KR20120139527A - 스크린 인쇄 장치 및 스크린 인쇄 방법 - Google Patents

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screen printing
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데츠야 다나카
유지 오타케
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파나소닉 주식회사
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Abstract

본 발명에서는, 회로 패턴의 두께를 증가시켜 단면 형상의 어스펙트비가 큰 회로 패턴을 형성함으로써, 태양 전지의 변환 효율의 향상을 실현할 수 있는 스크린 인쇄 장치 및 스크린 인쇄 방법을 제공한다.
스크린 인쇄 장치(10) 및 스크린 인쇄 방법은, 기판(11)의 표면에 벨트 형상의 회로 패턴을 형성하기 위해, 기판을 지지하는 지지 테이블(12); 기판(11)의 표면의 일부분을 덮는 피복부와, 기판(11)의 일부분이 노출되는 복수의 개구부, 그리고 형성 대상인 회로 패턴의 길이 방향에 교차하는 방향을 따라 개구부의 사이에 마련된 가교부를 갖는 메탈 마스크; 및 메탈 마스크(1)의 상면에 소정 길이의 스퀴지(14)를 미끄럼 접촉시키면서, 회로 패턴이 될 페이스트를 메탈 마스크(1)의 표면에 소정 압력으로 공급하는 카트리지식 스퀴지 헤드(13)를 포함한다.

Description

스크린 인쇄 장치 및 스크린 인쇄 방법{SCREEN PRINTING DEVICE AND SCREEN PRINTING METHOD}
본 발명은 기판에 솔더 페이스트 또는 도전성 페이스트 등의 페이스트를 인쇄하는 스크린 인쇄 장치 및 스크린 인쇄 방법에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 태양 전지의 전극을 형성하는 데 적용되는 스크린 인쇄 장치 및 스크린 인쇄 방법에 관한 것이다.
종래에는, 전극을 형성하는 인쇄에 메쉬 마스크를 이용하는 스크린 인쇄 장치 및 스크린 인쇄 방법이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2007-62079호 공보(도 1, 단락번호 0052)
태양 전지의 변환 효율을 향상시키는 데에는, 전극을 세선화하여 태양 전지의 수광 면적을 증가시키는 것이 효과적이다. 그러나, 세선화된 전극에서는 전기 저항이 극단적으로 증가되어, 성능의 악화가 초래되고, 반대로 변환 효율이 저하되어 버린다. 따라서, 전극의 인쇄 두께를 증가시켜야 한다.
그러나, 상기 특허문헌 1의 스크린 인쇄 장치 및 스크린 인쇄 방법에서는, 메쉬 스크린의 개구부에 마련된 메쉬가 저항이 되어 메쉬 개구율이 줄어들므로, 이 메쉬 마스크를 이용하여 형성된 인쇄 전극의 두께가 얇아진다.
따라서, 특허문헌 1의 스크린 인쇄 장치 및 스크린 인쇄 방법을 이용하여 제조된 태양 전지의 변환 효율이 저하될 우려가 있다.
본 발명은, 전술한 문제를 해결하는 것을 목적으로 이루어진 것으로, 그 목적은, 두께를 증가시켜 단면 형상의 어스펙트비가 큰 회로 패턴을 형성함으로써 제조 대상인 태양 전지의 변환 효율의 향상을 실현할 수 있는 스크린 인쇄 장치 및 스크린 인쇄 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 기판의 표면에 벨트 형상의 회로 패턴을 형성하는 스크린 인쇄 장치로서,
기판을 지지하는 지지 테이블;
기판의 표면의 일부분을 덮는 피복부와, 기판의 일부분이 노출되는 복수의 개구부, 그리고 회로 패턴의 길이 방향에 교차하는 방향으로 개구부의 사이에 각각 마련된 가교부를 갖는 메탈 마스크; 및
메탈 마스크의 상면에 소정 길이의 스퀴지를 상대적으로 미끄럼 접촉시키면서, 회로 패턴이 될 페이스트를 메탈 마스크의 표면에 소정 압력으로 공급하는 카트리지식 스퀴지 헤드를 포함하는 스크린 인쇄 장치를 제공한다.
