WO2007060742A1

WO2007060742A1 - 印刷マスク並びに太陽電池セル、フラットパネルディスプレイおよびチップコンデンサ

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Publication number: WO2007060742A1
Application number: PCT/JP2005/021781
Authority: WO
Inventors: Mitsunori Nakatani; Keizo Makino; Hisashi Tominaga
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2005-11-28
Publication date: 2007-05-31
Also published as: CN101076452B; HK1112883A1; JPWO2007060742A1; EP1955863A8; EP1955863A1; CN101076452A; EP1955863A4; US7906366B2; EP1955863B1; US20080230118A1

Abstract

　スクリーン印刷法で電極を塗布するための印刷マスクで形成された印刷パターンのエッジ部における平均膜厚と中央部における平均膜厚との差が５μｍ以下となる印刷マスクを得ること。　マスク枠５に張設されたメッシュ２の印刷対象に形成する電極パターンに対応した領域を開口部４とし、それ以外の領域に樹脂を埋め込んでマスク部３とした印刷マスク１において、マスク部３は、メッシュ２の印刷対象に対向する側にメッシュ２よりも突出して形成された突出部３ａを有し、突出部３ａの厚さは、印刷マスク１で電極パターンを形成したときに、電極パターンの端部とそれ以外の部分での平均膜厚の差が５μｍ以下となる厚さである。

Description

明細書

印刷マスク並びに太陽電池セル、フラットパネルディスプレイおよびチップコンデンサ

技術分野

[0001] この発明は、スクリーン印刷方法を用いて印刷対象物に印刷パターンを形成するための印刷マスクに関するものである。また、この印刷マスクを用いて電極を形成した太陽電池セル、フラットパネルディスプレイおよびチップコンデンサにも関するものである。

背景技術

[0002] スクリーン印刷法は、太陽電池の電極形成や、液晶表示装置、プラズマディスプレィ、有機 EL (ElectroLuminescence)ディスプレイなどの表示装置の電極形成に用いられる。スクリーン印刷法は、印刷対象に印刷する電極部分カッシュ（開口）となつており、他の部分はメッシュに乳剤が埋め込まれた印刷マスクを印刷対象に所定の距離を置いて配置し、電極材料を含むペーストを印刷マスクの上に供給する。その後、スキージでペーストを印刷マスク上に延ばし、延ばされたペーストのうちメッシュの部分のみペーストが印刷対象上に供給される。そして、印刷対象上に供給されたべ一ストを電極材料に応じた所定の温度で焼成することによって、電極が形成される。

[0003] このスクリーン印刷法で使用される印刷マスクとして、従来、メッシュのスキージ側から乳剤を塗着し、その後に印刷対象側カゝら乳剤を塗着することによって、印刷対象側に突出した乳剤の膜厚 (以下、乳剤厚という）を 5 mにするとともに、その平滑性を確保した印刷マスクが提案されている (たとえば、特許文献 1参照)。

[0004] また、従来、ペーストを印刷対象上に塗布する際に、印刷マスクのメッシュ部分の端部付近の塗布されたペーストの平均膜厚力塗布されたペーストの他の部分の平均膜厚よりも大きくなる傾向があった。そこで、これを緩和するために、塗布パターンの端部に向力うにつれて印刷マスク力押し出されるペーストの量が段階的に少なくなるように、コの字状、山形、波形、円形などの微細パターンを印刷マスクの塗布パターンの輪郭部に形成した印刷マスクを用いてスクリーン印刷を行う方法が提案されてヽる (たとえば、特許文献 2参照)。

[0005] 特許文献 1 :特開平 4 189545号公報

特許文献 2：特開平 11― 245534号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] ところで、一般的な太陽電池セルは、たとえば p型のシリコン基板に pn接合が基板面に平行に形成された半導体層部の裏面 (p型シリコン基板側）に、裏銀電極を形成するための間隔を直線状にあけて裏アルミ電極パターンが形成され、これらの裏アルミ電極パターンの間と裏アルミ電極パターンの一部に重なるように集電のための裏銀電極が形成される構造を有して、る。

[0007] 現在使用されている通常の印刷マスクの印刷対象側に突出した乳剤厚は 14 m 前後である。このような印刷マスクを用いて、上記太陽電池セルの裏面 (p型シリコン基板側）に裏アルミ電極パターンを塗布する場合には、裏アルミ電極パターンのエツジ部の盛り上がり平均膜厚は、それ以外の中央部の平均膜厚よりも 8 m程度厚くなつてしまう。これは、特許文献 1に記載の乳剤厚が 5 /z mの印刷マスクを用いたとしても 6 m程度厚くなる。一般的に、裏アルミ電極パターンの中央部の平均膜厚よりもエッジ部の盛り上がり平均膜厚が 5 mよりも大きくなると、その後に裏アルミ電極バターン間と裏アルミ電極パターンの一部に重ねて形成する裏銀電極パターンが途切れてしまうという問題点があった。なお、このような問題点は、スクリーン印刷法を用いて電極パターンを形成する太陽電池セルのほかに、液晶表示装置や有機 EL表示装置、プラズマディスプレイ装置などのフラットパネルディスプレイや、チップコンデンサに電極パターンを形成する際にも生じて、た。

[0008] また、特許文献 2に記載のスクリーン印刷方法では、たとえば上記太陽電池セルの裏面 (p型シリコン基板側）の裏アルミ電極パターンにおけるエッジ部での盛り上がりを抑制することはできるが、コの字状、山形、波形、円形などの微細パターンを印刷マスクの塗布パターンの輪郭部に形成する手間が力かってしまうという問題点があつた。

