第３工程において、アッセンブリ・ステージ４４では第２工程で供給された太陽電池セル３が塗布機構４５の位置に達すると、塗布機構４５の１対の塗布用ノズル４５ａを離隔位置から接近位置に切り換え、この１対の塗布用ノズル４５ａにより、１対の導電線５，６と太陽電池セル３の正負の電極１５，１６とが接触した部分にペースト状の導電接合材８を夫々塗布する。尚、塗布された後は、太陽電池セル３が下流側に移動中に導電接合材８が半乾燥状態になるので、太陽電池セル３が１対の導電線５，６に仮固定される。

次に、第４工程において、第３工程で導電接合材８が塗布された太陽電池セル３が加熱機構４６の位置に達すると、加熱機構４６の１対の赤外線照射部４６ｂが、塗布された導電接合材８に対して局部的に赤外線を照射して加熱して乾燥させることで、短時間に硬化させて強固な機械的電気的な接続を行う。尚、この工程が加熱工程に相当する。

次に、第５工程において、保護膜被覆機構４７のトンネル状の通過孔内を１対の導電線５，６と太陽電池セル３が通過する間に、パラキシレン系ポリマーであるパリレンを使って公知の化学蒸着法により、機能糸１（１対の導電線５，６と太陽電池セル３）の全表面を可撓性と光透過性のある絶縁性保護膜７で被覆する。尚、この程が被覆工程に相当する。

次に、第６工程において、アッセンブリ・ステージ４４の下流側において、複数の太陽電池セル３が取り付けられた１対の導電線５，６、つまり、機能糸１を巻き取り機構４８の巻き取りローラ４８ａで間欠的に１ピッチずつ巻き取りながら収容する。尚、機能糸１を連続的に巻き取りながら収容するように制御装置４０を制御するようにしても良い。

この第６工程において、巻き取り機構４８により間欠的に１ピッチずつ巻き取りながら機能糸１を収納可能なので、アッセンブリ・ステージ４４において機能糸１の連続形成が可能となり、量産性を向上させることができる。また、巻き取り機構４８の巻き取りローラ４８ａ単位で搬送可能なので、流通性を向上させることができる。尚、この工程が請求項１の第４工程に相当する。

次に、本発明の機能糸１とその製造方法の効果について説明する。
図７に示す製造装置４０による機能糸１の製造方法において、少ない工程数で能率的に安定的に機能糸１を連続的に安価に量産することができる。可撓性と通気性に優れ且つ軽量な機能糸１を製造することができる。半導体機能素子２（太陽電池セル３とバイパスダイオード４）の配置間隔を自由に設定可能な機能糸１を製造することができる。

また、可撓性と通気性に優れ且つ軽量な機能糸１を実現することができる。半導体機能素子２の配置間隔を自由に設定可能な機能糸１を実現することができる。安価に量産可能な機能糸１を実現することができる。機能糸１の厚さ（幅と直交する方向）が小さいので、物体の表面に貼り付けるのに適した薄い織網基材を製造することができる。

さらに、この機能糸１を織網基材や生地の長さ方向の縦糸にも幅方向の横糸にも、サイズに左右されずに適用することができ、平織、綾織、朱子織等の複雑な織り方にも適用することができる。この機能糸１は、軽量で可撓性のある紐状の中間材的製品であり、受光機能を備えた織網基材や生地、太陽電池パネル等用途に応じて種々の物体に適用することできる。

本実施例では、実施例１の機能糸１を部分的に変更した機能糸１Ａと、この機能糸１Ａを製造する為の製造装置４０を部分的に変更した製造装置について説明するが、実施例１と同様の構成要素には同様の参照符号を付して説明は省略し、異なる構成要素についてのみ説明する。

先ず、機能糸１Ａについて説明する。
図８，図９に示すように、機能糸１Ａは、粒状の複数の半導体機能素子２と、これら複数の半導体機能素子２を並列接続する可撓性のある１対の第１，第２導電線５，６と、複数の半導体機能素子２と１対の第１，第２導電線５，６の全表面を被覆した可撓性と光透過性のある薄膜状の絶縁性保護膜７とを備えている。複数の半導体機能素子２は、両端に正負の電極７３，７４を有する複数の発光ダイオード６１（第１の半導体機能素子に相当する）（図１０，図１１参照）と、この発光ダイオード６１とは異なる種類の両端に正負の電極７８，７９を有する複数のバイパスダイオード６２（第２の半導体機能素子に相当する）とを含むものである。

機能糸１Ａには、予め設定された設定数（例えば、１９個）の発光ダイオード６１の列の一端側に１つ又は複数のバイパスダイオード６２を配置した素子配列組が、第１，第２導電線５，６の長さ方向に複数組繰り返し形成されている。隣接する発光ダイオード６１同士間や発光ダイオード６１とバイパスダイオード６２との間は、設定間隔（例えば、発光ダイオード６１の幅と同程度の長さ）が空けられている。機能糸１Ａには、前記設定間隔により、隣接する半導体機能素子２同士間に絶縁性保護膜７に被覆されない複数の隙間９Ａが形成され、この複数の隙間９Ａにより通気性が向上する。尚、図８に示す機能糸１Ａにおいては、全体のほんの一部を図示しているに過ぎない。

図８，図９に示すように、１対の第１，第２導電線５，６は、所定の間隔（発光ダイオード６１のセラミックベース７２の幅と同程度の長さ）をあけて平行状態に配置されている。この第１，第２導電線５，６の間に、複数の素子配列組が導電線５，６の長さ方向に直列的に配置されている。複数の発光ダイオード６１の正電極７３の外面と複数のバイパスダイオード６２の負電極７９の外面が、第１導電線５に導電接合材８を介して夫々電気的に接続され、複数の発光ダイオード６１の負電極７４の外面と複数のバイパスダイオード６２の正電極７８の外面が、第２導電線６に導電接合材８を介し夫々電気的に接続されている。

この機能糸１Ａは、長い糸状に連続的に製造することが可能である。半導体機能素子２の大きさ、隣接する半導体機能素子２間の間隔、素子配列組における発光ダイオード６１の数とバイパスダイード６２の数、第１，第２導電線５，６の太さ等は、仕様に応じて適宜設定して製造可能である。

次に、発光ダイオード６１について説明する。
図１０，図１１に示すように、発光ダイオード６１は、ｎ型層６６とｐ型層６７とから平面状のｐｎ接合６８が形成されたＬＥＤチップ６５を有するが、これらｎ型層６６とｐ型層６７の半導体材料と特性は特に限定しない。このｎ型層６６の下端部には、薄膜状のカソード電極６９が低抵抗接続され、ｐ型層６７の上端部にアノード電極７１がスポット状に低抵抗接続されている。ＬＥＤチップ６５の下側には、厚さ３．０ｍｍ、幅４．０ｍｍ程度のセラミックベース７２が設けられている。セラミックベース７２の上面右端部と右側部には正電極７３が形成され、この正電極７３の反対側の上面左部と左側部には負電極７４が形成されている。ＬＥＤチップ６５のカソード電極６９は負電極７４に固着され接続され、アノード電極７１はリード線７６を介して正電極７３に接続されている。セラミックベース７２の上側は透明なエポキシ樹脂により半球状の高さ２．０ｍｍ程度の保護カバー７７に覆われている。この発光ダイオード６１は、保護カバー７７を通って半球方向に光を放射する。

図８に示すバイパスダイオード６２は、発光ダイオード６１と同様の外形に形成されているが、その機能面においては、前記実施例１のバイパスダイオード４と同様に、各素子配列組において、設定数の発光ダイオード６１に対して逆並列接続されることにより、複数の発光ダイオード６１に過度な逆電圧が印加された場合に電流をバイパスする機能を有し、複数の発光ダイオード６１が過熱されて破損するのを防止することができる。

次に、機能糸１Ａの製造装置と製造方法について説明する。
機能糸１Ａの製造装置は、基本的に実施例１の図７に示す製造装置４０と同じ各種機構を有するものであるが、製造装置４０では上流側の検査装置５３から下流側の巻き取り機構４８までが機能糸１の製造に適した鉛直面状に配設されているのに対して、機能糸１Ａの製造装置では、検査装置５３から巻き取り機構４８までが実施例１と比較して９０度回転した水平面状に配設されている。

つまり、機能糸１Ａにおいては、半導体機能素子２（発光ダイオード６１とバイパスダイオード６２）が半球状の構造であるため、この半導体機能素子２の配置の安定性を考慮すると、素子供給源４１は、半導体機能素子２の半球部が上方に向くように揃えた状態で供給することが望ましい。このため、機能糸１Ａの製造装置においては、素子供給源４１が半導体機能素子２を図１１に示す姿勢に整列させ且つ各対の正負の電極（発光ダイオード６１の場合は電極７３，７４、バイパスダイード６２の場合は電極７８，７９）を結ぶ導電方向を水平方向（図７の紙面手前側から奥側方向）に揃えた状態で供給し、導電線供給源４３が１対の導電線５，６を左右方向から供給して、塗布機構４５が左右方向から１対の導電線５，６と半導体機能素子２との接触部に導電接合材８を塗布して、最終的に機能糸１Ａが製造される。実施例１と本実施例とでは、製造装置４０の各種機構の配設状態が異なるだけで、製造方法に関して実施例１と同様である。

