KR20120138779A - 태양 전지 조립체 ⅱ - Google Patents

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리센 사샤 반
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소이텍 솔라 게엠베하
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Abstract

본 발명은 태양 전지 조립체에 관한 것으로서, 본딩 패드에 부착된 태양 전지 및 냉각 기판을 포함하며, 상기 본딩 패드는 열적으로 전도성 있는 접착 수단에 의해 상기 냉각 기판의 표면에 부착되고, 본딩 패드는 본딩 와이어에 의해 냉각 기판에 전기적으로 접촉되고, 열적 및 전기적으로 전도성 있는 접착 수단에 의해 냉각 기판의 표면에 부착된다.

Description

태양 전지 조립체 Ⅱ {Solar cell assembly Ⅱ}
본 발명은 태양 전지 조립체 및 그 제조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 본 발명은 냉각 기판과 태양 전지 부착을 위한 본딩 패드를 포함하는 태양 전지 조립체에 관한 것이다.
광 전지(photovoltaic) 또는 태양 전지(solar cell)는 태양이 방사하는 빛을 전기 전류로 변환하도록 설계된다. 집광 태양 광 전지 장치들에서, 인입되는 태양 광은 태양 전지로 향하기 전에 광학적으로 집광된다. 예를 들면, 인입되는 태양 광은 제1거울에 의해 수용되며, 제1거울은 수용한 태양 광을 제2거울로 반사하며, 제2거울은 다시 상기 태양 광을 태양 전지로 반사한다. 태양 전지는 Ⅲ-Ⅴ족 반도체나 단결정 실리콘(single crystal silicon)에서 정공 쌍(electron-hole pairs)을 발생시킴으로써 집광된 태양 광을 전류로 변환한다.
태양 전지는 반도체 집적 회로 다이(semiconductor integrated circuit die)를 포함하며, 태양 전지가 한 개 이상의 기능성 소자에 연결되어 있는 집적된 회로 패키지(integrated circuit package) 또는 태양 전지 조립체(SCA, solar cell assembly)의 형태를 필요로 한다. 태양 전지 조립체(SCA)는 특히 외부 환경에 대한 보호, 열 방산 및 태양 전지에 대한 전기적 접속을 제공할 수 있다.
종래 기술에서, 태양 전지 조립체(SCA)는 연속적인 한 개의 기판 베이스 위에 만들어지거나, 또는 서로 전기적으로 절연된 복수 개의 구성 부품을 포함한다. 중요한 문제는 태양 전지를 태양 전지 조립체(SCA)와 후면 접촉시키는 것이다. 관례적으로, 냉각 기판(cooling substrate)으로 작용하는 연속적인 한 개의 기판은 비용이 비쌀 뿐만 아니라 지루하고 시간이 많이 걸리는 공정 단계인 선택적인 귀금속(예를 들면, 금) 증착(deposition)에 의해 태양 전지의 후면에 접촉된다. 많은 전기적으로 절연되는 물질 요소들을 제공하는 것은 열 전도성(thermal conductivity)을 나쁘게 하여, 태양 전지의 전체적인 열적 연결을 비효율적으로 만든다. 더욱이, 다른 물질 특성을 갖는 재료를 제공하는 것은 보다 높은 비용과 복수의 연결 영역을 의미하며, 제조된 태양 전지 조립체(SCA)의 (긴 수명) 신뢰성(reliability)을 현저하게 악화시키게 될 수 있다.
따라서, 최근의 공학적 진보에도 불구하고 원가 증가 없이 신뢰성 있는 전기적 접촉, 효율적인 열전도 및 노화에 대한 저항성을 가지며 또한, 생산을 합리화하는 것을 고려한 태양 전지 조립체(SCA)를 제공할 필요성이 있다.
본 발명은 상술한 필요를 해결하기 위한 것으로서, 청구항 1항에 따르는 태양 전지 조립체(SCA)의 제조 방법을 제공한다. 청구항 1항은,
태양 전지와 상기 태양 전지를 결합하기 위한 본딩 패드를 제공하는 단계;
냉각 기판을 제공하는 단계; 및
상기 냉각 기판의 상면에 상기 본딩 패드를 열적 전도성 있는 접착수단으로 부착하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 본딩 패드를 냉각 기판에 전기적으로 접촉시키는 것은 본딩 와이어에 의해 달성될 수 있다. 본 출원에서, "본딩 패드(bonding pad)"라는 용어는 소자와의 전기적 접촉을 하도록 된 전기적으로 전도성 있는 재료로 된 평평한 표면의 일반적인 의미로 사용된다. 다른 예로서, 상기 본딩 패드는 열적 및 전기적으로 전도성 있는 접착 수단에 의해 냉각 기판의 표면에 부착될 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예는 상기 본딩 패드와 상기 냉각 기판 사이의 향상된 전기적 연결을 얻기 위해 상기 본딩 패드를 본딩 와이어로 상기 냉각 기판에 전기적으로 접촉시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 접착 수단은 솔더, 전도성 있는 접착제, 접착 테이프, 글루(glue) 등의 형태로 제공될 수 있다. 특별한 예에서, 알루미늄 옥사이드를 함유하는 에폭시로 만들어진 글루 또는 접착 테이프가 상기 접착 수단으로 사용된다.