[0009] この発明は上記に鑑みてなされたもので、スクリーン印刷法で電極を塗布するための印刷マスクで形成された印刷パターンのエッジ部における平均膜厚と中央部における平均膜厚との差が 5 m以下となる印刷マスクを得ることを目的とする。また、印刷パターンのエッジ部における平均膜厚と中央部における平均膜厚との差が 5 μ m 以下となるように、塗布パターンの輪郭部に形成するパターンを容易に作製することができる印刷マスクを得ることも目的とする。さらに、これらの印刷マスクを用いて製造された電極を有する太陽電池セル、フラットパネルディスプレイおよびチップコンデンサを得ることも目的とする。

課題を解決するための手段

[0010] 上記目的を達成するため、この発明に力かる印刷マスクは、マスク枠に張設されたメッシュの印刷対象に形成する電極パターンに対応した領域が開口されるように、それ以外の領域に榭脂を埋め込んでマスク部を形成した印刷マスクにぉ、て、前記マスク部は、前記メッシュの前記印刷対象に対向する側に前記メッシュよりも突出して形成された突出部を有し、前記突出部の厚さは、当該印刷マスクで電極パターンを形成したときに、前記電極パターンの端部とそれ以外の部分での平均膜厚の差が 5 μ m以下となる厚さであることを特徴とする。

発明の効果

[0011] この発明によれば、この印刷マスクで印刷した電極パターンのエッジ部における盛り上がり厚を抑制できる。より具体的には、電極パターンのエッジ部における平均膜厚と中央部における平均膜厚との差が 5 m以下とすることができる。その結果、複数の電極を重ねて印刷するデバイスの製造において、ある電極パターンにさらに他の電極パターンを形成する場合に、重ねる側の電極パターンが、既に形成された電極パターンのエッジ部の盛り上がり部で途切れることを防ぎ、重ねる側の電極パターンの形成工程以降での印刷が容易になるため、製造での良品率が向上するという効果を有する。また、印刷マスクのみを変更すればよいため、従来の製造工程を変更する必要がなぐ安価に良質な製品を製造することができるという効果も有する。図面の簡単な説明

[0012] [図 1]図 1は、この発明による印刷マスクの構成を模式的に示す断面図である。

[図 2-1]図 2— 1は、裏アルミ電極を形成するための印刷マスクのパターンの一例を示す平面図である。

[図 2-2]図 2— 2は、裏銀電極を形成するための印刷マスクのパターンの一例を示す平面図である。

[図 2-3]図 2— 3は、表銀電極を形成するための印刷マスクのパターンの一例を示す平面図である。

[図 3-1]図 3— 1は、この発明による印刷マスクを用いて形成された電極を有する太陽電池セルの上面図である。

[図 3-2]図 3— 2は、図 3— 1の太陽電池セルの裏面図である。

[図 4]図 4は、図 3— 2の A— A断面図である。

[図 5-1]図 5— 1は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その 1)。

[図 5-2]図 5— 2は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その 2)。

[図 5-3]図 5— 3は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その 3)。

[図 5-4]図 5— 4は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その 4)。

[図 5-5]図 5— 5は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その 5)。

[図 5-6]図 5— 6は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その 6)。

[図 5-7]図 5— 7は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である（その 7)。

[図 6]図 6は、従来の印刷マスクの構成を模式的に示す断面図である。

[図 7]図 7は、従来の印刷マスクを用いて形成した太陽電池セルの断面図である。

[図 8]図 8は、従来の印刷マスクを用いて太陽電池セルの電極を形成する状態を模式的に示す断面図である。

[図 9]図 9は、電極パターンのエッジ部と中央部の状態を模式的に示す断面図である [図 10]図 10は、印刷マスクの突出部の乳剤厚に対するアルミ厚差異の変化を示すグラフである。

[図 11]図 11は、基板割れ率を測定する際の基板マスクの条件と、各基板の厚さにおける基板割れ率の関係を示す図である。

[図 12]図 12は、この発明による印刷マスクの実施の形態 2の構造を模式的に示す平面図である。

[図 13- 1]図 13— 1は、太陽電池セルの裏アルミ電極用パターン形成用の印刷マスクの平面図を示す図である。

[図 13-2]図 13— 2は、太陽電池セルの裏銀電極用パターン形成用の印刷マスクの平面図を示す図である。

[図 14]図 14は、この発明による印刷マスクの実施の形態 3の構造を模式的に示す断面図である。

[図 15]図 15は、この発明による印刷マスクを用いて形成された電極パターンの断面を模式的に示す図である。

符号の説明

1 印居 IJマスク

2 メッシュ

3 マスク部

3a 突出部

3b 埋め込み部

3c 周縁パターン部

4 開口部

5 マスク枠

20 太陽電池セル

21 半導体層部

22 p型シリコン基板

23 n型拡散層 24 反射防止膜

25 表銀グリッド電極

26 表銀バス電極

27 裏アルミ電極

28 裏銀電極

29 p+層

41 印刷ステージ

42 真空穴

43 スキージ

発明を実施するための最良の形態

[0014] 以下に添付図面を参照して、この発明に力かる印刷マスク並びに太陽電池セル、フラットパネルディスプレイおよびチップコンデンサの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

[0015] 実施の形態 1.