본 발명에서, 스퀴지 헤드는, 메탈 마스크의 상면에 소정 길이의 스퀴지를 상대적으로 미끄럼 접촉시키면서, 페이스트를 메탈 마스크의 표면에 소정 압력으로 공급한다.
따라서, 메쉬 마스크를 이용하는 종래의 스크린 인쇄 장치에 비교해 보면, 회로 패턴의 두께를 증가시킴으로써, 단면 형상의 어스펙트비가 큰 회로 패턴이 형성되어, 제조 대상인 태양 전지의 변환 효율의 향상을 실현할 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 가교부의 하면이 상기 피복부의 하면에 대해 오목한 단차면이 되는 전술한 바와 같은 스크린 인쇄 장치가 제공된다.
본 발명에서는, 상기 가교부의 하면이 오목한 단차면이 되므로, 페이스트는 개구부를 통해 기판과 가교부의 사이에 충전되어, 벨트 형상의 회로 패턴이 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판의 표면에 벨트 형상의 회로 패턴을 형성하는 스크린 인쇄 방법으로서,
기판을 기판 테이블 상에 지지되게 하는 기판 지지 단계;
기판의 표면의 일부분을 덮는 피복부와, 기판의 일부분이 노출되는 복수의 개구부, 그리고 회로 패턴의 길이 방향에 교차하는 방향으로 개구부의 사이에 각각 마련된 가교부를 갖는 메탈 마스크를 기판의 표면에 배치하는 메탈 마스크 배치 단계; 및
메탈 마스크의 상면에 소정 길이의 스퀴지를 상대적으로 미끄럼 접촉시키면서, 회로 패턴이 될 페이스트를 메탈 마스크의 표면에 카트리지식 스퀴지 헤드에 의해 소정 압력으로 공급하는 페이스트 공급 단계를 포함하는 스크린 인쇄 방법을 제공한다.
본 발명에서, 스퀴지 헤드는, 메탈 마스크의 상면에 소정 길이의 스퀴지를 상대적으로 미끄럼 접촉시키면서, 페이스트를 메탈 마스크의 표면에 소정 압력으로 공급한다.
따라서, 메쉬 마스크를 이용하는 종래의 스크린 인쇄 장치에 비교해 보면, 회로 패턴의 두께를 증가시킴으로써, 단면 형상의 어스펙트비가 큰 회로 패턴이 형성되어, 제조 대상인 태양 전지의 변환 효율의 향상을 실현할 수 있게 된다.
본 발명의 스크린 인쇄 장치 및 스크린 인쇄 방법에 따르면, 스퀴지 헤드는, 메탈 마스크의 상면에 소정 길이의 스퀴지를 상대적으로 미끄럼 접촉시키면서, 페이스트를 메탈 마스크의 표면에 소정 압력으로 공급한다.
이러한 구성을 채택함으로써, 본 발명의 스크린 인쇄 장치 및 스크린 인쇄 방법에 따르면, 메쉬 마스크를 이용하는 종래의 스크린 인쇄 장치에 비해, 회로 패턴의 두께를 증가시킴으로써, 단면 형상의 어스펙트비가 큰 회로 패턴이 형성되어, 제조 대상인 태양 전지의 변환 효율의 향상을 실현할 수 있게 된다는 유익한 효과가 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 스크린 인쇄 방법을 적용하는 개방식 스퀴지를 구비한 스크린 인쇄 장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 스크린 인쇄 방법을 적용하는 카트리지식 스퀴지를 구비한 스크린 인쇄 장치의 정면도이다.
도 3은 도 1의 스크린 인쇄 장치의 측면도이다.
도 4는 도 1의 스크린 인쇄 장치의 평면도이다.
도 5는 도 1의 스크린 인쇄 장치에 적용되는 메탈 마스크의 평면도이다.
도 6은 도 5의 메탈 마스크의 확대도이다.
도 7은 도 5의 메탈 마스크의 주요부의 확대도이다.
도 8은 도 7의 선 A-A를 따라 취한 단면도이다.
도 9는 도 7의 선 B-B를 따라 취한 단면도이다.
도 10은 도 5의 메탈 마스크의 가교부 주변의 외관을 보여주는 사시도이다.
도 11은 도 5의 메탈 마스크에 대한 변형예에 따른 가교부 주변의 외관을 보여주는 사시도이다.
