(57)【要約】【課題】  はんだ層の膜厚や、熱履歴の均一化を可能にし、特に光起電力素子基板等への安定して均一なはんだ層の積み増しを可能にする方法および装置を提供する。【解決手段】  基板１を溶融したはんだ浴３への浸漬によって金属電極を形成するに際し、基板１をはんだ浴３に浸漬した後、基板１の上下を反転させるなどして、最も遅く浸漬した部分以外の部分から引き上げるようにする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を溶融したはんだ浴への浸漬によって金属電極を形成する電極形成方法であって、前記基板を前記はんだ浴に浸漬し、最も遅く浸漬した部分以外の部分から引き上げることを特徴とする電極形成方法。
【請求項２】
前記基板を前記はんだ浴内で上下反転させてから引き上げることを特徴とする請求項１に記載の電極形成方法。
【請求項３】
前記最も遅く浸漬した部分以外の部分が、前記はんだ浴に浸漬する際の前記基板の高さの半分より鉛直方向下方に位置する部分であることを特徴とする請求項１に記載の電極形成方法。
【請求項４】
基板を溶融したはんだ浴への浸漬によって金属電極を形成する電極形成装置であって、前記基板を前記はんだ浴に浸漬し、最も遅く浸漬した部分以外の部分から引き上げる手段を有することを特徴とする電極形成装置。
【請求項５】
光起電力素子基板の受光面あるいは非受光面に形成された第１の金属電極上に、請求項１乃至３のいずれかに記載の電極形成方法を用いて第２の金属電極を形成する光起電力素子基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板のはんだ浸漬法による電極形成方法とその装置に関し、特に光起電力素子基板の銀等の金属電極の上に更にはんだを形成して電極の直列抵抗を低減するに有効な光起電力素子基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光起電力機能を有する半導体接合を備えた光起電力素子基板には銀ペーストを焼成して形成した金属電極が広く用いられている。しかし、銀ペーストを焼成して形成した電極は比較的電気抵抗が大きいので、さらにこの上にはんだを付着させ電極厚さを積み増す必要がある。
【０００３】
通常、はんだ付け処理を行う方法としては、銀ペースト焼成済みの光起電力素子基板を溶融はんだ槽に浸漬して引き上げるというはんだ浸漬法が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図２は、従来の一般的なはんだディッププロセスを示しており、１は光起電力素子基板、２は溶融はんだ槽、３ははんだ浴、４ははんだ浴への浸漬方向、６ははんだ浴よりの引き上げ方向である。
【０００５】
なお、図２にも表現されているが、光起電力素子基板は多数枚を一度に処理する形態を採り、はんだ浴への浸漬・引き上げ方向は、はんだ浴面に対して光起電力素子基板の面が垂直となるような関係となっている。
【０００６】
また、金属電極が形成された光起電力素子基板１としては、図３に示されるような第１の金属電極である銀ペースト層が印刷・焼成された光起電力素子基板が用いられる。なお、図３において、１１は基板（ｐ-）、１２は拡散層（ｎ+）、１３は反射防止層（ＡＲ）、１４は銀ペースト層である。
【０００７】
前記光起電力素子基板１を、図上では省略されている支持搬送治具を用いて保持し、第１の金属電極である銀ペースト１４の焼成された基板をはんだ浴へ浸漬し、所望の時間浸漬した後に引き上げ、銀ペースト上に選択的にはんだを付着させ、光起電力素子基板の電極厚さを積み増す。結果として光起電力素子の直列抵抗が低減し、光電変換特性を改善することができる。
【０００８】
なお、はんだ付着後の光起電力素子基板１の断面は図４において示され、銀ペースト層１４の上に１５のはんだ層が積み増しされた構成となる。
【０００９】
【特許文献１】特開平３−１４５１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、光起電力素子の金属電極形成において、従来の様な標準的なはんだディッププロセスを実施すれば、確かに前述の通り光起電力素子の直列抵抗が低減し、特性の改善に寄与することは明らかであるが、以下の様な問題があった。
【００１１】
（問題点１）
光起電力素子基板を垂直に一方向で浸漬して引き上げているために、基板浸漬時に先に漬かった下端側は通常上端側に比して長い時間はんだ浴の高温に晒されることになり、自ずと下端側と上端側でははんだディップの条件が異なることによるはんだ付着量あるいは外観に差が生じるという問題があった。
【００１２】
（問題点２）
また、元来はんだディップされる光起電力素子の銀電極は、光起電力素子表面に形成される窒化膜等の絶縁膜を貫通させるいわゆるファイアスルーを行う材料のため、はんだの濡れ性は概して良好では無く、浸漬の条件は通常のはんだディップに比してシビアであり、前述の問題点１を絡めた対策として、反応を緩やかにするためにはんだ浴の温度を下げるとか、下端側と上端側での熱履歴差を少なくするためにディッピングの昇降時間を速くするといったことを行っていた。
