Brevet FR3089861A1 — publié le 20200619

Description Titre de l'invention : Procédé d'impression par sérigraphie sur un composant électrique et/ou électronique avec deux systèmes de raclage Domaine technique 100011 De façon générale, la présente invention se rapporte au domaine de l'impression par sérigraphie sur des composants électriques et/ou électroniques. 100021 Par exemple, ces composants électriques et/ou électroniques peuvent comporter des composants optoélectroniques tels que des capteurs de type CCD (pour « Charge-Coupled Device » en anglais) ou de type CMOS (pour « Complementary Metal-Oxide-Semiconductor » en anglais), des composants montés en surface (ou de type SMD pour « Surface Mounted Device » en anglais), ou encore des composants du domaine des écrans plats, par exemple des écrans à cristaux liquides (ou LCD pour « Liquid Crystal Display » en anglais)), des écrans plasmas ou des écrans à diodes luminescentes (ou LED pour « LightEmitting Diode » en anglais). 100031 De façon préférentielle, ces composants électriques et/ou électroniques comportent des substrats comprenant une ou plusieurs couches minces, et notamment des structures semi-conductrices monocouches ou multicouches, également dénommées « semiconductor wafers » en anglais, permettant notamment l'obtention de cellules photovoltaïques, et préférentiellement des cellules photovoltaïques dites « cristallines », c'est-à-dire qui sont à base de silicium monocristallin ou mufti-cristallin, lorsque ces structures semi-conductrices correspondent à des plaquettes de silicium. [0004] L'invention propose ainsi un procédé d'impression par sérigraphie sur au moins un composant électrique et/ou électronique utilisant deux systèmes de raclage. Technique antérieure [0005] Dans le domaine de la fabrication des cellules photovoltaïques, et en particulier des cellules photovoltaïques cristallines à base de silicium, il est connu de réaliser une im- pression sérigraphique sur des plaquettes de silicium, habituellement appelées « wafcrs » et à partir desquelles les cellules photovoltaïques sont obtenues. Cette impression sérigraphique constitue une étape au cours de laquelle l'impression d'électrodes conductrices à l'aide d'écrans en toile sur chacune des faces dc la plaquette de silicium est réalisée. [0006] La figure 1 illustre, en vue de face, un exemple de cellule photovoltaïque 4 sur laquelle ont été imprimées par sérigraphie des lignes verticales formées par des pistes conductrices 9 dénommées « busbars » en anglais et des lignes horizontales formées 2 par des doigts de collecte 8. Les pistes conductrices 9 sont formées en même temps que les doigts de collecte 8 et sont orientées perpendiculairement aux doigts dc collecte 8. [0007] Les interconnexions entre cellules photovoltaïques 4 sont constituées par des rubans (non représentés), habituellement réalisés en cuivre et recouverts d'un alliage fusible, typiquement un alliage d'étain et de plomb ou un alliage d'étain et d'argent. Ces rubans, de section rectangulaire, sont soudés sur les pistes conductrices 9. [0008] Le procédé de sérigraphie de ces pistes conductrices 9 et de ces doigts de collecte 8 consiste à transférer une encre conductrice sur la plaquette de silicium au travers d'un écran par le biais d'une force appliquée sur une racle se déplaçant sur toute la longueur de l'écran. Cet écran est constitué d'une toile, le plus souvent en acier, sur laquelle est déposée une émulsion délimitant le motif à sérigraphier. Ce type de procédé est par exemple décrit dans l'article « Metallization of crystalline silicon solar cens : review », A. Ebong et al, High Capacity Optical Nctworks and Enabling Technologies (HONET), 2012, 9th International Conference on, pages 102-109. [0009] Ainsi, de façon habituelle, les lignes formées par les doigts de collecte 8 sont seri- graphiécs dans le sens du raclage pour garantir la meilleure régularité possible et surtout la meilleure finesse. Par contre, l'impression des pistes conductrices 9 étant moins critique car leurs dimensions étant très supérieures à celles des doigts de collecte 8, celle-ci peut se faire perpendiculairement au sens de raclage. [0010] Le principe de la sérigraphie est encore illustré sur la figure 2 représentant quatre étapes 1) à 4) du procédé de sérigraphie sur des plaquettes de silicium destinées à former des cellules photovoltaïques 4. Ce procédé est également décrit dans l'article Contact Definition in Industrial Silicon Solar Cells », Caballero, L.J., Solar Energy, février 2010, édité par Radu D. Rugescu, 1NTECH, ISBN 978-953-307-052-0. [0011] L'étape 1) représente ainsi l'environnement qui est constitué par un écran 10, une toile 11 (typiquement un tissu) recouverte d'une émulsion 12, cette dernière présentant des ouvertures con-espondantes aux motifs à sérigraphier, une racle 13, une contre-racle 14, une encre 15 à base métallique, la plaquette de silicium destinée à former la cellule photovoltaïque 4 et sur laquelle les motifs vont être déposés, et enfin un socle d'impression 16 maintenant la plaquette (ou « wafer »). [0012] Au cours de l'étape 2), l'impression consiste alors à transférer de l'encre 15 de sé- rigraphie au travers de l'écran 10, qui comprend la toile 11 munie d'un maillage ouvert et recouverte de l'émulsion 12, par l'application d'une force sur la racle 13 en translation le long de l'écran 10. Le raclage génère alors un cordon d'encre 15 en aval de la racle 13. [0013] Au cours de l'étape 3), en position finale ou fin de raclage, la racle 13 est remontée et la contre-racle 14 est descendue. Puis, au cours de l'étape 4), la contre-racle 14 permet de ramener l'encre 15 en position initiale et la racle 13 est également ramenée en 3 position initiale pour une prochaine impression sur une autre plaquette de silicium. [0014] Il est à noter que le procédé peut mettre en oeuvre un mode d'impression alternée. Ainsi, le raclage s'effectue de gauche à droite, en référence à la figure 2 et à l'étape 2), puis au lieu de ramener l'encre 15 à l'aide de la contre-racle 14, la racle 13 se déplace derrière le cordon d'encre 15 afin de redémarrer un raclage de la droite vers la gauche. Alors, une nouvelle plaquette de silicium est présentée lorsque le raclage dc la droite vers la gauche commence. Ce raclage alterné est souvent utilisé pour les écrans stencils où les ouvertures sont pleines, à la différence d'un écran toile où l'ouverture correspond à un maillage. En effet, le contre-raclage serait suffisant pour transférer de l'encre. [0015] Ce principe de sérigraphie est couramment déployé en production et bien maîtrisé. Dans le cas de la sérigraphie sur des cellules photovoltaïques, les motifs sont des électrodes fines, comme décrit précédemment en référence à la figure 1, à savoir des lignes formées par des doigts de collecte et des lignes plus larges formées par des pistes conductrices ou « busbars ». La variété et le nombre de combinaisons de ces motifs sont importants, allant des motifs à n-busbars, n étant un nombre entier supérieur ou égal à 2, à des motifs sans busbar (ou « busbarless » en anglais) pour lesquels n est égal à 0. [0016] Le fait de pouvoir imprimer les lignes de sérigraphie, notamment les doigts de collecte, dans le sens du raclage permet d'assurer la meilleure finesse dc celles-ci. Ainsi, en définissant un rapport d'aspect R entre la largeur L2 d'une ligne 8' de l'écran 10 (voir la figure 3A pour les références) et la largeur L2' de la même ligne 8 imprimée sur la plaquette de silicium 4, on constate que 0,6