(57)【要約】【課題】太陽電池素子の電極の表面に生産性よく均一なはんだ層を形成する。【解決手段】表面に電極が形成された複数の太陽電池素子をウェハーキャリアに収容し、このウェハーキャリアをアームで保持してはんだ融液に浸漬して前記電極の表面にはんだ層を形成する太陽電池素子の製造装置において、前記太陽電池素子の上部にこの太陽電池素子の浮遊を防止する押さえバーを設けるとともに、この押さえバーに太陽電池素子をはんだ融液中で上下動作させるための上下動作機構を設けたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に電極が形成された複数の太陽電池素子をウェハーキャリアに収容し、このウェハーキャリアをアームで保持してはんだ融液に浸漬して前記電極の表面にはんだ層を形成する太陽電池素子の製造装置において、前記太陽電池素子の上部にこの太陽電池素子の浮遊を防止する押さえバーを設けるとともに、この押さえバーに太陽電池素子をはんだ融液中で上下動作させるための上下動作機構を設けたことを特徴とする太陽電池素子の製造装置。
【請求項２】
前記アームと押さえバーとが金属からなり、その表面がチタン、クロム、アルミニウム、ジルコニウム、タングステン、タンタル、鉄、モリブデンのいずれかの酸化物で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子の製造装置。
【請求項３】
前記アームと押さえバーとがチタン、クロム、アルミニウム、ジルコニウム、タングステン、タンタル、鉄、モリブデンのいずれかの酸化物からなることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子の製造装置。
【請求項４】
前記アームと押さえバーとが金属からなり、その表面がエンジニアリング・プラスチックで被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池製造装置。
【請求項５】
前記アームと押さえバーとがエンジニアリング・プラスチックからなることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池素子の製造装置に関し、特に表面に電極を有する太陽電池素子をはんだ融液に浸漬して電極の表面にはんだ層を形成する太陽電池素子の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、太陽電池素子の受光面電極と裏面電極は、パターンマスクを用いたスクリーン印刷法で銀ペーストを印刷して焼成することにより形成されている。この電極の表面は、複数の太陽電池素子をインナーリードで接続して使用したり、電極の長期信頼性を確保したり、抵抗を低減したりするために、はんだで被覆する。
【０００３】
電極の表面にはんだ付けを行う場合、複数の太陽電池素子を金属製のウェハーキャリアにセットして自動はんだ装置でフラックスを塗布して乾燥してはんだ融液６に浸漬し、引き上げた後にフラックスを洗浄して乾燥することによって行っていた（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
図３は太陽電池素子の電極表面にはんだ層を形成する際に使用する一般的な製造装置を示す図である。図３において、複数の太陽電池素子１をセットしたウェハーキャリア２をアーム３で支持してはんだ槽５のはんだ融液６に浸漬して引き上げることによって太陽電池素子１の電極の表面にはんだ層を形成する。この方法によれば複数の太陽電池素子１の表面に同時にはんだ層を形成できるため生産性がよい。
【特許文献１】特開２００２−３１９６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述の方法によれば、複数の太陽電池素子１をウェハーキャリア２にセットして速い速度ではんだ融液６に浸漬すると、比重の軽い太陽電池素子１が浮き上がってウェハーキャリア２から出たり、ウェハーキャリア２とぶつかり割れたりするという問題が発生することがあった。
【０００６】
この問題を回避するには、はんだ融液６への浸漬速度を遅くすればよいが、はんだ融液６への浸漬速度を遅くすると太陽電池素子１の下方側のはんだ融液６への浸漬時間が長くなって電極の銀がはんだ融液６中に溶けだすいわゆるはんだ食われが発生し、電極強度が弱くなるという問題が発生することがあった。
【０００７】