본 발명에 따르면, 종래 기술에 필요한 본딩 패드와 냉각 기판 사이에 제공된 추가적인 전기적 절연층이 필요 없다. 상기 본딩 패드와 냉각 기판 사이의 전기적 접촉은 접착 수단과 본딩 와이어에 의한 전기적 접촉을 제공함으로써 신뢰성 있게 달성될 수 있다. 특히, 종래 기술에 대한 태양 전지 조립체(SCA)에 대하여, 갈바닉 요소들을 형성한 갈바닉 요소들의 전체 개수 및 다른 처리된 재료들의 개수는 본 발명에 따르면 효과적으로 감소될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 접촉 영역을 위한 값비싼 재료의 개수는 감소될 수 있으며, 생산 원가는 낮게 유지될 수 있고, 태양 전지 조립체(SCA)의 신뢰성과 긴 수명이 보증된다.
상술한 본 발명의 방법의 실시 예는 본딩 패드의 적어도 일 부분에 컨택 표면(contacting surface), 예를 들면 직사각형 형상으로 형성하는 단계와 상기 태양 전지를 상기 컨택 표면에 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 태양 전지는 열적 및/또는 전기적으로 전도성 있는 접착제 또는 솔더에 의해 컨택 표면에 접촉될 수 있다. 상기 컨택 표면은 귀금속(예를 들면, 금, 은) 또는 비귀금속(예를 들면, 구리, 주석, 니켈, 니켈-인)을 포함하거나 구성될 수 있다. 특히, 귀금속(예를 들면, 금, 은) 또는 비귀금속(예를 들면, 구리, 주석, 니켈, 니켈-인)의 전기 도금 층은 상기 컨택 표면으로서 제공될 수 있다.
상술한 실시 예에서, 본딩 패드는, 사각형과 팔각형의 중첩을 포함하는, 즉 상기 팔각형의 다른 6개의 변(아마도 동일한 크기임) 각각보다 길이가 길고 크기가 동일한 상기 팔각형의 두 개의 평행한 변 중 한 변이 상기 사각형의 다른 2개의 평행하고 크기가 같은 변들보다 길이가 긴 상기 사각형의 2개의 크기가 같고 평행한 변 중 한 개와 중첩되는 기하학적 형상(평면도에서)으로 제공될 수 있다. 사각형의 동일한 크기의 평행한 변들 중 다른 한 변은 상기 팔각형 형상 내에 위치하지 않는다.
다른 실시 예에 따르면, 상술한 실시 예에서 상기 본딩 패드는, 2개의 사다리꼴(이등변 사다리꼴일 수 있는)과 사각형의 중첩, 즉 상부 (이등변) 사다리꼴의 대칭축에 직각인 상기 상부 이등변 사다리꼴의 변들 중 긴 변은 상기 변(즉, 상부 (이등변) 사다리꼴의 대칭축에 직각인 상기 상부 (이등변) 사다리꼴의 변들 중 긴 변)보다 큰 상기 사각형의 상부 변에 중첩되고, 하부 (이등변) 사다리꼴의 대칭축에 직각인 상기 하부 (이등변) 사다리꼴의 변들 중 긴 변은 상기 변(하부 (이등변) 사다리꼴의 대칭축에 직각인 상기 하부 (이등변) 사다리꼴의 변들 중 긴 변)보다 큰 상기 사각형의 하부 변에 중첩되는 기하학적 형상(평면도에서)으로 마련될 수 있다. 상기 사각형의 각변에 중첩된 변들에 평행한 작은 변들이 상기 사각형의 내부에 놓이지 않도록 상기 2개의 (이등변) 사다리꼴은 상기 사각형과 중첩된다.
다른 실시 예에서, 상기 본딩 패드는 육각형 또는 직사각형 형상을 갖는다.
모든 다른 실시 예에서, 본딩 패드는 이러한 기하학적 형상들을 한 개의 조각으로 일체적으로 형성될 수 있다. 상기 형상들의 특별한 예들이 도 3a 및 도 3b 뿐만아니라 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있다.
또한, 본딩 패드에 부착된 태양 전지; 및
냉각 기판;을 포함하며,
상기 본딩 패드는 열적으로 전도성 있는 접착 수단에 의해 상기 냉각 기판의 표면에 부착되는 태양 전지 조립체(SCA)가 제공된다. 또한, 상기 본딩 패드는 본딩 와이어에 의해 상기 냉각 기판에 전기적으로 접촉될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면,
본딩 패드에 부착된 태양 전지; 및
냉각 기판;을 포함하며,
상기 본딩 패드는 열적 및 전기적으로 전도성 있는 접착 수단에 의해 상기 냉각 기판의 표면에 부착되는 태양 전지 조립체(SCA)가 제공된다.
이 다른 실시 예에서, 상기 본딩 패드는 또한 본딩 와이어에 의해 상기 냉각 기판에 전기적으로 접촉될 수 있다.