도 12는 도 1의 스크린 인쇄 장치에 대한 변형예의 주요부의 평면도이다.
도 13은 도 5의 메탈 마스크에 대한 변형예의 평면도이다.
도 14는 도 5의 메탈 마스크에 대한 다른 변형예의 평면도이다.
도 15는 도 5의 메탈 마스크에 대한 다른 변형예의 평면도이다.
이하에서는, 도면을 참조로 하여, 본 발명의 실시형태에 따른 스크린 인쇄 장치 및 스크린 인쇄 방법을 설명한다.
본 발명의 실시형태에 따른 스크린 인쇄 방법을 적용한 스크린 인쇄 장치(10)는, 기판(11)과, 기판(11)을 지지하는 지지 테이블(12)과, 메탈 마스크(1)와, 메탈 마스크(1)의 상면에 소정 길이의 스퀴지(14)를 상대적으로 미끄럼 접촉시키면서, 회로 패턴이 될 페이스트(P)를 메탈 마스크의 표면(1)에 스퀴지 헤드(13), 그리고 메탈 마스크(1)의 하면을 클리닝하는 클리닝 기구(15)를 포함한다.
도 1, 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 스크린 인쇄 장치(10)에 있어서, 기판(11)의 위치를 설정하는 위치 설정 수단인 지지 테이블(11)은 Y축 테이블(16), X축 테이블(17) 및 θ축 테이블(18)을 적층하여 구성된 것이다. 또한, 이들 테이블 상에는 제1 Z축 테이블(19)과 제2 Z축 테이블(20)이 함께 작동하도록 적층되어 있다.
제1 Z축 테이블(19)은 수평한 베이스 플레이트(21)를 갖고, 인쇄 대상인 기판(11)은, 베이스 플레이트(21) 상의 기판 반송부(22)에 있어서 기판 반송 방향(X 방향)으로 평행하게 배치된 2개의 반송 레일(23)에 의해 양단부가 지지된 채로 반송된다. 기판 반송부(22)는 상류측 및 하류측으로 연장되어 있어, 상류측으로부터 반입되는 기판(11)은 기판 반송부(22)에 의해 반송되고, 지지 테이블(12)에 의해 위치 설정된다. 필요한 인쇄가 행해진 기판(11)은 반송 레일(23)에 의해 하류측으로 반출된다.
메탈 마스크(1)는 마스크 프레임(2) 내에 배치되도록 펼쳐져 있다. 스퀴지 헤드(13)는 메탈 마스크(1)의 위에 배치된다. 스퀴지 헤드(13)는 개방식의 것이고, 소정 길이의 스퀴지(14)를 승강시키기 위한 스퀴지 승강 기구(25)가 수평한 플레이트(24) 상에 마련되어 있다. 스퀴지 헤드(13)는 회로 패턴이 될 페이스트(도 10 참조)(P)를 메탈 마스크(1)의 표면에 소정 압력으로 공급하고, 스퀴지 승강 기구(25)가 구동되면, 스퀴지(14)가 하강되어 메탈 마스크(1)의 상면에 접촉하게 된다.
도 2는 개방식 스퀴지 헤드(13) 대신에 카트리지식 스퀴지 헤드(13)를 갖춘 스크린 인쇄 장치(10)를 보여준다. 전술한 스크린 인쇄 장치(10)에서와 마찬가지로, 이 스크린 인쇄 장치(10)에서도, 스퀴지 헤드(13)는 회로 패턴이 될 페이스트(도 10 참조)(P)를 메탈 마스크(1)의 표면에 소정 압력으로 공급한다. 이때, 스퀴지 승강 기구(25)가 구동되면, 스퀴지(14)가 하강되어 메탈 마스크(1)의 상면에 접촉하게 된다. 카트리지식 스퀴지 헤드(13)는 개방식 스퀴지 헤드(13)에 비해 충전 성능이 우수하다.
세로 프레임(26)에는 브래킷(27)이 마련되어 있고, 각 브래킷(27)에는 가이드 레일(28)이 Y 방향으로 연장되도록 마련되어 있다. 해당 가이드 레일(28) 상에 슬라이드 가능하게 감합되는 슬라이더(29)가 플레이트(24)의 해당 단부에 연결되어 있어, 스퀴지 헤드(13)는 Y 방향으로 슬라이드 가능하다.
