KR101101464B1 - 도전체 접속용 부재, 접속 구조 및 태양 전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 도전체 접속용 부재, 접속 구조 및 태양 전지 모듈에 관한 것이다. 태양 전지 모듈은 복수의 태양 전지셀이 그 표면 전극에 전기적으로 접속된 배선 부재를 통해 직렬 및/또는 병렬로 접속된 구조를 갖고 있다. 또한, 전극과 배선 부재의 접속에는 땜납이나 도전성 접착제가 사용되고 있다. 그러나, 땜납을 사용한 접속에서는 접속에 따른 고온 등 때문에 제조된 태양 전지 모듈의 특성 열화가 발생되기 쉽고, 도전성 접착제를 사용한 접속에서는 번잡한 접속 공정 때문에 태양 전지 모듈의 생산성이 저하된다는 등의 문제점이 있었다. 본 발명은 주면의 적어도 한쪽에 조화면을 갖는 금속박과, 그 금속박의 상기 조화면 상에 형성된 접착체층을 구비하는 도전체 접속용 부재를 태양 전지 모듈의 접속에 사용함으로써, 상기 문제점의 해결을 도모한 것이다.
도전체 접속용 부재, 조화면, 금속박, 태양 전지 모듈

Description

도전체 접속용 부재, 접속 구조 및 태양 전지 모듈{CONDUCTOR CONNECTION MEMBER, CONNECTION STRUCTURE, AND SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 도전체 접속용 부재, 접속 구조 및 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
태양 전지 모듈은, 복수의 태양 전지셀이 그 표면 전극에 전기적으로 접속된 배선 부재를 통해 직렬 및/또는 병렬로 접속된 구조를 갖고 있다. 또한, 전극과 배선 부재의 접속에는, 종래 땜납이 이용되었다(예를 들면, 특허 문헌 1을 참조). 땜납은 도통성, 고착 강도 등의 접속 신뢰성이 우수하며, 저렴하고 범용성이 있기 때문에 널리 이용되고 있다.
한편, 환경 보호의 관점 등으로부터, 땜납을 사용하지 않는 배선의 접속 방법이 검토되고 있다. 예를 들면, 하기 특허 문헌 2 및 3에는, 페이스트상이나 필름상의 도전성 접착제를 사용한 접속 방법이 개시되어 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2004-204256호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2000-286436호 공보
특허 문헌 3: 일본 특허 공개 제2005-101519호 공보
<발명의 개시>
<발명이 해결하고자 하는 과제>
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 땜납을 이용한 접속 방법에서는, 땜납의 용융 온도가 통상적으로 230 내지 260 ℃ 정도이기 때문에 접속에 따른 고온이나 땜납의 부피 수축이 태양 전지셀의 반도체 구조에 악영향을 미치고, 제조된 태양 전지 모듈의 특성 열화가 발생하기 쉽다. 나아가서는, 최근 반도체 기판의 박형화에 따라, 셀의 균열이나 변형이 한층 더 발생하기 쉬워졌다. 또한, 땜납에 의한 접속은 전극 및 배선 부재간의 거리를 제어하는 것이 곤란하기 때문에, 패키징시의 치수 정밀도를 충분히 얻기 어렵다. 충분한 치수 정밀도가 얻어지지 않으면, 패키징 공정시에 제품 수율의 저하로 이어진다.
한편, 특허 문헌 2 및 3에 기재되어 있는 바와 같은 도전성 접착제를 사용하여 전극과 배선 부재의 접속을 행하는 방법은, 땜납을 이용하는 경우에 비해 저온에서의 접착이 가능하기 때문에, 고온에서 가열됨에 따른 태양 전지셀에 대한 악영향을 억제할 수 있다고 생각된다. 그러나, 이 방법에 의해 태양 전지 모듈을 제조하기 위해서는, 우선 태양 전지셀의 전극 상에 페이스트상 또는 필름상의 도전성 접착제를 도포 또는 적층함으로써 접착제층을 형성하고, 이어서 형성된 접착제층에 배선 부재를 위치 정렬한 후 접착하는 공정을 모든 전극에 대하여 반복할 필요가 있다. 그 때문에, 접속 공정이 번잡화되어 태양 전지 모듈의 생산성이 저하된다는 문제점이 있었다. 또한, 특허 문헌 2 및 3에 기재된 방법은 피착체의 표면 상태의 영향이 고려되어 있지 않으며, 충분한 접속 신뢰성(특히 고온고습하에서의 접속 신뢰성)이 얻어지지 않는 경우가 있었다.
본 발명은 상기 사정에 감안하여 이루어진 것이며, 서로 떨어져 있는 도전체끼리를 전기적으로 접속하는 경우의 접속 공정의 간략화를 도모할 수 있음과 동시에, 우수한 접속 신뢰성을 얻는 것을 가능하게 하는 도전체 접속용 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 우수한 생산성과 높은 접속 신뢰성을 양립할 수 있는 접속 구조 및 태양 전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 주면의 적어도 한쪽에 조화면을 갖는 금속박과, 상기 금속박의 조화면 상에 형성된 접착제층을 구비하는 도전체 접속용 부재를 제공한다.
본 발명의 도전체 접속용 부재에 따르면, 도전체 접속용 부재의 일부를 접속해야 하는 도전체에 조화면이 대향하도록 배치하고, 이것을 대향하는 방향으로 가열 가압하고, 이것과 동일하게 하여 도전체 접속용 부재의 별도의 부분과 다른 도전체를 가열 가압함으로써, 금속박 및 각 도전체를 전기적으로 접속하고 접착할 수 있으며, 서로 떨어져 있는 도전체끼리를 전기적으로 접속하는 경우의 접속 공정의 간략화를 도모할 수 있음과 동시에, 우수한 접속 신뢰성을 얻는 것이 가능해진다.
상기한 효과가 얻어지는 이유로서는 본 발명의 도전체 접속용 부재가 상기 구성을 가짐으로써, 도전체와 각 도전체를 전기적으로 접속하는 배선 부재로서의 역할을 갖는 금속박 사이에 두께를 제어한 접착제층을 용이하게 배치할 수 있고, 양호한 접착이 가능해지고, 땜납을 이용하는 경우에 비해 보다 저온(특히 200 ℃ 이하)에서 도전체와 금속박을 접속할 수 있고, 도전체가 설치되어 있는 기재의 균열이나 변형 등을 충분히 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 금속박의 조화면의 돌기에 의해 도전체와 금속박의 도통이 얻어지기 쉽기 때문에 도전체 표면 상태의 영향이 감소됨에 따른 것으로 본 발명자들은 생각하고 있다.
본 발명의 도전체용 접속 부재에 있어서, 도전체와 금속박의 도전성을 향상시킨다는 관점에서, 접착제층이 형성되어 있는 상기 조화면의 최대 높이를 Ry(㎛)로 했을 때, 접착제층의 두께 t(㎛)가 Ry의 3배 이하인 것이 바람직하다.
본 명세서에서 최대 높이란, JIS-BO601-1994에 준거하여 도출되는 값이며, 초심도 형상 측정 현미경(예를 들면, KEYENCES사 제조, 초심도 형상 측정 현미경 "VK-8510" 등)에 의한 관찰과 화상 계측ㆍ해석 소프트에 의한 산출에 의해 도출된다. 또한, 접착제층의 두께는 마이크로미터에 의해 측정되는 값이다.
또한, 본 발명의 도전체용 접속 부재에 있어서, 접착제층이 잠재성 경화제를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 도전체용 접속 부재에 있어서, 접착제층이 도전 입자를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 접착제층이 도전 입자를 포함하고, 접착제층이 형성되어 있는 상기 조화면의 최대 높이를 Ry(㎛)로 했을 때, 도전 입자의 평균 입경 D(㎛)가 Ry 이하인 것이 바람직하다. 이러한 경우, 접속시에 접촉 점수를 늘려 저 저항화의 효과를 얻거나, 접속부에 기포의 혼입을 방지함으로써 접속 신뢰성을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 접착제층이 도전 입자를 포함하는 경우, 접착제층이 형성되어 있는 상기 조화면의 십점 평균 조도를 Rza(㎛)로 하고, 접속되는 도전체의 접착제층과 접하는 면의 십점 평균 조도를 Rzb(㎛)로 했을 때, 도전 입자의 최대 입경 rmax(㎛)가 Rza와 Rzb의 합계 이하인 것이 바람직하다. 도전 입자의 최대 입경을 접속해야 하는 도전체의 표면 조도 및 금속박의 표면 조도에 따라 상기한 바와 같이 설정함으로써, 보다 넓은 입경 분포를 갖는 도전 입자를 사용하면서 충분한 접착성과 우수한 도전성을 얻는 것이 가능해지고, 이 종류의 용도에 다용되는 균일 입경의 도전 입자를 사용하는 경우에 비해 보다 저비용으로 접속 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.
