(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層体に発生したクラックを、顕在化処理した後、観察するクラック検査方法であって、
上記積層体が、基板上に少なくとも２層の異なる層を有し、
上記顕在化処理が、積層体の基板側の下層は溶解し、上層は溶解しない溶解液を上記クラックより浸透させ、該下層を溶解して空洞部を形成し、該空洞部上の上層を窪ませることによりクラックを顕在化する処理であることを特徴とするクラック検査方法。
【請求項２】
上記下層が金属酸化物層である請求項１に記載のクラック検査方法。
【請求項３】
上記溶解液が酸性水溶液である請求項１または２に記載のクラック検査方法。
【請求項４】
積層体に発生したクラックを、顕在化処理した後、観察するクラック検査方法であって、
上記積層体が、基板上に少なくとも２層の異なる層を有し、上層がアモルファスシリコン層であることを特徴とするクラック検査方法。
【請求項５】
積層体に発生したクラックを、顕在化処理した後、観察するクラック検査方法であって、
上記積層体が、基板上に少なくとも２層の異なる層を有し、基板側の下層が金属酸化物層であることを特徴とするクラック検査方法。
【請求項６】
上記金属酸化物層が亜鉛酸化物層である請求項２または５に記載のクラック検査方法。
【請求項７】
上記積層体の上層が半導体層である請求項１〜３，５，６のいずれかに記載のクラック検査方法。
【請求項８】
上記半導体層がアモルファスシリコン層である請求項７に記載のクラック検査方法。
【請求項９】
上記顕在化処理の後に、所望の領域を小片に切り出して観察を行う請求項１〜８のいずれかに記載のクラック検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池モジュールやプリント配線板などに用いられる積層体に発生したクラックの検査方法に関し、特に、高倍率で観察しないと検出できないような微小なクラックの検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高集積プリント配線板には、微細な回路形成が要求され、小さなスルーホール加工も必要である。スルーホール形成の加工条件が悪いと、スルーホールの周囲にクラックが発生することがある。このクラックはプリント配線板の信頼性を損なうものであるから、該クラックの発生の有無を確認する必要があり、従来、以下のようなクラック観察方法が提案されている。
【０００３】
特開平５−１８９１０号公報に記載されているクラックの観察方法は、クラック内に蛍光剤を浸透させた後、この蛍光材に紫外線、可視光線、Ｘ線、α線、β線などを照射し、蛍光剤を励起して得られる蛍光を観察する方法である。
【０００４】
また、特開平６−１１４６１号公報には、伸線または圧延加工によって製造された平鋼線の表面のクラックの検査方法について記載されている。当該検査方法は、平鋼線の表面に油を塗布し、その後、２５０℃〜４５０℃でブルーイング処理を行い、平鋼線の表面上に現れる色彩の変化によりクラックを観察する方法である。
【０００５】
さらに、自動制御により正確に検出できるクラック検出装置が、特開平５−２８１１４９号公報で提案されている。該方法は、ウエハ上に発生したクラックを検出するのに光ビームを走査し、その反射光の結像位置のずれからウエハ上のクラックを検出する方法である。
【０００６】
また、超音波顕微鏡により非破壊で材料の内部のクラックを検出する方法や、アコースティックミッションにより、クラック形成で生じる音波を検出する方法なども報告されている。
【０００７】
従来、上記のようなクラック観察方法や検出方法等を利用して、クラックが発生しない加工条件の検討や、製造工程でのクラック有無の検査を行っていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
屋根材一体型太陽電池モジュールは補強材上に半導体基板を樹脂封止した構成であり、該補強材を加工して屋根材の機能を持たしている。従って、該屋根材の加工時に半導体基板も同様に加工され、その条件によっては該半導体基板の加工部分にクラックが発生する場合がある。半導体基板にクラックが発生すると、太陽電池モジュールの信頼性が損なわれる恐れが有る。従って、太陽電池モジュールの開発においては、クラックが発生しないような加工条件の検討が行われているが、前記したような従来のクラック観察方法、検出方法では以下のような問題点があった。
【０００９】