본 발명의 태양 전지의 상술한 실시 예에서, 본딩 패드는, 사각형, 특히 직사각형과 팔각형의 중첩, 즉 상기 팔각형의 다른 6개의 변 각각보다 길이가 길고 크기가 동일한 상기 팔각형의 두 개의 평행한 변 중 한 변이 상기 사각형의 다른 2개의 평행하고 크기가 같은 변들보다 길이가 긴 상기 사각형의 2개의 크기가 같고 평행한 변 중 한 개와 중첩되는 기하학적 형상, 또는, 2개의 (이등변) 사다리꼴과 사각형의 중첩, 즉 상부 (이등변) 사다리꼴의 대칭축에 직각인 상기 상부 (이등변) 사다리꼴의 변들 중 긴 변은 상기 변보다 큰 상기 사각형의 상부 변에 중첩되고, 하부 (이등변) 사다리꼴의 대칭축에 직각인 상기 하부 (이등변) 사다리꼴의 변들 중 긴 변은 상기 변보다 큰 상기 사각형의 하부 변에 중첩되는 기하학적 형상을 나타낼 수 있다.
다시, 사각형의 동일한 크기의 평행한 변들 중 다른 한 변은 상기 팔각형 형상 내에 위치하지 않으며, 상기 사각형의 각변에 중첩된 변들에 평행한 작은 변들이 상기 사각형의 내부에 놓이지 않도록 상기 2개의 (이등변) 사다리꼴은 상기 사각형과 중첩된다.
더욱이, 상기 태양 전지 조립체(SCA)는 전기 소자, 예를 들면, 바이패스 다이오드 또는 와이어에 의해 태양 전지의 표면에 연결되고 본딩 패드 또는 냉각 기판의 영역에 냉각 기판에 대해 절연된 전도성 표면을 갖는 임의 소자를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 태양 전지를 결합하고, 냉각 기판과의 결합에 적절한 본딩 패드를 제공한다. 여기서, 상기 본딩 패드는, 사각형, 특히, 직사각형과 팔각형의 중첩, 즉 상기 팔각형의 다른 6개의 변 각각보다 길이가 길고 크기가 동일한 상기 팔각형의 두 개의 평행한 변 중 한 변이 상기 사각형의 다른 2개의 평행하고 크기가 같은 변들보다 길이가 긴 상기 사각형의 2개의 크기가 같고 평행한 변 중 한 개와 중첩되는 기하학적 형상, 또는, 2개의 (이등변) 사다리꼴과 사각형의 중첩, 즉 상부 (이등변) 사다리꼴의 대칭축에 직각인 상기 상부 (이등변) 사다리꼴의 변들 중 긴 변은 상기 변보다 큰 상기 사각형의 상부 변에 중첩되고, 하부 (이등변) 사다리꼴의 대칭축에 직각인 상기 하부 (이등변) 사다리꼴의 변들 중 긴 변은 상기 변보다 큰 상기 사각형의 하부 변에 중첩되는 기하학적 형상(평면도에서)을 나타낸다.
다시, 사각형의 동일한 크기의 평행한 변들 중 다른 한 변은 상기 팔각형 형상 내에 위치하지 않으며, 상기 사각형의 각변에 중첩된 변들에 평행한 작은 변들이 상기 사각형의 내부에 놓이지 않도록 상기 2개의 (이등변) 사다리꼴은 상기 사각형과 중첩된다.
다른 실시 예로서, 상기 본딩 패드는 육각형 또는 직사각형의 기하학적 형상을 보여줄 수 있다.
상기 본딩 패드는 상기 본딩 패드에 부착되는 태양 전지의 후면을 접촉시기 위한 컨택 표면(contact surface)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 컨택 표면은 특히, 귀금속(예를 들면, 금, 은) 또는 비귀금속(예를 들면, 구리, 주석, 니켈, 니켈-인)의 도금으로 구성된다. 특히, 귀금속(예를 들면, 금, 은) 또는 비귀금속(예를 들면, 구리, 주석, 니켈, 니켈-인)의 전기 도금 층(electro-plated layer)은 상기 컨택 표면으로서 제공될 수 있다.
또한, 복수 개의 상술한 본딩 패드를 포함하는 리드 프레임이 제공된다. 여기서, 본딩 패드는 한 개의 평면에 조밀하게 채워진다. 특히, 상기 리드 프레임은 도 5에 도시된 바와 같은 본딩 패드의 배열을 포함할 수 있다. 그러한 리드 프레임은 표준적인 반도체 기술에 의해 매우 효과적인 처리가 가능하게 한다.
