(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池を形成するシリコンウェハをはんだ接続するのに用いる太陽電池用平角銅線であって、タフピッチ銅または無酸素銅から成り、体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下で、前記シリコンウェハの熱膨張率３．５×１０-6／Ｋに対応し前記平角銅線の熱膨張と逆方向の残留応力を有し、少なくとも当該太陽電池用平角銅線の一表面の最表面がＳｎ系はんだ層である、
太陽電池用平角銅線。
【請求項２】
前記Ｓｎ系はんだ層は、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｃｕのいずれかを０．１質量％以上含む、
請求項１に記載の太陽電池用平角銅線。
【請求項３】
前記Ｓｎ系はんだ層は、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎのいずれである、
請求項２に記載の太陽電池用平角銅線。
【請求項４】
体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下のタフピッチ銅または無酸素銅の銅素線を３００〜８００℃で焼鈍処理し、この焼鈍した銅素線に冷間加工により０．５〜１％の伸び率を付与して製造された状態の平角銅線の少なくともその一表面にはんだ合金融点＋５０℃以下のはんだ浴槽温度においてはんだ層が設けられた太陽電池用平角銅線の製造方法。
【請求項５】
体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下のタフピッチ銅または無酸素銅の銅素線を３００〜８００℃で焼鈍処理し、この焼鈍した銅素線に０〜１５％加工率の冷間圧延又は冷間伸線加工を施し、冷間圧延又は冷間伸線加工が施された銅素線に冷間加工により０．５〜１％の伸び率を付与して製造された平角銅線の少なくともその一表面にはんだ層を施す太陽電池用平角銅線の製造方法。
【請求項６】
前記太陽電池はシリコンで形成されている、
請求項４または５に記載の太陽電池用平角銅線の製造方法。
【請求項７】
体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下のタフピッチ銅または無酸素銅の銅素線を３００〜８００℃で焼鈍処理し、この焼鈍した銅素線に０〜１５％の加工率の冷間圧延又は冷間伸線加工を施し、この冷間圧延又は冷間伸線加工を施した状態の平角銅線の少なくともその一表面にはんだ合金融点＋５０℃以下のはんだ浴槽温度においてはんだ層が設けられた平角銅線に冷間加工により０．５〜１％の伸び率を付与する太陽電池用平角銅線の製造方法。
【請求項８】
体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下のタフピッチ銅または無酸素銅の銅素線を３００〜８００℃で焼鈍処理し、この焼鈍した銅素線に冷間加工により０．５〜１％の伸び率を付与した状態の平角銅線とし、この平角銅線の少なくとも一表面にはんだ層を施し、当該はんだ層が施された平角銅線に０．５〜１％の伸び率を付与する太陽電池用平角銅線の製造方法。
【請求項９】
体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下のタフピッチ銅または無酸素銅の銅素線を３００〜８００℃で焼鈍処理し、この焼鈍した銅素線に０〜１５％の加工率の冷間圧延又は冷間伸線加工を施し、この冷間圧延又は冷間伸線加工を施した状態の銅素線に冷間加工により０．５〜１％の伸び率を付与した平角銅線とし、この平角銅線の少なくとも一表面にはんだ層を施し、当該はんだ層を施した平角銅線に０．５〜１％の伸び率を付与する太陽電池用平角銅線の製造方法。
【請求項１０】
前記太陽電池はシリコンで形成されている、
請求項７〜９のいずれかに記載の太陽電池用平角銅線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は平角銅線及び太陽電池に接続するリード線として好適な太陽電池用平角銅線、並びにそれらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は主にシリコンウェハが使用され、十分な起電力を得るために複数のシリコンウェハをリード線によって直列に接続している。図１は複数のシリコンウェハ２を平角線１（リード線）によって接続している状態を示している。このリード線は一般にはんだめっきした平角線が使用されている。
【０００３】
ところで、太陽電池のコストはシリコンウェハがその大半を占めており、近年製造コストを低減するためシリコンウェハの薄肉化が進められている。しかし、シリコンウェハは薄くなると強度が低下し、シリコンウェハ２をはんだめっき層４を介して平角線１によって接続した際、シリコンウェハに反りが発生するおそれがある。即ち、平角線１としては主に銅線が使用されているが、この銅線とシリコンウェハとは表１に示すように熱膨張率が異なるため、平角銅線１に形成されたはんだめっき層４を溶融してシリコンウェハ２と接続した場合、はんだ接続時点は図２（Ａ）に示すようにシリコンウェハ２に反りは発生しないが、はんだ接続温度から室温に冷却される際に収縮量に差が生じ、図２（Ｂ）に示すようにシリコンウェハ２に反りが発生し、最悪の場合にはシリコンウェハが破損することがある。なお、図中４ははんだめっき層である。
【０００４】
また同様に、太陽電池使用時の熱サイクルによっても熱応力が生じシリコンウェハが破損する可能性もある。このためシリコンウェハとの間に生じる熱応力が小さいリード線（平角線）のニーズが高まっている。
【０００５】
【表１】
0005981087.tif 000002
【０００６】