例えば、前記特開平５−１８９１０号公報に記載された方法は、蛍光剤をクラックに浸透させるために、サンプルを蛍光液の中に浸漬し、▲１▼減圧してクラック内を脱法する、▲２▼加圧する、▲３▼超音波振動する、または、▲４▼サンプルを加熱した後蛍光液に浸漬する、方法のいずれかのうち少なくとも２つ以上を組み合わせることが好ましいと述べられている。即ち、蛍光液をクラック内に浸透させるのが難しく、上記のような作業が必要となり、工程が煩雑である。
【００１０】
また、蛍光液に浸漬させるためには、サンプルはある程度の大きさに限られ、太陽電池モジュールのような大きなサンプルの場合には、検査用に小片を切り出す必要がある。しかしながら、当該小片の切り出し時の振動、圧力、歪み等のストレスによって、新たにクラックが発生する可能性があり、製造工程上のクラックを正確に把握できないという問題がある。
【００１１】
また、前記特開平６−１１４６１号公報に記載された方法は、クラックに油を塗布して２５０℃〜４５０℃の高温で処理するため、例えば積層体である場合には、熱収縮率の違いでクラックが発生する場合があり、また、ガラス転移温度が低い材質の場合には溶解してしまうため、材質によっては当該方法を用いることができない。
【００１２】
その他、光ビームの反射による検出方法、超音波顕微鏡による検出方法、アコースティックエミッションによる検出方法などは、いずれも装置が大がかりで特殊であるため、容易に利用することができない。
【００１３】
本発明の目的は、上記問題点を解決したクラックの検出方法を提供することにある。具体的には、特殊な装置や高温処理などが不要で、簡易な工程でクラックを検出し得る方法であり、特に、太陽電池モジュールなどの大型の積層体について正確にクラックを検出し得る方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一は、積層体に発生したクラックを、顕在化処理した後、観察するクラック検査方法であって、
上記積層体が、基板上に少なくとも２層の異なる層を有し、
上記顕在化処理が、積層体の基板側の下層は溶解し、上層は溶解しない溶解液を上記クラックより浸透させ、該下層を溶解して空洞部を形成し、該空洞部上の上層を窪ませることによりクラックを顕在化する処理であることを特徴とする。
本発明の第二は、積層体に発生したクラックを、顕在化処理した後、観察するクラック検査方法であって、
上記積層体が、基板上に少なくとも２層の異なる層を有し、上層がアモルファスシリコン層であることを特徴とする。
本発明の第三は、積層体に発生したクラックを、顕在化処理した後、観察するクラック検査方法であって、
上記積層体が、基板上に少なくとも２層の異なる層を有し、基板側の下層が金属酸化物層であることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、クラックを顕在化処理した後に観察するため、低倍率でも微細なクラックを確認することができ、また、詳細な観察を行うために小片を切り出す必要があっても、該切り出し作業で生じたクラックとは区別し得るため、製造工程上発生したクラックを正確に把握することができる。
【００１６】
本発明において上記顕在化処理として、溶解液を用いた溶解処理を用いた方法は、積層体の上層は溶解せず、下層を溶解する溶解液をクラックより浸透させ、下層を溶解して空洞部を形成することにより、該空洞部上の上層を窪ませる方法で、クラックが実際よりも大きな黒帯となって容易に観察される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明において、顕在化処理としては、先に挙げた溶解処理が好ましい。以下、溶解処理により顕在化する工程を例に挙げて本発明を説明する。
【００１８】
図１は積層体に発生したクラックを溶解処理により顕在化した後の該積層体の断面を模式的に示す図である。図中（ａ）は上面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図である。図中、１０１はクラック、１０２は黒帯、１０３は基板、１０４は下層、１０５は上層、１０６は空洞部である。本実施形態においては、クラック１０１は上層１０５に発生していた場合を示すが、該クラックが下層１０４内に及んでいても構わない。
【００１９】
本実施形態において、上層１０５は溶解せず、下層１０４を溶解する溶解液を積層体の表面、即ち上層１０５に滴下し、所定の時間放置した後水洗浄し、乾燥する。上記溶解液はクラック１０１内に浸透し、クラック１０１の周辺の下層１０４を溶解する。その結果、下層１０４に空洞部１０６が形成され、上層１０５が窪んでクラック１０１周辺に黒帯１０２が形成される。この黒帯１０２によってクラック１０１の低倍率観察が可能となる。