また、ウェハーキャリア２とアーム３とははんだが付着しにくい金属であるステンレス鋼で形成するのが一般的である。ステンレス鋼にはんだが付着しにくいのは表面に自然酸化膜が形成されやすく、この自然酸化膜がはんだの濡れを阻害するからである。しかし、はんだに浸漬する前に塗布するフラックスにはこの酸化膜を除去する作用があるため、長期にわたって使用を繰り返すと、ステンレス鋼表面の酸化膜が薄くなり、はんだが付着するようになってしまう。アーム３にはんだが付着すると、ウェハーキャリア２とアーム３とが付着したり、アーム３とウェハーキャリア２との間にはんだが挟まり、ウェハーキャリア２をアーム３で確実に支持できないなどのトラブルが発生することがあった。
【０００８】
さらに、上記の方法ではんだ浸漬を行った場合、しばしば部分的にはんだ被覆のない太陽電池素子ができてしまうことがわかった。この原因について調査検討を行ったところ、ウェハーキャリアのスリットと、はんだ被覆されるべき太陽電池素子の電極部とが接触した状態で溶融はんだに浸漬されたときに、接触した部分のはんだ被覆が不十分となりやすい傾向があることがわかった。このような部分的に、はんだ被覆がない太陽電池素子は長期信頼性を満足しないため、はんだ工程後の外観検査で不良となって歩留まりを低下させてしまう。
【０００９】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、太陽電池素子の電極の表面にはんだ層を生産性よく形成するための太陽電池素子の製造装置を提供することを目的とする。また、太陽電池素子の電極表面のはんだ未被覆部の発生を抑制するための太陽電池素子の製造装置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】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる本発明の太陽電池素子の製造装置は、表面に電極が形成された複数の太陽電池素子をウェハーキャリアに収容し、このウェハーキャリアをアームで保持してはんだ融液に浸漬して前記電極の表面にはんだ層を形成する太陽電池素子の製造装置において、前記太陽電池素子の上部にこの太陽電池素子の浮遊を防止する押さえバーを設けるとともに、この押さえバーに太陽電池素子をはんだ融液中で上下動作させるための上下動作機構を設けたことを特徴とする。
【００１１】
このようにしたので、複数の太陽電池素子を高速にはんだ融液に浸漬しても、太陽電池素子がはんだ融液内で浮遊することがない。そして、押さえバーをはんだ融液中で上下に動作することにより、はんだより比重の小さい太陽電池素子は押さえバーの上下に伴い上下するので、ウェハーキャリアの保持部分と太陽電池素子の電極部との間に、はんだが入り込み、電極部を確実に被覆する。
【００１２】
そして本発明の請求項２にかかる太陽電池素子の製造装置は、前記アームと押さえバーとが金属からなり、その表面がチタン、クロム、アルミニウム、ジルコニウム、タングステン、タンタル、鉄、モリブデンのいずれかの酸化物で被覆されているので、金属によりその強度が確保されるとともに、表面がはんだの濡れを阻害する酸化物で形成されるため、はんだが付着しにくく、アームや押さえバーにはんだが付着することがない。
【００１３】
また本発明の請求項３にかかる太陽電池素子の製造装置は、アームと押さえバーがチタン、クロム、アルミニウム、ジルコニウム、タングステン、タンタル、鉄、モリブデンのいずれかの酸化物からなっているので、金属によりその強度が確保されるとともに、はんだの濡れを阻害する酸化物で形成されるため、アームや押さえバーにはんだが付着しにくく、フラックスの使用を繰り返しても、その効果が持続する。
【００１４】
さらに本発明の請求項４にかかる太陽電池素子の製造装置は、前記アームと押さえバーとが金属からなり、その表面がエンジニアリング・プラスチックで被覆されていることから、エンジニアリング・プラスチックはいずれもはんだとの濡れ性が悪いため、アームや押さえバーにはんだが付着しにくくなる。また、エンジニアリング・プラスチックは金属より柔らかい材料であるため、太陽電池素子と接触しても与える衝撃を小さくすることができる。
【００１５】
そして本発明の請求項５にかかる太陽電池素子の製造装置は、前記アームと押さえバーとがエンジニアリング・プラスチックで形成されているので、本発明の請求項４にかかる太陽電池素子の製造装置と同様の作用を奏する。