図 1は、この発明に力かる印刷マスクの構成を模式的に示す断面図であり、図 2— 1 は、裏アルミ電極を形成するための印刷マスクのパターンの一例を示す平面図であり、図 2— 2は、裏銀電極を形成するための印刷マスクのパターンの一例を示す平面図であり、図 2— 3は、表銀電極を形成するための印刷マスクのパターンの一例を示す平面図であり、図 3— 1は、この発明に力かる印刷マスクを用いて形成された電極を有する太陽電池セルの上面図であり、図 3— 2は、図 3— 1の太陽電池セルの裏面図であり、図 4は、図 3— 2の A— A断面図であり、図 5— 1〜図 5— 7は、太陽電池セルの製造方法の手順の一例を示す断面図である。また、図 6は、従来の印刷マスクの構成を模式的に示す断面図であり、図 7は、従来の印刷マスクを用いて形成した太陽電池セルの断面図であり、図 8は、従来の印刷マスクを用いて太陽電池セルの電極を形成する状態を模式的に示す断面図であり、図 9は、電極パターンのエッジ部と中央部の状態を模式的に示す断面図であり、図 10は、印刷マスクの突出部の乳剤厚に対するアルミ厚差異の変化を示すグラフであり、図 11は、基板割れ率を測定する際の基板マスクの条件と各基板の厚さにおける基板割れ率の関係を示す図である [0016] この印刷マスク 1は、図 1に示されるように、マスク枠 5に張設された網織りしたステンレスなどの材質でできたメッシュ 2の電極パターンの形成位置以外の部位のメッシュ開口を、感光剤入り高分子乳剤などの樹脂で塞ぐことによって形成される。メッシュ 2 の榭脂で塞がれた部分を以下では、マスク部 3といい、榭脂で塞がれない電極バターンの形成位置に対応する部分を開口部 4 (請求の範囲における開口、開口領域に対応する）という。マスク部 3は、その形成位置において、少なくともメッシュ 2の内部と、メッシュ 2の印刷対象に対向する側の面力突出するように榭脂を形成することで構成される。以下では、前者を埋め込み部 3bといい、後者を突出部 3aという。ここで、埋め込み部 3bの厚さ tlは、使用するメッシュ 2の厚さと同じである力突出部 3aの厚さ（以下、乳剤厚という） t2は、 5 mよりも薄く、より好ましくは 3 m以下に形成されることを特徴とする。このような印刷マスク 1の構造は、太陽電池セルの製造において使用される裏アルミ電極（図 2— 1)のほかに、裏銀電極（図 2— 2)、表銀電極（図 2— 3)にも適用することができる。また、この発明の印刷マスクは、スクリーン印刷法で lm m²以上の大面積部を有する電極形成時に対して特に有効である。

[0017] このような印刷マスク 1は、つぎに示されるような方法によって製造される。まず、メッシュ 2に粘度の高、液状の感光剤入り高分子乳剤を塗布して乾燥させる。このとき、感光剤入り高分子乳剤は、メッシュ 2の片面力も外部に向力つて所定の厚さだけ突出するように塗布される。その後、写真製版技術で所望のサイズのパターン (たとえば、図 2—1〜図 2— 3に示される各電極パターン）に露光、現像し、乾燥させる。これにより、電極パターン形成位置以外のメッシュ 2の内部には埋め込み部 3を有し、メッシュ 2の印刷対象側外部には突出部 3aを有する図 1に示される印刷マスク 1が完成する。なお、この印刷マスク 1の製造方法は一例であり、突出部 3aの厚さが 5 mよりも薄いマスク部 3を有するものを製造することができれば、他の方法で製造したものでもよ!/ヽ。たとえば、メッシュ 2のスキージ接触面側（図 1中の上側）に、粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を、メッシュ 2を貫通しないように塗布して乾燥させた後、写真製版技術で所望のサイズのパターン (たとえば、図 2— 1〜図 2— 3に示される各電極パターン）に露光、現像し、乾燥させる。これにより、メッシュ 2内の電極パターン形成位置以外の位置に埋め込み部 3bが形成される。その後、メッシュ 2の印刷対象側（図 1 中の下側）に、粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を塗布して乾燥させた後、写真製版技術で上記と同一のサイズのパターンに露光、現像し、乾燥させる。これによって、メッシュ 2の印刷対象側外部の電極パターン形成位置以外の位置に突出部 3aが形成され、図 1に示される印刷マスク 1が完成する。

[0018] つぎに、この印刷マスク 1を用いて電極を形成した太陽電池セルと、従来の印刷マスクを用いて電極を形成した太陽電池セルを例に挙げて、この印刷マスクの特徴について説明する。太陽電池セル 20は、図 3—1〜図 4に示されるように、半導体基板としての p型シリコン基板 22と、この p型シリコン基板 22の表面の導電型が反転した n 型拡散層 23と、高濃度不純物を含んだ p +層（BSF (Back Surface Field)層ともいう ) 29と、力もなる光電変換機能を有する半導体層部 21と、この半導体層部 21の受光面に設けられ入射光の反射を防止する反射防止膜 24と、この半導体層部 21で発電された電気を局所的に集電するために受光面に設けられる表銀グリッド電極 25と、表銀グリッド電極 25で集電された電気を取り出すために表銀グリッド電極 25にほぼ直交して設けられる表銀バス電極 26と、半導体層部 21で発電された電気の取り出しと入射光の反射を目的として半導体層部 21の裏面 (受光面と対向する面）のほぼ全面に設けられた裏アルミ電極 27と、この裏アルミ電極 27に生じた電気を集電する裏銀電極 28と、を備える。なお、表銀グリッド電極 25と表銀バス電極 26をまとめて表銀電極という。