상술한 모든 방법 및 장치의 실시 예에서, 본딩 패드 및/또는 냉각 기판은 알루미늄 합금, 예를 들면, 99.5%의 알루미늄 합금을 포함하거나 구성될 수 있다. 특히, 99.5%의 알루미늄 합금으로 된 냉각 기판과 99.5%의 알루미늄 합금으로 되며, 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide)를 포함하는 에폭시 글루(epoxy glue)에 의해 본딩 패드를 냉각 기판에 부착하고 알루미늄 와이어링(aluminum wiring)에 의해 본딩 패드를 냉각 기판에 전기적으로 접촉시키는 것과 협력하여 태양 전지의 후면을 접촉하기 위해 최상부에 은 층(silver layer)을 갖는 컨택 표면을 포함하는 본딩 패드는, 상술한 실시 예에서 사용될 때, 특별한 원가 효과적인 구성을 나타낸다.
본 발명의 추가적인 특징과 이점들은 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 상세한 설명에서 본 발명의 바람직한 실시 예들을 나타내는 첨부된 도면들을 참조한다. 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 모든 범위를 나타내는 것은 아니라는 것이 이해된다.
도 1a 및 도 1b는 냉각 기판, 본딩 패드, 태양 전지 및 태양 전지와 접촉되는 전기소자를 포함하는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 태양 전지 조립체(SCA)의 예를 나타낸다.
도 2a 및 도 2b는 냉각 기판, 본딩 패드, 태양 전지 및 태양 전지와 접촉되는 전기 소자를 포함하는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 태양 전지 조립체(SCA)의 다른 예를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 예에 따르는 본딩 패드의 기하학적 형상의 예를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 예에 따라 형성된 개별적인 태양 전지 조립체(SCA)의 두꺼운 와이어 연결(thick-wire wiring)을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 예에 따르는 본딩 패드를 포함하는 리드 프레임을 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 예에 따르는 리드 프레임에 배열된 본딩 패드들의 기하학적 형상을 나타낸다.
본 발명에 따라 제조된 태양 전지 조립체(SCA, Solar Cell Assembly) 구조가 도 1a(평면도) 및 도 1b(측면도)에 도시되어 있다. 도시된 예에 따르면, 태양 전지 조립체(SCA)는 태양 전지(1), 본딩 패드(2), 떨어진 전자 소자(3)(예를 들면, 바이패스 다이오드(bypass diode) 또는 냉각 기판에 대해 절연된 전도성 표면을 갖는 임의의 소자), 및 냉각 기판(5)을 포함한다. 상기 떨어진 전자 소자(3)는 본딩 와이어(4)에 의해 태양 전지(1)의 상부 표면과 전기적으로 접촉된다. 패드(pad), 예를 들면, 알루미늄 패드가 상기 전자 소자(3) 대신 제공될 수 있다. 본딩 패드(2)와 냉각 기판(5)은 동일한 재료로 만드는 것이 바람직하다. 일 실시 예에 따르면, 이러한 재료는 알루미늄 합금, 특히 99.5% 알루미늄 합금이다. 상기 본딩 패드(2)와 냉각 기판(5) 사이의 열 응력(thermal stress)과 갈바닉 요소들(galvanic elements)은 동일 물질을 선택함으로서 회피된다.
원칙적으로, 냉각 기판(5)은 평평한 금속(plane metal)으로 구성되며, 열의 냉각을 제공하며, 또한, 전기 도체(electric conductor)로서 작용할 수 있다. 평평한 금속의 치수 특히, 두께(본딩 패드(2)의 두께처럼)는 원하는 냉각 성능에 따라 선택될 수 있다. 냉각 기판(5)으로 99.5% 알루미늄 합금이 선택되면, 알루미늄으로 만들어진 집광 태양 광 전지 장치(concentrator solar photovoltaic application)의 제2광학계에 연결될 뿐만 아니라, 얇은 와이어(thin-wire), 두꺼운 와이어(thick-wire) 또는 리본 본드(ribbon bond) 연결과 신뢰성 있는 접촉을 할 수 있게 한다.
본딩 패드(2)는 본딩 패드(2)를 완전히 또는 부분적으로 덮는 컨택 표면(contact surface)(6)을 포함한다. 컨택 표면(6)은 태양 전지(1)의 후면과 접촉하기 적절한 재료로 구성된다. 예를 들면, 컨택 표면(6)은 귀금속(예를 들면, 금, 은) 또는 비귀금속(구리, 주석, 니켈, 또는 니켈-인(nickel-phosphorous))의 도금(plating)으로 구성될 수 있다. 특히, 귀금속(예를 들면, 금, 은) 또는 비귀금속(구리, 주석, 니켈, 또는 니켈-인)의 전기 도금 층(electro-plated layer)이 컨택 표면(6)으로 제공될 수 있다. 컨택 표면(6)은 특히 직사각형 형상으로 제공될 수 있다. 다른 예로서, 태양 전지(1)는 알루미늄 본딩 패드(2)에 직접 연결될 수 있다. 또한, 본딩 패드(2)와 냉각 기판(5) 사이의 전기적 접촉은 본딩 와이어(7)에 의해 제공된다.