シリコンウェハとの間に生じる熱応力（熱膨張率の差）が小さいリード線（平角線）としてこれまでに、Ｆｅ−３６ｍａｓｓ％Ｎｉを芯材とし、その両面を銅で積層したクラッド材が提案されている（特許文献１参照）。
また、純銅を焼鈍により耐力を低下させることで銅線を降伏させ熱応力を軽減させる方法が提案されている（特許文献２参照）。この方法は製造コストを低く抑え、発電効率を高くする効果が見込まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−１５９３７号公報
【特許文献２】特開２００６−５４３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されているクラッド材からなるリード線は、シリコンウェハとの間で熱膨張差を小さくし熱応力を軽減するという効果はあるが、銅線と比較して体積抵抗率の大きいＦｅ−Ｎｉ合金を使用しているため太陽電池の発電効率を低下させるおそれがある。
また、特許文献２に記載されている熱処理を施した銅線は、太陽電池を形成しているシリコンウェハをはんだ接続した時の引張負荷が残留した状態で昼間と夜間の熱サイクルを受けるため、ウェハ（セル）の寿命が短くなるという問題があり、太陽電池の寿命をより長く維持できるリード線が求められている。
【０００９】
本発明は銅素線に圧延若しくは伸線（引抜き）、引張り等の冷間加工を加え、太陽電池を形成するシリコンウェハ（セル）と銅線との間に生じる熱膨張の差と、はんだ接続時の応力を緩和した平角銅線を提供することにある。
また、本発明は前記平角銅線でシリコンウェハを接続することにより、太陽電池を形成するシリコンウェハ（セル）に長期間にわたりクラックの発生を防止し、発電効率が改良され、長寿命となる優れた太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、太陽電池を形成するシリコンウェハをはんだ接続するのに用いる太陽電池用平角銅線であって、タフピッチ銅または無酸素銅から成り、体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下で、前記シリコンウェハの熱膨張率３．５×１０-6／Ｋに対応し前記平角銅線の熱膨張と逆方向の残留応力を有し、少なくとも当該太陽電池用平角銅線の一表面の最表面がＳｎ系はんだ層である、太陽電池用平角銅線が提供される。
【００１１】
そのような銅素線としては、たとえば、無酸素銅（OFC）、りん脱酸銅、タフピッチ銅（TPC）、高純度銅（純度99.9999％以上）等の銅素材が好適である。
以下、上記銅素線、または、上記平角銅線は、たとえば、無酸素銅、タフピッチ銅などを意味する。
【００１２】
本発明の平角銅線は、体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下で、３００〜８００℃で焼鈍処理が施された銅素線に、０．５〜１％の伸び率を付与した平角銅線である。
【００１３】
本発明の平角銅線の製造方法は、体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下の銅素線を３００〜８００℃で焼鈍処理し、この焼鈍した銅素線に０．５〜１％の伸び率を付与する平角銅線の製造方法である。
【００１４】
本発明の平角銅線は、体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下で、３００〜８００℃で焼鈍処理が施された銅素線に、加工率０〜１５％の冷間圧延又は冷間伸線加工が施され、冷間圧延又は冷間伸線加工が施された銅素線に０．５〜１％の伸び率を付与した平角銅線である。
【００１５】
本発明の平角銅線の製造方法は、体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下の銅素線を３００〜８００℃で焼鈍処理し、この焼鈍した銅素線に０〜１５％加工率の冷間圧延又は冷間伸線加工を施し、冷間圧延又は冷間伸線加工が施された銅素線に０．５〜１％の伸び率を付与する平角銅線の製造方法である。
【００１６】
本発明の太陽電池用平角銅線は、前記いずれかの平角銅線の少なくともその一表面にはんだ層が設けられている太陽電池用平角銅線である。
【００１７】
本発明の太陽電池用平角銅線の製造方法は、前記いずれかの平角銅線の製造方法で製造された平角銅線の少なくともその一表面にはんだ層を施す太陽電池用平角銅線の製造方法である。
【００１８】
本発明の太陽電池用平角銅線は、体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下で、３００〜８００℃で焼鈍処理が施された銅素線に、加工率０〜１５％の冷間圧延又は冷間伸線加工が施された平角銅線の少なくともその一表面にはんだ層が施され、はんだ層が施された平角銅線に０．５〜１％の伸び率を付与した太陽電池用平角銅線である。
【００１９】
本発明の太陽電池用平角銅線の製造方法は、体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下の銅素線を３００〜８００℃で焼鈍処理し、この焼鈍した銅素線に０〜１５％加工率の冷間圧延又は冷間伸線加工を施し、この冷間圧延又は冷間伸線加工を施した平角銅線にはんだ層を設け、はんだ層を設けた平角銅線に０．５〜１％の伸び率を付与する太陽電池用平角銅線の製造方法である。
【００２０】
本発明の太陽電池用平角銅線は、体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下で、３００〜８００℃で焼鈍処理が施された銅素線に、０．５〜１％の伸び率を付与した平角銅線の少なくともその一表面にはんだ層が施され、はんだ層が施された平角銅線に０．５〜１％の伸び率を付与した太陽電池用平角銅線である。
【００２１】