본 명세서에서 십점 평균 조도란, JIS-BO601-1994에 준거하여 도출되는 값이며, 초심도 형상 측정 현미경(예를 들면, KEYENCES사 제조, 초심도 형상 측정 현미경 "VK-8510" 등)에 의한 관찰과 화상 계측ㆍ해석 소프트에 의한 산출에 의해 도출된다.
또한, 본 발명의 도전체용 접속 부재에 있어서는, 더욱 고수준의 접속 신뢰성을 달성한다는 관점에서, 상기 접착제층이 잠재성 경화제 및 도전 입자를 포함하고, 접착제층이 형성되어 있는 조화면의 최대 높이를 Ry(㎛)로 했을 때, 도전 입자의 평균 입경 D(㎛)가 Ry 이하이고, 접착제층이 형성되어 있는 조화면의 십점 평균 조도를 Rza(㎛)로 하고, 접속되는 도전체의 접착제층과 접하는 면의 십점 평균 조도를 Rzb(㎛)로 했을 때, 도전 입자의 최대 입경 rmax(㎛)가 Rza와 Rzb의 합계 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 접착제층이 잠재성 경화제를 포함하는 경우, 접착제층이 형성되어 있는 상기 조화면의 최대 높이를 Ry(㎛)로 했을 때, 잠재성 경화제의 평균 입경 Dc(㎛)가 Ry 이하인 것이 바람직하다. 잠재성 경화제의 평균 입경을 조화면의 최대 높이 이하로 함으로써, 보관 중의 도전체 접속용 부재에 압력이 가해졌을 때 잠재성 경화제의 기능이 저하되는 것을 억제할 수 있고, 도전체 접속용 부재의 보존 안정성을 충분히 확보하면서 접착성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다. 특히, 상기한 조건은, 도전체 접속용 부재를 테이프 권중체(捲重體)로 하는 경우의 보존 안정성의 확보에 유효하다.
본 발명의 도전체 접속용 부재에 있어서, 상기 금속박이 벨트상인 것이 바람직하다. 이 경우, 접속부에 맞춘 일정 폭으로 하기 쉽고, 길이 방향으로 연속시키면 접속시의 자동화가 용이해지는 등, 접속 공정의 간략화에 유효한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 도전체 접속용 부재에 있어서, 도전성이나 내부식성, 가요성 등의 관점에서 금속박이 Cu, Ag, Au, Fe, Ni, Pb, Zn, Co, Ti, Mg, Sn 및 Al로부터 선택되는 1개 이상의 금속을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 도전체 접속용 부재에 있어서, 접착제층의 형성 용이성이나 가공시의 조도 유지성 등의 관점에서 상기 조화면의 십점 평균 조도 Rza(㎛)가 30 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 상기 본 발명의 도전체 접속용 부재와 도전체를, 도전체 접속용 부재의 조화면 및 도전체가 접착제층을 통해 대향하도록 배치하고, 이들을 가열 가압함으로써 얻어지는, 금속박과 도전체가 전기적으로 접속되어 있음과 동시에 접착된 접속 구조를 제공한다.
본 발명의 접속 구조에 따르면, 본 발명의 도전체 접속용 부재에 의해 도전체에 배선 부재로서의 금속박이 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 접속 공정을 간략화할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 접속 신뢰성을 얻을 수 있다. 이러한 본 발명의 접속 구조를 배선 접속을 필요로 하는 전기ㆍ전자 부품(특히 태양 전지 모듈)에 적용하면, 부품의 생산성의 향상 및 접속 신뢰성의 향상을 실현하는 것이 가능해진다.
본 발명에 접속 구조에서, 도전체의 금속박과 접속되는 면이 표면 조도를 갖고, 도전체의 표면 조도부의 돌기와, 금속박의 조화면의 돌기가 접촉하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 표면 전극을 갖는 복수의 태양 전지셀을 구비하는 태양 전지 모듈이며, 태양 전지셀끼리가 표면 전극에 접착 부재로 접착된 금속박을 통해 전기적으로 접속되어 있고, 금속박의 표면 전극과 접하는 면이 조화면이고, 금속박이 상기 본 발명의 도전체 접속용 부재에 의해 설치되어 있는 태양 전지 모듈을 제공한다.
본 발명의 태양 전지 모듈에 따르면, 본 발명의 도전체 접속용 부재에 의해 설치된 금속박을 통해 태양 전지셀끼리 접속됨으로써, 제조가 용이하면서도 우수한 접속 신뢰성을 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 태양 전지 모듈에 따르면, 우수한 생산성과 높은 접속 신뢰성을 양립할 수 있다.
또한, 본 발명의 태양 전지 모듈에 있어서, 금속박의 표면 전극과 접하는 면 이외의 일부 또는 전부가 수지로 피복되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 금속박과 다른 도전 부재의 접촉에 의한 전기적인 단락(쇼트)을 유효하게 방지할 수 있으며, 금속박의 부식을 방지할 수 있기 때문에 금속박의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 태양 전지 모듈이 태양 전지셀끼리를 양 주면에 조화면을 갖는 금속박의 양 조화면 상에 접착제층이 설치된 상기 도전체 접속용 부재에 의해 직렬로 접속하여 이루어지는 것인 경우, 각각의 접착제층이 금속박과 전극을 접착하는 기능 및 금속박을 피복하는 수지로서의 기능을 겸할 수 있으며, 이러한 태양 전지 모듈은 고신뢰성이면서 제조하기 쉬워질 수 있다.
<발명의 효과>
본 발명에 따르면, 서로 떨어져 있는 도전체끼리를 전기적으로 접속하는 경우의 접속 공정의 간략화를 도모할 수 있음과 동시에, 우수한 접속 신뢰성을 얻는 것을 가능하게 하는 도전체 접속용 부재를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 우수한 생산성과 높은 접속 신뢰성을 양립할 수 있는 접속 구조 및 태양 전지 모듈을 제공할 수 있다.
[도 1] 본 발명에 따른 도전체 접속용 부재의 한 실시 형태를 나타내는 모식 단면도이다.
[도 2] 본 발명에 따른 도전체 접속용 부재의 다른 실시 형태를 나타내는 모식 단면도이다.
[도 3] 접속되는 전극의 표면 조도 및 금속박의 조화면의 표면 조도와, 접착제층의 두께의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
[도 4] 접속되는 전극의 표면 조도 및 금속박의 조화면의 표면 조도와, 접착제층의 두께의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
[도 5] 접속되는 전극의 표면 조도 및 금속박의 조화면의 표면 조도와, 접착제층의 두께의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
[도 6] 실시 형태에 따른 접속 구조를 나타내는 모식 단면도이다.
[도 7] 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈의 주요부를 나타내는 모식도이다.
[도 8] 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈의 일부를 나타내는 모식 단면도이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 필요에 따라 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 도면 중 동일한 요소에는, 동일한 부호를 붙여 중복 설명을 생략한다. 또한, 상하 좌우 등의 위치 관계는, 특별히 언급하지 않는 한 도면에 나타내는 위치 관계에 기초하는 것으로 한다. 또한, 도면의 치수 비율은 도시한 비율로 한정되지 않는다.
도 1은, 본 발명의 도전체 접속용 부재의 한 실시 형태를 나타내는 모식 단면도이다. 도 1에 나타낸 도전체 접속용 부재 (10)은, 양 주면이 조화면 (1a), (1b)인 벨트상의 금속박 (1)과, 금속박의 양 조화면 상에 설치된 제1 접착제층 (2) 및 제2 접착제층 (3)을 구비하는 것이며, 접착제 부착 금속박 테이프의 형태를 갖고 있다. 또한, 도 2는, 본 발명의 도전체 접속용 부재의 별도의 실시 형태를 나타내는 모식 단면도이다. 도 2에 나타낸 도전체 접속용 부재 (20)은, 주면의 한쪽이 조화면 (1a)인 벨트상의 금속박 (1)과, 금속박의 조화면 상에 설치된 제1 접착제층 (2)를 구비하는 것이다. 또한, 도전체 접속용 부재 (20)의 접착제층 (2)는, 잠재성 경화제 (4)와 도전 입자 (5)를 포함하고 있다.