[0019] このように構成された太陽電池セル 20では、太陽光が太陽電池セル 20の受光面側から半導体層部 21の pn接合面 (p型シリコン基板と n型拡散層との接合面）に照射されると、ホールと電子が生成する。 pn接合部の電界によって、生成した電子は n型拡散層 23に向力つて移動し、ホールは p+層 29に向力つて移動する。これにより、 n 型拡散層 23に電子が過剰となり、 p+層 29にホールが過剰となる結果、光起電力が発生する。この光起電力は pn接合を順方向にバイアスする向きに生じ、 n型拡散層 2 3に接続した表銀バス電極 26がマイナス極となり、 p +層 29に接続した裏銀電極 28 がプラス極となって、図示しない外部回路に電流が流れる。

[0020] つぎに、このような太陽電池セル 20の製造方法の一例について説明する。まず、図 5— 1に示されるように、表面処理を施した p型シリコン基板 22を用意する。ついで、図 5— 2に示されるように、リンを熱的に拡散させることによって導電型を反転させた n型拡散層 23aを p型シリコン基板 22の表面に形成する。通常、リンの拡散源として、ォキシ塩化リン（POC1 )が用いられる。

3

[0021] ついで、 p型シリコン基板 22の一主面をレジストで保護した後、図 5— 3に示されるように、一主面のみに n型拡散層 23を残すように、 p型シリコン基板 22の表面をエッチングし、レジストを有機溶剤などを用いて除去する。その後、図 5— 4に示されるように、 n型拡散層 23の表面に、シリコン酸ィ匕膜やシリコン窒化膜、酸ィ匕チタン膜などからなる反射防止膜 24をプラズマ CVD (Chemical Vapor Deposition)法などの成膜法によって、一様な厚みで形成する。

[0022] ついで、図 5— 5に示されるように、 p型シリコン基板 22の n型拡散層 23が形成されている面に対向する面（以下、裏面という）に、スクリーン印刷法で裏アルミ電極パターン 27aを形成する。このとき、図 2—1に示される印刷マスクを用いてアルミペースト力 ¾型シリコン基板 22の裏面上に、印刷パターン（開口部 4)にしたがって付着される。裏アルミ電極パターン 27aを乾燥した後、図 5— 6に示されるように、スクリーン印刷法で裏面にさらに裏銀電極パターン 28aを形成する。このとき、図 2— 2に示される印刷マスクを用いて銀ペーストが、裏アルミ電極パターン 27aが付着された p型シリコン基板 22上に、印刷パターン（開口部 4)にしたがって付着される。

[0023] 裏銀電極パターン 28aを乾燥させた後、表裏を反転させて、図 5— 7に示されるように、銀ペーストをスクリーン印刷法で、反射防止膜 24上に付着させ、乾燥させる。このとき、図 2— 3に示される印刷マスクを用いて、銀ペーストが、反射防止膜 24上に付着される。これにより、反射防止膜 24上に表銀グリッド電極パターン 25aと表銀バス電極パターン 26aが選択的に形成される。

[0024] そして、表銀グリッド電極パターン 25a、表銀バス電極パターン 26a、裏アルミ電極パターン 27aおよび裏銀電極パターン 28aを含む表裏電極パターンを、同時に 700 °C〜900°C程度で数分間程度焼成する。この焼成により、 p型シリコン基板 22の表側では、表銀グリッド電極パターン 25aと表銀バス電極パターン 26aを構成する表銀ぺ一スト中に含まれるガラス材料によって反射防止膜 24が溶融して、る間に、銀ぺースト中の銀材料力 ¾型シリコン基板 22上部の n型拡散層 23中のシリコンと接触して再凝固する。これにより、表銀電極 (表銀グリッド電極 25、表銀バス電極 26)とシリコンの n型拡散層 23との間の導通が確保される。また、この焼成工程により、裏アルミ電極 2 7が形成されるとともに、裏アルミ電極パターン 27aも p型シリコン基板 22中のシリコンと反応して、 P型シリコン基板 22と裏アルミ電極 27との間に p +層 29が形成される。以上により、表銀グリッド電極 25、表銀バス電極 26、裏アルミ電極 27および裏銀電極 28が形成され、図 3— 1〜図 4に示される構造を有する太陽電池セル 20が製造される。

[0025] ところで、従来の印刷マスクは、図 6に示されるように、マスク部 3の突出部 3aの厚さ t3が 5 m以上となっている。このような印刷マスク 1を用いて、上述した図 5—1〜図 5— 7に示される手順で太陽電池セルを製造した場合、図 7に示されるような構造の太陽電池セル 20が製造されてしまう。つまり、裏アルミ電極 27のエッジ部 31の膜厚 1S 他の部分（中央部分)の平均膜厚よりも厚くなり、盛り上がりが生じてしまう。そして、このような盛り上がりが生じた裏アルミ電極 27の上に、裏銀電極 28を形成すると、裏銀電極 28の断面が途切れやすくなり、かすれ部 32が生じる。このようにかすれ部 3 2が存在すると、高抵抗となってしまい、セル抵抗が大きく劣化してしまう。

[0026] 図 8は、図 6のような従来の印刷マスクを用いて裏アルミ電極と裏銀電極を形成した後に、表銀電極を形成する状態を模式的に示す図である。この図 8では、裏面に裏アルミ電極パターンと裏銀電極パターンを塗布して乾燥させた太陽電池セル 20の表裏を反転させて、太陽電池セル 20の裏面を印刷ステージ 41に載置した状態を示している。印刷ステージ 41には、真空穴 42が設けられており、図示しない真空ポンプを用いて、真空穴 42中の空気を排気することによって、印刷ステージ 41上に載置された印刷対象 (太陽電池セル 20)を保持して固定する機能を有して、る。

