(57)【要約】【課題】精密平角線の変形を抑制できる精密平角線巻取り用ボビン及び太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】所定の直径Ｄを有する円筒状の胴部２と、その胴部２の両端に形成され胴部２より大きい直径Ｄａを有する鍔部３，４とからなり、これら両端の鍔部３，４間の胴部２の外周に精密平角線５を巻き取るようにした精密平角線巻取り用ボビン１において、両端の鍔部３，４間の幅Ｗが巻き取られる精密平角線５の幅の３０倍以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の直径Ｄを有する円筒状の胴部と、その胴部の両端に形成され上記胴部より大きい直径Ｄａを有する鍔部とからなり、これら両端の鍔部間の上記胴部外周に精密平角線を巻き取るようにした精密平角線巻取り用ボビンにおいて、上記両端の鍔部間の幅Ｗが巻き取られる精密平角線の幅の３０倍以下であることを特徴とする精密平角線巻取り用ボビン。
【請求項２】
上記胴部の直径Ｄが巻き取れられる精密平角線の厚さの９２５．９倍以上であることを特徴とする請求項１記載の精密平角線巻取り用ボビン。
【請求項３】
上記精密平角線は、０．２％耐力値が１４０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の精密平角線巻取り用ボビン。
【請求項４】
上記精密平角線は、太陽電池セルを接続するための精密平角線であることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の精密平角線巻取り用ボビン。
【請求項５】
請求項３に記載の精密平角線を巻き回した精密平角線巻取り用ボビンから上記精密平角線をガイドを通して巻き出し、該巻き出された精密平角線を切断して太陽電池セルの電極に接合することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密平角線の変形を抑制できる精密平角線巻取り用ボビン及び太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密平角線は、断面が四角形（長方形）状に形成された導線である。
【０００３】
精密平角線は、その断面が四角形状であることから、通常の断面が円形状に形成された導線に比べ、ねじれやＳ字状のゆがみを抑制する性質を有し、反り、変形が許されないデバイスのリード線として利用されている。精密平角線は、例えば、太陽電池用Ｓｉウェハの集電用配線材のような配線材料として利用されている。また、精密平角線は、その断面が四角形状であることから、配線材としてデバイスとの接触面積を確保できるなどの長所をもつ。
【０００４】
一方、精密平角線は、断面が円形状に形成された導線と同じく、ボビン（巻取りボビン）に巻き取るなどした荷姿で運搬、保管等が行なわれている。
【０００５】
そのため、精密平角線をボビンに巻き取って運搬、保管等を行なう際には、精密平角線がボビンに巻き取られた状態で線重なりなどを起こし、精密平角線の断面形状が四角形状から変形してしまわないことが重要である。
【０００６】
また、精密平角線の断面形状が四角形状から変形してしまわないことに加え、ボビンに巻き取った際の巻取り癖、つまり、ボビンに巻かれた状態において加えられた曲率に応じて精密平角線が塑性変形を起こし、ボビンより巻き出された際にも精密平角線が曲率を持った状態を保持してしまうことをできるだけ抑制することが重要である。
【０００７】
ところで、精密平角線を運搬、保管する際には、円筒状の胴部の両端に鍔部を有するボビンに精密平角線を巻き取り、運搬、保管等を行なう。
【０００８】
その際、精密平角線の断面形状が四角形状から変形してしまわないために、精密平角線をボビンに完全に整列巻きする方法がある。例えば、特許文献１では、ボビンの胴部の両側に設ける鍔部の内面を円錐曲面状とし、精密平角線を案内誘導するアタッチメント先端部が鍔部内面に近接できるようにしている。特許文献１では装置機構とボビン形状を利用して精密平角線を胴部の外周に完全に整列させることにより巻取り時の精密平角線の変形を抑えることができる。しかし、精密平角線を保管、運搬する際に、胴部の片端の鍔部を上にし、反対端の鍔部を下にした姿勢でボビンを積み上げて積載を行なった場合に、両側の鍔部内面が円錐曲面であるために、巻き取られた精密平角線の自重により、巻き取られた精密平角線に精密平角線の幅方向のずれが生じやすい。このずれと同時に精密平角線の変形が起きる。
【０００９】
また、上記のような巻き取られた精密平角線の幅方向へのずれを抑制するために、精密平角線の断面形状を、例えば、特許文献２のように精密平角線の幅方向の動きを規制する保持部を設けた形状とすることが知られている。特許文献２では、精密平角線が巻き取られた状態での精密平角線の幅方向のずれを抑制できるが、そもそも精密平角線の断面形状に変更を加えてしまうので、断面形状が四角形状から変形することを抑制するという目的にそぐわない。
【００１０】
また、特許文献１、２は、精密平角線をボビンに巻き取った状態においてはそれぞれの工夫を用いて精密平角線の巻きずれを抑制することで精密平角線の断面形状の変形を抑えるようにしているが、精密平角線を巻き戻した際に発生する巻き癖、つまり、ボビンに巻かれた状態において加えられた曲率に応じて精密平角線が塑性変形を起こし、ボビンより巻き戻した際にも精密平角線が曲率を持った状態を保持してしまうことを抑制するに至っていない。
【００１１】