금속박의 양면에 접착제층이 설치되어 있는 도전체 접속용 부재 (10)은, 후술하는 태양 전지 모듈을 제조하는 경우, 태양 전지셀의 표면 전극과 인접하는 태양 전지셀의 이면에 설치된 표면 전극(이면 전극)을 접속하는 접속 공정을 용이하게 행할 수 있다. 즉, 양면에 접착제층이 설치되어 있기 때문에, 도전체 접속용 부재를 반전시키지 않고 표면 전극과 이면 전극의 접속이 가능해진다. 또한, 전극과의 접속에 관여하지 않는 접착제층은, 금속박의 피복재로서 기능함으로써 금속박과 다른 도전 부재의 접촉에 의한 전기적인 단락(쇼트)을 유효하게 방지할 수 있고, 금속박의 부식을 방지할 수 있기 때문에 금속박의 내구성을 향상시킬 수 있다. 이러한 효과는, 도전체 접속용 부재 (10)을 동일한 면 상에 설치된 도전체끼리 접속하는 경우 사용하여도 얻을 수 있다.
한편, 금속박의 한쪽 면에 접착제층이 설치되어 있는 도전체 접속용 부재 (20)은, 부재의 제조가 용이할 뿐만 아니라 비용면에서 우수하고, 동일한 면 상에 설치된 도전체끼리 접속하는 경우 등에 바람직하다.
도전체 접속용 부재 (10), (20)은 접착제 부착 금속박 테이프의 형태를 갖고 있고, 테이프로서 중첩하여 권취하는 경우, 이형지 등의 세퍼레이터를 접착제층의 면 상에 설치하거나, 도전체 접속용 부재 (20)의 경우에는 금속박 (1)의 배면에 규소 등의 배면 처리제층을 설치하는 것이 바람직하다.
금속박 (1)로서는, 예를 들면 Cu, Ag, Au, Fe, Ni, Pb, Zn, Co, Ti, Mg, Sn 및 Al로부터 선택되는 1개 이상의 금속을 포함하는 것, 및 이들을 적층한 것을 들 수 있다. 본 실시 형태에서는, 도전성이 우수하다는 점에서 동박 및 알루미늄박이 바람직하다.
금속박 (1)의 조화면은, 예를 들면 연마 분말이나 롤 등에 의한 물리적인 방법, 에칭 등의 화학적인 방법 등의 공지된 표면 조화 방법에 의해 설치할 수 있다.
금속박 (1)의 두께는, 5 내지 150 ㎛ 정도로 할 수 있다. 본 실시 형태의 도전체 접속용 부재를 테이프로서 중첩하여 권취하는 경우에는, 변형성이나 취급성의 면에서 금속박의 두께가 20 내지 100 ㎛ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 금속박의 두께가 얇고 강도가 부족한 경우에는, 플라스틱 필름 등에 의한 보강을 행할 수 있다.
본 실시 형태에서 사용되는 금속박으로서는, 전기 화학적으로 불규칙한 미세한 요철을 설치한 일반적으로 전해박이라고 불리는 것이 입수의 용이성으로부터 바람직하다. 특히, 인쇄 배선판의 재료인 동장 적층판에 사용하는 전해 동박이 범용 재료로서 입수가 용이하고, 경제적으로도 바람직하다. 이 전해 동박은, 돌기부의 저변의 면적이 평균 10 내지 500 ㎛2 정도인 것이 일반적이다.
조화면의 조도에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 조도가 커지면 접착제층의 형성이 어려워지거나, 가공시에 조도를 충분히 유지하는 것이 곤란해지는 경향이 있고, 조도가 지나치게 작아지면 충분한 도전성을 얻기 어려워지기 때문에, 최대 높이 Ry가 3 ㎛ 내지 35 ㎛인 것이 바람직하다. 또한, 조화면의 최대 높이 Ry는, 접착제층의 형성 용이성이나 가공시의 조도 유지성의 관점에서 30 ㎛ 이하가 바람직하고, 25 ㎛ 이하가 보다 바람직하다. 조화면의 바람직한 조도를 십점 평균 조도로 설정하는 경우, 조화면 십점 평균 조도 Rza는 30 ㎛ 이하가 바람직하고, 25 ㎛ 이하가 보다 바람직하고, 15 ㎛ 이하가 더욱 바람직하다.
접착제층 (2), (3)으로서는, 열가소성 재료나 열이나 빛에 의해 경화성을 나타내는 경화성 재료를 포함하여 형성되는 것을 폭넓게 적용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 접속 후의 내열성이나 내습성이 우수하기 때문에 접착제층이 경화성 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 경화성 재료로서는 열경화성 수지를 들 수 있으며, 공지된 것을 사용할 수 있다. 열경화성 수지로서는, 예를 들면 에폭시 수지, 페녹시 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도 접속 신뢰성의 관점에서, 에폭시 수지, 페녹시 수지 및 아크릴 수지 중 적어도 1개가 접착제층에 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 접착제층 (2), (3)은, 열경화성 수지와 이러한 열경화성 수지의 잠재 성 경화제를 포함하는 것이 바람직하다. 잠재성 경화제는, 열 및/또는 압력에 의한 반응 개시의 활성점이 비교적 명료하기 때문에, 가열 가압 공정을 동반하는 접속 방법에 바람직하다. 또한, 접착제를 (2), (3)은, 에폭시 수지와 에폭시 수지의 잠재성 경화제를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 잠재성 경화제를 함유한 에폭시계 접착제로 형성되는 접착제층은, 단시간 경화가 가능하고, 접속 작업성이 양호할 뿐만 아니라 분자 구조상 접착성이 우수하기 때문에 특히 바람직하다.
상기 에폭시 수지로서는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 F 노볼락형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 히단토인형 에폭시 수지, 이소시아누레이트형 에폭시 수지, 지방족 쇄상 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 에폭시 수지는 할로겐화될 수도 있고, 수소 첨가될 수도 있다. 이들 에폭시 수지는 2종 이상을 병용할 수도 있다.
잠재성 경화제로서는, 음이온 중합성의 촉매형 경화제, 양이온 중합성의 촉매형 경화제, 중부가형의 경화제 등을 들 수 있다. 이들은, 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물로서 사용할 수 있다. 이들 중에서 속경화성이 우수하고, 화학 당량적인 고려가 불필요하다는 점에서 음이온 또는 양이온 중합성의 촉매형 경화제가 바람직하다.
음이온 또는 양이온 중합성의 촉매형 경화제로서는, 예를 들면 제3급 아민류, 이미다졸류, 히드라지드계 화합물, 삼불화 붕소-아민 착체, 오늄염(술포늄염, 암모늄염 등), 아민이미드, 디아미노말레오니트릴, 멜라민 및 그의 유도체, 폴리아민의 염, 디시안디아미드 등을 들 수 있으며, 이들의 변성물도 사용하는 것이 가능하다. 중부가형의 경화제로서는, 폴리아민류, 폴리메르캅탄, 폴리페놀, 산 무수물 등을 들 수 있다.
음이온 중합성의 촉매형 경화제로서 제3급 아민류나 이미다졸류를 사용한 경우, 에폭시 수지는 160 ℃ 내지 200 ℃ 정도의 중온에서 수십초 내지 수시간 정도의 가열에 의해 경화시킨다. 이 때문에 가사(可使) 시간(포트 라이프)이 비교적 길어지기 때문에 바람직하다.
양이온 중합성의 촉매형 경화제로서는, 에너지선 조사에 의해 에폭시 수지를 경화시키는 감광성 오늄염(방향족 디아조늄염, 방향족 술포늄염 등이 주로 사용됨)이 바람직하다. 또한, 에너지선 조사 이외에 가열에 의해 활성화하여 에폭시 수지를 경화시키는 것으로서, 지방족술포늄염 등이 있다. 이러한 종류의 경화제는 속경화성이라는 특징을 갖기 때문에 바람직하다.
이들 경화제를 폴리우레탄계, 폴리에스테르계 등의 고분자 물질이나, 니켈, 구리 등의 금속 박막 및 규산칼슘 등의 무기물로 피복하여 마이크로 캡슐화한 것은, 가사 시간을 연장할 수 있기 때문에 바람직하다.
접착제층의 활성 온도는 40 내지 200 ℃가 바람직하고, 50 내지 150 ℃가 보다 바람직하다. 활성 온도가 40 ℃ 미만이면 실온(25 ℃)과의 온도차가 적고, 접속용 부재의 보존에 저온이 필요해지며, 한편 200 ℃를 초과하면 접속 부분 이외의 부재에 열 영향을 주기 쉬워진다. 또한, 접착제층의 활성 온도는 접착제층을 시료 로 하고, DSC(시차 주사 열량계)를 사용하여 실온으로부터 10 ℃/분으로 승온시켰을 때의 발열 피크 온도를 나타낸다.