【００２０】
本発明の検査方法において検出されるクラック１０１は、材料のひび割れ、欠損等であり、その大きさに特に制限はないが、数百〜数千Åの幅のクラックについて本発明にかかる顕在化処理の効果が大きい。
【００２１】
本発明の検査方法の対象となる積層体は、特に限定はないが、基板上に複数種の層が積層されているもの、例えば、プリント基板、太陽電池モジュールの構成部材である光起電力素子において本発明は好ましく適用される。これらの積層体は、通常、基板上に電極層や半導体層等機能層を複数有しいる。
【００２２】
本発明にかかる積層体の基板１０３としては、積層体の補強材の役割をするもので、該基板の上に様々な機能層が形成されている。基板自体が導電性で電極層として作用する場合もある。具体的には、ステンレス、銅、鉄、アルミニウム、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート等などが用いられている。
【００２３】
本発明において、積層体の上層１０５は、本発明により検出したいクラックが存在する積層体中の層であり、半導体層であることが多い。その理由は、プリント基板や光起電力素子等の積層体の信頼性に影響するのは半導体層にクラックが発生した場合がほとんどで、ダイオード特性が変化し、ショートやマイグレーション等が生じるからである。具体的には、アモルファスシリコン層、単結晶シリコン層、薄膜多結晶シリコン層などであり、これら半導体は一般的に溶解しにくいため、本発明の顕在化処理の好ましい形態である溶解処理に最適である。
【００２４】
また、本発明にかかる上層１０５は表面層でなくても良く、図１の上層１０５上にさらに他の機能層が存在する場合には、該機能層を剥離して、或いは溶解処理に用いる溶解液によって溶解除去して上層１０５が露出するようにすれば良い。
【００２５】
本発明にかかる下層１０４は、溶解処理によって溶解され得る層であり、上層１０５が半導体層である場合には、当該下層１０４は電極層であることが多く、例えば、金属や金属酸化物で形成される。金属や金属酸化物は半導体に比べて溶解し易く、溶解液の選択が容易である。具体的には、アルミニウム、酸化亜鉛、酸化インジウムなどであり、特に酸化亜鉛は酸にもアルカリにも溶解することから、本発明にかかる溶解処理による顕在化に適している。
【００２６】
本発明にかかる溶解処理に用いられる溶解液は、下層１０４を溶解し、上層１０５を溶解しないものである。上記したような、下層１０４が金属や金属酸化物、上層１０５が半導体である積層体については、酸性水溶液、例えば希硝酸等が好ましく用いられる。他にも希塩酸、フェノール酸などが挙げられる。また、酸性水溶液に限らず、アルカリ性水溶液、有機溶剤などを用いられる。具体的には、例えば水酸化ナトリウムやジクロロメタン等が用いられるが、有害性の少ない希硝酸が特に好ましい。
【００２７】
本発明によれば、クラック１０１を顕在化処理するため、該顕在化処理の後に切り出し作業を行ったとしても、該切り出し作業で発生したクラックとは容易に区別することができる。よって、先ず顕在化処理を施し、ルーペ等によってクラック１０１の有無のみを確認し、クラックが発生していた場合にのみ当該領域を切り出して電子顕微鏡等により詳しく観察し、クラックの幅や長さなどを測定することにより、製造工程で発生したクラックを正確に把握することができる。
【００２８】
本発明にかかる顕在化処理ではクラックが実際よりも大きく観察されるため、例えば１３０倍程度の低倍率で検出することが可能で、広い視野でクラックの発生分布を観察することもできる。
【００２９】
【実施例】
図２に本発明の実施例において検査対象とした屋根材一体型太陽電池モジュールの斜視図を示す。当該モジュールは補強板２０１であるガルバニウム鋼板上に、光起電力素子としてアモルファスシリコン半導体基板がラミネートにより樹脂封止されている。図中、２０２が樹脂封止された素子である。当該モジュールは平板状態で上記半導体基板がラミネートされ、その後ローラーフォーマー加工、プレス加工により、図２のような形態に成形される。この加工により、光起電力素子２０２は引張、圧縮のストレスを受け、引張が大きな部分、例えば山部２０３でクラックが発生し易い。よって、このクラックの発生を防止する検討を行う上で、当該クラックの観察が必要であった。
【００３０】