しかしながら、はんだ浴の温度を低下させることで濡れ性等の結果は改善するものの、スループットの低下やはんだの治具への付着による稼働率の低下を招くとか、ディッピングの昇降時間を速くすることで下端側と上端側のはんだ付着量あるいは外観は改善するものの、はんだの盛り量を多くし難くなる傾向があるという問題があった。
【００１３】
（問題点３）
なお、基板全体ににかかる熱履歴を均一化するという点のみでは、基板を略水平に保って流すという方法も考えられるが、当然の如く枚葉で処理せねばならないため、通常のマガジンやサセプタに多数枚を装填して処理する方式に比べれば、処理効率が圧倒的に悪いという問題がある。
【００１４】
本発明は、上記従来例における問題点に鑑みてなされたもので、はんだ層の膜厚や、熱履歴の均一化を可能にし、特に光起電力素子基板等への安定して均一なはんだ層の積み増しを可能にする方法および装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成すべくなされた本発明は、基板を溶融したはんだ浴への浸漬によって金属電極を形成する電極形成方法であって、前記基板を前記はんだ浴に浸漬し、最も遅く浸漬した部分以外の部分から引き上げることを特徴とする。
また、前記基板を前記はんだ浴内で上下反転させてから引き上げることを特徴とする。
また、前記最も遅く浸漬した部分以外の部分が、前記はんだ浴に浸漬する際の前記基板の高さの半分より鉛直方向下方に位置する部分であることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、基板を溶融したはんだ浴への浸漬によって金属電極を形成する電極形成装置であって、前記基板を前記はんだ浴に浸漬し、最も遅く浸漬した部分以外の部分から引き上げる手段を有することを特徴とする。
【００１７】
さらに本発明は、光起電力素子基板の受光面あるいは非受光面に形成された第１の金属電極上に、上記本発明の電極形成方法を用いて第２の金属電極を形成する光起電力素子基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、例えばはんだ浴へ浸漬された基板の上端と下端をはんだ浴内で反転させるなどして、最も遅く浸漬した部分以外の部分から引き上げることにより、たとえ基板の浸漬速度あるいは時間が長くなったとしても、基板全体に加わる熱量を一様にすることができる。このため、前述した従来のディッププロセスにおける特に前者２つの問題点は解決され、３つ目の問題点で示した枚葉処理を行わずとも安定したはんだ付が可能となり、処理能力の高い歩留まりも良好な処理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、光起電力素子基板に形成された第１の金属電極上に第２の金属電極としてはんだ層を積み増しする場合を例に挙げて本発明の電極形成方法及び装置について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係るはんだディッププロセスを示しており、１は光起電力素子（基板）、２は溶融はんだ槽、３ははんだ浴、４ははんだ浴への浸漬方向、５ははんだ浴内での反転方向、６ははんだ浴よりの引き上げ方向である。
【００２１】
（光起電力素子（基板））
本実施形態に係る光起電力素子基板１は、断面が図３に示されるような光起電力素子の基板であり、本発明の方法によるはんだディップによってはんだが積み増しされる基板である（図中の符号は説明済み）。
【００２２】
（光起電力素子基板上の第１の金属電極）
第１の金属電極１４は本発明の方法によるはんだディップによるはんだが積み増しされる金属電極である。なお、図３に例示した第１の金属電極１４は素子の受光面に形成された受光面電極であるが、素子の非受光面に形成された電極（所謂、裏面電極）の場合もある。
【００２３】
（溶融はんだ槽）
溶融はんだ槽２は、はんだが溶融したはんだ浴３を保持するとともに、本発明の方法によるはんだディップの浸漬を行うためのはんだの槽である。なお、槽の形式ははんだが噴出する噴流型であっても、噴出しない静止型のいずれであっても構わない。
【００２４】
（基板支持搬送機構）
図１に示される光起電力素子基板１のはんだ浴３への浸漬・引き上げを行うとともに、その前後のプロセスの間の光起電力素子基板の移動を司る機構である。基板支持の角度は、はんだ浴に対して直角方向でも良く、傾斜させても構わない。
【００２５】
（基板反転機構）
基板反転機構は、はんだ浴に浸漬した基板を、最も遅く浸漬した部分以外の部分から引き上げる手段の一実施形態である。この基板反転機構は、図１に示される溶融はんだ槽２の中へ垂直に浸漬した光起電力素子基板１を５の方向で上端と下端を反転させるための機構であり、従来の電極形成装置には無い本発明の最も重要な要素を成す部分である。特に、溶融はんだ槽２の中で作動することがポイントである。また、反転により、はんだ浴が攪拌され溶融はんだの均一化や、基板に付着した気泡の除去や、基板間隔が狭い場合のはんだし易さの改善を行うことが出来る。もちろん、この基板反転機構は前記基板支持搬送機構と一体であっても構わない。