この機能糸１Ａを織網基材や生地の長さ方向の縦糸にも幅方向の横糸にも、サイズに左右されずに適用することができ、平織、綾織、朱子織等の複雑な織り方にも適用することができる。この機能糸１Ａは、軽量で可撓性のある紐状の中間材的製品であり、発光機能を備えた織網基材や生地、発光パネル等用途に応じて種々の物体に適用することできる。その他の作用及び効果は、実施例１とほぼ同様であるので説明は省略する。

次に、前記実施例１，２を部分的に変更する例について説明する。
［１］前記実施例１の太陽電池セル３において、球状のｎ型シリコン結晶にｐ型の拡散層を形成することでｐｎ接合を形成しても良い。

［２］前記実施例１，２の第１，第２導電線５，６の金属細線の本数は、２本に限定する必要はなく、２本以上の複数の金属細線でコイル状にカバーリングしても良い。金属細線は錫メッキされているが、錫メッキに代えて銀メッキにしても良いし、金属細線を金属単体で構成しても良い。
また、導電線５，６は、ガラス繊維に代えて、炭素繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、液晶ポリマー繊維のうちから選択される何れか１又は複数種類の繊維の束又は撚線の表面に１又は複数の金属細線をコイル状にカバーリングした導電線５，６で構成されても良い。導電線５，６の芯材は、上記の繊維以外にも、織物や生地（所謂テキスタイル）を構成可能な一般的な合成繊維、天然繊維、これらの複合繊維のうちから選択される何れかの束又は撚線から構成しても良い。さらに、導電線５，６は、金属製繊維の束又は撚線で構成しても良い。上記の種々の繊維の束又は撚線からなる芯材の表面に金属メッキを施して、金属細線を省略した金属メッキ繊維から構成される導電線を採用しても良い。

［３］前記実施例１，２の絶縁性保護膜７において、パラキシリレン樹脂の被膜（パリレン）に代えて、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂のうちから選択される何れか１つの合成樹脂製の被膜から形成しても良いし、これら以外の光透過性と可撓性を有する合成樹脂材料で形成しても良い。

［４］前記実施例１，２の導電接合材８として導電性エポキシ樹脂を使用しているが、これらに限定する必要はなく、錫や銀等の半田ペーストや、これ以外でも種々のペースト状で導電性を有するものを採用しても良い。

［５］前記実施例１，２の機能糸１，１Ａにおいて、意匠性、物理的特性改善のため固有色又は着色した球状の又は半球状の石、ガラス、セラミック、合成樹脂で製造した球状体又は半球状体を複数の太陽電池セル３や複数の発光ダイオード６１に混在させるようにしても良い。

［６］前記実施例１，２において、素子配列組２Ａの太陽電池セル３とバイパスダイオード４（又は発光ダイオード６１とバイパスダイード６２）との比率は１９：１に限定する必要はなく、太陽電池セル３の数を増やして３９：１等の種々の比率に設定することができる。

［７］前記実施例１，２において、素子配列組２Ａはバイパスダイード４，６２を含む構成であるが、特にこの構成に限定する必要はなく、バイパスダイード４，６２を省略して、複数の半導体機能素子２の全てを、太陽電池セル３又は発光ダイオード６１で構成しても良い。この場合、前記製造装置４０の素子供給源４１は、バイパスダイオード４を供給する素子供給源４１Ｂを省略することができ、素子供給源４１を簡単な構造にすることができる。

［８］前記実施例１，２において、機能糸１，１Ａは、複数の半導体機能素子２と１対の第１，第２導電線５，６の全表面を被覆した可撓性と光透過性のある薄膜状の絶縁性保護膜７を備えているが、必ずしも絶縁性保護膜７は必要ではなく、絶縁性保護膜７を省略しても良い。具体的には、実施例１の機能糸１の絶縁性保護膜７を省略して、図１２，図１３に示す機能糸１Ｂを採用しても良いし、実施例２の機能糸１Ａの絶縁性保護膜７を省略して、図１４，図１５に示す機能糸１Ｃを採用しても良い。
尚、機能糸１Ｂにおいては、実施例１の機能糸１と同じ構成要素には同じ符号を付して説明は省略し、機能糸１Ｃにおいても同様に、実施例２の機能糸１Ａと同じ構成要素には同じ符号を付して説明は省略する。

［９］前記実施例１の半導体機能素子２（太陽電池セル３、バイパスダイオード４）において、正負の電極（太陽電池セル３の正負の電極１５，１６、バイパスダイオード４の正負の電極２５，２６）のうち一方の電極が磁性を有する電極に構成され、他方の電極が非磁性の電極に構成された、つまり、一方の電極を磁力で吸着可能にした太陽電池セル３Ａ、バイパスダイオード４Ａを採用しても良い。

つまり、半導体機能素子２の製造段階で正負の電極を形成するときに、アルミ添加又はアンチモン添加の銀合金（非磁性導電材）が使用されるが、この銀合金に対して、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の粉末状の磁性材料を予め含有させて、正負の電極のうちの一方の電極が磁性を有するように形成する（他方の電極は非磁性導電材から構成される）。前記磁性を有する電極は磁力が吸着可能であるので、特に磁界の方向が所定の方向に揃うように磁化処理しなくても良い。但し、磁力で吸着する際の吸着力を強める為に、磁性を有する電極の磁界の方向が、正負の電極を結ぶ方向に揃うように磁化処理することが望ましい。

尚、球状の太陽電池セル３Ａとバイパスダイオード４Ａについて説明したが、実施例２の発光ダイオード６１とバイパスダイード６２についても同様に、正負の電極７３，７４又は正負の電極７８，７９のうち一方の電極が磁性を有し、他方の電極が非磁性であっても良い。非磁性導電材として銀合金を使用するとしているが、特にこの材料に限定する必要はなく、公知の導電性を有するものが適用可能であり、磁性材料も上記のもの以外にも公知のものが適用可能である。

［１０］上記の［９］の一方の電極が磁性を有する半導体機能素子２（太陽電池セル３Ａ、バイパスダイオード４Ａ）を使用して機能糸１を製造する場合、実施例１の製造装置４０の素子供給源４１に代えて、電極の磁性を利用して半導体機能素子２Ａを所定の姿勢に整列可能な整列機構５１Ａを備えた素子供給源８１を採用しても良い。尚、以下の説明では、太陽電池セル３Ａの正電極１５が磁性を有し（負電極１６は非磁性の電極である）、バイパスダイオード４Ａの負電極２６が磁性を有している（正電極２５は非磁性の電極である）場合について説明する

具体的に、図１６に示すように、素子供給源８１は、太陽電池セル３Ａを供給するセル供給部４１Ａと、バイパスダイオード４Ａを供給するダイオード供給部４１Ｂと、太陽電池セル３Ａを図４に図示の姿勢に整列させると共にバイパスダイオード４Ａを図５に示す姿勢に整列させる整列機構５１Ａと、この整列機構５１Ａから供給される複数の半導体機能素子２Ａをアッセンブリ・ステージ４４の方へ移動させる振動フィーダ５２とを備えている。

整列機構５１Ａは、１９個の球状太陽電池セル３Ａを供給する毎に、１個のバイパスダイオード４Ａを供給するゲート手段と、最下部の出口近傍に位置する半導体機能素子２Ａを、磁力を利用して磁性を有する電極側を下方に引き付けて前記の所期の姿勢に変換して整列させる磁力発生部８２と、この磁力発生部８２で整列された半導体機能素子２Ａを振動フィーダ５２側に押動して移動させる押動部８３とを有する。この構成によれば、前記整列機構５１のカメラ手段や回転手段と比較して、半導体機能素子２を容易に前記所期の姿勢に変換させて整列させることができる。これ以外の構成は、製造装置４０と同様であるので説明は省略する。

尚、上記の説明とは逆に、太陽電池セル３Ａの負電極１６が磁性を有すると共に、バイパスダイオード４Ａの正電極２５が磁性を有しても良い。また、上記の説明では、球状の太陽電池セル３Ａとバイパスダイオード４Ａの場合についてのみ説明したが、半球状の発光ダイオード６１とバイパスダイード６２についても同様で、発光ダイオード６１の正電極７３が磁性を有すると共に、バイパスダイード６２の負電極７９が磁性を有しても良いし、発光ダイオード６１の負電極７４が磁性を有すると共にバイパスダイード６２の正電極７８が磁性を有しても良く、一方の電極に磁性を付加して、機能糸１Ａの製造段階で前記電極の磁性を利用して所期の姿勢に整列させても良い。

［１１］前記実施例１，２の半導体機能素子２に、太陽電池セル３、発光ダイオード６１、バイパスダイオード４，６２を採用しているが、特にこれら素子に限定する必要はなく、フォトダイオード、圧力や音等を検知可能な各種検知センサ、通電により発熱する熱抵抗器等の各種半導体機能素子を採用して機能糸を製造可能である。例えば、半導体機能素子２として熱抵抗器を採用して機能糸を製造した場合、この熱抵抗器付き機能糸を衣服などに適応することでヒート機能を備えた衣服を実現することができる。

［１２］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例の種々の変更を付加した形態で実施可能で本発明はそのような変更形態を包含するものである。

本発明に係る半導体機能素子付き機能糸は、可撓性、通気性があり、薄型で軽量な織網基材や生地に適用可能なものであり、織網基材や生地だけでなく窓ガラスや建物の壁面に組み込んで意匠性に優れる太陽電池パネルや照明パネル等を実現可能であり、車両のボディに装着して意匠性を向上させることも可能である。