【発明の効果】
【００１６】
以上詳細に説明したように、本発明の請求項１にかかる太陽電池素子の製造装置によれば、複数の太陽電池素子を高速にはんだ融液に浸漬しても、太陽電池素子がはんだ融液内で浮遊せず、太陽電池素子をウェハーキャリア内に確実に保持できる。そして、押さえバーをはんだ融液中で上下に動作することにより、はんだより比重の小さい太陽電池素子は押さえバーの上下に伴い上下し、ウェハーキャリアの保持部分と太陽電池素子の電極部との間に、はんだが入り込む。その結果、はんだにより電極部が確実に被覆されるので、高い信頼性が得られるとともに、はんだ被覆不良により歩留まりを落とすことがない。
【００１７】
また本発明の請求項２にかかる太陽電池素子の製造装置によれば、アームと押さえバーを金属で形成するとともに、その表面をセラミックスもしくはチタン、クロム、アルミニウム、ジルコニウム、タングステン、タンタル、鉄、モリブデンのいずれかの酸化物で被覆すると、アームや押さえバーにはんだが付着することはなくなり、ウェハーキャリアをアームに確実に支持できるとともに、押さえバーと太陽電池素子との付着や太陽電池素子へのはんだの付着も防止できる。
【００１８】
そして本発明の請求項３にかかる太陽電池素子の製造装置は、アームと押さえバーがチタン、クロム、アルミニウム、ジルコニウム、タングステン、タンタル、鉄、モリブデンのいずれかの酸化物からなっているので、金属によりその強度が確保されるとともに、はんだの濡れを阻害する酸化物で形成されるため、アームや押さえバーにはんだが付着しにくく、ウェハーキャリアをアームに確実に支持できるとともに、押さえバーと太陽電池素子との付着や太陽電池素子へのはんだの付着も防止できる。そして、フラックスの使用を繰り返しても、その効果が持続する。
【００１９】
そして本発明の請求項４にかかる太陽電池素子の製造装置は、アームと押さえバーを金属で形成するとともに、その表面をエンジニアリング・プラスチックで被覆すると、アームや押さえバーにはんだが付着することはなくなり、アームや押さえバーにはんだが付着することはなくなり、ウェハーキャリアをアームに確実に支持できるとともに、押さえバーと太陽電池素子との付着や太陽電池素子へのはんだの付着も防止でき、さらにエンジニアリング・プラスチックは金属よりも柔らかい材料であるため、太陽電池素子と接触したとしても太陽電池素子に与える衝撃を小さくすることができ、太陽電池素子の割れや欠けの問題を有効に抑制できる。
【００２０】
そして本発明の請求項５にかかる太陽電池素子の製造装置は、アームと押さえバーとをエンジニアリング・プラスチックで形成したので、アームと押さえバーを金属で形成して表面をエンジニアリング・プラスチックで被覆したときと同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明にかかる太陽電池素子の製造装置の一実施形態を説明するための図であり、図２は図１のウェハーキャリアを側面から見たときの図である。図において１は太陽電池素子、２はウェハーキャリア、３はアーム、４は押さえバー、５ははんだ槽、６ははんだ融液、７はシリンダーを示す。
【００２３】
本発明の太陽電池素子の製造装置では、表面に電極が形成された複数の太陽電池素子１をウェハーキャリア２に収容し、このウェハーキャリア２をアーム３で保持してはんだ槽５の中にあるはんだ融液６に浸漬して太陽電池素子１の電極の表面にはんだ層を形成するものである。
【００２４】
本発明の太陽電池素子１の製造装置では、太陽電池素子１の上部に太陽電池素子１の浮遊を防止するための押さえバー４を設けている。このようにすることにより、複数の太陽電池素子１をウェハーキャリア２にセットして速い速度ではんだ融液６に浸漬しても、この押えバー４によって太陽電池素子１の浮き上がりが阻止できる。もって、複数の太陽電池素子１を速い速度ではんだ融液６に浸漬しても、比重の軽い太陽電池素子１が浮き上がってウェハーキャリア２から出たり割れたりするという問題が発生することはない。
【００２５】
この押さえバー４ははんだ融液６に浸漬する際にウェハーキャリア２に収容されている全ての太陽電池素子１を上方から押さえる構造であればよく、アーム３とは異なる駆動系に接続されていてはんだ融液６に浸漬される直前に上方から下降し、ウェハーキャリア２の中に収容されている全ての太陽電池素子１を押さえてもよいし、アーム３にとりつけておいてアーム３がウェハーキャリア２を保持するときに、同時に太陽電池素子１を押さえる構造にしてもよい。また太陽電池素子１をウェハーキャリア２に収容後、押さえバー４をウェハーキャリア２に取り付けておいてはんだ融液６に浸漬させた後、ウェハーキャリア２から太陽電池素子１を取り出す前に押さえバー４をはずすことも可能である。