本発明の太陽電池用平角銅線の製造方法は、体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下の銅素線を３００〜８００℃で焼鈍処理し、この焼鈍した銅素線に０．５〜１％の伸び率を付与して平角銅線とし、この平角銅線の少なくとも一表面にはんだ層を施し、はんだ層が施された平角銅線に０．５〜１％の伸び率を付与する太陽電池用平角銅線の製造方法である。
【００２２】
本発明の太陽電池用平角銅線は体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下で、３００〜８００℃で焼鈍処理が施された銅素線に、加工率０〜１５％の冷間圧延又は冷間伸線加工が施され、冷間圧延又は冷間伸線加工が施された銅素線に０．５〜１％の伸び率を付与した平角銅線の少なくともその一表面にはんだ層が施され、はんだ層が施された平角銅線に０．５〜１％の伸び率を付与した太陽電池用平角銅線である。
【００２３】
本発明の太陽電池用平角銅線の製造方法は、体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下の銅素線を３００〜８００℃で焼鈍処理し、この焼鈍した銅素線に０〜１５％加工率の冷間圧延又は冷間伸線加工を施し、冷間圧延又は冷間伸線加工を施した銅素線に０．５〜１％の伸び率を付与した平角銅線とし、この平角銅線の少なくとも一表面にはんだ層を施し、はんだ層を施した平角銅線に０．５〜１％の伸び率を付与する太陽電池用平角銅線の製造方法である。
【００２４】
なお、本発明で「圧延加工」、「伸線加工」（伸線加工には「引き抜き加工」を含む）は銅素線を３次元的に加工する工程を意味する。
また、「伸びを付与する」とは「引張り加工」によるものを含み、銅素線、または平角銅線を長手方向に１次元的に加工する工程を意味する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は銅線に圧延、伸線（引抜き）、引張り等の冷間加工を加え、シリコンウェハと銅線との間の熱膨張率の差に起因する熱膨張の差と応力を緩和した平角銅線を提供することができる。
また、本発明は前記平角銅線で太陽電池を形成するシリコンウェハ（セル）を接続することにより、シリコンウェハに長期間にわたりクラックの発生を防止し、発電効率が改良され、長寿命となる優れた太陽電池を提供することができる。
さらに、本発明の平角銅線は、銅素線に簡単な加工を加えるだけなので低コストで製造し、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１はシリコンウェハと平角銅線との接続状態を示す説明図である。
【図２】図２はシリコンウェハと平角銅線との接続状態を示すものであり、（Ａ）は接続直後の状態を示す説明図、（Ｂ）はシリコンウェハと平角銅線の熱収縮量の相違によるウェハの反りを説明する説明図である。
【図３】図３は本発明の一実施形態を示すはんだ層を設けた平角銅線を示す断面図である。
【図４】図４はウェハの反りを計測する方法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
先ず本発明の平角銅線とその製造方法につき、具体的に説明する。
【００２８】
実施形態１；
本実施形態１において、複数のシリコンウェハ（セル）を接続するリード線（平角銅線）の体積抵抗率は２．５μΩ・ｃｍ以下とする。体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍより大きくなると太陽電池の発電効率が低下するため、体積抵抗率は２．５μΩ・ｃｍ以下の銅素線を使用する。
本発明においては体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下のインゴット又は荒引線に冷間加工を施して銅素線とし、この銅素線に３００〜８００℃の温度で１０秒〜１時間の焼鈍処理を施し、その後５〜１５％の加工率で冷間圧延又は冷間伸線加工（以下実施形態において冷間圧延と冷間伸線加工とを特に区別して表現する必要がないときは単に「冷間加工」と云うことがある）を施し、平角銅線とする。
【００２９】
本発明で使用する銅（合金を含む）素線は体積抵抗率２．５μΩ・ｃｍ以下のものである。体積抵抗率２．５μΩ・ｃｍ以下の材料としては、無酸素銅（OFC）、りん脱酸銅、タフピッチ銅（TPC）、高純度銅（純度99.9999％以上）等の銅素材が好適である。
【００３０】
前記銅素材のインゴット又は荒引線から圧延、伸線等の加工により銅素線を製造する。次いでこの銅素線を焼鈍処理する。焼鈍処理は３００〜８００℃で１０秒〜１時間をかけて行う。焼鈍温度が３００℃より低い場合は再結晶が十分に進まず好ましくない。また、焼鈍時間が１０秒より短い場合も再結晶が十分に進まず好ましくない。
【００３１】
焼鈍処理された銅素線は次に５〜１５％の加工率で冷間加工を施して平角銅線に成形する。冷間加工の加工率は５〜１５％とする。加工率が５％未満だと加工率が不十分であるため効果が十分得られず、加工率が１５％を超えると平角銅線のヤング率、強度が上がってしまうため好ましくない。特にこの平角銅線表面にはんだ層を設け、このはんだ層を介してシリコンウェハ（セル）をはんだ接続すると、はんだ接続時に熱応力が大きくなってしまいシリコンウェハを破壊するおそれがあるため、加工率を１５％より大きくすることは好ましくない。
【００３２】
本実施形態１は、焼鈍処理した銅素線に加工率５〜１５％の冷間加工を施し平角銅線としたことで、この平角銅線は、表１に例示した太陽電池を形成するシリコンウェハとの熱膨張率の差に起因する熱膨張の差を緩和してシリコンウェハにかかる応力を低減することができる。従って、本発明によれば、複数のシリコンウェハ（セル）を接続するのに優れた平角銅線を提供することができる。
【００３３】
実施形態２；