본딩 패드(2)는 열적으로 전도성 있는 접착 수단(9)에 의해 냉각 기판(5)에 부착된다(참고 도 1b). 상기 접착 수단(9)은, 예를 들면, 열적으로 전도성 있는 글루(glue), 솔더(solder), 또는 접착 테이프 또는 포일(adhesive tape or foil)일 수 있다. 열적으로 접착성 있는 접착 수단(9)은 또한 전기적 전도성을 제공할 수 있다. 그러나, 제조 비용을 줄이기 위해, 전기적으로 비 전도성인 접착 수단(9)이 제공될 수 있다. 예를 들면, 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide)를 포함하는 에폭시(epoxy)로 만든 글루 또는 접착 테이프가 제공될 수 있다. 이 경우에, 전기적 연결은, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 결합 와이어링(7), 특히, 알루미늄 와이어에 의해 제공될 수 있다.
본딩 패드(2)는 열 냉각을 용이하게 할 수 있으며, 소자(3), 예를 들면, 바이패스 다이오드(bypass diode) 또는 전기적으로 절연된 컨택 패드(contact pad)를 본딩 와이어(bonding wires)(4)에 의해 태양 전지(1)의 상면과 전기적으로 접촉되도록 위치 결정하기에 적절한 부분을 포함하는 기하학적 형상을 나타낸다. 도시된 실시 예(도 1a 참조)에서, 본딩 패드(2)는 사각형에 의해 중첩된 팔각형 형상을 갖는다. 따라서, 팔각형의 다른 6개의 변의 각각보다 길이가 길며 동일한 크기를 갖는 상기 팔각형의 2개의 평행한 변들 중의 한 개는 다른 2개의 평행한 동일한 크기를 갖는 사각형의 변들보다 긴 사각형의 2개의 동일한 크기의 평행한 변들 중 한 개와 중첩된다.
태양 전지(1)와 본딩 패드(2)의 접촉은, 도 1b에 도시된 바와 같이, 솔더(8) 또는 열적 및/또는 전기적으로 전도성이 있는 접착제(8)에 의해 실현될 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 소자(3)는 본딩 패드(2)에 솔더(8) 또는 전도성이 있는 접착제(8)에 의해 유사하게 접촉될 수 있다. 상기 접착제(8)의 바람직한 예는 컨택 표면(6)의 최상층이 은을 포함하는 경우인 은 글루(silver glue)이다.
특별한 실시 예에 따르면, 본딩 패드(2)와 냉각 기판(5) 중 적어도 한 개는 99.5% 알루미늄 합금으로 구성되며, 본딩 패드(2)는 그 상부에 노출된 은 표면(silver surface)을 갖는 갈바닉 층(galvanic layer) 또는 도금 층(plating)을 포함한다. 태양 전지(1)의 후면과 전기적 및 열적 연결을 위해 전도성 있는 은 접착제(conductive silver adhesive)가 상기 은 표면(siver surface)에 형성된다. 동일하거나 다른 전도성 있는 은 접착제가 본딩 패드(2)와 소자(3)의 전기적 및 열적 연결을 위해 사용된다.
도 2a 및 도 2b는 냉각 기판, 본딩 패드, 태양 전지 및 태양 전지와 접촉되는 전기 소자를 포함하는 본 발명에 따르는 태양 전지 조립체(SCA)의 다른 실시 예를 나타낸다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 예와 비교하면, 본딩 패드(2)는 다른 형상을 가지며, 와이어(wires)(4)에 의해 태양 전지(1)의 상면과 연결되는 소자(3)를 위치시키기 위한 부분을 포함하지 않는다. 도 2a에 도시된 본딩 패드(2)는 12개의 모서리와 변을 갖는 다각형 형상으로 형성된다. 상세하게, 본딩 패드(2)의 형상은 2개의 (이등변) 사다리꼴((isosceles) trapezoid)과 한 개의 사각형(tetragon)이 중첩되어 형성된다. 상측 (이등변) 사다리꼴의 대칭축에 직각인 상기 상측 (이등변) 사다리꼴의 변들 중의 긴 변은 그 변보다 큰 사각형의 상부 변에 중첩된다. 비슷하게, 하측 (이등변) 사다리꼴의 대칭축에 직각인 상기 하측 (이등변) 사다리꼴의 변들 중 긴 변은 그 변보다 큰 사각형의 하부 변(상기 사각형의 상부 변에 평행한)에 중첩된다(도 2a 참조).
도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한 예에서처럼, 본딩 패드(2)는 본딩 패드(2)를 부분적으로 덮는 컨택 표면(contact surface)(6)을 포함한다. 컨택 표면(6)은 직사각형 형상으로 형성되며, 태양 전지(1)의 후면과 접촉하기 적절한 물질, 예를 들면, 금, 은, 구리, 주석, 니켈, 또는 니켈-인(nickel-phosphorous)들로 구성될 수 있다. 태양 전지(1)는 솔더(solder)(8) 또는 열적 및/또는 전기적으로 전도성이 있는 접착제(7)를 통해 본딩 패드(2)와 접촉된다. 상기 소자(3)는 본딩 패드(2)로부터 이격되어 위치하며, 다른 솔더(8) 또는 태양 전지(1)를 본딩 패드(2)와 접촉시키기 위해 사용된 것과 동일하거나 또는 다른 물질로 된 열적 및/또는 전기적으로 전도성인 접착제(8)를 통해 냉각 기판(5)과 접촉된다(도 2b).