１，１Ａ〜１Ｃ 半導体機能素子付き機能糸
２ 半導体機能素子
２Ａ 素子配列組
３，３Ａ 球状太陽電池セル
４，４Ａ 球状バイパスダイオード
５ 第１導電線
６ 第２導電線
７ 絶縁性保護膜
８ 導電接合材
１５，２５ 正電極
１６，２６ 負電極
４０ 製造装置
４１ 半導体機能素子供給源
４３ 導電線供給源
４４ アッセンブリ・ステージ
４５ 導電接合材塗布機構
４６ 加熱機構
４７ 被覆機構
４８ 巻き取り機構（巻き取り手段）
５３ 検査装置
６１ 発光ダイオード

実施例１に係る半導体機能素子付き機能糸の正面図である。 図１の部分拡大断面図である。 図２の側面図である。 球状太陽電池セルの断面図である。 球状バイパスダイオードの断面図である。 導電線の部分拡大斜視図である。 半導体機能素子付き機能糸の製造装置の概念図である。 実施例２に係る半導体機能素子付き機能糸の部分拡大正面図である。 図８の側面図である。 発光ダイオードの平面図である。 発光ダイオードの断面図である。 部分的変更形態にかかる半導体機能素子付き機能糸の部分拡大断面図である。 図１２の側面図である。 部分的変更形態にかかる半導体機能素子付き機能糸の部分拡大断面図である。 図１４の側面図である。 部分変更形態に係る製造装置の部分概念図である。