本実施形態２においては、前記実施形態１と同様、体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下の銅素材を使用し、この銅素材に冷間加工を施して銅素線とし、この銅素線に実施形態１と同じ焼鈍処理を施す。次いで焼鈍処理した銅素線に冷間引張加工により０．５〜１％の伸びを与え平角銅線とする。
【００３４】
本実施形態２は、焼鈍処理した銅素線に０．５〜１％の伸びを付与し平角銅線としたことで、この平角銅線内に残留応力が発生する。
焼鈍処理した銅素線に伸び率０．５〜１％の冷間引張加工を施すのは平角銅線に熱膨張とは逆方向の残留応力を付与するためで、伸び率０．５％未満の冷間引張り加工では十分な残留応力を付与することができず、伸び率１％を超える冷間引張り加工では塑性域となり好ましくない。
このように平角銅線内に付与された残留応力は、複数のシリコンウェハ（セル）をはんだ接続する時の平角銅線の熱膨張と逆方向の残留応力として働き、シリコンウェハと平角銅線との間の熱膨張の差を緩和し、シリコンウェハにかかる応力を軽減してシリコンウェハの反り量を軽減することができる。従って、シリコンウェハ（セル）の割れを防止することができる優れた平角銅線を提供することができる。
【００３５】
実施形態３；
本実施形態３は、体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下の焼鈍処理した銅素線に加工率０〜１５％の冷間圧延又は冷間伸線加工を加え、さらに冷間引張加工により０．５〜１％の伸び率を与えた平角銅線である。
【００３６】
本実施形態３においては、体積抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下の銅素材を使用し、この銅素材に冷間加工を施して銅素線とし、この銅素線に前記実施形態１と同様、焼鈍処理を施した後に加工率５〜１５％の冷間圧延又は冷間伸線加工を施し、平角銅素線とする。次いでこの平角銅素線に冷間引張加工により０．５〜１％の伸び率を与え平角銅線とする。
【００３７】
本実施形態３は、焼鈍処理した銅素線に加工率５〜１５％の冷間加工を施し平角銅素線としたことで、表１に例示した太陽電池を形成するシリコンウェハとの熱膨張率の差に起因する熱膨張の差を緩和してシリコンウェハにかかる応力を低減することができる。次いで０．５〜１％の伸び率で冷間引張加工を施し平角銅線とすることで、この平角銅線内に残留応力を発生させる。従って、複数のシリコンウェハ（セル）を接続するとき、シリコンウェハと平角銅線との熱膨量が近似し、かつ、平角銅線の熱膨張とは逆方向に働く残留応力が付与されているので、シリコンウェハと平角銅線との間の熱膨張の差を緩和し、シリコンウェハの反り量を軽減する。従って、シリコンウェハに割れを生じさせない優れた平角銅線を提供することができる。
【００３８】
次に太陽電池用平角銅線とその製造方法につき、具体的に説明する。
【００３９】
実施形態４；
本実施形態４は前記平角銅線にはんだ層を設けた太陽電池用平角銅線である。
本実施形態４の平角銅線は上記実施形態１〜３で製造した平角銅線を採用する。はんだ層は平角銅線の全面に施してもよく、シリコンウェハ（セル）と接続する面のみに設けてもよい。
【００４０】
はんだ層は平角銅線の所要位置に、例えば、めっき法、ディップ法等で施すことができる。はんだ層を形成する「はんだ」としてはＳｎ系はんだを用いることができる。なお、第２成分としてＰｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｃｕを０．１質量％以上添加したはんだを用いることが好ましい。特に、環境汚染防止のためには、ＰｂフリーのＳｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎなどのはんだを使用することが望ましい。
【００４１】
本実施形態４−１；
焼鈍処理した銅素線に加工率５〜１５％の冷間圧延又は、冷間伸線加工を施して平角銅線とし、この平角銅素線にはんだ層を設ける。このはんだ層付き平角銅線はシリコンウェハの熱膨張率に近い熱膨張率に仕上げた平角銅線にはんだ層を設けているので、平角銅線は、表１に例示した太陽電池を形成するシリコンウェハとの熱膨張率の差に起因する熱膨張の差を緩和してシリコンウェハにかかる応力を低減することができ、はんだ層を介して複数のシリコンウェハ（セル）を接続した場合、セルを経年破損することなく接続することができる優れた効果を有するものである。
【００４２】
実施形態４−２；
また、焼鈍処理した銅素線に伸び率０．５〜１％の冷間引張加工を施し、平角銅線内に残留応力を残した平角銅線にはんだ層を設ける。この平角銅線内に残留応力が残る平角銅線で複数のシリコンウェハ（セル）をはんだ接続すると、残留応力が平角銅線の熱膨張と逆方向の応力として働き、シリコンウェハと平角銅線との間の熱膨張の差を緩和し、シリコンウェハ（セル）の反り量を軽減し、割れを防止することができる優れた効果を有するものである。
【００４３】
実施形態４−３；
更に、焼鈍処理した銅線に０〜１５％の加工率で冷間圧延又は冷間伸線加工を加え、さらに冷間引張加工により０．５〜１％の伸びを与えた平角銅線にはんだ層を設ける。この平角銅線は、表１に例示した太陽電池を形成するシリコンウェハとの熱膨張率の差に起因する熱膨張の差を緩和してシリコンウェハにかかる応力を低減することができる。さらに、平角銅線の熱膨張とは逆方向に働く残留応力が付与されているので、はんだ層を介して複数のシリコンウェハ（セル）を接続するとき、シリコンウェハと平角銅線との間の熱膨張の差が緩和され、シリコンウェハの反り量を軽減し、経年ウェハに割れを生じさせない優れた効果を有するものである。
【００４４】
実施形態５；
本実施形態５の太陽電池用平角銅線は上記実施形態１で製造した平角銅線にはんだ層を施し、次いで０．５〜１％の伸びを付与した太陽電池用平角銅線である。はんだ層は平角銅線の全面に施してもよく、ウェハと接続する面のみに設けてもよい。