또한, 접착제층의 활성 온도는, 저온측으로 설정하면 반응성은 향상되지만 보존성이 저하되는 경향이 있기 때문에, 이들을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. 즉, 본 실시 형태의 도전체 접속용 부재에 따르면, 접착제층의 활성 온도 이하의 열 처리에 의해 기판에 설치된 도전체 상에 임시 접속할 수 있으며, 금속박 및 접착제 부착 기판을 얻을 수 있다. 또한, 접착제층의 활성 온도를 상기한 범위로 설정함으로써, 접착제층의 보존성을 충분히 확보하면서 활성 온도 이상으로 가열한 경우 신뢰성이 우수한 접속을 실현하는 것이 용이해진다. 이에 따라, 임시 접속품을 통합한 후 일괄 경화시키는 등의 2 단계 경화가 보다 유효하게 실현 가능해진다. 또한, 상기한 바와 같은 임시 접속품을 제조하는 경우, 활성 온도 이하에서는 경화 반응에 따른 접착제층의 점도 상승이 거의 없기 때문에, 전극의 미세 요철로의 충전성이 우수하고, 제조 관리를 행하기 쉽다는 효과를 얻을 수 있다.
본 실시 형태의 도전체 접속용 부재는 금속박의 조화면의 조도를 사용하여 두께 방향의 도전성을 얻을 수 있지만, 접속시에 요철면의 수를 늘려 접촉 점수를 증가시킨다는 관점에서 접착제층이 도전 입자를 함유하는 것이 바람직하다.
도전 입자로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 금 입자, 은 입자, 구리 입자, 니켈 입자, 금 도금 니켈 입자, 금/니켈 도금 플라스틱 입자, 구리 도금 입자, 니켈 도금 입자 등을 들 수 있다. 또한, 도전 입자는, 접속시의 피착체 표면의 요철에 대한 도전 입자의 매립성의 관점에서, 밤송이 형상 또는 구상의 입자 형상을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 이러한 형상의 도전 입자는, 금속박이나 피착체 표면의 복잡한 요철 형상에 대해서도 매립성이 높고, 접속 후의 진동이나 팽창 등의 변동에 대하여 추종성이 높고, 접속 신뢰성을 보다 향상시키는 것이 가능해진다.
본 실시 형태에서 도전 입자는 입경 분포가 1 내지 50 ㎛ 정도, 바람직하게는 1 내지 30 ㎛의 범위인 것을 사용할 수 있다.
접착제층에 함유되는 도전 입자의 함유량은 접착제층의 접착성이 현저히 저하되지 않는 범위가 바람직하며, 예를 들면 접착제층의 전체 부피를 기준으로서 10 부피％ 이하, 바람직하게는 0.1 내지 7 부피％로 할 수 있다.
본 실시 형태의 도전체용 접속 부재에 있어서 상기 접착제층이 도전 입자를 포함하는 경우, 접착성 및 도전성을 고수준으로 양립시킨다는 관점에서, 접착제층이 형성되어 있는 조화면의 최대 높이를 Ry(㎛)로 했을 때, 도전 입자의 평균 입경 D(㎛)가 Ry 이하인 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 접속시에 접촉 점수를 늘려 저 저항화의 효과를 얻거나, 접속부에 기포의 혼입을 방지함으로써 접속 신뢰성을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 접착제층이 도전 입자를 포함하는 경우, 접착제층이 형성되어 있는 조화면의 십점 평균 조도를 Rza(㎛)로 하고, 접속되는 도전체의 접착제층과 접하는 면의 십점 평균 조도를 Rzb(㎛)로 했을 때, 도전 입자의 최대 입경 rmax(㎛)가 Rza와 Rzb의 합계 이하인 것이 바람직하고, 도전 입자의 최대 입경 rmax(㎛)가 Rza 이하인 것이 보다 바람직하다. 도전 입자의 최대 입경을 접속해야 하는 도전체의 표면 조도 및 금속박의 표면 조도에 따라 상기한 바와 같이 설정함으로써, 보다 넓은 입경 분포(예를 들면 1 내지 50 ㎛, 바람직하게는 1 내지 30 ㎛의 범위)를 갖는 도전 입자를 사용하면서 충분한 접착성과 우수한 도전성을 얻는 것이 가능해지고, 이러한 종류의 용도에 다용되는 균일한 입경의 도전 입자를 사용하는 경우에 비해 보다 저비용으로 접속 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 도전체용 접속 부재에 있어서는, 더욱 고수준의 접속 신뢰성을 달성한다는 관점에서 상기 접착제층이 잠재성 경화제 및 도전 입자를 포함하고, 접착제층이 형성되어 있는 조화면의 최대 높이를 Ry(㎛)로 했을 때, 도전 입자의 평균 입경 D(㎛)가 Ry 이하이고, 접착제층이 형성되어 있는 조화면의 십점 평균 조도를 Rza(㎛)로 하고, 접속되는 도전체의 접착제층과 접하는 면의 십점 평균 조도를 Rzb(㎛)로 했을 때, 도전 입자의 최대 입경 rmax(㎛)가 Rza와 Rzb의 합계 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태의 도전체용 접속 부재에 있어서 접착제층이 잠재성 경화제를 포함하는 경우, 접착제층이 형성되어 있는 조화면의 최대 높이를 Ry(㎛)로 했을 때, 잠재성 경화제의 평균 입경 Dc(㎛)가 Ry 이하인 것이 바람직하다. 잠재성 경화제의 평균 입경을 조화면의 최대 높이 이하로 함으로써, 보관 중의 도전체 접속용 부재에 압력이 가해졌을 때 잠재성 경화제의 기능이 저하되는 것을 억제할 수 있고, 도전체 접속용 부재의 보존 안정성을 충분히 확보하면서 접착성의 향상을 도 모하는 것이 가능해진다. 특히, 상기한 조건은, 도전체 접속용 부재를 테이프 권중체로 하는 경우의 보존 안정성의 확보에 유효하다.
또한, 접착제층이 잠재성 경화제와 도전 입자를 포함하는 경우, 잠재성 경화제의 평균 입경 Dc가 도전 입자의 평균 입경 D보다 작은 것이 보존성의 향상이나, 접착제층의 표면이 보다 평활해지기 때문에 접착성 및 도전성의 양립을 얻는다는 관점에서 보다 바람직하다. 또한, 본 명세서에서 도전 입자의 평균 입경 D는, 다음의 수학식 1에 의해 구해지는 값을 의미한다. 또한, 잠재성 경화제의 평균 입경 Dc 에 대해서도 동일하게 하여 구해지는 값을 의미한다.
Figure 112009041574521-pct00001
여기서, 식 중 n은 최대 직경이 d가 되는 입자의 수를 나타낸다. 입경의 측정 방법으로서는, 일반적으로 이용되는 전자 현미경이나 광학 현미경, 콜터 카운터, 광 산란법 등을 들 수 있다. 또한, 입자가 종횡비를 갖는 경우, d는 중심 직경을 이용한다. 또한, 본 발명에서는, 전자 현미경에 의해 최저 10개 이상의 입자에 대하여 측정하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에서, 접착제층의 두께는 조화면의 저부(底部)(오목부)로부터의 평균적인 거리를 기준으로서 적절하게 설정된지만, 접착성의 면에서는 두꺼운 것이 바람직하고, 도전성의 면에서는 얇은 것이 바람직하다. 양 특성을 고려하면, 접착제층의 두께는 5 내지 50 ㎛ 정도가 바람직하고, 접속 신뢰성을 보다 향상시키는 점에서 9 내지 45 ㎛가 보다 바람직하다.
또한, 본 실시 형태의 도전체 접속용 부재에 있어서, 접착제층의 두께 t(㎛)는 접속하는 도전체의 표면 상태에 따라 설정하는 것이 바람직하다. 이하, 도전체의 표면 상태를 크게 3 가지로 나누고, 각각의 경우에 바람직한 접착제층의 두께에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 3 내지 5는, 접속되는 전극의 표면 조도 및 금속박의 조화면의 표면 조도와, 접착제층의 두께의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은, 접속되는 도전체가 거의 평활한 피착면 (7a)를 갖는 전극 (6a)인 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 5는, 접속되는 도전체가 금속박의 조화면의 최대 높이 Ry와 동일한 정도의 조도의 피착면 (7c)를 갖는 전극 (6c)인 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 4는, 접속되는 도전체가 도 3에 나타낸 거의 평활한 피착면 (7a)와, 도 5에 나타낸 금속박의 조화면의 최대 높이 Ry와 동일한 정도의 조도의 피착면 (7c)의 중간 레벨의 조도인 피착면 (7b)를 갖는 전극 (6b)인 경우를 나타내고 있다.