클리닝 기구(15)에서, 클리닝 헤드 유닛(30)은 기판(11) 및 메탈 마스크(1)를 촬상하는 카메라 헤드 유닛(31)과 함께 이동한다. 카메라 헤드 유닛(31)은, 기판(11)을 위에서부터 촬상하는 기판 인식 카메라(32)와, 메탈 마스크(1)를 하면측으로부터 촬상하는 마스크 인식 카메라(33)를 포함하며, 카메라 헤드 유닛(31)이 이동할 때, 기판(11) 및 메탈 마스크(1)를 동시에 인식할 수 있다.
클리닝 헤드 유닛(30)에는, 미사용 클리닝 페이퍼가 감겨져 있는 페이퍼 롤(3)과, 메탈 마스크(1)의 하면에 소정 길이의 클리닝 영역을 설정하는 클리닝 노즐(36)이 마련되어 있다. 클리닝 헤드 유닛(30)은, 세로 프레임(26) 상의 가이드 레일(37)에 슬라이드 가능하게 조립되어 있는 헤드 X축 테이블(38)에 지지되어 있어, 헤드 X축 테이블(38) 상에서 헤드 X축 이동 기구(39)에 의해 Y 방향으로 수평 이동된다.
대기 위치에서 클리닝 헤드 유닛(30)은 지지 테이블(12)의 측방으로 물러나 있다. 클리닝 작업을 행할 때, 클리닝 헤드 유닛(30)은 카메라 헤드 유닛(31)과 함께 메탈 마스크(1) 아래의 위치로 진출하게 되며, 그 후에 클리닝 헤드 유닛(30)은 상승하게 된다. 그 후에, 미사용 클리닝 페이퍼가 클리닝 노즐(36)에 의해 메탈 마스크(1)의 하면에 밀어붙여진 상태에서, 클리닝 헤드 유닛(30)이 수평 이동되어, 클리닝 작업이 행해진다.
이어서, 메탈 마스크(1)에 대해 상세히 설명한다. 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 메탈 마스크(1)는 예를 들어 두께 치수 T1이 0.1 ㎜이고, 폭 치수 L1이 550 ㎜이며, 길이 치수 L2가 650 ㎜이다. 메탈 마스크(1)는, 마스크 프레임(2)의 내측에 기판(11)의 표면의 일부를 덮도록 마련된 피복부(3)와, 기판(11)의 일부가 노출되는 복수의 직사각형 개구부(4)를 구비한다. 또한, 메탈 마스크(1)는, 형성되는 회로 패턴의 길이 방향에 교차하는 방향으로 연장되도록 개구부의 사이에 마련된 가교부(5)를 구비한다. 메탈 마스크(1)는, 개구부(4) 및 가교부(5)가 마련되어 있고 서로 평행하게 배치된 복수의 그리드부(6)를 구비한다. 또한, 메탈 마스크(1)는, 그리드부(6)의 길이 방향 단부의 종단부에 연속하는 벨트 형상의 버스 바아부(7)를 구비한다.
예를 들어 선폭이 각각 0.08 ㎜인 67개의 그리드부(6)가 마련된다. 각각의 폭 치수 L6가 2 ㎜인 버스 바아부(7)는, 길이 방향의 폭 치수 L3가 153 ㎜인 그리드부(6) 내에서 그리드부(6)의 좌우 단부로부터 39 ㎜ 떨어져 있는 위치에 배치되어 있고, 버스 바아부의 사이에 배치된 중앙부의 폭 방향 치수 L4는 75 ㎜이다. 개구부(4)의 폭 치수 L7은 예를 들어 0.08 ㎜이다. 가교부(5)의 폭 치수 L8은 예를 들어 0.05 ㎜이고, 높이 치수 L9는 예를 들어 0.02 ㎜이다. 또한, 두께 치수 T1이 0.1 ㎜인 개구부(4)의 단부에 있어서 가교부(5)의 높이 치수는 예를 들어 0.02 ㎜이므로, 가교부(5)의 하면은 피복부(3)의 하면에 대해 오목한 단차면으로 형성된다.