【００４５】
本実施形態５の太陽電池用平角銅線は、焼鈍処理が施され体積抵抗率２．５μΩ・ｃｍ以下の銅素線に、０〜１５％の加工率で冷間圧延又は冷間伸線加工を施し平角銅線とする。この平角銅線の少なくともその一表面にはんだ層を施し、次いではんだ層が施された平角銅線に０．５〜１％の伸び率を付与する。
【００４６】
平角銅線にはんだ層を設けた後に０．５〜１％の伸び率を与えるのは、平角銅線の反りを低減するためで、反りが発生していない平角銅線であればこの伸びを付与する工程は省略できるが、平角銅線に反りが見られる場合ははんだ層を設けた後に適宜な伸びを付与する。
付与する伸び率は、その伸び率が０．５％未満の場合は反りを軽減するのに十分な効果が得られず、また、１％を超える伸び率を付与すると材料の伸びが失われるため好ましくない。
はんだ層を設けた後に引張加工を施すのははんだ層をめっき等で形成するときの熱で平角銅線に反りが発生する場合があるためで、はんだ層形成時に反りが発生しなければ、この工程は省略することができる。
【００４７】
実施形態６；
本実施形態６の太陽電池用平角銅線は上記実施形態２で製造した平角銅線にはんだ層を施し、次いで０．５〜１％の伸び率を付与した太陽電池用平角銅線である。はんだ層は平角銅線の全面に施してもよく、ウェハと接続する面のみに設けてもよい。
【００４８】
本実施形態６の太陽電池用平角銅線は、焼鈍処理が施された体積抵抗率２．５μΩ・ｃｍ以下の平角銅素線に０〜１５％の加工率を付与し、次いでその平角銅線の少なくとも一表面にはんだ層が施され、はんだ層が施された平角銅線に０．５〜１％の伸び率を付与した太陽電池用平角銅線である。
はんだ層を設けた後に０．５〜１％の伸び率を付与するのは実施形態５と同様はんだ層を設ける際の熱で平角銅線に発生する反りを修正するためである。その伸び率が０．５％未満の場合は反りを修正するのに十分な効果が得られず、また、１％を超える伸び率を付与すると材料の伸びが失われるため好ましくない。
【００４９】
実施形態７；
本実施形態７の太陽電池用平角銅線は上記実施形態３で製造した平角銅線にはんだ層を施し、次いで０．５〜１％の伸び率を付与した太陽電池用平角銅線である。はんだ層は平角銅線の全面に施してもよく、ウェハと接続する面のみに設けてもよい。
【００５０】
本実施形態７の太陽電池用平角銅線は、焼鈍処理が施された体積抵抗率２．５μΩ・ｃｍ以下の銅素線に０〜１５％の加工率で冷間加工を施し、冷間加工が施された素線に０．５〜１％の伸び率を付与し、次いでこの平角銅線の少なくとも一表面にはんだ層を施し、次いではんだ層が施された平角銅線に０．５〜１％の伸び率を付与した太陽電池用平角銅線である。
はんだ層を設けた後に０．５〜１％の伸び率を付与するのは実施形態５と同様はんだ層を設ける際の熱で平角銅線に発生する反りを修正するためである。伸び率が０．５％未満の場合は反りを修正するのに十分な効果が得られず、また、１％を超える伸び率を付与すると材料の伸びが失われるため好ましくない。
【実施例】
【００５１】
次に本発明の平角銅線及び太陽電池用平角銅線の製造方法について実施例に基づき詳細に説明する。
【００５２】
平角銅線の製造；
本発明で使用する銅（合金を含む）素線は体積抵抗率２．５μΩ・ｃｍ以下のものを採用する。体積抵抗率２．５μΩ・ｃｍ以下の材料としては、無酸素銅（ＯＦＣ）、りん脱酸銅、タフピッチ銅（ＴＰＣ）、高純度銅（純度９９．９９９９％以上）等の銅素線である。
【００５３】
平角銅線の製造は、先ず、体積抵抗率２．５μΩ・ｃｍ以下の銅素材から銅荒引線を製造する。銅荒引線の製造方法としてベルト＆ホイール法、双ベルト法、ディップフォーミング法、熱間押出法、アップキャスト法等がある。
この荒引線を伸線、圧延し断面平角形状に加工する（圧延方式）。この圧延方式は連続して均一な平角銅線を製造するのに適している。
なお、種々な幅の平角銅線を製造するには、体積抵抗率２．５μΩ・ｃｍ以下の銅素材（インゴット）を条形状の銅板に圧延し、この銅条をスリット加工して平角銅線とする方式を採用することもできる。
【００５４】
これらの平角銅線を通電方式もしくはバッチ式で焼鈍処理を行う。連続して焼鈍を行う場合は通電方式の方が効率的で好ましい。ここで、焼鈍処理は３００〜８００℃の温度で１０秒〜１時間である。
【００５５】
焼鈍処理後この平角銅線に冷間加工を施す。加工方法は冷間圧延或いは冷間伸線、これらの組み合わせがある。所望する材質および形状に仕上げる加工方法を選択する。
平角銅線の形状が決まっている場合は圧延加工或いは伸線加工に変えて伸び（引張り加工）を付与する。冷間引張り加工は例えばレベラーによる方式で行う。
【００５６】
このようにして製造された平角銅線をめっき浴槽に浸漬し、はんだめっき層を被覆する。はんだ合金については前述したが、本実施例ではＳｎ系はんだ（Ｓｎ−Ｐｂ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ等）を使用する。はんだ浴槽温度は高すぎると平角銅線に施した前記加工が焼鈍効果により消失するおそれがあるので、はんだ合金融点＋５０℃以下、望ましくは＋２０℃以下とし、浸漬時間も短時間とする。
【００５７】
実施例１〜３
体積抵抗率２．５μΩ・ｃｍ以下の銅素材としてタフピッチ銅を使用し、ベルト＆ホイール法で銅荒引線に伸線加工し、次いで通電加熱により、４００℃で焼鈍処理した後加工率５〜１５％の冷間圧延を施し、幅２．０ｍｍ、厚さ０．１６ｍｍの平角銅線を得た（以下めっき前平角線という）。このめっき前平角銅線を２５０℃に保たれたＳｎ−３％Ａｇ−０．５％Ｃｕの浴槽に浸漬し、約４０μｍ厚さのはんだめっき層を平角銅線全体に設け、太陽電池用平角銅線を作成した。
【００５８】
作成した太陽電池用平角銅線の評価は下記のようにして行った。