도 3의 경우, 금속박 (1)의 조화면의 돌기와 피착면 (7a)가 접촉했을 때, 피착면 (7a)의 저부 (9a)와 금속박 (1)의 조화면의 저부 (8) 사이가 충분히 접착제로 충전되도록, 접착제층의 두께 ta(㎛)를 금속박의 조화면의 최대 높이 Ry(㎛)와 거의 동일하게 설정하는 것이 바람직하다. 구체적으로 접착제층의 두께 ta는, 도전체의 접착제층과 접하는 면의 최대 높이(㎛)와 거의 동일한 값(ta/Ry=약 1.0이 되는 값)을 중심값으로 하고, 그 전후에 안전폭을 설치하여 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 안전폭은, 예를 들면 접속되는 도전체로서의 전극면의 형상 및 조도, 금속박의 조도 및 형상, 접착제층의 유동 특성, 및 접속시의 접착제가 비어져 나오는 양 등의 인자를 고려하여 설정할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 안전폭의 범위를 상기 ta/Ry가 0.7 내지 1.2 정도의 범위 내가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 이 경우, 금속박의 조화면의 요철을 활용하기 쉬워지기 때문에 바람직하다.
도 4의 경우, 금속박 (1)의 조화면의 돌기와 피착면 (7b)가 접촉했을 때, 피착면 (7b)의 저부 (9b)와 금속박 (1)의 조화면의 저부 (8) 사이가 충분히 접착제로 충전되도록, 접착제층의 두께 tb(㎛)를 금속박의 조화면의 최대 높이 Ry(㎛)의 1 내지 2배로 설정하는 것이 바람직하다.
도 5의 경우, 금속박 (1)의 조화면의 돌기와 피착면 (7c)가 접촉했을 때, 피착면 (7c)의 저부 (9c)와 금속박 (1)의 조화면의 저부 (8) 사이가 충분히 접착제로 충전되도록, 접착제층의 두께 tc(㎛)를 금속박의 조화면의 최대 높이 Ry(㎛)의 2 내지 3배로 설정하는 것이 바람직하다.
도 3에 나타낸 경우나 비정형적인 미소 요철의 접촉에 의해 도전성이 얻어지는 도 4 및 도 5에 나타낸 경우 등과 같은 도전체의 표면 조도의 영향, 및 접착제의 유동성 등을 고려하면, 접착제층이 형성되어 있는 상기 조화면의 최대 높이를 Ry(㎛)로 했을 때, 접착제층의 두께 t(㎛)가 Ry의 3배 이하인 것이 고접속 신뢰성을 얻는 점에서 바람직하고, 0.7 내지 3배인 것이 보다 바람직하다. 접착제층의 두께 t(㎛)가 Ry의 3배를 초과하면, 충분한 도전성이 얻어지기 어렵다. 또한, 접착제층의 두께 t(㎛)가 Ry의 0.7배 미만이면, 충분한 접착성이 얻어지기 어렵다.
또한, 상기한 바와 같이 금속박의 조화면의 최대 높이를 기준으로서 접착제 층의 두께를 설정함으로써 고접속 신뢰성이 얻어지기 쉬워지는 이유는, 금속박과 도전체의 간격이 금속박의 표면에서의 요철 조도의 고저차가 가장 큰 부분, 즉 Ry에 크게 의존하기 때문에, 이 Ry를 지표로서 접착제층의 두께를 설정함으로써, 도전체의 표면 상태에 변동이 있는 경우에도 충전성 및 도전성을 보다 확실하면서도 용이하게 양립할 수 있기 때문이라고 본 발명자들은 생각한다.
접착제층 (2), (3)에는, 상기 성분 이외에 경화제, 경화 촉진제 및 도전체가 설치되어 있는 기재와의 접착성이나 습윤성을 개선하기 위해, 실란계 커플링제, 티타네이트계 커플링제나 알루미네이트계 커플링제 등의 개질 재료, 도전 입자의 분산성을 향상시키기 위해 인산칼슘이나 탄산칼슘 등의 분산제, 은이나 구리 마이그레이션 등을 억제하기 위한 킬레이트 재료 등을 함유시킬 수 있다.
이상 설명한 본 실시 형태의 도전체 접속용 부재는, 도전체 상에 배치하여 가열 가압함으로써, 금속박과 도전체를 접착하면서, 통전시에는 금속박 및 도전체 사이에서 10-1 Ω/㎠ 이하 정도의 저 저항성을 나타내는 도통을 달성하는 것이 가능하다.
본 실시 형태의 도전체 접속용 부재는, 태양 전지셀끼리를 복수개 직렬 및/또는 병렬로 접속하기 위한 접속용 부재로서 바람직하다.
이어서, 본 실시 형태의 도전체 접속용 부재를 사용하는 도전체의 접속 방법에 대하여 설명한다.
제1 실시 형태에 따른 도전체의 접속 방법은, 도전체 접속용 부재 (10)을 사 용하여 서로 떨어져 있는 제1 도전체와 제2 도전체를 전기적으로 접속하는 방법이며, 도전체 접속용 부재 (10)의 일부와 제1 도전체를 도전체 접속용 부재 (10)의 조화면 (1a) 및 제1 도전체가 제1 접착제층 (2)를 통해 대향하도록 배치하고, 이들을 가열 가압하여 금속박 (1)과 제1 도전체를 전기적으로 접속함과 동시에 접착하는 제1 단계와, 도전체 접속용 부재 (10)의 다른 부분과 제2 도전체를 도전체 접속용 부재 (10)의 조화면 (1b) 및 제2 도전체가 제2 접착제층 (3)을 통해 대향하도록 배치하고, 이들을 가열 가압하여 금속박 (1)과 제2 도전체를 전기적으로 접속함과 함께 접착하는 제2 단계를 갖는다. 이에 따라, 제1 도전체와 제2 도전체가 도전체에 접착된 금속박 (1)을 통해 전기적으로 접속된다. 본 실시 형태의 도전체의 접속 방법은, 예를 들면 태양 전지셀끼리를 복수개 직렬로 접속하는 데 바람직하다.
또한, 상기한 제1 단계 및 제2 단계는 동시에 행할 수도 있고, 제1 단계, 제2 단계의 순서 또는 그 반대의 순서로 행할 수도 있다. 또한, 상기 제2 단계가 도전체 접속용 부재 (10)의 다른 부분과 제2 도전체를 도전체 접속용 부재 (10)의 조화면 (1a) 및 제2 도전체가 제1 접착제층 (2)를 통해 대향하도록 배치하고, 이들을 가열 가압하여 금속박 (1)과 제2 도전체를 전기적으로 접속함과 동시에 접착하는 것일 수도 있다. 이 경우, 예를 들면, 태양 전지셀끼리를 복수개 병렬로 접속하는 경우 등에 바람직하다.
또한, 제2 실시 형태에 따른 도전체의 접속 방법은, 도전체 접속용 부재 (20)을 사용하여 서로 떨어져 있는 제1 도전체와 제2 도전체를 전기적으로 접속하는 방법이며, 도전체 접속용 부재 (20)의 일부와 제1 도전체를 도전체 접속용 부재 (20)의 조화면 (1a) 및 제1 도전체가 제1 접착제층 (2)를 통해 대향하도록 배치하고, 이들을 가열 가압하여 금속박 (1)과 제1 도전체를 전기적으로 접속함과 동시에 접착하는 제1 단계와, 도전체 접속용 부재 (20)의 다른 부분과 제2 도전체를 도전체 접속용 부재 (20)의 조화면 (1a) 및 제2 도전체가 제1 접착제층 (2)를 통해 대향하도록 배치하고, 이들을 가열 가압하여 금속박 (1)과 제2 도전체를 전기적으로 접속함과 동시에 접착하는 제2 단계를 갖는다. 이에 따라, 제1 도전체와 제2 도전체가 도전체에 접착된 금속박 (1)을 통해 전기적으로 접속된다. 또한, 상기한 제1 단계 및 제2 단계는 동시에 행할 수도 있고, 제1 단계, 제2 단계의 순서 또는 그 반대의 순서로 행할 수도 있다. 본 실시 형태의 도전체의 접속 방법은, 예를 들면 태양 전지셀끼리를 복수개 병렬로 접속하는 경우 등에 바람직하다.
상기한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 따른 도전체의 접속 방법에서의 도전체로서는, 예를 들면 태양 전지셀의 버스 전극, 전자파 실드의 실드 배선이나 어스 전극, 쇼트 모드 용도의 반도체 전극이나 디스플레이 전극 등을 들 수 있다.