도 11에 도시된 메탈 마스크(1)의 변형예에 도시된 바와 같이, 가교부(5)는 개구부(4)의 두께 방향의 중앙부에 배치될 수 있다. 이 경우에도, 가교부(5)의 하면은 피복부(3)의 하면에 대해 오목한 단차면으로 형성된다.
이어서, 스크린 인쇄 장치(10)를 적용한 태양 전지 전극 형성 시스템과, 스크린 인쇄 방법을 적용한 태양 전지 전극 형성 방법에 대해 설명한다. 태양 전지 전극 형성 방법에서는, 카트리지식 스퀴지 헤드를 이용하는 스크린 인쇄 단계와, 소성 단계가 행해진다.
스크린 인쇄 단계에서는, 기판 반송부(22)에 의해 기판(11)이 인쇄 위치에 반입되고, 기판(11)의 하면이 아래에서부터 지지되도록 제2 Z축 테이블(20)이 구동된다. 그 후, 이 상태에서 기판(11)은 지지 테이블(12)에 의해 메탈 마스크(1)에 대하여 위치가 맞춰지고, 기판(11)은 메탈 마스크(1)의 상면에 면접촉하게 된다. 이때, 스퀴지(14)의 길이 방향이 메탈 마스크(1)에서의 개구부(4) 및 가교부(5)의 배열 방향에 대하여 직각을 이루는 방향을 따르도록, 스퀴지 헤드(13)는 메탈 마스크(1)에 대하여 스퀴지(14)를 배치시킨다. 그 후, 스퀴지(14)에 의해 인가되는 소정 압력으로 페이스트를 메탈 마스크(1) 상에 공급하면서, 개구부(4) 및 가교부(5)의 배열 방향을 따라 메탈 마스크(1)에 대해 스퀴지(14)를 Y 방향으로 슬라이드시키면, 기판(11)이 메탈 마스크(1)에 접촉한 채로 접촉 인쇄가 행해진다. 이때, 스퀴지(14)가 Y 방향으로 이동함에 따라 페이스트가 압력을 받아 개구부(4)로부터 가교부(5) 아래의 부분에 압입됨으로써, 페이스트(P)는 가교부(5) 아래의 부분을 포함하여 개구부(4)에 충분히 충전된다. 인쇄가 완료된 기판(11)은 반송 레일(23)에 의해 하류측의 소성 단계로 반출된다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 스퀴지(14)의 길이 방향이 메탈 마스크(1)에서의 개구부(4) 및 가교부(5)의 배열 방향에 대하여 직각을 이루는 방향을 따르도록, 스퀴지 헤드(13)는 메탈 마스크(1)에 대하여 스퀴지(14)를 배치시킨다. 그 후, 스퀴지(14)에 의해 인가되는 소정 압력으로 페이스트를 메탈 마스크(1) 상에 공급하면서, 개구부(4) 및 가교부(5)의 배열 방향을 따라 메탈 마스크(1)에 대해 스퀴지(14)를 Y 방향으로 슬라이드시키면, 기판(11)이 메탈 마스크(1)에 접촉한 채로 접촉 인쇄가 행해진다.
페이스트(P)가 카트리지식 스퀴지 헤드(13)에 의한 소정 압력으로 메탈 마스크(1)의 표면에 공급됨으로써 압력을 받아 개구부(4)로부터 가교부(5) 아래의 부분에 압입되므로, 페이스트(P)는 가교부(5) 아래의 부분을 포함하여 개구부(4)에 충분히 충전된다.
이어서, 소성 단계에서는, 기판(11)의 표면에 페이스트(P)가 소정 형상으로 형성되어 놓인 상태에서 소성이 행해진다. 이러한 식으로 페이스트(P)를 소성함으로써, 페이스트(P)는 태양 전지용 전극으로 형성된다. 이때, 스크린 인쇄 단계에서 전극을 형성하는 데 카트리지식 스퀴지 헤드(13)를 이용함으로써, 스크린 인쇄 단계 및 소성 단계는 각각 1회 행해진다. 그리고, 스크린 인쇄 단계에서 카트리지식 스퀴지 헤드(13)를 이용함으로써, 단면 형상의 어스펙트비가 1.0 이상으로 설정된 전극이 형성된다.