【００２６】
また、この押さえバー４は、上下動作機構であるシリンダー７とともに構成されている。シリンダー７は、リニア駆動が可能なエアシリンダーや油圧シリンダー、あるいは電磁シリンダーなどを用いることができ、上下にストローク可能な状態で本発明の太陽電池装置に取り付けられている。そして、このシリンダー７の動作に連動させて押さえバー４を上下に動作し、太陽電池素子１が収められたウェハーキャリア２がはんだ融液６に浸漬している間に上下動作を行えるように構成されている。
【００２７】
このようにはんだ融液６中で押さえバー４を上下させることで、はんだより比重の小さい太陽電池素子１は上下する。このときウェハーキャリア２のスリットとはんだ被覆されるべき太陽電池素子１の電極部との間にはんだが入り込み、はんだ被覆されないところは全く発生しなくなる。
【００２８】
なお、押さえバー４の上下のストロークの幅は１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度の範囲でも動作可能な構成としておき、実際に太陽電池素子１が収められたウェハーキャリア２をはんだ融液６に浸漬したときには、５ｍｍ程度のストローク幅で上下動作してやればよい。このストローク幅の範囲以上を上下ストロークさせても、特に大きな効果が得られるわけではなく、また、このストローク幅の範囲以下では目立った効果が得られない。さらに、上下ストロークの速度は、５ｍｍ／ｓｅｃ〜２０ｍｍ／ｓｅｃ程度が望ましい。この速度範囲以上だと、太陽電池素子１の揺動が激しくなりウェハーキャリア２と接触して破損するおそれがある。また、この速度範囲以下でも特に問題はないが、上下動作を完了するのに時間がかかりすぎるため、望ましくない。そして、上述の条件で、押さえバー４を往復で５〜１０ストロークの上下動作を行ってやれば、ウェハーキャリア２に収納された太陽電池素子１の電極のはんだを被覆すべき箇所は、確実にはんだ被覆され、本発明の効果を良好に奏する。
【００２９】
太陽電池素子１と直接接触する押さえバー４の先端部は鋭利な構造でない方がよい。これは太陽電池素子１が浮き上がったときに押さえバー４が太陽電池素子１に衝撃を与え、割れたり欠けたりすることを回避するためである。
【００３０】
また、太陽電池素子１と押さえバー４の接触幅が大きすぎると、複数の太陽電池素子１をセットしたウェハーキャリア２をはんだ融液６に浸漬した際に、はんだ融液６が上方に抜けなかったり、引き上げる際に太陽電池素子１の間にはんだ融液６が入り込まなかったりして太陽電池素子１の電極表面にはんだ層が形成されない箇所が発生するという問題が起きることがある。そのため、太陽電池素子１と押さえバー４の接触幅はなるべく小さくしておく必要がある。これらの点から、太陽電池素子１と直接接触する押さえバー４の先端部はその断面が半円の形状であることが望ましい。
【００３１】
アーム３と押さえバー４とは金属からなり、その表面がチタン、クロム、アルミニウムのいずれかの酸化物で被覆されていた方がよい。このようにすると金属によりその強度が確保されるとともに、表面がはんだの濡れを阻害する酸化物で形成されるため、はんだが付着しにくい。そのため、従来問題であったウェハーキャリア２とアーム３とが付着したり、アーム３とウェハーキャリア２との間にはんだが挟まり、ウェハーキャリア２を確実に支持できないなどのトラブルを解消することができる。また、押さえバー４の表面をチタン、クロム、アルミニウム、ジルコニウム、タングステン、タンタル、鉄、モリブデンのいずれかの酸化物で被覆すると、押さえバー４と太陽電池素子１の付着による太陽電池素子１の割れや、押さえバー４に付着した余剰なはんだが太陽電池素子１に付着するという問題を防止できる。金属の表面をセラミックスもしくはチタン、クロム、アルミニウムのいずれかの酸化物で被覆するためには、例えば溶射などの方法で１μｍ程度の厚みに形成すればよい。
【００３２】
また、アーム３と押さえバー４をチタン、クロム、アルミニウム、ジルコニウム、タングステン、タンタル、鉄、モリブデンのいずれかの酸化物で形成すれば、フラックスの使用を繰り返しても、酸化膜が表面のみに形成されているわけではないので、その効果が持続する。