도 1a 및 도 1b 또는 도 2a 및 도 2b의 예에 따르는 개별적인 태양 전지 조립체(SCA)는 도 4에 도시된 바와 같이 와이어(wire)로 연결될 수 있다. 두꺼운 와이어(9), 예를 들면, 알루미늄 와이어는 태양 전지 조립체(SCA)의 본딩 패드(2)에 연결된다. 제2광학계(optics) 또는 알루미늄으로 된 그것의 마운트(mount)는 레이저 용접 등에 의해 냉각 기판(5)에 용이하게 연결될 수 있다.
본딩 패드의 제조는 예를 들면 아래와 같이 실현될 수 있다. 알루미늄(또는 다른 금속)으로 된 직사각형 형상의 조각이 제공된다. 귀금속 또는 비귀금속 줄무늬(stripes)가 알루미늄으로 된 직사각형 조각에 형성되어 장래의 컨택 표면을 형성한다. 이어서, 본딩 패드(2)는 스탬핑(stamping)에 의해 형성되어, 도 5에 도시된 소위 리드 프레임(leadframe)(10)을 형성한다. 상기 패드의 위치와 형상은 본딩 패드(2)가 매우 높은 밀도로 한 개의 알루미늄 직사각형 조각에 배열될 수 있도록, 한 번의 스탬핑 단계가 상기 패드를 형성하기에 충분하도록 설계된다. 또한, 본딩 패드(2)는 스탬핑 후에 태양 전지와 가능하면 다이오드를 수용하도록 알루미늄 조각의 표면에 도포된 귀금속 또는 비귀금속의 연속적인 줄무늬가 상기 패드 위에 적절하게 위치되도록 설계되고 위치한다.
본딩 패드, 냉각 기판 및 태양 전지의 조립은 다음 단계를 포함할 수 있다. 태양 전지(1)와 가능한 경우 다이오드가 리드 프레임의 일부인 본딩 패드(2)에 연속적으로 조립된다. 이어서, 리드 프레임의 각각의 본딩 패드는 "분리되어(detached)" 냉각 기판에 결합/부착(joined/attached)된다. 작은 구성요소들(다이오드, 태양 전지)이 리드 프레임에서 픽앤 플래이스되기(picked and placed) 때문에 제조성 면에서 이것은 매우 바람직하다. 이러한 과정은 현재의 장비로 자동화된 방법으로 수행될 수 있다. 그러나, 본딩 패드와 냉각 기판을 조립하는 동안 이와 같은 전자 소자들을 훼손하지 않도록 주의할 필요가 있다. 이 과정에서, 전자 소자가 장착된 본드 패드를 픽앤 플레이스(pick and place)할 필요가 있다. 그러므로, 본드 패드는 일반적으로 귀금속 또는 비귀금속으로 코팅되지 않은 "핸들링 영역(handling area)"을 가질 필요가 있다. 상기 핸들링 영역은 픽앤 플래이스 공구가 본드 패드를 조작할 수 있도록 허용한다.
도 3b의 사다리꼴 영역에 의해 정의된 영역뿐만 아니라 도 3a의 e와 g 및 f와 g로 표시된 변들에 의해 정의된 영역들에 의해 상기 핸들링 영역이 정의된다. 또한, 상기 핸들링 영역은 냉각 기판(5)과의 조립 단계 동안 고온을 나타낼 수 있는 본딩 패드의 윤곽을 가지고 소자들(태양 전지, 다이오드) 사이에 거리를 두기 때문에 유용하다.
본 발명에서, 특별한 기하학적 형상을 갖는 본딩 패드(2)가 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 제공된다. 본 발명에 의해 제공된 본딩 패드(2)는 반도체 기술에 의한 대량 생산 및 처리에 특히 적합하다. 도 5에 복수 개의 본딩 패드(2)를 포함하는 리드 프레임이 도시되어 있다. 본딩 패드(2)는 생산 라인에서 촉진될 수 있는 금속 줄무늬(metal stripe)(10)에 밀도 높게 평면상으로 채워져 있다. 본 실시 예에서, 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명하고 도 3a에 도시된 복수 개의 본딩 패드(2)는 리드 프레임을 형성한다. 도 5의 최상부 및 최하부 본딩 패드(2)와 최우측 및 최좌측 본딩 패드(2)는 가장자리 본딩 패드들(boundary bonding pads)로 지정될 수 있다. 다른 본딩 패드들에 의해 완전히 둘러싸인 모든 본딩 패드들은 내부 본딩 패드로 지정된다.
이러한 본딩 패드 Ⅰ 각각을 위해 다음을 유지하도록 내부 본딩 패드들이 배열된다.
A) 본딩 패드 Ⅰ의 직사각형의 긴 변(도 3에 a로 표시됨)(동일한 본딩 패드의 팔각형의 긴 변에 평행함)은 제1 다른 본딩 패드 Ⅱ의 팔각형의 긴 변에 인접하여 위치하고, 동일한 본딩 패드 Ⅰ의 팔각형의 긴 변(도 3a에서 b로 표시됨)은 제2 다른 본딩 패드 Ⅲ의 직사각형의 긴 변에 인접하여 위치한다.