인쇄가 완료된 스크린 인쇄 장치(10)에서 클리닝이 행해지는 경우, 클리닝 헤드 유닛(30)의 클리닝 노즐(36)의 길이 방향이 메탈 마스크(1)의 버스 바아부(7)의 길이 방향에 평행하게 배치되어, 메탈 마스크(1)의 하면이 클리닝된다.
이때, 클리닝 노즐(36)의 길이 방향은 메탈 마스크(1)의 버스 바아부(7)의 길이 방향에 평행하게 배치된다. 즉, 버스 바아부(7)는 그리드부(6)에 비해 폭이 넓으므로, 버스 바아부(7) 상의 잔류 페이스트량이 그리드부(6) 상의 잔류 페이스트량보다 크다. 이 때문에, 그리드부(6)의 클리닝보다 버스 바아부(7)의 클리닝을 우선시하는 노즐 배치를 취함으로써, 메탈 마스크(1)의 클리닝 품질이 전체적으로 향상될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 스크린 인쇄 장치(10)의 변형예에서는, 개구부(4)의 사이에 형성되는 가교부(5)가 회로 패턴의 길이 방향에 교차하는 방향을 따라 마련되어 있는 메탈 마스크(1)가 이용된다. 스퀴지(14)의 길이 방향이 개구부(4) 및 가교부(5)의 배열 방향에 대하여 직교하는 방향에 대하여 소정의 각도 θ1을 이루는 방향을 따르도록, 스퀴지(14)가 메탈 마스크(1)에 상대적으로 배치되어, 스퀴지(14)는 개구부(4) 및 가교부(5)의 배열 방향에 대하여 직각을 이루는 X 방향을 따라 상대적으로 이동한다. 개구부(4) 및 가교부(5)의 배열 방향에 대하여 직교하는 방향에 대하여 소정의 각도 θ1을 이루어 교차하는 방향으로 스퀴지(14)를 이동시킴으로써, 페이스트(P)는 압력을 받아 개구부(4)로부터 가교부(5) 아래의 부분을 향해 비스듬히 아래로 압입되므로, 페이스트(P)는 가교부(5) 아래의 부분을 포함하여 개구부(4)에 충분히 충전된다.
도 13에 도시된 바와 같이, 메탈 마스크(1)의 변형예는, 각각 평행사변형 형상을 갖고 형성 대상인 회로 패턴의 길이 방향을 따라 배치되는 개구부(4)를 구비한다. 이 때문에, 가교부(5)는 형성 대상인 회로 패턴의 길이 방향에 직각을 이루는 방향에 대하여 경사지게 배치된다. 이 변형예서는, 스퀴지(14)의 길이 방향이 메탈 마스크(1)에서의 개구부(4) 및 가교부(5)의 배열 방향에 대하여 직각을 이루는 방향을 따르도록, 스퀴지(14)가 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 배치된다. 그 후, 개구부(4) 및 가교부(5)의 배열 방향에 대하여 직각을 이루는 X 방향을 따라, 스퀴지(14)가 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 이동한다. 이러한 구성을 채택함으로써, 스퀴지(14)의 진행 방향에 대하여 경사지게 배치된 가교부(5)의 예각 부분으로부터 가교부(5) 아래의 부분을 향해 페이스트(P)가 압력을 받아 압입되므로, 페이스트(P)는 가교부(5) 아래의 부분을 포함하여 개구부(4)에 충분히 충전된다. 또한, 개구부(4) 및 가교부(5)의 배열 방향을 따르는 Y 방향으로, 스퀴지(14)가 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 이동할 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 메탈 마스크(1)의 다른 변형예는, 번갈아 사다리꼴 개구부(4)의 윗변이 인접한 사다리꼴 개구부(4)의 밑변에 뒤이어 오거나 혹은 사다리꼴 개구부(4)의 밑변이 인접한 사다리꼴 개구부(4)의 윗변에 뒤이어 오는 식으로, 형성 대상인 회로 패턴의 길이 방향을 따라 배치되며 각각 등변 사다리꼴 형상을 갖는 개구부(4)를 구비한다. 이 때문에, 가교부(5)는 형성 대상인 회로 패턴의 길이 방향에 직각을 이루는 방향에 대하여 경사지게 배치된다. 