태양 전지셀의 버스 전극으로서는, 전기적 도통을 얻을 수 있는 공지된 재질로서 일반적인 은을 함유한 유리 페이스트나 접착제 수지에 각종 도전 입자를 분산시킨 은 페이스트, 금 페이스트, 카본 페이스트, 니켈 페이스트, 알루미늄 페이스트 및 소성이나 증착에 의해 형성되는 ITO 등을 들 수 있지만, 내열성, 도전성, 안정성, 비용의 관점에서 은을 함유한 유리 페이스트 전극이 바람직하게 사용된다. 또한, 태양 전지셀의 경우, Si의 단결정, 다결정, 비결정 중 적어도 하나 이상으로 이루어지는 반도체 기판 상에, 스크린 인쇄 등에 의해 Ag 전극과 Al 전극이 각각 설치되는 것이 중요하다. 이 때, 전극 표면은 일반적으로 3 내지 30 ㎛의 요철을 갖고 있는 경우가 있다. 특히, 태양 전지셀에 형성되는 전극은 최대 높이 Ry에서 30 ㎛ 정도, 십점 평균 조도 Rz에서 2 내지 30 ㎛ 정도, 일반적으로도 2 내지 18 ㎛로 거친 경우가 많다.
또한, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 따른 도전체의 접속 방법에서 상기 접착제층이 도전 입자를 포함하는 경우, 접착성 및 도전성을 고수준으로 양립시킨다는 관점에서, 접착제층이 형성되어 있는 조화면의 최대 높이를 Ry(㎛)로 했을 때, 도전 입자의 평균 입경 D(㎛)가 Ry 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 접착제층이 도전 입자를 포함하는 경우, 접착제층이 형성되어 있는 조화면의 십점 평균 조도를 Rza(㎛)로 하고, 접속되는 도전체의 접착제층과 접하는 면의 십점 평균 조도를 Rzb(㎛)로 했을 때, 도전 입자의 최대 입경 rmax(㎛)가 Rza와 Rzb의 합계 이하인 것이 바람직하고, 도전 입자의 최대 입경 rmax(㎛)가 Rza 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 접착제층이 형성되어 있는 조화면의 최대 높이를 Ry(㎛)로 했을 때, 접착제층의 두께 t(㎛)가 Ry의 3배 이하인 것이 고접속 신뢰성을 얻는 점에서 바람직하고, 0.7 내지 3배인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 따른 도전체의 접속 방법에서는 더욱 고수준의 접속 신뢰성을 달성한다는 관점에서, 상기 접착제층이 잠재성 경화제 및 도전 입자를 포함하고, 접착제층이 형성되어 있는 조화면의 최대 높이를 Ry(㎛)로 했을 때, 도전 입자의 평균 입경 D(㎛)가 Ry 이하이고, 접착제층이 형성되어 있는 조화면의 십점 평균 조도를 Rza(㎛)로 하고, 접속되는 도전체의 접착제층과 접하는 면의 십점 평균 조도를 Rzb(㎛)로 했을 때, 도전 입자의 최대 입경 rmax(㎛)가 Rza와 Rzb의 합계 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 접착제층이 잠재성 경화제를 포함하는 경우, 접착제층이 형성되어 있는 상기 조화면의 최대 높이를 Ry(㎛)로 했을 때, 잠재성 경화제의 평균 입경 Dc(㎛)가 Ry 이하인 것이 바람직하다.
가열 온도 및 가압 압력의 조건은 금속박과 도전체 사이의 전기적 접속을 확보할 수 있으며, 도전체 및 금속박이 접착제층에 의해 접착되는 범위이면 특별히 제한되지 않는다. 또한, 이 가압 및 가열의 다양한 조건은, 사용하는 용도, 접착제층 중의 각 성분, 도전체가 설치되어 있는 기재의 재료 등에 따라 적절하게 선택된다. 예를 들면, 접착제층이 열경화성 수지를 포함하는 것인 경우, 가열 온도는 열경화성 수지가 경화되는 온도인 것이 바람직하다. 또한, 가압 압력은 도전체 및 금속박 사이가 충분히 밀착되고, 도전체나 금속박 등이 손상되지 않는 범위인 것이 바람직하다. 또한, 가열ㆍ가압 시간은, 도전체가 설치되어 있는 기재 등에 지나치게 열이 전반(傳搬)되어, 이들의 재료가 손상되거나 변질되지 않는 시간인 것이 바람직하다. 구체적으로, 가압 압력은 0.1 MPa 내지 10 MPa, 가열 온도는 100 ℃ 내지 220 ℃, 가열 가압 시간은 60초 이하가 바람직하다. 또한, 이들 조건은, 저압, 저온, 단시간인 것이 보다 바람직하다.
도 6은, 본 발명에 따른 접속 구조를 나타내는 모식 단면도이다. 도 6에 나타낸 접속 구조 (30)은, 본 실시 형태의 도전성 접속용 부재 (20)(접착제 부착 금 속박 테이프)의 일부분과 도전체인 전극을 도전체 접속용 부재의 조화면 및 전극이 접착제층을 통해 대향하도록 배치하고, 이들을 가열 가압함으로써 얻어진 것이며, 도전성 접속용 부재 (20)의 금속박 (1)의 조화면의 돌기 부분의 일부가 전극 (6)의 돌기부와 직접 접촉함과 동시에 금속박 (1) 및 전극 (6)이 접착제층 (2)의 경화물 (2a)에 의해 접착된 구조를 갖고 있다. 또한, 접속 구조 (30)에서는, 금속박 (1)의 조화면의 돌기 부분의 일부와 전극 (4)의 돌기부의 접촉 뿐만 아니라, 도전 입자 (5)에 의한 접촉점이 증가하고 있다. 이러한 접속 구조에 따르면, 금속박 (1) 및 전극 (6)의 피착면 (7)이 접착제의 접착력이나 경화 수축력 등에 의해 고정 유지됨으로써, 금속박 (1) 및 전극 (6) 사이에서 얻어진 도전성이 안정적으로 유지되어, 도전체끼리의 접속 신뢰성을 충분하게 할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시 형태의 도전체 접속용 부재는, 태양 전지셀끼리를 복수개 직렬 및/또는 병렬로 접속하기 위한 접속 부재로서 바람직하다. 태양 전지는, 태양 전지셀을 복수개 직렬 및/또는 병렬로 접속하고, 내환경성을 위해 강화 유리 등에 끼워 간극을 투명성이 있는 수지에 의해 매립된 외부 단자를 구비한 태양 전지 모듈을 포함하여 구성된다.
여기서, 도 7은, 본 실시 형태의 태양 전지 모듈의 주요부를 나타내는 모식도이고, 복수의 태양 전지셀이 서로 배선 접속된 구조의 개략도를 나타내고 있다. 도 7(a)는 태양 전지 모듈의 표면측을 나타내고, 도 7(b)는 이면측을 나타내고, 도 7(c)는 측면측을 나타낸다.
도 7(a) 내지 (c)에 나타낸 바와 같이, 태양 전지 모듈 (100)은 반도체 웨이 퍼 (11)의 표면측에 그리드 전극 (12) 및 버스 전극(표면 전극) (14a)가, 이면측에 이면 전극 (13) 및 버스 전극(표면 전극) (14b)가 각각 형성된 태양 전지셀이 배선 부재 (10a)에 의해 복수개 서로 접속되어 있다. 또한, 배선 부재 (10a)의 한쪽 단부가 표면 전극으로서의 버스 전극 (14a)와, 다른쪽 단부가 표면 전극으로서의 버스 전극 (14b)와 접속되어 있다. 또한, 배선 부재 (10a)는, 도전성 접속용 부재 (10)을 사용하여 설치된 것이다. 구체적으로는, 도전성 접속용 부재 (10)의 한쪽 단부측을 버스 전극 (14a) 상에 도전체 접속용 부재 (10)의 조화면 (1a) 및 버스 전극 (14a)가 제1 접착제층 (2)를 통해 대향하도록 배치하고, 이들을 대향 방향으로 가열 가압하고, 도전성 접속용 부재 (10)의 다른쪽 단부측을 버스 전극 (14b) 상에 도전체 접속용 부재 (10)의 조화면 (1b) 및 버스 전극 (14b)가 제2 접착제층 (3)을 통해 대향하도록 배치하고, 이들을 대향 방향으로 가열 가압함으로써 배선 부재 (10a)가 설치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 금속박 (1) 및 버스 전극 (14a), 금속박 (1) 및 버스 전극 (14b)가 도전 입자를 개재하여 접속될 수도 있다.