【書類名】明細書
【発明の名称】半導体機能素子付き機能糸とその製造方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体機能素子付き機能糸とその製造方法に関し、特に複数の半導体機能素子を１対の導電線によって電気的に並列接続して可撓性のある紐状に構成した半導体素子付き機能糸を利用可能にする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の半導体機能素子（太陽電池セル、発光ダイオード等）を有する受光機能又は発光機能等を有する紐状の機能糸を縦糸又は横糸とし、複数の導電性線材や絶縁性線材を横糸又は縦糸として織り込んだメッシュ状の半導体機能素子付き織網基材が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、両端に正負の電極を有する複数の粒状の半導体機能素子を、１対の導電性線材の間に挟持して電気的に並列接続し、これら半導体機能素子と導電性線材を可撓性のある透明合成樹脂に埋め込んで断面円形の半導体機能素子付き機能紐が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、複数の半導体機能素子を実装した機能糸を縦糸として、導電性線材又は絶縁性線材を横糸として織り込まれた電気的な織布又は織物が開示されている。この特許文献２には、複数種類の機能糸が開示されているが、その中の一つを具体的に説明すると、この機能糸は、細長い帯状の基板を有し、その基板上に複数の発光ダイオードと、これら発光ダイオードに夫々設けられた短い信号線と、この信号線と導電性線材（横糸）とを電気的に接続する接触部と、前記複数の発光ダイオードを互いに接続する共通の導電線等から構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００４／００１８５８号公報
【特許文献２】特表２００５−５２４７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１においては、前記の機能紐を製造するために、所定の金型内に機能糸をセットし透明合成樹脂を充填し成形することにより機能紐を製造している。しかし、金型を用いて成形により製造する方法では、長い機能紐を連続的に安価に量産するのは困難である。
【０００７】
また、特許文献１の機能紐は可撓性を有するけれども、透明合成樹脂によって隣接する半導体機能素子間が埋め込まれ且つ半導体機能素子の径方向外側が厚く覆われるので、織網基材や生地の製織に適用するには柔軟性が欠けるうえ、機能紐が太く重くなるので、織網基材や生地に製織して、種々の物体の表面に貼り付けるような場合、この機能紐の太さと重さが障害となる。特許文献１の機能紐は、大量の透明合成樹脂を必要とするので、製造コストが高価になる。この機能紐を用いて織網基材や生地を製織しても、半導体機能素子同士間に合成樹脂が埋め込まれているので、通気性のない織網基材や生地になってしまう。
【０００８】
特許文献２の機能糸は、帯状の基板上に複数の発光ダイオードを配置した３次元的な立体構造となるので、著しく柔軟性に欠ける。従って、織網基材や生地に織り込む等の通常の機能糸としての機能を発揮しにくくなるという問題がある。特に、帯状の基板に複数の素子や接触部を作り込む構造であるため、複雑な構造の機能糸となり高コストとなってしまう。
【０００９】
本発明の目的は、低コストで量産に適した半導体機能素子付き機能糸の製造方法を提供すること、可撓性と通気性のある軽量な半導体機能素子付き機能糸を提供すること、連続的に製造可能な半導体機能素子付き機能糸を提供すること、種々の物体の表面に装着可能な織網基材の製造に適した半導体機能素子付き機能糸を提供すること、等である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の半導体素子付き機能糸を製造する製造方法は、両端に正負の電極を有する粒状の複数の半導体機能素子と、これら複数の半導体機能素子を並列接続する可撓性のある１対の導電線とを備えた半導体機能素子付き機能糸を製造する製造方法において、導電線供給源から前記１対の導電線をアッセンブリ・ステージに供給し、このアッセンブリ・ステージにおいて、前記１対の導電線を前記複数の半導体機能素子を正負の電極を介して挟持可能な平行状態に配置する第１工程と、前記複数の半導体機能素子を各対の正負の電極を結ぶ導電方向を揃えた状態に整列させて半導体機能素子供給源から前記アッセンブリ・ステージに１又は複数個ずつ供給する第２工程と、前記アッセンブリ・ステージにおいて、前記１対の導電線と前記正負の電極とが接触した部分にペースト状の導電接合材を塗布する第３工程と、前記アッセンブリ・ステージの下流側において、前記複数の半導体機能素子が取り付けられた前記１対の導電線を巻き取り手段で巻き取る第４工程とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項６の半導体素子付き機能糸は、両端に正負の電極を有する粒状の複数の半導体機能素子と、これら複数の半導体機能素子を並列接続する可撓性のある１対の第１，第２導電線とを備えた半導体機能素子付き機能糸において、前記１対の第１，第２導電線が所定の間隔をあけて平行状態に配置され、前記複数の半導体機能素子が前記第１，第２導電線の間に導電線の長さ方向に前記半導体機能素子の直径の１．５倍以上且つ３倍以下のピッチで配置され、前記複数の半導体機能素子の正電極が第１導電線に電気的に接続されると共に前記複数の半導体機能素子の負電極が第２導電線に電気的に接続され、隣接する前記半導体機能素子同士間に、前記第１，第２導電線の長さ方向に前記半導体機能素子の直径の０．５倍以上且つ２倍以下の隙間を形成することで、前記第１，第２導電線の直径に近い厚さを有する偏平部分を形成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、少ない工程数で能率的に安定的に半導体機能素子付き機能糸を連続的に安価に量産することができる。可撓性と通気性に優れ且つ軽量な半導体機能素子付き機能糸を製造することができる。半導体機能素子の配置間隔を自由に設定可能な半導体機能素子付き機能糸を製造することができる。
【００１３】
請求項６の発明によれば、可撓性と通気性に優れ且つ軽量な半導体機能素子付き機能糸を実現することができる。半導体機能素子の配置間隔を自由に設定可能な半導体機能素子付き機能糸を実現することができる。安価に量産可能な半導体機能素子付き機能糸を実現することができる。物体の表面に貼り付けるのに適した薄い織網基材の製造に適した半導体機能素子付き機能糸を実現することができる。
【００１４】
請求項１の構成に加えて、次のような種々の構成を採用してもよい。
（ａ）前記第３工程で塗布された前記導電接合材を加熱して硬化させる加熱工程を設ける。
（ｂ）前記第３工程の後に、前記半導体機能素子付き機能糸の表面を可撓性と光透過性のある絶縁性保護膜で被覆する被覆工程を設ける。
（ｃ）前記第２工程において、前記半導体機能素子の電気的特性の検査を行う。
（ｄ）前記第２工程において、設定数の第１の半導体機能素子を供給する毎に、第１の半導体機能素子とは異なる種類の１又は複数の第２の半導体機能素子を供給する。
【００１５】
請求項６の構成に加えて、次のような種々の構成を採用してもよい。
（ｅ）前記半導体機能素子の正負の電極のうち一方の電極が磁性を有する電極に構成され、他方の電極が非磁性の電極に構成される。
（ｆ）前記正電極は前記半導体機能素子の一端に低抵抗接続され且つ前記負電極は前記半導体機能素子の前記正電極と反対側の他端に低抵抗接続され、前記第１導電線は前記正電極の外面に接続され且つ前記第２導電線は前記負電極の外面に接続される。
【００１６】
（ｇ）前記第１，第２導電線は、ガラス繊維、炭素繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、液晶ポリマー繊維のうちから選択される何れか１又は複数種類の繊維の束又は撚線の表面に１又は複数の金属細線をコイル状にカバーリングした導電線で構成される。
（ｈ）前記第１，第２導電線は、金属製繊維の束又は撚線で構成される。
【００１７】
（ｉ）前記複数の半導体機能素子と前記１対の導電線の全表面を可撓性と光透過性のある薄膜状の絶縁性保護膜で被覆する。
（ｊ）前記絶縁性保護膜は、パラキシリレン樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂のうちから選択される何れか１つの合成樹脂製の被膜からなる。
【００１８】
（ｋ）前記複数の半導体機能素子は、複数の第１の半導体機能素子と、第１の半導体機能素子とは異なる種類の複数の第２の半導体機能素子とを含み、前記予め設定された設定数の第１の半導体機能素子の列の一端側に１又は複数の第２の半導体機能素子を配置した素子配列組が第１，第２導電線の長さ方向に複数組繰り返し形成される。
【００１９】
（ｌ）前記第１の半導体機能素子が受光機能を有する球状の半導体機能素子であり、前記第２の半導体機能素子が第１の半導体機能素子に対して逆並列接続されたバイパスダイオードである。
（ｍ）前記第１の半導体機能素子が発光機能を有する発光ダイオードであり、前記第２の半導体機能素子が第１の半導体機能素子に対して逆並列接続されたバイパスダイオードである。
【００２０】
（ｎ）前記複数の半導体機能素子の全ては、受光機能を有する球状の半導体機能素子で構成される。
（ｏ）前記複数の半導体機能素子の全ては、発光機能を有する発光ダイオードで構成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係る半導体機能素子付き機能糸の正面図である。
【図２】図１の部分拡大断面図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】球状太陽電池セルの断面図である。
【図５】球状バイパスダイオードの断面図である。
【図６】導電線の部分拡大斜視図である。
【図７】半導体機能素子付き機能糸の製造装置の概念図である。
【図８】実施例２に係る半導体機能素子付き機能糸の部分拡大正面図である。
【図９】図８の側面図である。
【図１０】発光ダイオードの平面図である。
【図１１】発光ダイオードの断面図である。
【図１２】部分的変更形態にかかる半導体機能素子付き機能糸の部分拡大断面図である。
【図１３】図１２の側面図である。
【図１４】部分的変更形態にかかる半導体機能素子付き機能糸の部分拡大断面図である。
【図１５】図１４の側面図である。
【図１６】部分変更形態に係る製造装置の部分概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２３】
先ず、半導体機能素子付き機能糸１について説明する。
図１〜図６に示すように、半導体機能素子付き機能糸１（以下、機能糸１という）は、粒状の複数の半導体機能素子２と、これら複数の半導体機能素子２を並列接続する可撓性のある１対の第１，第２導電線５，６と、複数の半導体機能素子２と１対の第１，第２導電線５，６の全表面を被覆した可撓性と光透過性のある薄膜状の絶縁性保護膜７とを備えている。尚、複数の半導体機能素子２は、第１，第２導電線５，６の間に導電線の長さ方向に半導体機能素子２の直径の１．５倍以上且つ３倍以下のピッチで配置されている。
【００２４】
複数の半導体機能素子２は、両端に正負の電極１５，１６を有する複数の球状太陽電池セル３（第１の半導体機能素子に相当する）（図４参照）と、この球状太陽電池セル３とは異なる種類の両端に正負の電極２５，２６を有する複数の球状バイパスダイオード４（第２の半導体機能素子に相当する）（図５参照）とを含むものである。
【００２５】
機能糸１には、予め設定された設定数（例えば、１９個）の球状太陽電池セル３の列の一端側に１つ又は複数のバイパスダイオード４を配置した素子配列組２Ａが、第１，第２導電線５，６の長さ方向に複数組繰り返し形成されている。隣接する球状太陽電池セル３同士間と、球状太陽電池セル３と球状バイパスダイオード４との間は、設定間隔（例えば、太陽電池セル３の直径と同程度の間隔）が空けられている。機能糸１には、前記設定間隔により、隣接する半導体機能素子２同士間に絶縁性保護膜７に被覆されない複数の隙間９が形成され、この複数の隙間９により通気性が向上する。隣接する半導体機能素子２同士間に、第１，第２導電線５，６の長さ方向に設定間隔の隙間９を形成することで、第１，第２導電線５，６の直径に近い偏平部分１０が形成されている。尚、図１に示す機能糸１においては、全体のほんの一部の素子配列組２Ａを図示しているに過ぎない。