基板反転機構による基板の反転のタイミングは特に限定されるものではなく、例えば光起電力素子基板１が溶融はんだ槽２の最深部に到達した時点、あるいは上端部がはんだ浴に漬かり切った時点とすることができる。
【００２６】
このように、はんだ浴へ浸漬された基板の上端と下端をはんだ浴内で反転させるなどして、最も遅く浸漬した部分以外の部分から引き上げることにより、基板全体に加わる熱量を一様にすることができ、安定して均一なはんだ層の積み増しを行うことができる。本発明においては、上記のように基板を完全に反転させるのが最も好ましい形態であるが、はんだ浴に浸漬する際の基板の高さの半分より鉛直方向下方に位置する部分から引き上げることにより、上記のような効果を十分に得ることが可能である。
【００２７】
以上、光起電力素子基板の金属電極形成を例に本発明を説明したが、本発明は光起電力素子基板に限定されずその他同様のいわゆるジャブ付け方式ではんだディップを行う製造方法への応用も可能であり、その適用範囲は広い。
【実施例】
【００２８】
以下実施例により本発明を説明するが、本発明は実施例により何ら制限されるものではない。
【００２９】
（実施例）
本実施例では、図１に示した本発明の光起電力素子基板の金属電極形成のためのはんだディッププロセスに従って、光起電力素子基板１の金属電極上にはんだ層を積み増した。以下に、その詳細を説明する。
【００３０】
光起電力素子基板１としては、図３に示したような第１の金属電極である銀ペースト層１４が印刷・焼成された基板を用いた。
【００３１】
まず、不図示の基板支持搬送機構を用いて光起電力素子基板１を保持し、２５０℃のはんだ浴３へ浸漬した。本実施例では、光起電力素子基板１をはんだ浴３の液面に対して直角方向に浸漬した。
【００３２】
次に、光起電力素子基板１が溶融はんだ槽２の最深部に到達した時点で、基板支持搬送機構が具備する基板反転機構によって光起電力素子基板１の上下を反転させた。
【００３３】
次に、所望の時間浸漬された後に光起電力素子基板１を引き上げた。その結果、図４に示すように銀ペースト層１４の上に選択的にはんだ層１５が積み増しされた。
【００３４】
上記のはんだ層１５の厚み及び外観を検査したところ、従来の反転させずに浸漬・引き上げを行った場合に比べ、上端側と下端側のはんだの積み増し厚さの差が非常に小さく改善され、且つ、充分に厚く、また外観上も良好で充分に量産するに値する実用のレベルにあった。また、浸漬・引き上げの速度を低減して遅くした場合にも、同様の効果が得られた。
【００３５】
なお、前記の反転は単純化のために１８０°の回転であるかのように記述したが、１回転あるいは複数回転に反転分を加えたものであることを否定するわけでは無く、また、必ずしも基板が浸漬時の最深部などの漬かり切ったところで反転することも必須では無い。
【００３６】
図５は、本発明の基板反転機構の一例である。基板搬送アーム２２に基板支持治具２１、基板支持治具２１と同期して作動するホィールギア２４ａ、それに係合して作動するホィールギア２４ｂ、ホィールギア２４ｃ、前記ホィールギアを駆動する駆動モータ２３を具備していおり、基板を浸漬する際に作動させて、安定したはんだ層の積み増しを可能とする。
【００３７】
以上のように、本発明においては、通常ははんだ浴に浸漬中にワークは静止状態ということが常識であるところを、ワークを積極的に反転等させることにより、ワークのはんだ浴への浸漬時間を均等化したところに大きな意味がある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例に係わる光起電力素子基板のはんだディッププロセスを説明するための図である。
【図２】従来例に係わる光起電力素子基板のはんだディッププロセスを説明するための図である。
【図３】はんだ層を積み増しする前の光起電力素子基板を示す断面図である。
【図４】はんだ層を積み増しした後の光起電力素子基板を示す断面図である。
【図５】基板の支持反転（回転）機構を示すための図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  光起電力素子（基板）
２  溶融はんだ槽
３  はんだ浴
４  はんだ浴への浸漬方向
５  はんだ浴内での反転方向
６  はんだ浴よりの引き上げ方向
１１  基板（ｐ-）
１２  拡散層（ｎ+）
１３  反射防止膜（ＡＲ）
１４  銀ペースト層
１５  はんだ層
２１  基板支持治具
２２  基板搬送アーム
２３  駆動モータ
２４ａ〜ｃ  ホィールギア
【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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