【００３３】
また、アーム３と押さえバー４を金属で形成し、その表面をエンジニアリング・プラスチックで被覆したものでもよい。ここでエンジニアリング・プラスチックとは、熱可塑性樹脂のうち高性能のものをいい、耐熱性が１００℃以上、強度が５００ｋｇｆ／ｃｍ２以上、曲げ弾性率が２４０００ｋｇｆ／ｃｍ２以上あるプラスチックのことをいう。エンジニアリング・プラスチックとしては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）など）や液晶ポリマ（ＬＣＰ）などの材料があるが、本発明においては、良好な耐熱性を有するＰＥＥＫを用いることが望ましい。
【００３４】
エンジニアリング・プラスチックはいずれもはんだとの濡れ性が悪いため、アーム３や押さえバー４にはんだが付着することはなくなる。そのため従来、問題であったウェハーキャリア２とアーム３とが付着したり、アーム３とウェハーキャリア２との間にはんだがはさまったり、ウェハーキャリア２を確実に支持できないなどのトラブルを解消することができる。また、押さえバー４の表面をエンジニアリング・プラスチックで被覆すると、押さえバー４と太陽電池素子１の付着による太陽電池素子１の割れや押さえバー４に付着した余剰なはんだが太陽電池素子１に付着するという問題を防止できる。金属の表面をエンジニアリング・プラスチックで被覆するには、溶射、浸漬、塗布、貼りつけなどさまざまな方法があり、形成する厚みはその材料に合わせて選択すればよい。
【００３５】
また、エンジニアリング・プラスチックはいずれも金属より柔らかい材料であるため、太陽電池素子１と接触したとしても太陽電池素子１に与える衝撃を小さくすることができ、太陽電池素子１の割れや欠けの問題を有効に抑制することが可能になる。
【００３６】
さらに、アーム３と押さえバー４とをエンジニアリング・プラスチックで形成することも可能である。このようにしてもアーム３と押さえバー４を金属で形成し、表面をエンジニアリング・プラスチックで被覆したときと同様の効果を得ることができる。
【００３７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。例えば、アーム３は太陽電池素子１をはんだ融液６に浸漬させるためにウェハーキャリア２を支持するものであり、押さえバー４は太陽電池素子１を押さえるためのものであって、その形状はこれに限定されるものではない。
【００３８】
また、本発明の太陽電池製造装置には、シリンダー７を上下にストローク動作が可能として取り付け、シリンダーの上下動作に連動して押さえバー４を上下動作するような構成としたが、これに限るものではなく、シリンダー７を例えば水平にストローク動作が可能な状態で取り付けて、この水平方向のストロークを上下方向のストロークに変換して押さえバー４を上下動作するようにしても構わない。
【００３９】
さらに、押さえバー４を上下動作させるための上下動作機構としてシリンダー７を用いたが、これに限るものではなく、モーターなどの回転運動を水平運動に変換するためのカムなどの機械部品を用いて構成されていても良い。
【００４０】
そして、本発明は多くの応用を加えることも可能である。例えばはんだの被処理物は太陽電池素子以外にもいろいろな分野の基板に応用することが可能である。また本発明によればはんだ付着防止の効果を得ることができるので、はんだ槽やその中の設置物、またウェハーキャリアに応用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明にかかる太陽電池素子の製造装置の一実施例を示す図である。
【図２】本発明にかかる太陽電池素子の製造装置の一実施例を示す図であり、図１の側面図である。
【図３】従来の太陽電池素子の製造装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１：太陽電池素子
２：ウェハーキャリア
３：アーム
４：押さえバー
５：はんだ槽
６：はんだ融液
７：シリンダー
【図１】
2005072390.tif 000003
【図２】
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【図３】
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