【００２６】
図１〜図３に示すように、１対の第１，第２導電線５，６は、所定の間隔（太陽電池セル３の直径と同じ１．２ｍｍ程度）をあけて平行状態に配置されている。この第１，第２導電線５，６の間に、複数の素子配列組２Ａが導電線５，６の長さ方向に直列的に配置されている。複数の球状太陽電池セル３の負電極１６の外面と複数の球状バイパスダイオード４の正電極２５の外面が、第１導電線５に導電接合材８を介して夫々電気的に接続され、複数の球状太陽電池セル３の正電極１５の外面と複数の球状バイパスダイオード４の負電極２６の外面が、第２導電線６に導電接合材８を介し夫々電気的に接続されている。
【００２７】
この機能糸１は、後述する製造装置４０と製造方法により、長い糸状に連続的に製造することが可能である。半導体機能素子２の大きさ、隣接する半導体機能素子２間の間隔、素子配列組２Ａにおける球状太陽電池セル３の数と球状バイパスダイオード４の数、第１，第２導電線５，６の太さ等は、仕様に応じて適宜設定可能である。尚、隣接する半導体機能素子２間の設定間隔は、半導体機能素子２の幅（直径）の０．５倍以上且つ２倍以下の間隔であることが望ましい。この設定間隔にすることで、機能糸１の光透過性と可撓性を確保することができ、また、製織時にこの機能糸１と交差する縦糸又は横糸の配設スペースを設けることができる。
【００２８】
次に、球状太陽電池セル３について説明する。
図４に示すように、球状太陽電池セル３（以下、太陽電池セル３という）は、直径１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ（本実施例では、直径１．２ｍｍ）程度の球状のｐ型シリコン単結晶１１を用いて製造される。このｐ型シリコン単結晶１１の表面の一部に平坦面１２が形成され、この平坦面１２とその近傍部を除く球面の大部分にｎ型不純物が拡散されてｎ型拡散層１３が形成され、ｎ型拡散層１３の表面から１μｍ程度の位置に球面状のｐｎ接合１４が形成されている。平坦面１２のｐ型表面（太陽電池セル３の一端）に、アルミ添加の銀合金からなる正電極１５（アノード電極）がスポット状に低抵抗接続され、ｐ型シリコン単結晶１１の中心を挟んで正電極１５の反対側のｎ型表面（太陽電池セル３の他端）に、アンチモン添加の銀合金からなる負電極１６（カソード電極）がスポット状に低抵抗接続されている。この正負の電極１５，１６以外のｐ型シリコン単結晶１１とｎ型拡散層１３の全表面に、透明なＳｉＯ_２膜からなる反射防止膜１７が形成されている。
【００２９】
この太陽電池セル３は、正負の電極１５，１６を結ぶ軸線方向を除く全方向からの光を受光することができる。このため、直射光の入射方向が変動しても受光することができ、反射光も含めてあらゆる方向の光を受光することができ、太陽電池セル３の周辺に入って来る光の利用効率を最大化できる。
【００３０】
次に、球状バイパスダイオード４について説明する。
図５に示すように、球状バイパスダイオード４（以下、バイパスダイオード４という）は、直径１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ（本実施例では、直径１．２ｍｍ）程度の球状のｎ型シリコン単結晶２１を用いて製造される。このｎ型シリコン単結晶２１の表面の一部に平坦面２２が形成され、この平坦面２２を除くｎ型シリコン単結晶２１の表面の約半分にｐ型不純物が拡散されて、２０μｍ程度の厚さのｐ型拡散層２３が形成されている。平坦面２２のｎ型表面に、負電極２６がスポット状に低抵抗接続されている。ｐ型拡散層２３の表面の大部分にこのｐ型拡散層２３と低抵抗接触する金属被膜２７が形成されて、ｎ型シリコン単結晶２１の中心を挟んで負電極２６と反対側に位置するように、金属被膜２７の頂面に正電極２５がスポット状に低抵抗接続されている。金属被膜２７と平坦面２２以外のｎ型シリコン単結晶２１の表面が、シリコン酸化膜からなる絶縁膜２８で被覆されている。
【００３１】
このバイパスダイオード４は、上述した各素子配列組２Ａにおいて、設定数（１９個）の太陽電池セル３に対して逆並列接続されるため、複数の太陽電池セル３に過度な逆電圧が印加された場合に電流をバイパスする機能を有し、複数の太陽電池セル３が過熱されて破損するのを防止することができる。
【００３２】
次に、１対の第１，第２導電線５，６について説明する。
図６に示すように、第１，第２導電線５，６は、複数本のガラス繊維（例えば、直径０.３ｍｍ程度）の束からなる芯材３１の表面に、錫メッキした直径０.０５ｍｍの金属細線３２（例えば、銅の細線）を２本コイル状にカバーリングすることで構成されている。
【００３３】
２本の金属細線３２は、互いに交差するよう右巻きと左巻きに巻き付けられている。導電線５，６は、２本の金属細線３２をコイル状に巻き付けた構造であるので、どの方向にも折曲可能で且つ折曲を繰り返しても高い耐久性を有する。２本の金属細線３２の交差構造により、互いに電気的に接触する複数の接触箇所が小間隔で形成されるため、金属細線３２の実際の長さよりも格段に短い導電経路を形成する。さらに、２本の金属細線３２のうち一方の金属細線３２が断線しても、第１，第２導電線５，６の導電性が確保され、機能糸１の機能が損なわれることはない。
【００３４】
次に、導電接合材８について説明する。
図２，図３に示すように、導電接合材８は、例えば、導電性エポキシ樹脂（エポキシ樹脂に銀粉を混入したもの）からなる。１対の第１，第２導電線５，６間に太陽電池セル３とバイパスダイオード４とを固定する場合、導電性エポキシ樹脂を導電線５，６と太陽電池セル３の正負の電極１５，１６又はバイパスダイオード４の正負の電極２５，２６との接触部に塗布し、導電性エポキシ樹脂を加熱して乾燥させて硬化させて、太陽電池セル３とバイパスダイオード４とを１対の第１，第２導電線５，６に固定する。
【００３５】
次に、絶縁性保護膜７について説明する。
図２，図３に示すように、絶縁性保護膜７は、例えば、パラキシリレン樹脂の被膜（所謂、パリレン）から形成されている。絶縁性保護膜７は、複数の太陽電池セル３と複数のバイパスダイオード４と第１，第２導電線５，６の全表面を、例えば厚さ２５μｍ程度に被覆するように形成される。
【００３６】
この機能糸１によれば、光の入射方向に関係なく、光が機能糸１に入射し、この光が極性を揃えて配置された複数の太陽電池セル３に照射されると、太陽電池セル３に形成されたほぼ球面状のｐｎ接合１４で光が受光され、太陽電池セル３の光起電力発生機能（受光機能）によって電気エネルギに変換される。その電気エネルギは、ｐｎ接合１４の両極に接続されて太陽電池セル３の中心を挟んで対向する正負の電極１５，１６を介して第１，第２導電線５，６を通って外部へ出力される。機能糸１は、光を受光すると約０．６Ｖの出力電圧を出力する。機能糸１の出力電流の大きさは、太陽電池セル３の数に比例する。
【００３７】
次に、機能糸１を製造する製造装置４０について説明する。
図７に示すように、製造装置４０は、最上流側の半導体機能素子供給源４１と、半導体機能素子間欠供給機構４２と、導電線供給源４３と、アッセンブリ・ステージ４４と、導電接合材塗布機構４５と、加熱機構４６と、被覆機構４７と、最下流側の巻き取り機構４８とを備え、上流側から下流側に向って材料を移動させながら、連続的に機能糸１を製造するものである。尚、図７に図示する製造装置４０は、模式的な構造を示したに過ぎなく、特にこの構造に限定するものではない。
【００３８】
次に、半導体機能素子供給源４１について説明する。
図７に示すように、半導体機能素子供給源４１（以下、素子供給源４１という）は、太陽電池セル３を供給するセル供給部４１Ａと、バイパスダイオード４を供給するダイオード供給部４１Ｂと、太陽電池セル３を図４に図示の姿勢に整列させると共にバイパスダイオード４を図５に示す姿勢に整列させる整列機構５１と、この整列機構５１から供給される複数の半導体機能素子２をアッセンブリ・ステージ４４の方へ移動させる振動フィーダ５２とを備えている。セル供給部４１Ａとダイオード供給部４１Ｂは振動機能を夫々有し、振動作用を利用して太陽電池セル３やバイパスダイオード４を整列機構５１のゲート手段へ１個ずつ夫々案内する。
【００３９】
整列機構５１は、１９個の球状太陽電池セル３を供給する毎に、１個のバイパスダイオード４を供給するゲート手段と、最下部の出口近傍に位置する半導体機能素子２を撮像するカメラ手段と、このカメラ手段で撮像した半導体機能素子２の姿勢を判別して半導体機能素子２を前記の所期の姿勢に姿勢変換させる回転手段とを有する。
複数の半導体機能素子２は、姿勢変換後に振動フィーダ５２上に整列された状態で供給され、振動フィーダ５２によりその下流端まで搬送される。
【００４０】
振動フィーダ５２は、複数の半導体機能素子２を相互に接触した直列状態にして下流側に案内するレール溝を備えている。振動フィーダ５２は上流側から下流側に向けて僅かに下方へ傾斜状に配設されているので、素子供給源４１から順次供給された半導体機能素子２は、レール溝内を下流側に向って滑りながら移動する。
【００４１】
図７に示すように、振動フィーダ５２の途中部に、半導体機能素子２を１個ずつ検査可能な検査装置５３が設けられている。この検査装置５３は、１対の検査針５３ａを備え、この１対の検査針５３ａを振動フィーダ５２上の半導体機能素子２の正負の電極（太陽電池セル３の場合は正負の電極１５，１６、バイパスダイオード４の場合は正負の電極２５，２６）に夫々当接して電気的特性等の検査を行うと共に、半導体機能素子２の姿勢を所期の姿勢となるように微調節する。尚、半導体機能素子２の大多数は、欠陥のない良品であるため、球状太陽電池セル３の数に対するバイパスダイオード４の数の比率は、概ね１９：１に維持され、不良品が発生した場合にその比率が崩れる場合がある。
尚、素子供給源４１に半導体機能素子２を供給する前に、半導体機能素子２の検査が実行される場合は、上記の検査装置５３は省略可能である。
【００４２】
次に、半導体機能素子間欠供給機構４２について説明する。
図７に示すように、半導体機能素子間欠供給機構４２（以下、間欠供給機構４２という）は、振動フィーダ５２の下流端とアッセンブリ・ステージ４４との間に設けられている。間欠供給機構４２は、ガイドレール４２ａと、このガイドレール４２ａに沿って移動可能なキャリッジ４２ｂと、このキャリッジ４２ｂに支持された真空ピンセット手段４２ｃとを有する。
【００４３】
アッセンブリ・ステージ４４における半導体機能素子２間の間隔を一定とする所定の時間間隔で、振動フィーダ５２の下流端の半導体機能素子２を、その姿勢を維持したまま、１対のプーリ４３ｂ間に供給し、第１，第２導電線５，６の間に挟持させる。その状態で、半導体機能素子２の正負の電極（太陽電池セル３の場合は正負の電極１５，１６、バイパスダイオード４の場合は正負の電極２５，２６）が対応する第１，第２導電線５，６に接触状態になる。
【００４４】
真空ピンセット手段４２ｃには負圧が導入されており、半導体機能素子２を吸着する際には負圧を導入し、半導体機能素子２の吸着を解除する際には負圧を解除するようになっている。
【００４５】
次に、アッセンブリ・ステージ４４について説明する。
図７に示すように、アッセンブリ・ステージ４４は、上流側から下流側に向って１対の導電線５，６と複数の半導体機能素子２（太陽電池セル３とバイパスダイオード４）とを移動させながら、最終形態の機能糸１を製造するためのステージであり、素子供給源４１から間欠供給機構４２により供給された半導体機能素子２を１対の導電線５，６間に保持しながら下流側へ案内する保持案内部材（図示略）が設けられている。
【００４６】
次に、導電線供給源４３について説明する。
図７に示すように、導電線供給源４３は、製造装置４０の機枠に回転可能に支持された１対の供給リール４３ａと、１対のプーリ４３ｂとを有している。１対の供給リール４３ａは、アッセンブリ・ステージ４４の最上流側で且つアッセンブリ・ステージ４４の上下に夫々配設されている。この導電線供給源４３から、１対の導電線５，６がアッセンブリ・ステージ４４に対して上下方向から供給され、１対のプーリ４３ｂにより水平状態に方向変換されて、半導体機能素子２を挟持する所定間隔あけた状態で下流側へ供給され、巻き取り機構４８で間欠的に巻き取られる。尚、１対の導電線５，６の先端部は、後述する巻き取り機構４８に固定され、この巻き取り機構４８に連動して１対の導電線５，６は一定速度にて間欠的に引き出される。