B) 본딩 패드 Ⅰ의 직사각형의 제1 짧은 변(상기 긴 변보다 짧으며, 도 3a에 c로 표시됨)은 제3 다른 본딩 패드 Ⅳ의 팔각형의 제1 짧은 변에 인접하여 위치하고, 상기 본딩 패드 Ⅰ의 직사각형의 제1 짧은 변에 평행한 제2 짧은 변(도 3a에서 d로 표시됨)은 제4 다른 본딩 패드 Ⅴ의 팔각형의 제1 짧은 변에 인접하여 위치한다.
C) 본딩 패드 Ⅰ의 팔각형의 제1 짧은 변(긴 변보다 짧으며, 도 3a에 e로 표시됨)은 제5 다른 본딩 패드 Ⅵ의 직사각형의 제1 짧은 변에 인접하여 위치하고, 상기 본딩 패드 Ⅰ의 팔각형의 제2 짧은 변(제1 짧은 변에 평행하고, 도 3a에서 f로 표시됨)은 제6 다른 본딩 패드 Ⅶ의 직사각형의 제1 짧은 변에 인접하여 위치한다.
D) 본딩 패드 Ⅰ의 팔각형의 비스듬한 변들(diagonal sides)(도 3a에 g로 표시됨)은 도 5에 도시된 바와 같이 제3 내지 제6 팔각형(Ⅳ-Ⅶ) 각각의 비스듬한 변들에 인접한다.
유사한 방법으로, 도 3b에 도시된 바와 같으며 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 본딩 패드들은 밀집된 배열로 배치될 수 있다. 특별한 배열에서, 도 3b에 도시된 본딩 패드(2)의 비스듬한 변들은 도 3b에 도시된 본딩 패드들(2)을 포함하는 리드 프레임에서 동일한 형상의 다른 본딩 패드(2)의 비스듬한 변들에 인접하여 위치한다.
본딩 패드(2)의 특별한 기하학적 형상과 리드 프레임에서 상기 본딩 패드(2)의 대응하는 배열은 위에서 설명하였으나, 본 발명의 본딩 패드(2)는 그것에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 본딩 패드(2)의 적절한 형상과 리드 프레임에서 이들의 배열의 다른 예가 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있다. 상술한 본딩 패드의 기하학적 형상과 비교하면, 도 6a(육각형) 및 도 6b(2개의 직사각형)에 도시된 본딩 패드의 형상은 더 단순하다. 특별한 핸들링 영역은 정의되지 않았다. 이 경우에, 본딩 패드의 치수를 줄일 수 있으며, 본딩 패드의 제조는 더욱 저렴해진다. 이러한 본딩 패드는 본딩 패드, 냉각 기판 및 태양 전지를 조립하는 아래 공정을 위해 특히 유용하다. 제1 단계에서, 본딩 패드는 냉각 기판에 조립된다. 제2 단계에서, 태양 전지와 가능하면 다이오드는 본딩 패드에 연결된다. 그러나, 소자들이 보다 넓은 기판(냉각 기판 및 본딩 패드)에 위치하기 때문에, 제조는 상술한 조립 방법에 비교하여 덜 용이하다(자동화 측면에서).
앞에서 설명한 모든 실시 예들은 한정의 의미로 사용되지 않았으며, 본 발명의 특징 및 이점들을 설명하기 위한 예로서 사용되었다. 상술한 특징들 중의 일부 또는 모두는 다른 방법으로 결합될 수 있다.

Claims (15)

  1. 태양 전지(1)와 상기 태양 전지(1)를 결합하기 위한 본딩 패드(2)를 제공하는 단계;
    냉각 기판(5)을 제공하는 단계; 및
    상기 냉각 기판(5)의 상면에 상기 본딩 패드(2)를 열적 전도성 있는 접착수단(9), 특히, 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide)를 함유하는 에폭시(epoxy)로 만들어진 글루 또는 접착 테이프로 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 조립체의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    본딩 와이어(bonding wire)(7)에 의해 상기 본딩 패드(2)를 상기 냉각 기판(5)에 전기적으로 접촉시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 조립체의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 본딩 패드(2)는 열적 및 전기적으로 전도성 있는 접착 수단(9)에 의해 상기 냉각 기판(5)의 표면에 부착되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 조립체의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    본딩 와이어(7)에 의해 상기 본딩 패드(2)를 상기 냉각 기판(5)에 전기적으로 접촉시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 조립체의 제조방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 본딩 패드(2)의 적어도 일 부분에 컨택 표면(6)을 형성하고, 상기 태양 전지(1)를 상기 컨택 표면(6)에 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 조립체의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 태양 전지(1)는 열적 및/또는 전기적으로 전도성 있는 접착제(8) 또는 솔더(8), 특히 은 글루(silver glue)에 의해 상기 컨택 표면(6)에 접촉된 것을 특징으로 하는 태양 전지 조립체의 제조방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 본딩 패드(2)는,
    사각형, 특히, 직사각형과 팔각형의 중첩, 즉 상기 팔각형의 다른 6개의 변 각각보다 길이가 길며 크기가 같은 상기 팔각형의 두 개의 평행한 변 중 한 변이 상기 사각형의 다른 2개의 평행하고 크기가 같은 변들보다 길이가 긴 상기 사각형의 2개의 크기가 같고 평행한 변 중 한 개와 중첩되도록 하거나,
    또는, 2개의 사다리꼴, 특히 이등변 사다리꼴과 사각형의 중첩, 즉 상부 사다리꼴의 대칭축에 직각인 상기 상부 사다리꼴의 변들 중 긴 변은 상기 변보다 큰 상기 사각형의 상부 변에 중첩되고, 하부 사다리꼴의 대칭축에 직각인 상기 하부 사다리꼴의 변들 중 긴 변은 상기 변보다 큰 상기 사각형의 하부 변에 중첩되는 기하학적 형상으로 마련되거나,
    또는, 상기 본딩 패드(2)가 육각형 또는 직사각형인 기하학적 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 조립체의 제조방법.