[0027] 印刷ステージ 41上に固定された太陽電池セル 20 (p型シリコン基板)上には、印刷マスク 1が太陽電池セル 20に対して位置合わせされた状態で所定の間隔をあけて配置される。この印刷マスク 1のスキージ 43側の面上に表銀グリッド電極 25と表銀バス電極 26を形成するための銀ペースト 25bを薄く広げておき、スキージ 43を印刷マスク 1に押し当てて、図中の矢印方向に摺動させることによって、開口部 4を通して銀ぺ一スト 25bが太陽電池セル 20側に押出され、所望のパターンが印刷される。

[0028] 一般的に、太陽電池用のシリコン基板は 0. 1〜0. 3mmと非常に薄ぐ割れたり欠けたりしゃすい。このため、図 8のように印刷する際に、印刷ステージ 41の真空圧を、太陽電池セル 20を固定保持することができる最下限値近くまでに下げたり、スキージ 43の押し当てる力を印刷可能な最下限値近くまで下げたりする努力をしている。

[0029] し力し、図 7に示される従来の太陽電池セル 20のように、裏アルミ電極 27のエッジ部 31が盛り上がっていると、図 8の表電極印刷時の印刷ステージ 41の真空圧を高くしなければ、印刷中に太陽電池セル 20 (p型シリコン基板）が印刷ステージ 41から滑つてしまい、印刷パターンの位置ズレを起こしてしまう。その結果、薄いシリコン基板で構成される太陽電池セル 20が割れてしまうこともあった。

[0030] また、図 7に示されるように、裏アルミ電極 27のエッジ部 31が盛り上がっていると、その上に裏銀電極 28を印刷する際に、裏銀電極パターンを印刷する箇所の段差が大きくなり、裏銀電極 28が印刷かすれを起こし、かすれ部 32が生じる。この裏銀電極かすれ部 32を抑制するには、裏銀電極 28の印刷時のスキージ 43の押し当てる力を高くしなければならない。しかし、その結果、薄いシリコン基板で構成される太陽電池セル 20の破損を招、てしまうこともあった。

[0031] これらの問題点は、図 7の裏アルミ電極 27のように、エッジ部 31がその他の部分の平均膜厚に比して盛り上がっていると、印刷ステージ 41で真空吸着する場合や、スキージ 43で押し当てる場合に、盛り上がつているエッジ部 31に応力が力かることによる。一般的な太陽電池セル 20の場合には、 lOOMPa以上の応力が局所的にかかると、割れてしまうことが知られている。

[0032] そこで、太陽電池セル 20に lOOMPa以上の応力が力からないようにするための条件として、形成された電極パターンのエッジ部とその他の部分の平均膜厚との差に注目した。図 10に示されるように、電極パターン（裏アルミ電極パターン 27a)のエッジ部 31の領域 Rでの平均膜厚を dmaxとし、エッジ部 31を除く領域 Rでの平均膜厚を

E C

dmeanとする。また、ここで dmax— dmeanの値をアルミ厚差異とする。

[0033] 図 10に示されるように、乳剤厚を 0〜30 mまでの間で変化させた場合に、突出部 3aの乳剤厚とアルミ厚差異との間には相関関係があり、突出部 3aの乳剤厚を短くするほど、電極パターンにおけるアルミ厚差異も減少することが見出された。また、実験により、裏銀電極 28のかすれ部 32の発生を抑制する条件として、アルミ厚差異が 5 m以下であることが求められた。これらにより、印刷マスク 1のマスク部 3の突出部 3 aの乳剤厚 t2を 5 mよりも薄くすることが望ましいことが分力つた。このように、突出部 3aの乳剤厚 t2を 5 μ m以下とすることで、アルミ厚差異が 5 μ m以下となり、スキージ 43の押し当てる力や太陽電池セル 20を印刷ステージ 41が真空吸着する際の真空圧が太陽電池セル 20にかかったとしても、約 70MPaの局所的な応力であるので、薄いシリコン基板が割れるような状況となることはほとんどなくなる。

[0034] ここで、マスク部 3の突出部 3aの乳剤厚 t2を 14 mとした従来の印刷マスクを用いた場合と、乳剤厚 t2を 3 mとしたこの実施の形態 1の印刷マスクを用いた場合の、表銀電極パターン形成時の基板の割れ率を比較した結果が、図 11に示されて!/ヽる。

[0035] 従来の印刷マスクとして、マスク部 3の突出部 3aの乳剤厚 t2が 14 μ mで、メッシュ数 400、線径 23 /z mのものを用いた。従来の印刷マスクを用いて、裏アルミ電極 27 を形成した場合のアルミ平均膜厚 dmeanは 29 mであり、エッジ部 31の平均膜厚 dm axは 37 μ mであり、アルミ厚差異 dmax—dmeanは 8 μ mであった。この条件でシリコン基板に表銀電極 25, 26を印刷すると、基板厚が厚い場合には割れ率は少ないが、基板厚が薄くなるにしたがって、割れ率が高くなり、基板厚 240 mでは 5%の割れ率を示し、基板厚 200 mでは 10%の割れ率を示した。

[0036] 一方、この実施の形態 1の印刷マスクとして、マスク部 3の突出部 3aの乳剤厚 t2が 3 μ mで、メッシュ数 400、線径 23 mのものを用いた。この印刷マスクを用いて、裏ァルミ電極 27を形成した場合のアルミ平均膜厚 dmeanは 27 μ mであり、エッジ部 31の平均膜厚 dmaxは 32 μ mであり、アルミ厚差異は 5 μ mであった。このとき、シリコン基板の表銀電極を印刷する場合に、基板厚が 200 mのときに割れ率が 1%であった 1S 総じて、基板厚の厚さに関係なぐ割れ率は極めて低力つた。