또한, 도 8은, 도 7(c)에 나타낸 태양 전지 모듈의 VIII-VIII선에 따른 단면도이다. 또한, 도 8에는 반도체 웨이퍼 (11)의 표면측만을 나타내고, 이면측의 구성에 대하여 생략하였다. 본 실시 형태의 태양 전지 모듈은, 도전성 접속용 부재 (10)의 한쪽 단부측을 버스 전극 (14a) 상에 배치하여 가열 가압하는 공정을 거쳐서 제조되고 있으며, 금속박 (1) 및 버스 전극 (14a)가 전기적으로 접속됨과 동시에 버스 전극 (14a)의 표면 조도부에 충전된 접착제층 (2)의 경화물 (2a)에 의해 접착된 구조를 갖고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 금속박 (1)의 버스 전극 (14a)와 접하는 면 이외의 부분이 접착제의 경화물(바람직하게는 수지)에 의해 피복되어 있다. 구체적으로는, 금속박 (1)의 버스 전극 (14a)와 접하는 면의 반대측면은, 제2 접착제층 (3)의 경화물 (3a)에 의해 피복되고, 금속박 (1)의 측면은 접속시의 가열 가압에서 비어져 나온 접착제(잉여 접착제)의 경화물 (15)에 의해 피복되어 있다. 이러한 구조에 따르면, 금속박과 다른 도전 부재의 접촉에 의한 전기적인 단락(쇼트)을 유효하게 방지할 수 있으며, 금속박의 부식을 방지할 수 있기 때문에 금속박의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태와 같이 도전성 접속용 부재 (10)이 테이프상인 경우, 부재의 폭이 길이 방향에 비해 매우 작기 때문에 금속박의 측면 방향으로 접착제가 비어져 나오는 것을 많게 할 수 있으며, 접속부의 강도를 보강하는 효과가 얻어지기 쉽다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되지 않는다. 본 발명은, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.
본 발명의 도전체 접속용 부재는, 상술한 태양 전지를 제조할 때 뿐만 아니라, 예를 들면 전자파 실드, 탄탈 콘덴서 등의 쇼트 모드, 알루미늄 전해 콘덴서, 세라믹 컨덴서, 파워 트랜지스터, 각종 센서, MEMS 관련 재료, 디스플레이 재료의 인출 배선 부재 등을 제조하는 때에도 바람직하게 사용할 수 있다.
이하, 실시예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되지 않는다.
(실시예 1)
(1) 접착제 부착 금속박 테이프(도전체 접속용 부재)의 제조
필름 형성재로서의 페녹시 수지(Inchem사 제조, 상품명: PKHA, 분자량 25000의 고분자량 에폭시 수지) 50 g 및 에폭시 수지(닛본 가야꾸 가부시끼가이샤 제조, 상품명 "EPPN") 20 g을 아세트산에틸 175 g에 용해하여, 용액을 얻었다. 이어서, 잠재성 경화제로서 이미다졸계 마이크로 캡슐을 액상 에폭시 수지에 분산시킨 마스터 배치형 경화제(아사히 가세이 고교 가부시끼가이샤 제조, 상품명 "노바큐어", 평균 입경 2 ㎛) 5 g을 상기 용액에 첨가하여, 고형분 30 질량％의 접착제층 형성용 도포액을 얻었다. 또한, 이 도포액의 활성 온도는 120 ℃였다.
이어서, 상기 접착제층 형성용 도포액을 롤 코터를 사용하여, 양면 조화 전해 동박(두께: 35 ㎛, 표면의 십점 평균 표면 조도 Rza: 12 ㎛, 최대 높이 Ry: 13 ㎛)의 양면에 도포하고, 이것을 110 ℃에서 5분간 건조하여 두께 14 ㎛의 접착제층을 형성하고, 적층체를 얻었다.
이어서, 상기 적층체를 접착제층 상에 세퍼레이터로서 폴리에틸렌 필름을 롤상으로 권취하여, 권취물을 얻었다. 이 권취물을 폭 2.0 ㎜로 재단함으로써, 접착제 부착 금속박 테이프를 얻었다.
(2) 도전성 접착제 부착 금속박 테이프를 사용한 태양 전지셀의 접속
실리콘 웨이퍼의 표면 상에, 은 유리 페이스트로 형성되는 표면 전극(폭 2 ㎜×길이 15 ㎝, 십점 평균 표면 조도 Rzb: 2 ㎛, 최대 높이 Ry: 13 ㎛)을 설치한 태양 전지셀(두께: 150 ㎛, 크기 15 ㎝×15 ㎝)을 준비하였다.
이어서, 상기에서 얻어진 접착제 부착 금속박 테이프를 태양 전지셀의 표면 전극에 위치 정렬하고, 압착 툴(장치명 AC-S300, 닛까 세쯔비 엔지니어링사 제조)을 사용하여 170 ℃, 2 MPa, 20초로 가열 가압함으로써 접착을 행하였다. 이렇게 하여, 태양 전지셀의 표면 전극에 전해 동박에 의한 배선 부재가 도전성 접착 필름을 통해 접속된 접속 구조를 얻었다.
(실시예 2)
접착제층 형성용 도포액에 입경 분포폭이 1 내지 12 ㎛(평균 입경: 7 ㎛)인 밤송이 형상의 Ni 분말을 2 부피％ 첨가한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 접착제 부착 금속박 테이프를 얻었다. 이어서, 이 접착제 부착 금속박 테이프를 사용하여, 실시예 1과 동일하게 하여 접속 구조를 얻었다. 또한, 첨가한 도전 입자는 입경의 균일화 처리가 행해지지 않은 것이며, 상기한 바와 같이 넓은 입경 분포를 갖는 것이다.
(실시예 3)
금속박으로서 두께 100 ㎛의 한쪽 면 조화 동박(조화면의 십점 평균 표면 조도 Rza: 12 ㎛, 최대 높이 Ry: 13 ㎛)을 사용하고, 이 동박의 조화면에 접착제층을 설치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 접착제 부착 금속박 테이프를 얻었다. 이어서, 이 접착제 부착 금속박 테이프를 표면 전극 상에 조화면과 표면 전극이 대향하도록 위치 정렬하고, 실시예 1과 동일하게 하여 접속 구조를 얻었다.
(실시예 4)
금속박으로서 두께 20 ㎛의 한쪽 면 조화 알루미늄박(조화면의 십점 평균 표면 조도 Rza: 12 ㎛, 최대 높이 Ry: 13 ㎛)을 사용하고, 이 알루미늄 박의 조화면에 접착제층을 설치한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 접착제 부착 금속박 테이프를 얻었다. 이어서, 이 접착제 부착 금속박 테이프를 표면 전극 상에 조화면과 표면 전극이 대향하도록 위치 정렬하고, 실시예 1과 동일하게 하여 접속 구조를 얻었다.
(실시예 5)
금속박으로서 두께 75 ㎛의 양면 조화 전해 동박(표면의 십점 평균 표면 조도 Rza: 2 ㎛, 최대 높이 Ry: 3 ㎛)을 사용하고, 접착제층의 두께를 9 ㎛로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 접착제 부착 금속박 테이프를 얻었다. 이어서, 이 접착제 부착 금속박 테이프를 사용하여, 실시예 1과 동일하게 하여 접속 구조를 얻었다.
(실시예 6)
금속박으로서 두께 75 ㎛의 양면 조화 전해 동박(표면의 십점 평균 표면 조도 Rza: 9 ㎛, 최대 높이 Ry: 10 ㎛)을 사용하고, 접착제층의 두께를 18 ㎛로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 접착제 부착 금속박 테이프를 얻었다. 이어서, 이 접착제 부착 금속박 테이프를 사용하여, 실시예 1과 동일하게 하여 접속 구조를 얻었다.
(실시예 7)
금속박으로서 두께 75 ㎛의 양면 조화 전해 동박(표면의 십점 평균 표면 조도 Rza: 20 ㎛, 최대 높이 Ry: 25 ㎛)을 사용하고, 접착제층의 두께를 20 ㎛로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 접착제 부착 금속박 테이프를 얻었다. 이어서, 이 접착제 부착 금속박 테이프를 사용하여, 실시예 1과 동일하게 하여 접속 구조를 얻었다.