【００４７】
次に、導電接合材塗布機構４５について説明する。
図７に示すように、導電接合材塗布機構４５（以下、塗布機構４５という）は、１対のプーリ４３ｂの下流側に設けられ、アッセンブリ・ステージ４４の上下に配設された１対の塗布用ノズル４５ａを有する。この１対の塗布用ノズル４５ａは、上下方向に離隔した退避位置と、導電接合材８を塗布可能な接近位置とに切り換え可能である。塗布対象の太陽電池セル３が所定の位置に移動してくると、１対の導電線５，６と正負の電極１５，１６とが接触した部分に、１対の塗布用ノズル４５ａから導電性エポキシ樹脂からなる導電接合材８を吐出し、この導電接合材８を介して、第１導電線５と負電極１６との間及び第２導電線６と正電極１５との間を電気的に接続する。
【００４８】
次に、加熱機構４６について説明する。
加熱機構４６は、塗布機構４５の下流側に設けられている。加熱機構４６は、アッセンブリ・ステージ４４の上下に配設された１対の本体部材４６ａと、この１対の本体部材４６ａに夫々固定された１対の赤外線照射部４６ｂとを有する。この加熱機構４６は、太陽電池セル３と１対の導電線５，６との接触部に塗布した導電接合材８に対して、赤外線を局部的に照射することで、導電接合材８を加熱して乾燥させ、短時間に硬化させて強固な機械的電気的な接続を行う。尚、赤外線に代えて温風を照射するようにしても良い。
【００４９】
次に、保護膜被覆機構４７について説明する。
図７に示すように、保護膜被覆機構４７は、加熱機構４６の下流側に設けられている。保護膜被覆機構４７は、トンネル状の通過孔を有し、この通過孔を機能糸１が通過する間に、パラキシレン系ポリマーであるパリレンを使って公知の化学蒸着法により、通過する１対の導電線５，６と太陽電池セル３の全表面、つまり、機能糸１の全表面を可撓性と光透過性のある絶縁性保護膜７で被覆する。
【００５０】
次に、巻き取り機構４８について説明する。
図７に示すように、巻き取り機構４８（巻き取り手段に相当する）は、製造装置４０の最下流側に配設されている。巻き取り機構４８は、回転軸が縦向きの巻き取りローラ４８ａと、この巻き取りローラ４８ａを回転駆動する回転駆動部（図示略）とを有している。この巻き取りローラ４８ａは、製造装置４０の図示外の機枠に回転駆動可能に支持されている。巻き取りローラ４８ａは、素子移動機構４２や塗布機構４５など他の機構と連動して、機能糸１を間欠的に１ピッチずつ引き出しながら巻き取る。
【００５１】
前記の製造装置４０を制御する制御ユニット４９が設けられ、この制御ユニット４９により、素子供給源４１、間欠供給機構４２、導電線供給源４３、導電接合材塗布機構４５、過熱機構４６、保護膜被覆機構４７、巻き取り機構４８が制御される。
【００５２】
次に、機能糸１を製造する製造方法について説明する。
図７に示す製造装置４０により、粒状の複数の半導体機能素子２（太陽電池セル３とバイパスダイオード４）と、これら複数の半導体機能素子２を並列接続する可撓性のある１対の第１，第２導電線５，６とを備えた機能糸１を製造するための製造方法である。
以下の説明では、太陽電池セル３を中心にして説明するが、バイパスダイオード４について同様である。
【００５３】
先ず、第１工程において、導電線供給源４３から１対の第１，第２導電線５，６を上下方向からアッセンブリ・ステージ４４に供給する。このアッセンブリ・ステージ４４において、１対のプーリ４３ｂにより、１対の導電線５，６は複数の太陽電池セル３を正負の電極１５，１６を介して挟持可能な平行状態に方向変換される。尚、導電線供給源４３から１対の導電線５，６をアッセンブリ・ステージ４４に供給するとき、間欠供給機構４２と連動させて１対の導電線５，６を間欠的な送り動作で供給する。この送り出し動作は、制御ユニット４９により巻き取り機構４８の巻き取り速度を制御することで制御される。
【００５４】
次に、第２工程において、整列機構５１に複数の太陽電池セル３を供給し、整列機構５１により、太陽電池セル３を各対の正負の電極１５，１６を結ぶ導電方向を上下に向くように揃えた状態（太陽電池セル３の平坦面１２を下側にした状態）に整列させて振動フィーダ５２に供給する。振動フィーダ５２に供給された太陽電池セル３は、振動フィーダ５２のレール溝に沿って下流側に順次移動する。振動フィーダ５２を移動中に検査装置５３によって太陽電池セル３の電気的特性の検査を１個ずつ行う。そして、この素子供給源４１から、間欠供給機構４２の真空ピンセット手段４２ｂにより、太陽電池セル３をアッセンブリ・ステージ４４に１個ずつ供給する。尚、アッセンブリ・ステージ４４に供給する太陽電池セル３の数は１個ずつに限定せず１度に複数個供給するようにしても良い。
【００５５】
次に、第３工程において、アッセンブリ・ステージ４４では第２工程で供給された太陽電池セル３が塗布機構４５の位置に達すると、塗布機構４５の１対の塗布用ノズル４５ａを離隔位置から接近位置に切り換え、この１対の塗布用ノズル４５ａにより、１対の導電線５，６と太陽電池セル３の正負の電極１５，１６とが接触した部分にペースト状の導電接合材８を夫々塗布する。尚、塗布された後は、太陽電池セル３が下流側に移動中に導電接合材８が半乾燥状態になるので、太陽電池セル３が１対の導電線５，６に仮固定される。
【００５６】
次に、第４工程において、第３工程で導電接合材８が塗布された太陽電池セル３が加熱機構４６の位置に達すると、加熱機構４６の１対の赤外線照射部４６ｂが、塗布された導電接合材８に対して局部的に赤外線を照射して加熱して乾燥させることで、短時間に硬化させて強固な機械的電気的な接続を行う。尚、この工程が加熱工程に相当する。
【００５７】
次に、第５工程において、保護膜被覆機構４７のトンネル状の通過孔内を１対の導電線５，６と太陽電池セル３が通過する間に、パラキシレン系ポリマーであるパリレンを使って公知の化学蒸着法により、機能糸１（１対の導電線５，６と太陽電池セル３）の全表面を可撓性と光透過性のある絶縁性保護膜７で被覆する。尚、この程が被覆工程に相当する。
【００５８】
次に、第６工程において、アッセンブリ・ステージ４４の下流側において、複数の太陽電池セル３が取り付けられた１対の導電線５，６、つまり、機能糸１を巻き取り機構４８の巻き取りローラ４８ａで間欠的に１ピッチずつ巻き取りながら収容する。尚、機能糸１を連続的に巻き取りながら収容するように制御装置４０を制御するようにしても良い。
【００５９】
この第６工程において、巻き取り機構４８により間欠的に１ピッチずつ巻き取りながら機能糸１を収納可能なので、アッセンブリ・ステージ４４において機能糸１の連続形成が可能となり、量産性を向上させることができる。また、巻き取り機構４８の巻き取りローラ４８ａ単位で搬送可能なので、流通性を向上させることができる。尚、この工程が請求項１の第４工程に相当する。
【００６０】
次に、本発明の機能糸１とその製造方法の効果について説明する。
図７に示す製造装置４０による機能糸１の製造方法において、少ない工程数で能率的に安定的に機能糸１を連続的に安価に量産することができる。可撓性と通気性に優れ且つ軽量な機能糸１を製造することができる。半導体機能素子２（太陽電池セル３とバイパスダイオード４）の配置間隔を自由に設定可能な機能糸１を製造することができる。
【００６１】
また、可撓性と通気性に優れ且つ軽量な機能糸１を実現することができる。半導体機能素子２の配置間隔を自由に設定可能な機能糸１を実現することができる。安価に量産可能な機能糸１を実現することができる。機能糸１の厚さ（幅と直交する方向）が小さいので、物体の表面に貼り付けるのに適した薄い織網基材を製造することができる。
【００６２】
さらに、この機能糸１を織網基材や生地の長さ方向の縦糸にも幅方向の横糸にも、サイズに左右されずに適用することができ、平織、綾織、朱子織等の複雑な織り方にも適用することができる。この機能糸１は、軽量で可撓性のある紐状の中間材的製品であり、受光機能を備えた織網基材や生地、太陽電池パネル等用途に応じて種々の物体に適用することできる。
【実施例２】
【００６３】
本実施例では、実施例１の機能糸１を部分的に変更した機能糸１Ａと、この機能糸１Ａを製造する為の製造装置４０を部分的に変更した製造装置について説明するが、実施例１と同様の構成要素には同様の参照符号を付して説明は省略し、異なる構成要素についてのみ説明する。
【００６４】
先ず、機能糸１Ａについて説明する。
図８，図９に示すように、機能糸１Ａは、粒状の複数の半導体機能素子２と、これら複数の半導体機能素子２を並列接続する可撓性のある１対の第１，第２導電線５，６と、複数の半導体機能素子２と１対の第１，第２導電線５，６の全表面を被覆した可撓性と光透過性のある薄膜状の絶縁性保護膜７とを備えている。複数の半導体機能素子２は、両端に正負の電極７３，７４を有する複数の発光ダイオード６１（第１の半導体機能素子に相当する）（図１０，図１１参照）と、この発光ダイオード６１とは異なる種類の両端に正負の電極７８，７９を有する複数のバイパスダイオード６２（第２の半導体機能素子に相当する）とを含むものである。
【００６５】
機能糸１Ａには、予め設定された設定数（例えば、１９個）の発光ダイオード６１の列の一端側に１つ又は複数のバイパスダイオード６２を配置した素子配列組が、第１，第２導電線５，６の長さ方向に複数組繰り返し形成されている。隣接する発光ダイオード６１同士間や発光ダイオード６１とバイパスダイオード６２との間は、設定間隔（例えば、発光ダイオード６１の幅と同程度の長さ）が空けられている。機能糸１Ａには、前記設定間隔により、隣接する半導体機能素子２同士間に絶縁性保護膜７に被覆されない複数の隙間９Ａが形成され、この複数の隙間９Ａにより通気性が向上する。隣接する半導体機能素子２同士間に、第１，第２導電線５，６の長さ方向に設定間隔の隙間９Ａを形成することで、第１，第２導電線５，６の直径に近い偏平部分１０Ａが形成されている。尚、図８に示す機能糸１Ａにおいては、全体のほんの一部を図示しているに過ぎない。
【００６６】
図８，図９に示すように、１対の第１，第２導電線５，６は、所定の間隔（発光ダイオード６１のセラミックベース７２の幅と同程度の長さ）をあけて平行状態に配置されている。この第１，第２導電線５，６の間に、複数の素子配列組が導電線５，６の長さ方向に直列的に配置されている。複数の発光ダイオード６１の正電極７３の外面と複数のバイパスダイオード６２の負電極７９の外面が、第１導電線５に導電接合材８を介して夫々電気的に接続され、複数の発光ダイオード６１の負電極７４の外面と複数のバイパスダイオード６２の正電極７８の外面が、第２導電線６に導電接合材８を介し夫々電気的に接続されている。
【００６７】
この機能糸１Ａは、長い糸状に連続的に製造することが可能である。半導体機能素子２の大きさ、隣接する半導体機能素子２間の間隔、素子配列組における発光ダイオード６１の数とバイパスダイード６２の数、第１，第２導電線５，６の太さ等は、仕様に応じて適宜設定して製造可能である。
【００６８】
次に、発光ダイオード６１について説明する。
図１０，図１１に示すように、発光ダイオード６１は、ｎ型層６６とｐ型層６７とから平面状のｐｎ接合６８が形成されたＬＥＤチップ６５を有するが、これらｎ型層６６とｐ型層６７の半導体材料と特性は特に限定しない。このｎ型層６６の下端部には、薄膜状のカソード電極６９が低抵抗接続され、ｐ型層６７の上端部にアノード電極７１がスポット状に低抵抗接続されている。ＬＥＤチップ６５の下側には、厚さ３．０ｍｍ、幅４．０ｍｍ程度のセラミックベース７２が設けられている。セラミックベース７２の上面右端部と右側部には正電極７３が形成され、この正電極７３の反対側の上面左部と左側部には負電極７４が形成されている。ＬＥＤチップ６５のカソード電極６９は負電極７４に固着され接続され、アノード電極７１はリード線７６を介して正電極７３に接続されている。セラミックベース７２の上側は透明なエポキシ樹脂により半球状の高さ２．０ｍｍ程度の保護カバー７７に覆われている。この発光ダイオード６１は、保護カバー７７を通って半球方向に光を放射する。