이 변형예서는, 스퀴지(14)의 길이 방향이 메탈 마스크(1)에서의 개구부(4) 및 가교부(5)의 배열 방향에 대하여 직각을 이루는 방향을 따르도록, 스퀴지(14)가 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 배치된다. 그 후, 개구부(4) 및 가교부(5)의 배열 방향을 따라, 스퀴지(14)가 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 이동한다. 이러한 구성을 채택함으로써, 스퀴지(14)의 진행 방향에 대하여 경사지게 배치된 가교부(5)의 예각 부분으로부터 가교부(5) 아래의 부분을 향해 페이스트(P)가 압력을 받아 압입되므로, 페이스트(P)는 가교부(5) 아래의 부분을 포함하여 개구부(4)에 충분히 충전된다. 또한, 개구부(4) 및 가교부(5)의 배열 방향을 따르는 Y 방향으로, 스퀴지(14)가 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 이동할 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 메탈 마스크(1)의 다른 변형예는, 형성 대상인 회로 패턴의 길이 방향을 따라 정사각형의 개구부(4)를 구비한다. 이 변형예서는, 스퀴지(14)의 길이 방향이 메탈 마스크(1)에서의 개구부(4) 및 가교부(5)의 배열 방향에 대하여 직각을 이루는 방향에 대하여 소정 각도를 이루어 교차하는 방향을 따르도록, 스퀴지(14)가 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 배치된다. 그 후, 메탈 마스크(1)에서의 개구부(4) 및 가교부(5)의 배열 방향에 대하여 직각을 이루는 X 방향을 따라, 스퀴지(14)가 상대적으로 이동한다. 이러한 구성을 채택함으로써, 스퀴지(14)가 X 방향으로 이동함에 따라 개구부(4)로부터 가교부(5) 아래의 부분을 향해 페이스트(P)가 압력을 받아 압입되므로, 페이스트(P)는 가교부(5) 아래의 부분을 포함하여 개구부(4)에 충분히 충전된다.
따라서, 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 스크린 인쇄 장치(10)에 따르면, 스퀴지 헤드(13)는, 메탈 마스크(1)의 상면에 소정 길이의 스퀴지(14)를 미끄럼 접촉시키면서, 페이스트를 메탈 마스크(1)의 표면에 소정 압력으로 공급한다.
따라서, 본 발명의 실시형태에 따른 스크린 인쇄 장치(10)에 따르면, 메쉬 마스크를 이용하는 종래의 스크린 인쇄 장치에 비해, 스크린 인쇄 단계에서 카트리지식 스퀴지 헤드(13)를 이용함으로써, 형성되는 회로 패턴이 큰 단면 형상의 어스펙트비를 가질 수 있도록, 형성되는 회로 패턴의 두께가 증가되므로, 제조 대상인 태양 전지의 변환 효율의 향상을 실현할 수 있게 된다.
본 발명의 실시형태에 따른 스크린 인쇄 장치(10)에 따르면, 가교부(5)의 하면이 오목한 단차면으로 형성되므로, 페이스트는 개구부(4)를 통해 기판(11)과 가교부(5)의 사이에 충전되어, 벨트 형상의 회로 패턴을 형성할 수 있게 된다.
본 발명의 실시형태에 따른 스크린 인쇄 방법에 따르면, 스퀴지 헤드(13)는, 메탈 마스크(1)의 상면에 소정 길이의 스퀴지(14)를 미끄럼 접촉시키면서, 페이스트를 메탈 마스크(1)의 표면에 소정 압력으로 공급한다.
따라서, 본 발명의 실시형태에 따른 스크린 인쇄 방법에 따르면, 메쉬 마스크를 이용하는 종래의 스크린 인쇄 방법에 비해, 스크린 인쇄 단계에서 카트리지식 스퀴지 헤드(13)를 이용함으로써, 형성되는 회로 패턴이 큰 단면 형상의 어스펙트비를 가질 수 있도록, 형성되는 회로 패턴의 두께가 증가되므로, 제조 대상인 태양 전지의 변환 효율의 향상을 실현할 수 있게 된다.