（１）熱収縮量の測定
長さ１５０ｍｍのめっき前平角銅線を２５０℃まで加熱したときの長さとその後室温まで冷却した時の長さ（熱収縮量）を測定し、その差を表２に記載した。
【００５９】
（２）シリコンウェハの反り量と割れの測定
次に種々のはんだめっき平角線を１５０×１５０×０．２ｍｍのシリコンウェハにはんだ接続し、室温まで冷却した時のシリコンウェハ２の反り量と割れについて調べた。
反り量は図４に示すようにウェハの両端を水平面に置いた時のシリコンウェハの反りの最大値とし、レーザー変位計等で測定した。結果を表２に記載した。
ウェハの割れの評価は、割れが発生しなかったものを「良」と判定して表に「○」印を付し、割れが発生したものを「不可」と判定して表に「×」印を付した。結果を表２に記載した。
【００６０】
（３）シリコンウェハの寿命の判定
ウェハの寿命は、２５℃⇔１００℃で１０，０００サイクルの熱疲労試験によって評価した。
判定は、割れが発生しなかったものを「良」と判定して表に「○」印を付し、割れが発生したもの、又は評価不能のものを「不可」と判定して表に「×」印を付し、ウェハ表面にクラックがはいったものを「不可（クラック発生）」と判定して「△」印を付した。結果を表２に記載した。
【００６１】
実施例４〜６
体積抵抗率２．５μΩ・ｃｍ以下の銅素材として無酸素銅を使用し、ベルト＆ホイール法で銅荒引線に伸線加工し、通電加熱による４００℃で熱処理を行って焼鈍した後５〜１５％の冷間圧延を施し、幅２．０ｍｍ、厚さ０．１６ｍｍのめっき前平角銅線を得た。このめっき前平角銅線を浴槽が２５０℃に保たれたＳｎ−３％Ａｇ−０．５％Ｃｕの浴槽に浸漬し、約４０μｍ厚さのはんだめっき層を平角銅線全体に設け、太陽電池用平角銅線を作成した。
【００６２】
作成した太陽電池用平角銅線の評価は前記実施例と同様、熱収縮量、反り、シリコンウェハの割れと寿命をそれぞれ測定、評価し、結果を表２に記載した。
【００６３】
比較例７〜１０
実施例１と同じタフピッチ銅を使用し、冷間圧延加工率を２％、３％、２０％、３０％とした他は実施例１と同じ工程で平角銅線を作成し、実施例１と同じ条件でめっき層を設け、実施例１と同じ測定、評価を行った。結果を表２に併記した。
【００６４】
比較例１１〜１４
実施例４と同じ無酸素銅を使用し、冷間圧延加工率を２％、３％、２０％、３０％とした他は実施例４と同じ工程で平角銅線を作成し、実施例４と同じ条件でめっき層を設け、実施例４と同じ評価を行った。結果を表２に併記した。
【００６５】
従来例１５
実施例１と同じタフピッチ銅を使用して平角銅線を作成し、焼鈍処理することなく冷間圧延加工率を９９％とした平角銅線を作成し、実施例１と同じ条件でめっき層を設け、実施例１と同じ測定、評価を行った。結果を表２に併記した。
【００６６】
従来例１６
実施例１と同じタフピッチ銅を使用して平角銅線を作成し、実施例１と同じ焼鈍処理を施して平角銅線を作成し、実施例１と同じ条件でめっき層を設け、実施例１と同じ測定、評価を行った。結果を表２に併記した。
【００６７】
従来例１７
実施例４と同じ無酸素銅を使用して平角銅線を作成し、焼鈍処理することなく冷間圧延加工率を９９％とした平角銅線を作成し、実施例４と同じ条件でめっき層を設け、実施例４と同じ測定、評価を行った。結果を表２に併記した。
【００６８】
従来例１８
実施例４と同じ無酸素銅を使用して平角銅線を作成し、実施例４と同じ焼鈍処理を施して平角銅線を作成し、実施例４と同じ条件でめっき層を設け、実施例４と同じ測定、評価を行った。結果を表２に併記した。
【００６９】
表２から明らかなように、実施例１〜６の平角銅線は焼鈍処理した銅素線に加工率５〜１５％の冷間圧延加工を施している。このように、銅素線に所定量の加工率が付与されているので、熱処理後に冷間圧延加工を行わない従来例１６、１８に対しては熱収縮量が小さくなっている。
また、これらの平角銅線を使用したはんだめっき被覆平角銅線は、焼鈍処理を行わず、かつ、所定量以上の加工率が付与された従来例１５、１７に比較してシリコンウェハと接続した際のウェハの反りが小さく、ウェハに割れが発生しなかった。
また、ウェハにかかる負荷も小さいため熱サイクルに対する寿命も良好であった。
【００７０】
一方、比較例９、１０、１３、１４は加工率が１５％より大きい冷間圧延加工が施されたもので、何れも熱収縮量は小さくなったが、付加される応力が大きいためウェハに割れが発生した。また加工率が５％未満の冷間圧延加工が施された比較例７、８、１１、１２は、はんだ接続時にウェハに割れは発生しなかったものの熱サイクルに対してはウェハ表面に微細なクラックが発生し、何れも本発明の目的を満足するものではなかった。
【００７１】
【表２】
0005981087.tif 000003
【００７２】
実施例２０〜２２
体積抵抗率２．５μΩ・ｃｍ以下の銅素材としてタフピッチ銅を使用し、ベルト＆ホイール法で銅荒引線に伸線加工し、通電加熱による４００℃で熱処理を行って焼鈍した後加工率５〜１５％の冷間伸線加工を施し、幅２．０ｍｍ、厚さ０．１６ｍｍのめっき前平角銅線を得た。このめっき前平角銅線を浴槽が２５０℃に保たれたＳｎ−３％Ａｇ−０．５％Ｃｕの浴槽に浸漬し、約４０μｍ厚さのはんだめっき層を平角銅線全体に設け、太陽電池用平角銅線を作成した。
【００７３】
作成した太陽電池用平角銅線の測定、評価を実施例１と同様に行い、結果を表３に記載した。
【００７４】
実施例２３〜２５
体積抵抗率２．５μΩ・ｃｍ以下の銅素材として無酸素銅を使用し、ベルト＆ホイール法で銅荒引線に伸線加工し、通電加熱による４００℃で熱処理を行って焼鈍した後加工率５〜１５％の冷間伸線加工を施し、幅２．０ｍｍ、厚さ０．１６ｍｍのめっき前平角銅線を得た。このめっき前平角銅線を浴槽が２５０℃に保たれたＳｎ−３％Ａｇ−０．５％Ｃｕの浴槽に浸漬し、約４０μｍ厚さのはんだめっき層を平角銅線全体に設け、太陽電池用平角銅線を作成した。