【００６９】
図８に示すバイパスダイオード６２は、発光ダイオード６１と同様の外形に形成されているが、その機能面においては、前記実施例１のバイパスダイオード４と同様に、各素子配列組において、設定数の発光ダイオード６１に対して逆並列接続されることにより、複数の発光ダイオード６１に過度な逆電圧が印加された場合に電流をバイパスする機能を有し、複数の発光ダイオード６１が過熱されて破損するのを防止することができる。
【００７０】
次に、機能糸１Ａの製造装置と製造方法について説明する。
機能糸１Ａの製造装置は、基本的に実施例１の図７に示す製造装置４０と同じ各種機構を有するものであるが、製造装置４０では上流側の検査装置５３から下流側の巻き取り機構４８までが機能糸１の製造に適した鉛直面状に配設されているのに対して、機能糸１Ａの製造装置では、検査装置５３から巻き取り機構４８までが実施例１と比較して９０度回転した水平面状に配設されている。
【００７１】
つまり、機能糸１Ａにおいては、半導体機能素子２（発光ダイオード６１とバイパスダイオード６２）が半球状の構造であるため、この半導体機能素子２の配置の安定性を考慮すると、素子供給源４１は、半導体機能素子２の半球部が上方に向くように揃えた状態で供給することが望ましい。このため、機能糸１Ａの製造装置においては、素子供給源４１が半導体機能素子２を図１１に示す姿勢に整列させ且つ各対の正負の電極（発光ダイオード６１の場合は電極７３，７４、バイパスダイード６２の場合は電極７８，７９）を結ぶ導電方向を水平方向（図７の紙面手前側から奥側方向）に揃えた状態で供給し、導電線供給源４３が１対の導電線５，６を左右方向から供給して、塗布機構４５が左右方向から１対の導電線５，６と半導体機能素子２との接触部に導電接合材８を塗布して、最終的に機能糸１Ａが製造される。実施例１と本実施例とでは、製造装置４０の各種機構の配設状態が異なるだけで、製造方法に関して実施例１と同様である。
【００７２】
この機能糸１Ａを織網基材や生地の長さ方向の縦糸にも幅方向の横糸にも、サイズに左右されずに適用することができ、平織、綾織、朱子織等の複雑な織り方にも適用することができる。この機能糸１Ａは、軽量で可撓性のある紐状の中間材的製品であり、発光機能を備えた織網基材や生地、発光パネル等用途に応じて種々の物体に適用することできる。その他の作用及び効果は、実施例１とほぼ同様であるので説明は省略する。
【００７３】
次に、前記実施例１，２を部分的に変更する例について説明する。
［１］前記実施例１の太陽電池セル３において、球状のｎ型シリコン結晶にｐ型の拡散層を形成することでｐｎ接合を形成しても良い。
【００７４】
［２］前記実施例１，２の第１，第２導電線５，６の金属細線の本数は、２本に限定する必要はなく、２本以上の複数の金属細線でコイル状にカバーリングしても良い。金属細線は錫メッキされているが、錫メッキに代えて銀メッキにしても良いし、金属細線を金属単体で構成しても良い。
また、導電線５，６は、ガラス繊維に代えて、炭素繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、液晶ポリマー繊維のうちから選択される何れか１又は複数種類の繊維の束又は撚線の表面に１又は複数の金属細線をコイル状にカバーリングした導電線５，６で構成されても良い。導電線５，６の芯材は、上記の繊維以外にも、織物や生地（所謂テキスタイル）を構成可能な一般的な合成繊維、天然繊維、これらの複合繊維のうちから選択される何れかの束又は撚線から構成しても良い。さらに、導電線５，６は、金属製繊維の束又は撚線で構成しても良い。上記の種々の繊維の束又は撚線からなる芯材の表面に金属メッキを施して、金属細線を省略した金属メッキ繊維から構成される導電線を採用しても良い。
【００７５】
［３］前記実施例１，２の絶縁性保護膜７において、パラキシリレン樹脂の被膜（パリレン）に代えて、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂のうちから選択される何れか１つの合成樹脂製の被膜から形成しても良いし、これら以外の光透過性と可撓性を有する合成樹脂材料で形成しても良い。
【００７６】
［４］前記実施例１，２の導電接合材８として導電性エポキシ樹脂を使用しているが、これらに限定する必要はなく、錫や銀等の半田ペーストや、これ以外でも種々のペースト状で導電性を有するものを採用しても良い。
【００７７】
［５］前記実施例１，２の機能糸１，１Ａにおいて、意匠性、物理的特性改善のため固有色又は着色した球状の又は半球状の石、ガラス、セラミック、合成樹脂で製造した球状体又は半球状体を複数の太陽電池セル３や複数の発光ダイオード６１に混在させるようにしても良い。
【００７８】
［６］前記実施例１，２において、素子配列組２Ａの太陽電池セル３とバイパスダイオード４（又は発光ダイオード６１とバイパスダイード６２）との比率は１９：１に限定する必要はなく、太陽電池セル３の数を増やして３９：１等の種々の比率に設定することができる。
【００７９】
［７］前記実施例１，２において、素子配列組２Ａはバイパスダイード４，６２を含む構成であるが、特にこの構成に限定する必要はなく、バイパスダイード４，６２を省略して、複数の半導体機能素子２の全てを、太陽電池セル３又は発光ダイオード６１で構成しても良い。この場合、前記製造装置４０の素子供給源４１は、バイパスダイオード４を供給する素子供給源４１Ｂを省略することができ、素子供給源４１を簡単な構造にすることができる。
【００８０】
［８］前記実施例１，２において、機能糸１，１Ａは、複数の半導体機能素子２と１対の第１，第２導電線５，６の全表面を被覆した可撓性と光透過性のある薄膜状の絶縁性保護膜７を備えているが、必ずしも絶縁性保護膜７は必要ではなく、絶縁性保護膜７を省略しても良い。具体的には、実施例１の機能糸１の絶縁性保護膜７を省略して、図１２，図１３に示す機能糸１Ｂを採用しても良いし、実施例２の機能糸１Ａの絶縁性保護膜７を省略して、図１４，図１５に示す機能糸１Ｃを採用しても良い。
尚、機能糸１Ｂにおいては、実施例１の機能糸１と同じ構成要素には同じ符号を付して説明は省略し、機能糸１Ｃにおいても同様に、実施例２の機能糸１Ａと同じ構成要素には同じ符号を付して説明は省略する。
【００８１】
［９］前記実施例１の半導体機能素子２（太陽電池セル３、バイパスダイオード４）において、正負の電極（太陽電池セル３の正負の電極１５，１６、バイパスダイオード４の正負の電極２５，２６）のうち一方の電極が磁性を有する電極に構成され、他方の電極が非磁性の電極に構成された、つまり、一方の電極を磁力で吸着可能にした太陽電池セル３Ａ、バイパスダイオード４Ａを採用しても良い。
【００８２】
つまり、半導体機能素子２の製造段階で正負の電極を形成するときに、アルミ添加又はアンチモン添加の銀合金（非磁性導電材）が使用されるが、この銀合金に対して、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の粉末状の磁性材料を予め含有させて、正負の電極のうちの一方の電極が磁性を有するように形成する（他方の電極は非磁性導電材から構成される）。前記磁性を有する電極は磁力が吸着可能であるので、特に磁界の方向が所定の方向に揃うように磁化処理しなくても良い。但し、磁力で吸着する際の吸着力を強める為に、磁性を有する電極の磁界の方向が、正負の電極を結ぶ方向に揃うように磁化処理することが望ましい。
【００８３】
尚、球状の太陽電池セル３Ａとバイパスダイオード４Ａについて説明したが、実施例２の発光ダイオード６１とバイパスダイード６２についても同様に、正負の電極７３，７４又は正負の電極７８，７９のうち一方の電極が磁性を有し、他方の電極が非磁性であっても良い。非磁性導電材として銀合金を使用するとしているが、特にこの材料に限定する必要はなく、公知の導電性を有するものが適用可能であり、磁性材料も上記のもの以外にも公知のものが適用可能である。
【００８４】
［１０］上記の［９］の一方の電極が磁性を有する半導体機能素子２（太陽電池セル３Ａ、バイパスダイオード４Ａ）を使用して機能糸１を製造する場合、実施例１の製造装置４０の素子供給源４１に代えて、電極の磁性を利用して半導体機能素子２Ａを所定の姿勢に整列可能な整列機構５１Ａを備えた素子供給源８１を採用しても良い。尚、以下の説明では、太陽電池セル３Ａの正電極１５が磁性を有し（負電極１６は非磁性の電極である）、バイパスダイオード４Ａの負電極２６が磁性を有している（正電極２５は非磁性の電極である）場合について説明する
【００８５】
具体的に、図１６に示すように、素子供給源８１は、太陽電池セル３Ａを供給するセル供給部４１Ａと、バイパスダイオード４Ａを供給するダイオード供給部４１Ｂと、太陽電池セル３Ａを図４に図示の姿勢に整列させると共にバイパスダイオード４Ａを図５に示す姿勢に整列させる整列機構５１Ａと、この整列機構５１Ａから供給される複数の半導体機能素子２Ａをアッセンブリ・ステージ４４の方へ移動させる振動フィーダ５２とを備えている。
【００８６】
整列機構５１Ａは、１９個の球状太陽電池セル３Ａを供給する毎に、１個のバイパスダイオード４Ａを供給するゲート手段と、最下部の出口近傍に位置する半導体機能素子２Ａを、磁力を利用して磁性を有する電極側を下方に引き付けて前記の所期の姿勢に変換して整列させる磁力発生部８２と、この磁力発生部８２で整列された半導体機能素子２Ａを振動フィーダ５２側に押動して移動させる押動部８３とを有する。この構成によれば、前記整列機構５１のカメラ手段や回転手段と比較して、半導体機能素子２を容易に前記所期の姿勢に変換させて整列させることができる。これ以外の構成は、製造装置４０と同様であるので説明は省略する。
【００８７】
尚、上記の説明とは逆に、太陽電池セル３Ａの負電極１６が磁性を有すると共に、バイパスダイオード４Ａの正電極２５が磁性を有しても良い。また、上記の説明では、球状の太陽電池セル３Ａとバイパスダイオード４Ａの場合についてのみ説明したが、半球状の発光ダイオード６１とバイパスダイード６２についても同様で、発光ダイオード６１の正電極７３が磁性を有すると共に、バイパスダイード６２の負電極７９が磁性を有しても良いし、発光ダイオード６１の負電極７４が磁性を有すると共にバイパスダイード６２の正電極７８が磁性を有しても良く、一方の電極に磁性を付加して、機能糸１Ａの製造段階で前記電極の磁性を利用して所期の姿勢に整列させても良い。
【００８８】
［１１］前記実施例１，２の半導体機能素子２に、太陽電池セル３、発光ダイオード６１、バイパスダイオード４，６２を採用しているが、特にこれら素子に限定する必要はなく、フォトダイオード、圧力や音等を検知可能な各種検知センサ、通電により発熱する熱抵抗器等の各種半導体機能素子を採用して機能糸を製造可能である。例えば、半導体機能素子２として熱抵抗器を採用して機能糸を製造した場合、この熱抵抗器付き機能糸を衣服などに適応することでヒート機能を備えた衣服を実現することができる。
【００８９】
［１２］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例の種々の変更を付加した形態で実施可能で本発明はそのような変更形態を包含するものである。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明に係る半導体機能素子付き機能糸は、可撓性、通気性があり、薄型で軽量な織網基材や生地に適用可能なものであり、織網基材や生地だけでなく窓ガラスや建物の壁面に組み込んで意匠性に優れる太陽電池パネルや照明パネル等を実現可能であり、車両のボディに装着して意匠性を向上させることも可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１，１Ａ〜１Ｃ 半導体機能素子付き機能糸
２ 半導体機能素子
２Ａ 素子配列組
３，３Ａ 球状太陽電池セル
４，４Ａ 球状バイパスダイオード
５ 第１導電線
６ 第２導電線
７ 絶縁性保護膜
８ 導電接合材
９，９Ａ 隙間
１０，１０Ａ 偏平部分
１５，２５ 正電極
１６，２６ 負電極
４０ 製造装置
４１ 半導体機能素子供給源
４３ 導電線供給源
４４ アッセンブリ・ステージ
４５ 導電接合材塗布機構
４６ 加熱機構
４７ 被覆機構
４８ 巻き取り機構（巻き取り手段）
５３ 検査装置
６１ 発光ダイオード