[0037] この実施の形態 1によれば、印刷マスクの印刷対象側の突出部 3aの厚さを 5 μ m りも小さぐより望ましくは 3 m以下とすることで、電極パターンのエッジ部における平均膜厚と中央部における平均膜厚との差を 5 m以下とすることができる。特に、第 1 の電極パターンとこの第 1の電極パターンの少なくともエッジ部を含む一部にオーバ一ラップさせて第 2の電極パターンを形成する場合には、第 1の電極パターンのエツジ部の平均膜厚と他の部分の平均膜厚との差を 5 μ m以下にすることで、第 1の電極パターン上に形成される第 2の電極パターンのかすれ部の発生を抑えることができるという効果を有する。

[0038] また、この印刷マスク 1を用いて形成した電極を有するデバイスは、マスク構造やマスクパターンを変更するだけであるので、従来用いられて、た製法 (製造設備)を用いて、安価に良質な製品を高い良品率で製造することができる。特に、この印刷マスク 1を用いて形成した電極を有する太陽電池セル 20では、裏アルミ電極 27のエッジ部 31での盛り上がり量が 5 m以下と小さくなり、不良品率が下がるために安価に製造することがでさるよう〖こなる。

[0039] 実施の形態 2.

図 12は、この発明にかかる印刷マスクの実施の形態 2の構造を模式的に示す平面図である。この印刷マスクは、図 3— 2に示される太陽電池セル 20の裏アルミ電極 27 の印刷パターンを形成する際に用いられるものである。この印刷マスクは、図 2—1と同様に裏銀電極 28の形成位置に対応した直線状のマスク部 3が、乳剤などの榭脂で形成される。つまり、裏アルミ電極 27のパターンを形成する開口部 4 (以下、裏アルミ電極パターン形成領域ともいう。また、請求の範囲における開口、開口領域に対応する。 )とこの裏アルミ電極パターン形成領域に隣接する他の裏アルミ電極パターン形成領域とは、所定の距離を置いて配置される。そして、裏アルミ電極パターン形成領域（開口部 4)の周縁部には、所定の幅を有する周縁パターン部 3cが乳剤などの榭脂で形成される。より具体的には、裏アルミ電極パターン形成領域（開口部 4)の外周から内部に向かって所定の距離だけ離れた位置に、裏アルミ電極パターン形成領域（開口部 4)の外周に沿って、所定の幅 Lを有する榭脂によって周縁パターン部 3c が形成される。図 12の例では、裏アルミ電極パターン形成領域の周縁部に、額縁状に榭脂が形成される。この周縁部に形成される榭脂の形成位置は、裏アルミ電極パターン 27aのエッジ部 31に形成される盛り上がり部の位置と裏アルミ電極パターン形成領域の端部との間であればよぐ使用する電極材料のペーストの種類 (使用する金属粒サイズ、形状 (球以外にも扁平粒も存在）、ペースト粘度）および印刷マスクのメッシュ数ゃ線径によって適宜変更される。

[0040] たとえば、アルミペーストが、粒径 1〜15 mのアルミ粒子を含み、 B型ロータ粘度計測定で粘度が 30〜： LOOPa' sであるペーストであり、印刷マスク 1のメッシュ 2として、メッシュ数力 S150〜400であり、線径カ 3〜45 μ mであるメッシュを用いる場合には、裏アルミ電極パターン形成領域（開口部 4)の端部（エッジ部）カゝら 0. 1mm以上 0 . 5mm以内の範囲に、線幅 Lが 0. 2mm以下のラインパターンを額縁状に配置するのが望ましい。

[0041] また、同じ金属含有ペーストでも微細な細線パターン形成用の銀ペーストを用いる場合には、たとえば、銀ペーストが、粒径 1 μ m以下の銀粒子を含み、 B型ロータ粘度計測定で粘度が40〜150?& ' 5でぁるぺーストでぁり、印刷マスク 1のメッシュ 2として、メッシュ数が 250〜500であり、線径が 18〜30 μ mであるメッシュを用いる場合には、銀電極パターン形成領域（開口部）の端部（エッジ部）から 0. 1mm以上 0. 5m m以内の内部に、線幅 Lが 0. 1〜0. 2mmのラインパターンを解像することができる。

[0042] このような印刷マスクは、たとえば、以下の方法によって製造される。まず、メッシュ 2 に粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を塗布して乾燥させる。このとき、感光剤入り高分子乳剤は、メッシュ 2の片面力も外部に向力つて所定の厚さだけ突出するように塗布される。その後、写真製版技術で所望のサイズのパターン (たとえば、図 1 2に示される各電極パターン）に露光、現像し、乾燥させる。これにより、電極パターン形成位置以外のメッシュ 2には、埋め込み部 3を有するとともに、電極パターン形成領域（開口部 4)の外周力も所定の距離だけ内部に入った位置に周縁パターン部 3cを有する図 12に示される印刷マスクが完成する。なお、この印刷マスクの製造方法は一例であり、電極パターン形成位置以外に埋め込み部 3を有するとともに、電極パターン形成領域 (開口部 4)の外周力も所定の距離だけ内部に入った位置に周縁バターン部 3cを有するものを製造することができれば、他の方法で製造したものでもよ!/ヽ。たとえば、メッシュのスキージ接触面側に、粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を、メッシュを貫通しないように塗布して乾燥させた後、写真製版技術で所望のサィズのパターン (たとえば、図 12に示されるパターン）に露光、現像し、乾燥させる。これにより、マスク部 3の埋め込み部 3bが形成される。また、図 12に示される電極パターン形成領域（開口部 4)の外周力所定の距離だけ内部に入った位置にも埋め込み部 (周縁パターン部 3c)が形成される。その後、メッシュの印刷対象側力も外部に向かって、粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を塗布して乾燥させた後、写真製版技術で上記周縁パターン部 3cを含む埋め込み部 3b、と同一のサイズのパターンに露光、現像し、乾燥させる。これにより、マスク部 3の突出部 3aが形成される。このとき、突出部 3aの乳剤厚 t2は、任意の厚さにすることができる。以上によって、電極パターン形成位置の周縁部にラインパターン (周縁パターン部 3c)が形成された印刷マスクが完成する。