(실시예 8)
금속박으로서 두께 75 ㎛의 양면 조화 전해 동박(표면의 십점 평균 표면 조도 Rza: 20 ㎛, 최대 높이 Ry: 25 ㎛)을 사용하고, 접착제층의 두께를 45 ㎛로 하고, 잠재성 경화제의 평균 입경(캡슐 직경)을 4 ㎛로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 접착제 부착 금속박 테이프를 얻었다. 또한, 도포액의 활성 온도는 115 ℃였다. 이어서, 이 접착제 부착 금속박 테이프를 사용하여, 태양 전지셀로서 실리콘 웨이퍼의 표면 상에 은 유리 페이스트로 형성되는 표면 전극(폭 2 ㎜×길이 15 ㎝, 십점 평균 표면 조도 Rzb: 18 ㎛, Ry: 20 ㎛)을 설치한 태양 전지셀(두께: 150 ㎛, 크기 15 ㎝×15 ㎝)을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 접속 구조를 얻었다.
(실시예 9)
실시예 8에서의 접착제층 형성용 도포액에 입경 분포폭이 1 내지 12 ㎛(평균 입경: 7 ㎛, 분급 없음)의 도금 플라스틱 입자(폴리스티렌계 입자의 표면을 Ni/Au로 피복)를 2 부피％ 첨가한 것 이외에는, 실시예 8과 동일하게 하여 접착제 부착 금속박 테이프를 얻었다. 이어서, 이 접착제 부착 금속박 테이프를 사용하여, 실 시예 8과 동일하게 하여 접속 구조를 얻었다.
(참고예 1)
금속박으로서 두께 75 ㎛의 양면 조화 전해 동박(표면의 십점 평균 표면 조도 Rza: 12 ㎛, 최대 높이 Ry: 13 ㎛)을 사용하고, 접착제층의 두께를 52 ㎛로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 접착제 부착 금속박 테이프를 얻었다. 이어서, 이 접착제 부착 금속박 테이프를 사용하여, 실시예 1과 동일하게 하여 접속 구조를 얻었다.
(비교예 1)
금속박으로서 두께 35 ㎛의 평활 전해 동박(표면의 십점 평균 표면 조도 Rza: 0.2 ㎛, 최대 높이 Ry: 0.3 ㎛)을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 접착제 부착 금속박 테이프를 얻었다. 이어서, 이 접착제 부착 금속박 테이프를 사용하여, 실시예 1과 동일하게 하여 접속 구조를 얻었다.
<평가>
상기 실시예 1 내지 9, 참고예 1 및 비교예 1의 접속 구조에 대하여, 델타 F.F.를 하기와 같이 하여 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[델타 F.F.]
얻어진 접속 구조의 IV 곡선을, 솔라 시뮬레이터(와콤 덴소샤 제조, 상품명 "WXS-155S-10", AM: 1.5 G)를 사용하여 측정하였다. 또한, 접속 구조를 85 ℃, 85 ％RH의 고온고습 분위기하에 1500 시간 동안 정치한 후, 마찬가지로 IV 곡선을 측정하였다. 각각의 IV 곡선으로부터 F.F를 각각 도출하고, 고온고습 분위기하에 정 치하기 전의 F.F로부터 고온고습 조건하에 정치한 후의 F.F.를 뺀 값인 [F.F.(0 h)-F.F.(1500 h)]를 델타(F.F.)로 하고, 이것을 평가 지표로서 사용하였다. 또한, 일반적으로 델타(F.F.)의 값이 0.2 이하이면 접속 신뢰성이 양호하다고 판단된다.
Figure 112009041574521-pct00002
실시예 1 내지 9 및 참고예 1에서는 전극/접착제층/배선 부재(금속박)의 위치 정렬이 용이하고, 접속 온도가 종래의 땜납 접속 온도보다 저온(170 ℃)이고, 기판의 변형도 관찰되지 않았다. 또한, 접착제층의 두께 t와, 이 접착제층이 설치되어 있는 금속박 조화면의 최대 높이 Ry의 비 t/Ry가 0.8 내지 3인 접착제 부착 금속박 테이프에 의해 제조된 실시예 1 내지 9의 접속 구조는, 모두 충분히 작은 델타(F.F.)를 나타내고 있고, 접속 신뢰성이 우수하다는 것을 알 수 있었다. 한편, t/Ry가 4인 접착제 부착 금속박 테이프에 의해 제조된 참고예 1의 접속 구조는, 초기 도통이 얻어지고 어렵고, 델타 F.F.도 커지는 경향이 있었다. 또한, 평활 전해 동박을 사용하여 얻어진 비교예 1의 접속 구조는 초기 도통이 얻어지지 않았다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 전극과 배선 부재의 접속을 하나의 공정으로 행할 수 있으며, 태양 전지셀끼리를 전기적으로 접속하는 경우의 접속 공정의 간략화를 도모할 수 있음과 동시에, 땜납을 이용하는 경우에 비해 보다 저온(특히, 200 ℃ 이하)에서의 접속이 가능하고, 태양 전지셀로의 열적 손상을 적게 할 수 있는 접착제 부착 금속박 테이프를 제공할 수 있다. 또한, 이러한 접착제 부착 금속박 테이프를 사용함으로써, 고신뢰성을 갖는 태양 전지 모듈을 생산성 양호하게 제조하는 것이 가능해진다.
본 발명에 따르면, 서로 떨어져 있는 도전체끼리를 전기적으로 접속하는 경우의 접속 공정의 간략화를 도모할 수 있음과 동시에, 우수한 접속 신뢰성을 얻는 것을 가능하게 하는 도전체 접속용 부재를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르 면, 우수한 생산성과 높은 접속 신뢰성을 양립할 수 있는 접속 구조 및 태양 전지 모듈을 제공할 수 있다.

Claims (15)

  1. 주면의 적어도 한쪽에 조(粗)화면을 갖는 금속박과, 상기 금속박의 상기 조화면 상에 형성된 접착제층을 구비하는 도전체 접속용 부재 및 도전체를, 상기 도전체 접속용 부재의 상기 조화면 및 상기 도전체가 상기 접착제층을 통해 대향하도록 배치하고,
    이들을 가열 가압함으로써 얻어지는, 상기 금속박과 상기 도전체가 전기적으로 접속되어 있음과 동시에 접착된 접속 구조이며,
    상기 도전체의 상기 금속박과 접속되는 면이 표면 조도를 갖고,
    상기 도전체의 표면 조도부의 돌기와, 상기 금속박의 상기 조화면의 돌기가 접촉되어 있는 접속 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접착제층이 형성되어 있는 상기 조화면의 최대 높이를 Ry(㎛)로 했을 때에, 상기 접착제층의 두께 t(㎛)가 상기 Ry의 3배 이하인 접속 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접착제층이 잠재성 경화제를 포함하는 접속 구조.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접착제층이 도전 입자를 포함하는 접속 구조.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접착제층이 도전 입자를 포함하고,
    상기 접착제층이 형성되어 있는 상기 조화면의 최대 높이를 Ry(㎛)로 했을 때, 상기 도전 입자의 평균 입경 D(㎛)가 상기 Ry 이하인 접속 구조.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접착제층이 도전 입자를 포함하고,
    상기 접착제층이 형성되어 있는 상기 조화면의 십점 평균 조도를 Rza(㎛)로 하고, 접속되는 도전체의 상기 접착제층과 접하는 면의 십점 평균 조도를 Rzb(㎛)로 했을 때, 상기 도전 입자의 최대 입경 rmax(㎛)가 상기 Rza와 상기 Rzb의 합 이하인 접속 구조.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접착제층이 잠재성 경화제 및 도전 입자를 포함하고,
    상기 접착제층이 형성되어 있는 상기 조화면의 최대 높이를 Ry(㎛)로 했을 때에, 상기 도전 입자의 평균 입경 D(㎛)가 상기 Ry 이하이며,
    상기 접착제층이 형성되어 있는 상기 조화면의 십점 평균 조도를 Rza(㎛)로 하고, 접속되는 도전체의 상기 접착제층과 접하는 면의 십점 평균 조도를 Rzb(㎛)로 했을 때, 상기 도전 입자의 최대 입경 rmax(㎛)가 상기 Rza와 상기 Rzb의 합 이하인 접속 구조.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접착제층이 잠재성 경화제를 포함하고,
    상기 접착제층이 형성되어 있는 상기 조화면의 최대 높이를 Ry(㎛)로 했을 때, 상기 잠재성 경화제의 평균 입경 Dc(㎛)가 상기 Ry 이하인 접속 구조.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속박이 벨트상인 접속 구조.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속박이 Cu, Ag, Au, Fe, Ni, Pb, Zn, Co, Ti, Mg, Sn 및 Al으로부터 선택되는 하나 이상의 금속을 포함하는 것인 접속 구조.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조화면의 십점 평균 조도 Rza(㎛)가 30 ㎛ 이하인 접속 구조.
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