【００７５】
作成した太陽電池用平角銅線の測定、評価は実施例１と同様、熱収縮量、反り、シリコンウェハの割れと寿命をそれぞれ測定、評価し、結果を表３に記載した。
【００７６】
比較例２６〜２９
実施例２０と同じタフピッチ銅を使用し、冷間伸線加工率を２％、３％、２０％、３０％とした他は実施例２０と同じ工程で平角銅線を作成し、実施例２０と同じ条件でめっき層を設け、実施例２０と同じ測定、評価を行った。結果を表３に併記する。
【００７７】
比較例３０〜３３
実施例２３と同じ無酸素銅を使用し、冷間伸線加工率を２％、３％、２０％、３０％とした他は実施例２３と同じ工程で平角銅線を作成し、実施例２３と同じ条件でめっき層を設け、実施例２３と同じ測定、評価を行った。結果を表３に併記する。
【００７８】
従来例３４〜３７
表２に示す従来例１５〜１８の冷間圧延加工に変えて冷間伸線加工を施した以外は従来例１５〜１８と同じ加工処理、測定、評価を行った。結果を表３に併記する。
【００７９】
表３から明らかなように、実施例２０〜２５の平角銅線は焼鈍処理した銅素材に５〜１５％の冷間伸線加工を施している。このように、銅素材に所定量の加工率が付与されているので、熱処理後に冷間伸線加工を行わない従来例３５、３７に比較して熱収縮量が小さくなっている。
また、これらの平角銅線を使用したはんだめっき被覆平角銅線は、焼鈍処理を行わず、かつ、所定量以上の加工率が付与された従来例３４、３６に比較してシリコンウェハと接続した際のウェハの反りが小さく、ウェハに割れが発生しなかった。
また、ウェハにかかる負荷も小さいため熱サイクルに対する寿命も良好であった。
【００８０】
一方、比較例２８、２９、３２、３３は加工率１５％より大きい冷間伸線加工が施されたもので、何れも熱収縮量は小さくなった。しかし、付加される応力が大きいためウェハに割れが発生した。また加工率５％未満の冷間伸線加工を施した比較例２６、２７、３０、３１は、はんだ接続時にウェハに割れは発生しなかったものの熱サイクルに対しては微細なクラックが表面に発生し、何れも本発明の目的を満足するものではなかった。
【００８１】
【表３】
0005981087.tif 000004
【００８２】
実施例４０〜６３
タフピッチ銅をベルト＆ホイール法で製造した銅荒引線を伸線加工し、通電加熱により４００℃で熱処理を行って焼鈍した後、加工率０〜１５％の冷間圧延加工を施し平角銅線とした。この平角銅線に、はんだめっき前に０．５〜１％の伸び率を与える引張加工を施して後はんだめっきし、または、はんだめっき後に０．５〜１％の伸び率を与える引張加工を施し、最終断面形状が幅２．０ｍｍ、厚さ０．１６ｍｍの太陽電池用平角銅線を製作した。はんだ層は２５０℃に保持したＳｎ−３％Ａｇ−０．５％Ｃｕのはんだ浴槽に浸漬させることで約４０μｍの厚さに施した。
【００８３】
実施例４０〜６３の条件で製作した太陽電池用平角銅線に実施例１と同じ測定、評価を行い、その結果を表４に記載した。
【００８４】
実施例６４〜８７
無酸素銅をベルト＆ホイール法で製造した銅荒引線を伸線加工し、通電加熱により４００℃で熱処理を行って焼鈍した後、加工率０〜１５％の冷間圧延加工を施し平角線とした。この平角銅線に、はんだめっき前に０．５〜１％の伸び率を与える引張加工を施して後はんだめっきし、または、はんだめっき後に０．５〜１％の伸び率を与える引張加工を施し、最終断面形状が幅２．０ｍｍ、厚さ０．１６ｍｍの太陽電池用平角銅線を製作した。はんだ層は２５０℃に保持したＳｎ−３％Ａｇ−０．５％Ｃｕのはんだ浴槽に浸漬させることで約４０μｍの厚さに施した。
【００８５】
実施例６４〜８７の条件で製作した太陽電池用平角銅線に実施例１と同じ測定、評価を行い、その結果を表４に記載した。
【００８６】
比較例８８〜１１５
タフピッチ銅又は無酸素銅をベルト＆ホイール法で製造した銅荒引線を伸線加工し、通電加熱により４００℃で熱処理を行って焼鈍した後、加工率０〜１８％の冷間圧延加工を施し平角銅線とした。この平角銅線に、はんだめっき前に０．５％より小さい伸び率、又は１％より大きい伸び率を与える引張加工を施して後はんだめっきし、または、はんだめっき後に０．５％より小さい伸び率、又は１％より大きい伸び率を与える引張加工を施し、最終断面形状が幅２．０ｍｍ、厚さ０．１６ｍｍの太陽電池用平角銅線を製作した。加工条件は表４に記載した。また、はんだ層は２５０℃に保持したＳｎ−３％Ａｇ−０．５％Ｃｕのはんだ浴槽に浸漬させることで約４０μｍの厚さに施した。
比較例８８〜１１５の条件で製作した太陽電池用平角銅線に実施例１と同じ測定、評価を行い、その結果を表４に併記した。
【００８７】
従来例１１６〜１１９
従来例１１６〜１１９は銅素線に従来例１５〜１８と同じ加工を施し、実施例１と同じ測定、評価を行い、その結果を表４に併記した。
【００８８】
表４から明らかなように、焼鈍処理した銅素材に加工率０〜１５％の冷間圧延加工を施し、次いで伸び率０．５〜１％の引張加工が施された実施例４０〜８７の平角銅線は、銅素材に所定量の加工率を付与せず、かつ、引張加工が施されていない従来例１１７、１１９に比較して熱収縮量が小さくなっている。
また、これらの平角銅線を使用したはんだめっき被覆平角銅線は、熱処理を行わず、かつ、所定量以上の加工率が付与され、引張加工が施されていない従来例１１６、１１８に比較してシリコンウェハと接続した際のウェハの反りが小さく、ウェハに割れが発生しなかった。
また、ウェハにかかる負荷も小さいため熱サイクルに対する寿命も良好であった。
【００８９】
表４に示すように伸び率０．５〜１％の引張加工を施した平角銅線は熱収縮量が小さくなっている。これらの銅線を使用したはんだめっき平角銅線（試料４０〜８７）で接続した複数のシリコンウェハは反りが小さく、割れが発生せず、さらに従来例と比較してシリコンウェハにかかる負荷も小さい。このため熱サイクルに対する寿命も良好であった。また、焼鈍処理した導体をそのまま使用した場合（試料４０〜４５、６４〜６９）と導体に冷間圧延若しくは冷間伸線加工を施した場合（試料４６〜６３、７０〜８７）を比較すると冷間圧延若しくは冷間伸線加工を加えた方が反り量は低減する傾向にある。