Claims (18)

1. 両端に正負の電極を有する粒状の複数の半導体機能素子と、これら複数の半導体機能素子を並列接続する可撓性のある１対の導電線とを備えた半導体機能素子付き機能糸を製造する製造方法において、
   導電線供給源から前記１対の導電線をアッセンブリ・ステージに供給し、このアッセンブリ・ステージにおいて、前記１対の導電線を前記複数の半導体機能素子を正負の電極を介して挟持可能な平行状態に配置する第１工程と、
   前記複数の半導体機能素子を各対の正負の電極を結ぶ導電方向を揃えた状態に整列させて半導体機能素子供給源から前記アッセンブリ・ステージに１又は複数個ずつ供給する第２工程と、
   前記アッセンブリ・ステージにおいて、前記１対の導電線と前記正負の電極とが接触した部分にペースト状の導電接合材を塗布する第３工程と、
   前記アッセンブリ・ステージの下流側において、前記複数の半導体機能素子が取り付けられた前記１対の導電線を巻き取り手段で巻き取る第４工程と、
   を備えたことを特徴とする半導体機能素子付き機能糸の製造方法。
2. 前記第３工程で塗布された前記導電接合材を加熱して硬化させる加熱工程を備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体機能素子付き機能糸の製造方法。
3. 前記第３工程の後に、前記半導体機能素子付き機能糸の表面を可撓性と光透過性のある絶縁性保護膜で被覆する被覆工程を備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体機能素子付き機能糸の製造方法。
4. 前記第２工程において、前記半導体機能素子の電気的特性の検査を行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体機能素子付き機能糸の製造方法。
5. 前記第２工程において、設定数の第１の半導体機能素子を供給する毎に、第１の半導体機能素子とは異なる種類の１又は複数の第２の半導体機能素子を供給することを特徴とする請求項１に記載の半導体機能素子付き機能糸の製造方法。
6. 両端に正負の電極を有する粒状の複数の半導体機能素子と、これら複数の半導体機能素子を並列接続する可撓性のある１対の第１，第２導電線とを備えた半導体機能素子付き機能糸において、
   前記１対の第１，第２導電線が所定の間隔をあけて平行状態に配置され、
   前記第１，第２導電線の間に前記複数の半導体機能素子が導電線の長さ方向に設定間隔おきに配置され、前記複数の半導体機能素子の正電極が第１導電線に電気的に接続されると共に前記複数の半導体機能素子の負電極が第２導電線に電気的に接続されたことを特徴とする半導体機能素子付き機能糸。
7. 前記半導体機能素子の正負の電極のうち一方の電極が磁性を有する電極に構成され、他方の電極が非磁性の電極に構成されたことを特徴とする請求項６に記載の半導体機能素子付き機能糸。
8. 前記正電極は前記半導体機能素子の一端に低抵抗接続され且つ前記負電極は前記半導体機能素子の前記正電極と反対側の他端に低抵抗接続され、
   前記第１導電線は前記正電極の外面に接続され且つ前記第２導電線は前記負電極の外面に接続されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体機能素子付き機能糸。
9. 前記第１，第２導電線は、ガラス繊維、炭素繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、液晶ポリマー繊維のうちから選択される何れか１又は複数種類の繊維の束又は撚線の表面に１又は複数の金属細線をコイル状にカバーリングした導電線で構成されたことを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体機能素子付き機能糸。
10. 前記第１，第２導電線は、金属製繊維の束又は撚線で構成されたことを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体機能素子付き機能糸。
11. 前記設定間隔は、前記半導体機能素子の幅の１／２倍以上から２倍以下の間隔であることを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体機能素子付き機能糸。
12. 前記複数の半導体機能素子と前記１対の導電線の全表面を可撓性と光透過性のある薄膜状の絶縁性保護膜で被覆したことを特徴とする請求項６に記載の半導体機能素子付き機能糸。
13. 前記絶縁性保護膜は、パラキシリレン樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂のうちから選択される何れか１つの合成樹脂製の被膜からなることを特徴とする請求項１２に記載の半導体機能素子付き機能糸。
14. 前記複数の半導体機能素子は、複数の第１の半導体機能素子と、第１の半導体機能素子とは異なる種類の複数の第２の半導体機能素子とを含み、
    前記予め設定された設定数の第１の半導体機能素子の列の一端側に１又は複数の第２の半導体機能素子を配置した素子配列組が第１，第２導電線の長さ方向に複数組繰り返し形成されることを特徴とする請求項６に記載の半導体機能素子付き機能糸。
15. 前記第１の半導体機能素子が受光機能を有する球状の半導体機能素子であり、前記第２の半導体機能素子が第１の半導体機能素子に対して逆並列接続されたバイパスダイオードであることを特徴とする請求項１４に記載の半導体機能素子付き機能糸。
16. 前記第１の半導体機能素子が発光機能を有する発光ダイオードであり、前記第２の半導体機能素子が第１の半導体機能素子に対して逆並列接続されたバイパスダイオードであることを特徴とする請求項１４に記載の半導体機能素子付き機能糸。
17. 前記複数の半導体機能素子の全ては、受光機能を有する球状の半導体機能素子で構成されたことを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体機能素子付き機能糸。
18. 前記複数の半導体機能素子の全ては、発光機能を有する発光ダイオードで構成されたことを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体機能素子付き機能糸。