図３は図２のモジュールから切り出した山部の小片サンプルの断面模式図である。補強板２０１の上に、光起電力素子３０４が樹脂３０７で封止されている。光起電力素子３０４は製造工程での傷付きを防止するため、保護膜３０５としてアクリルシリコンがコーティングされている。さらに表面側の汚れ防止層を兼ねた絶縁層３０６としてフッ素フィルム、裏面側の絶縁層３０３としてポリエステルテレフタレートフィルム、及びこれらを接着する充填層３０２ａ〜３０２ｃとしてエチレンビニルアセテートによりラミネートされている。
【００３１】
小片サンプルは図２のモジュールから切り出しており、約１０ｍｍ角サイズである。切り出し方法はバンドソーで大きく切断した後、精密砥石で所定の大きさまで切り出す。
【００３２】
図４は上記小片サンプルの表面を剥離し、光起電力素子３０４の表面を露出させた状態の断面模式図であり、光起電力素子３０４の細部を拡大して示している。本実施例の光起電力素子３０４は、ステンレス製の基板４０２上に、光反射層４０３としてアルミニウム層、光拡散層４０４として酸化亜鉛層、光起電力層４０５としてアモルファスシリコン層、透明電極層４０６として酸化インジウム層が順次形成されており、クラック４０７が複数本存在し、その深さは光拡散層４０４まで及んでおり、その幅は約１００Å程度である。
【００３３】
尚、表面側の絶縁層３０６、充填層３０２ｃは、単純にラジオペンチで剥ぎ取り、保護膜３０５は市販の塗膜剥離剤を用いて剥離した。
【００３４】
図５に図４の小片サンプルに本発明にかかる溶解処理を施し、クラック４０７を顕在化した後の断面模式図を示す。本実施例においては、溶解液として３％硝酸を用い、当該小片サンプルに該溶解液を滴下して３分間放置した後洗浄した。当該処理により、透明電極層４０６が溶解して除去され、クラック４０７より溶解液が浸透して下層である光拡散層４０４と光反射層４０３が溶解した。その結果、各クラック４０７の周辺に空洞部５０１が形成され、光起電力層４０５が窪んで該光起電力層４０５表面のクラック４０７周辺に黒帯５０２が発生した。
【００３５】
上記サンプルのクラックの有無及びその発生分布を電子顕微鏡により観察したところ、１３０倍でも判別することができた。
【００３６】
尚、本実施例においては、本発明にかかる顕在化処理の効果を確認するために、小片サンプルを切り出してから顕在化処理を施したが、前記したように、小片サンプルを切り出す前に顕在化処理を施すことにより、顕在化しなかったクラックをサンプル切り出し時に発生したクラックとして区別することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、低倍率でも微細なクラックを観察することができるため、電子顕微鏡、光学顕微鏡、ルーペ等で観察することができ、特殊な装置や煩雑な工程が不要で安価に実施することができる。また、低倍率で観察できるため、観察視野が広く、クラック発生分布も同時に観察することができる。さらに、クラックの幅や長さ、形状など詳細な観察を行う場合でも、予めルーペ等でクラックの有無を検出した後、あらためて検出されたクラックについて電子顕微鏡等により観察すれば良いため、効率良く観察を行うことができる。
【００３８】
本発明の顕在化処理を溶解処理により実施することにより、耐熱性のない積層体においても好ましく適用することができる。また、当該処理は小片の切り出し前に行うことができるため、切り出し工程で発生するクラックと区別することができ、製造工程で発生したクラックを正確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の顕在化処理を施した後の積層体のクラック周辺部を拡大した模式図である。
【図２】本発明の実施例でクラック検出対象とした屋根材一体型太陽電池モジュールの斜視図である。
【図３】図２のモジュールより切り出した小片サンプルの断面模式図である。
【図４】図３の小片サンプルの表面を剥離した後の光起電力素子部分の拡大断面模式図である。
【図５】図４の小片サンプルに本発明にかかる顕在化処理を施した後の様子を示す断面模式図である。
【符号の説明】
１０１  クラック
１０２  黒帯
１０３  基板
１０４  下層
１０５  上層
１０６  空洞部
２０１  補強材
２０２  光起電力素子
２０３  山部
３０２ａ〜３０２ｃ  充填層
３０３，３０６  絶縁層
３０４  光起電力素子
３０５  保護膜
３０７  樹脂
４０２  基板
４０３  光反射層
４０４  光拡散層
４０５  光起電力層
４０６  透明電極層
４０６  透明電極層
４０７  クラック
５０１  空洞部
５０２  黒帯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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