(실시예)
이어서, 본 발명에 따른 태양 전지 전극 형성 시스템을 적용한 스크린 인쇄 장치(10) 및 스크린 인쇄 방법의 작용 및 효과를 확인하기 위하여 만든 실시예에 대해 설명한다. 이 실시예에서는, 태양 전지용 전극을 형성하는 비교예 1과 비교예 2를 준비하였다. 비교예 1에서는, 메쉬 개구율이 50% 이하인 메쉬 마스크를 이용하고, 개방식 스퀴지 헤드에 의해 갭 인쇄 또는 비접촉 인쇄를 행하였으며, 비교예 2에서는, 메쉬 개구율이 50% 이하인 메쉬 마스크를 이용하고, 카트리지식 스퀴지 헤드에 의해 접촉 인쇄를 행하였다. 그 후, 형성된 전극의 높이 치수와 폭 치수에 기초한 단면적의 어스펙트비를 측정하였다.
측정 결과에서, 비교예 1의 어스펙트비는 0.3 이하이었고, 비교예 2의 어스펙트비는 0.7 이하이었다. 이들 비교예의 어스펙트비와는 달리, 본 발명의 어스펙트비는 1.0 이상이었다. 이는, 스퀴지(14)의 길이 방향이 메탈 마스크(1)에서의 개구부(4) 및 가교부(5)의 배열 방향에 대하여 직각을 이루는 방향을 따르도록, 메탈 마스크(1)에 대하여 상대적으로 배치된 카트리지식 스퀴지 헤드(13)의 스퀴지(14)가, 개구부(4) 및 가교부(5)의 배열 방향을 따라 메탈 마스크(1)에 대해 상대적으로 이동되기 때문이다. 이로써, 메쉬 개구율이 90% 이상인 메쉬 마스크(1)도 적용될 수 있게 된다.
본 발명은 전술한 실시형태에서 사용되는 지지 테이블(12), 스퀴지(14) 및 클리닝 기구(15)에 한정되지 않으므로, 전술한 구성 부재는 필요에 따라 변경될 수 있다.
본 출원은 2010년 3월 24일 수요일자로 출원된 일본 특허 출원 제2010-068254호에 기초한 것으로, 이 특허 출원의 내용은 본원에 참조로 인용되어 있다.
1: 메탈 마스크 3: 피복부
4: 개구부 5: 가교부
10: 스크린 인쇄 장치 11: 기판
12: 지지 테이블 13: 스퀴지 헤드
14: 스퀴지 P: 페이스트

Claims (3)

  1. 기판의 표면에 벨트 형상의 회로 패턴을 형성하는 스크린 인쇄 장치로서,
    기판을 지지하는 지지 테이블;
    기판의 표면의 일부분을 덮는 피복부와, 기판의 일부분이 노출되는 복수의 개구부, 그리고 회로 패턴의 길이 방향에 교차하는 방향으로 개구부의 사이에 각각 마련된 가교부를 갖는 메탈 마스크; 및
    메탈 마스크의 상면에 정해진 길이의 스퀴지를 상대적으로 미끄럼 접촉시키면서, 회로 패턴이 될 페이스트를 메탈 마스크의 표면에 정해진 압력으로 공급하는 카트리지식 스퀴지 헤드를 포함하는 스크린 인쇄 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가교부의 하면이 상기 피복부의 하면에 대해 오목한 단차면이 되는 것인 스크린 인쇄 장치.
  3. 기판의 표면에 벨트 형상의 회로 패턴을 형성하는 스크린 인쇄 방법으로서,
    기판을 기판 테이블 상에 지지되게 하는 기판 지지 단계;
    기판의 표면의 일부분을 덮는 피복부와, 기판의 일부분이 노출되는 복수의 개구부, 그리고 회로 패턴의 길이 방향에 교차하는 방향으로 개구부의 사이에 각각 마련된 가교부를 갖는 메탈 마스크를 기판의 표면에 배치하는 메탈 마스크 배치 단계; 및
    메탈 마스크의 상면에 정해진 길이의 스퀴지를 상대적으로 미끄럼 접촉시키면서, 회로 패턴이 될 페이스트를 메탈 마스크의 표면에 카트리지식 스퀴지 헤드에 의해 정해진 압력으로 공급하는 페이스트 공급 단계를 포함하는 스크린 인쇄 방법.
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