【００９０】
一方、伸び率が０．５％より小さい引張加工を施した比較例８８、８９、９２、９３・・・等は、何れも引張り加工が不十分なため、また、伸び率が１％より大きい引張加工を施した比較例９０、９１、９４、９５・・・等は、引張加工が過剰なため伸びが大きくなり、何れも反り量の改善とならず、ウェハとのはんだ接続に支障が生じ、割れの発生、寿命も本発明の目的を満足するものではなかった。
【００９１】
【表４】
0005981087.tif 000005
【００９２】
実施例１２０〜１４３
タフピッチ銅をベルト＆ホイール法で製造した銅荒引線を伸線加工し、通電加熱により４００℃で熱処理を行って焼鈍した後、加工率０〜１５％の冷間伸線加工を施し平角銅線とした。この平角銅線に、はんだめっき前に伸び率０．５〜１％を与える引張加工を施して後はんだめっきし、または、はんだめっき後に０．５〜１％の伸び率を与える引張加工を施し、最終断面形状が幅２．０ｍｍ、厚さ０．１６ｍｍの太陽電池用平角銅線を製作した。はんだ層は２５０℃に保持したＳｎ−３％Ａｇ−０．５％Ｃｕのはんだ浴槽に浸漬させることで約４０μｍの厚さに施した。
【００９３】
実施例１２０〜１４３の条件で製作した太陽電池用平角銅線に実施例１と同じ測定、評価を行い、その結果を表５に記載した。
【００９４】
実施例１４４〜１６７
無酸素銅をベルト＆ホイール法で製造した銅荒引線を伸線加工し、通電加熱により４００℃で熱処理を行って焼鈍した後、加工率０〜１５％の冷間伸線加工を施し平角銅線とした。この平角銅線に、はんだめっき前に０．５〜１％の伸び率を与える引張加工を施して後はんだめっきし、または、はんだめっき後に０．５〜１％の伸び率を与える引張加工を施し、最終断面形状が幅２．０ｍｍ、厚さ０．１６ｍｍの太陽電池用平角銅線を製作した。はんだ層は２５０℃に保持したＳｎ−３％Ａｇ−０．５％Ｃｕのはんだ浴槽に浸漬させることで約４０μｍの厚さに施した。
【００９５】
実施例１４４〜１６７の条件で製作した太陽電池用平角銅線に実施例１と同じ評価を行い、その結果を表５に記載した。
【００９６】
比較例１６８〜１８５
タフピッチ銅又は無酸素銅をベルト＆ホイール法で製造した銅荒引線を伸線加工し、通電加熱により４００℃で熱処理を行って焼鈍した後、加工率０〜１８％の冷間伸線加工を施し平角銅線とした。この平角銅線に、はんだめっき前に０．５％より小さい伸び率、又は１％より大きい伸び率を与える引張加工を施して後はんだめっきし、または、はんだめっき後に０．５％より小さい伸び率、又は１％より大きい伸び率を与える引張加工を施し、最終断面形状が幅２．０ｍｍ、厚さ０．１６ｍｍの太陽電池用平角銅線を製作した。加工条件は表５に記載した。また、はんだ層は２５０℃に保持したＳｎ−３％Ａｇ−０．５％Ｃｕのはんだ浴槽に浸漬させることで約４０μｍの厚さに施した。
【００９７】
比較例１６８〜１８５の条件で製作した太陽電池用平角銅線に実施例１と同じ測定、評価を行い、その結果を表５に併記した。
【００９８】
従来例１９６〜１９９
従来例１９６〜１９９は銅素線に従来例３４〜３７と同じ加工を施し、実施例１と同じ測定、評価を行い、その結果を表５に併記した。
【００９９】
表５から明らかなように、熱処理した銅素材に加工率０〜１５％の冷間伸線加工を施し、次いで０．５〜１％の引張加工が施された実施例１２０〜１６７の平角銅線は、銅素材に所定量の加工率を付与せず、かつ、伸線加工が施されていない従来例１９７、１９９に比較して熱収縮量が小さくなっている。
また、これらの平角銅線を使用したはんだめっき被覆平角銅線は、焼鈍処理を行わず、かつ、所定量以上の加工率が付与され、伸線加工が施されていない従来例１９６、１９８に比較してシリコンウェハと接続した際のウェハの反りが小さく、ウェハに割れが発生しなかった。
また、ウェハにかかる負荷も小さいため熱サイクルに対する寿命も良好であった。
【０１００】
表５に示すように伸び率０．５〜１％の引張加工を施した平角銅線は熱収縮量が小さくなった。これらの銅線を使用したはんだめっき平角銅線（試料１２０〜１６７）で接続した複数のシリコンウェハは反りが小さく、割れが発生せず、さらに従来例と比較してシリコンウェハにかかる負荷も小さい。このため熱サイクルに対する寿命も良好であった。
また、熱処理した導体をそのまま使用した場合（試料１２０〜１２５、１４４〜１４９）と導体に冷間圧延若しくは冷間伸線加工を施した場合（試料１２６〜１４３、１５０〜１６７）を比較すると、冷間圧延若しくは冷間伸線加工を加えた方が反り量は低減する傾向にある。
【０１０１】
【表５】
0005981087.tif 000006
【０１０２】
本発明は銅線に圧延、伸線、引張り等の冷間加工を加え、シリコンウェハと平角銅線との間に生じる熱膨張の差と応力を緩和した平角銅線を提供することができる。
また、本発明は前記平角銅線でシリコンウェハを接続することにより、長期間にわたりシリコンウェハにクラックを発生させず、発電効率が良好で、長寿命となる優れた太陽電池を提供することができる。
さらに、銅線に簡単な加工を加えるだけなので低コストで製造することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１．太陽電池用はんだめっき平角銅線
２．シリコンウェハ
３．太陽電池用平角導体（平角線）
４．はんだめっき層
【図１】
0005981087.tif 000007
【図２】
0005981087.tif 000008
【図３】
0005981087.tif 000009
【図４】
0005981087.tif 000010