[0043] 図 13— 1〜図 13— 2は、この発明に力かる印刷マスクの他の例を示す平面図である。これらの図 13— 1〜図 13— 2に示される印刷マスクは、太陽電池セルの裏側に形成する電極パターン形成用の印刷マスクであり、図 12とは異なり、集電電極である裏銀電極が直線状ではなぐスポット上に形成される場合を示している。図 13— 1は、太陽電池セルの裏アルミ電極用パターン形成用の印刷マスクの平面図を示し、図 1 3— 2は、太陽電池セルの裏銀電極用パターン形成用の印刷マスクの平面図を示している。この図 13— 1に示されるように、マスク部 4の裏アルミ電極パターン形成領域 (開口部 4)との境界力も所定の距離だけ内側に、所定の幅を有する周縁パターン部 3cが樹脂で形成される。なお、図 13— 2に示される裏銀電極パターンは、裏銀電極パターン上にさらに他の電極パターンが形成されないため、裏銀電極パターン形成領域（開口部 4)の周縁部には、ラインパターン (周縁パターン部 3c)が形成されて!、ない。なお、この開口部 4の大きさは、図 13—1で周縁パターン部 3cで囲まれる領域以上となっている。

[0044] なお、この実施の形態 2の電極パターン形成領域の周縁部にラインパターンを形成した印刷マスクは、印刷マスク全般に適用することができる。つまり、従来の印刷マスクに適用してもょ、し、実施の形態 1で説明した印刷マスクに適用してもょ、。

[0045] この実施の形態 2による印刷マスクは、メッシュに形成された微小なパターンはぺースト流動により解像できなヽことを応用し、電極パターンの端部に形成される盛り上がり部に対応する位置に、微小なラインパターンを配置して、その盛り上がり量を抑制させている。そして、この印刷マスクによっても、実施の形態 1の場合と同様に、電極パターンのエッジ部における平均膜厚と中央部での平均膜厚との差を、 5 m以下とすることができる。これにより、たとえば、図 4に示されるような構造の太陽電池セルで裏アルミ電極パターン上に裏銀電極パターンを形成する場合に、かすれ部 32の発生を防止した太陽電池セル 20を製造することができる。

[0046] この実施の形態 2によれば、印刷マスクの電極パターン形成領域（開口部 4)の周縁部にラインパターンを設けることで、この印刷マスクを用いて電極パターンを形成した際に、電極パターンのエッジ部における盛り上がりを抑えることができる。その結果、この盛り上がりに重ねて他の電極パターンを形成する場合に、重ねる電極パターンでのかすれ部 32の発生を防止することができる。また、特許文献 2に記載の印刷マスクの場合に比して、印刷マスクの電極パターン形成領域（開口部 4)の周縁部に形成するラインパターン (周縁パターン部 3c)は単純なので、印刷マスクの製造が容易になるという効果も有する。

[0047] 実施の形態 3.

図 14は、この発明にかかる印刷マスクの実施の形態 3の構造を模式的に示す断面図である。この印刷マスク 1は、マスク枠 5に張設された網織りしたステンレスなどの材質でできたメッシュ 2の電極パターンの形成位置以外の部位のメッシュ開口を、感光剤入り高分子乳剤などの樹脂で塞ぐことによって形成される。ここで、この実施の形態 3のマスク部 3は、メッシュ内部に形成される埋め込み部 3bの端部力突出部 3aの端部よりも所定の長さだけ開口部 4 (請求の範囲における開口、開口領域に対応する M則にはみ出して形成されることを特徴とする。なお、埋め込み部 3bの厚さ tlは、使用するメッシュ 2の厚さと同じである力突出部 3aの乳剤厚 t4は、任意の厚さとすることができる。このような印刷マスク 1の構造は、太陽電池セルの製造において使用される裏アルミ電極（図 2— 1)のほかに、裏銀電極（図 2— 2)、表銀電極（図 2— 3)を形成する印刷マスク 1にも適用することができる。なお、突出部 3aの端部は、埋め込み部 3bの端部よりも 0. 3mmほど内側となるように構成される。

[0048] つぎに、このような印刷マスクの製造方法の一例について説明する。この印刷マスク 1は、メッシュ 2のスキージ接触面側に、粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を、メッシュ 2を貫通しないように塗布して乾燥させた後、写真製版技術で所望のサイズのパターン (たとえば、図 2—1〜図 2— 3に示されるパターン）に露光、現像し、乾燥させる。これにより、マスク部 3の埋め込み部 3bが形成される。その後、メッシュ 2の印刷対象側から外側に、粘度の高い液状の感光剤入り高分子乳剤を塗布して乾燥させた後、写真製版技術で所望 (上記の埋め込み部 3b)のサイズよりも所定の長さだけ外周部の端部が内側に位置するパターンに露光、現像し、乾燥させる。これによつて、マスク部 3の突出部 3aが形成され、図 14に示される印刷マスク 1が完成する。