  8. 본딩 패드(2)에 부착된 태양 전지(1); 및
    냉각 기판(5);을 포함하며,
    상기 본딩 패드(2)는 열적으로 전도성 있는 접착 수단(9)에 의해 상기 냉각 기판(5)의 표면에 부착된 것을 특징으로 하는 태양 전지 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 본딩 패드(2)는 본딩 와이어(7)로 상기 냉각 기판(5)에 전기적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 조립체
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 본딩 패드(2)는 열적 및 전기적으로 전도성 있는 접착 수단(9)에 의해 상기 냉각 기판(5)의 표면에 부착된 것을 특징으로 하는 태양 전지 조립체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 본딩 패드(2)는 본딩 와이어(7)로 상기 냉각 기판(5)에 전기적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 조립체.
  12. 제 7 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 본딩 패드(2)는,
    사각형, 특히, 직사각형과 팔각형의 중첩, 즉 상기 팔각형의 다른 6개의 변 각각보다 길이가 길고 크기가 동일한 상기 팔각형의 두 개의 평행한 변 중 한 변이 상기 사각형의 다른 2개의 평행하고 크기가 같은 변들보다 길이가 긴 상기 사각형의 2개의 크기가 같고 평행한 변 중 한 개와 중첩되거나,
    또는, 2개의 사다리꼴, 특히 이등변 사다리꼴과 사각형의 중첩, 즉 상부 사다리꼴의 대칭축에 직각인 상기 상부 사다리꼴의 변들 중 긴 변은 상기 변보다 큰 상기 사각형의 상부 변에 중첩되고, 하부 사다리꼴의 대칭축에 직각인 상기 하부 사다리꼴의 변들 중 긴 변은 상기 변보다 큰 상기 사각형의 하부 변에 중첩되는 것을 포함하는 기하학적 형상으로 제공되거나,
    또는, 육각형 또는 직사각형인 기하학적 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 조립체.
  13. 태양 전지(1)를 결합하고 냉각 기판(5)에 연결하기에 적합한 본딩 패드(2)에 있어서,
    상기 본딩 패드(2)는,
    사각형, 특히, 직사각형과 팔각형의 중첩, 즉 상기 팔각형의 다른 6개의 변 각각보다 길이가 길고 크기가 동일한 상기 팔각형의 두 개의 평행한 변 중 한 변이 상기 사각형의 다른 2개의 평행하고 크기가 같은 변들보다 길이가 긴 상기 사각형의 2개의 크기가 같고 평행한 변 중 한 개와 중첩되는 기하학적 형상,
    또는, 2개의 사다리꼴, 특히 이등변 사다리꼴과 사각형의 중첩, 즉 상부 사다리꼴의 대칭축에 직각인 상기 상부 사다리꼴의 변들 중 긴 변은 상기 변보다 큰 상기 사각형의 상부 변에 중첩되고, 하부 사다리꼴의 대칭축에 직각인 상기 하부 사다리꼴의 변들 중 긴 변은 상기 변보다 큰 상기 사각형의 하부 변에 중첩되는 기하학적 형상,
    또는, 육각형 또는 직사각형의 기하학적 형상을 보여 주는 것을 특징으로 하는 본딩 패드.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 본딩 패드(2)에 부착된 태양 전지(1)의 후면에 접촉하는 컨택 표면(6)을 더 포함하며,
    상기 컨택 표면(6)은 금 또는 은과 같은 귀금속 또는 구리, 주석, 니켈 또는 니켈-인과 같은 비귀금속의 도금 층과 귀금속 또는 비귀금속의 전기 도금 층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 본딩 패드.
  15. 청구항 12항 또는 청구항 13항에 따르는 복수 개의 본딩 패드(2)를 포함하며,
    상기 본딩 패드(2)는 한 개의 평면에 밀도 있게 집적된 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
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