[0049] 図 15は、この印刷マスクを用いて形成された電極パターンの断面を模式的に示す図である。突出部 3aの端部が埋め込み部 3bの端部よりも内側に形成された印刷マスク 1を用ヽて半導体層部 21上に表銀電極パターン 25a (26a)を形成すると、表銀電極パターン 25a (26a)のエッジ部における盛り上がりが抑制される。これは、突出部 3 aが形成されていないメッシュ 2内の埋め込み部 3b (電極パターンのエッジ部に相当する）では、乳剤厚が 0 mであるので、この部分での膜厚が小さくなるためである。なお、突出部 3aの端部と埋め込み部 3bの端部との間の距離は、形成された電極パターンのエッジ部の盛り上がりが形成される距離よりも広く取る必要があり、 0. 3mm 程度となる。

[0050] この実施の形態 3によれば、印刷マスク 1で形成される電極パターンのエッジ部における盛り上がりを抑制することができる。その結果、この盛り上がりに重ねて他の電極パターンを形成する場合に、盛り上がりの影響によって重ねる側の電極パターンが弓 Iき伸ばされる電極かすれ部の発生を防止することができる。

[0051] なお、上述した実施の形態では、太陽電池セルの場合を例に挙げて説明したが、自発光素子または他の光源力の光の切替えによって表示を行うマトリックス状に配置された表示素子と、個々の表示素子を駆動する回路と、この回路に接続された所定のパターンの電極と、を有する液晶ディスプレイ、有機 ELディスプレイおよびプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイの電極を多重に積み重ねる場合に、上述した印刷マスクを用いることができる。また、所定のパターンに内部電極を形成した誘電体シートを複数積層させてなるチップコンデンサにお、て、内部電極を形成する場合に上述した印刷マスクを用いることができる。

産業上の利用可能性以上のように、本発明に力かる印刷マスクは、スクリーン印刷法に有用であり、特に、複数の電極を重なるように形成する場合に適している。

Claims

請求の範囲

[1] マスク枠に張設されたメッシュの印刷対象に形成する電極パターンに対応した領域が開口されるように、それ以外の領域に榭脂を埋め込んでマスク部を形成した印刷マスクにおいて、

前記マスク部は、前記メッシュの前記印刷対象に対向する側に前記メッシュよりも突出して形成された突出部を有し、前記突出部の厚さは、当該印刷マスクで電極バターンを形成したときに、前記電極パターンの端部とそれ以外の部分での平均膜厚の差が 5 μ m以下となる厚さであることを特徴とする印刷マスク。

[2] 前記突出部の厚さは、 5 μ mよりも小さいことを特徴とする請求項 1に記載の印刷マスク。

[3] マスク枠に張設されたメッシュの印刷対象に形成する電極パターンに対応した領域が開口されるように、それ以外の領域に榭脂を埋め込んでマスク部とした印刷マスクにおいて、

前記メッシュ内の開口領域の周縁に沿って、所定の幅の榭脂を形成した周縁パタ一ン部を有することを特徴とする印刷マスク。

[4] 前記周縁パターン部は、印刷マスクで電極パターンを形成したときに前記電極パタ一ンの端部に形成される盛り上がり部の前記端部からの位置までの範囲に形成されることを特徴とする請求項 3に記載の印刷マスク。

[5] 前記周縁パターン部は、前記開口領域の周縁部から前記開口領域側の 0. lmm 以上 0. 5mm以内の範囲に、 0. 2mm以下の線幅で形成されることを特徴とする請求項 3に記載の印刷マスク。

[6] 前記マスク部は、前記メッシュの前記印刷対象に対向する側に前記メッシュよりも突出して形成された突出部を有し、前記突出部の厚さは 3 m以下であることを特徴とする請求項 3に記載の印刷マスク。

[7] マスク枠に張設されたメッシュの印刷対象に形成する電極パターンに対応した領域が開口されるように、それ以外の領域に榭脂を埋め込んでマスク部とした印刷マスクにおいて、

前記マスク部は、前記メッシュの前記印刷対象に対向する側に前記メッシュよりも突出して形成された突出部と、

前記メッシュ内に形成された埋め込み部と、

からなり、前記埋め込み部の端部は、前記突出部の端部よりも、開口領域側に位置することを特徴とする印刷マスク。

[8] 前記埋め込み部の端部は、前記突出部の端部よりも、 0. 3mm以上前記開口領域側に位置することを特徴とする請求項 7に記載の印刷マスク。

[9] 半導体基板に pn接合が基板面と平行に形成された半導体層部と、

前記半導体層部の表面に所定の形状に形成される表銀電極と、

前記半導体層部の裏面に前記半導体層部の一部が露出されるように形成される裏アルミ電極と、

前記裏アルミ電極によって覆われて、な、前記半導体層部の露出部分と、この露出部分に隣接して配置される前記裏アルミ電極の一部を覆うように形成される裏銀電極と、

を備える太陽電池セルにぉ、て、

前記裏アルミ電極は、請求項 1, 3, 7のいずれか 1つに記載の印刷マスクを用いて形成された電極であることを特徴とする太陽電池セル。

[10] 自発光素子または他の光源からの光の切替えによって表示を行うマトリックス上に配置された表示素子と、個々の前記表示素子を駆動する回路と、この回路に接続された所定のパターンの電極と、を有する表示用パネルを供えるフラットパネルデイスプレイにおいて、

前記電極は、請求項 1, 3, 7のいずれか 1つに記載の印刷マスクを用いて形成された電極であることを特徴とするフラットパネルディスプレイ。

[11] 両面に電極パターンを形成した誘電体シートを複数積層してなるチップコンデンサにおいて、

前記電極パターンは、請求項 1, 3, 7のいずれか 1つに記載の印刷マスクを用いて形成された電極であることを特徴とするチップコンデンサ。