さらに、従来のボビンに巻きつけた精密平角線を太陽電池用配線材として用いる場合、Ｓｉセル上電極との接合のための配線時に、ボビンの巻取り面の幅（鍔部間の幅）が大きいことが原因で、ガイド固定されている部分に対して精密平角線が斜めに巻き出されて蛇行が生じること、ボビンの胴部の直径が小さいために精密平角線の塑性変形が大きく精密平角線に巻き癖がついたまま配線され、電極との間に隙間が生じて接合不十分な部位が発生すること、塑性加工により精密平角線の機械特性が変化して０．２％耐力が増大すること、胴部の直径に対する鍔部の直径の比率が大きいことで鍔部が斜めに変形して鍔部の間隔に広がりが生じ精密平角線がフラットに積層されずに巻きくずれが生じること、などの問題がある。
【００１２】
【特許文献１】特開平６−３１２８７９号公報
【特許文献２】特開２００１−３５９２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明では、精密平角線の断面形状を四角形から変化させることなく、精密平角線がボビンに巻かれた状態で精密平角線を保管、運搬する際に、胴部の片端の鍔部を上にし、反対端の鍔部を下にした姿勢でボビンを積み上げて積載を行なった場合でも完全整列の巻取り状態を保つことで、精密平角線の断面形状が四角形から変形することを抑制し、なおかつ、精密平角線を巻き戻した際に発生するまき癖、つまり、ボビンに巻かれた状態において加えられた曲率に応じて精密平角線が塑性変形を起こし、ボビンより巻き戻した際にも精密平角線が曲率を持った状態を保持してしまうことを抑制することができる精密平角線用巻取りボビンを提供することである。
【００１４】
また、精密平角線を太陽電池用配線材とした場合に、Ｓｉセル上電極との接合のための配線時に、精密平角線の蛇行・巻き癖・機械特性変化を抑制できる精密平角線用巻取りボビンと、その精密平角線用巻取りボビンを用いた太陽電池の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明の精密平角線巻取り用ボビンは、所定の直径Ｄを有する円筒状の胴部と、その胴部の両端に形成され上記胴部より大きい直径Ｄａを有する鍔部とからなり、これら両端の鍔部間の上記胴部外周に精密平角線を巻き取るようにした精密平角線巻取り用ボビンにおいて、上記両端の鍔部間の幅Ｗが巻き取られる精密平角線の幅の３０倍以下であるものである。
【００１６】
上記胴部の直径Ｄが巻き取れられる精密平角線の厚さの９２５．９倍以上であってもよい。
【００１７】
上記精密平角線は、０．２％耐力値が１４０ＭＰａ以下であってもよい。
【００１８】
上記精密平角線は、太陽電池セルを接続するための精密平角線であってもよい。
【００１９】
また、本発明の太陽電池の製造方法は、上記精密平角線を巻き回した精密平角線巻取り用ボビンから上記精密平角線をガイドを通して巻き出し、該巻き出された精密平角線を切断して太陽電池セルの電極に接合するものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２１】
（１）精密平角線の変形を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２３】
図１に示されるように、本発明に係る精密平角線巻取り用ボビン１は、所定の直径Ｄを有する円筒状の胴部２と、その胴部２の両端に形成され胴部２より大きい直径Ｄａを有する鍔部３，４とからなり、これら両端の鍔部３，４間の胴部２の外周に精密平角線（図示せず）を巻き取るようにした精密平角線巻取り用ボビン１において、両端の鍔部３，４間の幅Ｗが巻き取られる精密平角線の幅の３０倍以下であるものである。
【００２４】
胴部２は、その外周に精密平角線を巻き取るようになっている。胴部２の直径Ｄは、片端の鍔部３から反対端の鍔部４までの全幅間において一定である。
【００２５】
鍔部３，４は、精密平角線が巻き取られる幅方向の範囲を規制するものである。鍔部３，４は、胴部２に対して直交する面を有し、両端の鍔部３，４間の幅Ｗは鍔部３，４の径方向のどこにおいても一定となる。
【００２６】
図１の精密平角線巻取り用ボビン１に巻き取る精密平角線の寸法は、幅２．０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの長方形の断面を有する。精密平角線は、その幅方向が鍔部間の幅方向に沿い、厚さ方向が鍔部の径方向に沿うよう巻き取られる。
【００２７】
これに対して、精密平角線用巻取りボビンの胴部の直径Ｄは、精密平角線の厚さの約１０００倍となる２００ｍｍであり、鍔部間の幅Ｗは精密平角線の幅の２０倍となる４０ｍｍである。
【００２８】
また、鍔部の直径Ｄａは２８０ｍｍであり、鍔部と胴部の直径の比率は１．４である。
【００２９】
また、ボビンの材質はＡＢＳ樹脂である。
【００３０】
図２に示すように、精密平角線巻取り用ボビン１に精密平角線５を巻き取るとき、精密平角線５の幅方向が鍔部３，４間の幅方向に沿い、精密平角線５の厚さ方向が鍔部３，４の径方向に沿う姿勢にして精密平角線５を巻き取る。図２のように、胴部２の外周を周回する精密平角線５の複数の断面が凹凸無く揃っている状態を完全整列した巻取り状態と呼ぶ。
【００３１】
次に、本発明の精密平角線巻取り用ボビン１の作用を説明する。
【００３２】
精密平角線巻取り用ボビン１に巻き取られた精密平角線５は、精密平角線５を保管、運搬する際に、片端の鍔部３を上にし反対端の鍔部４を下した姿勢で精密平角線巻取り用ボビン１を積み上げる積載を行なった場合でも、図２に示した完全整列の巻取り状態を保つ。
【００３３】
また、精密平角線巻取り用ボビン１においては、精密平角線５を巻き戻した際に発生するまき癖、つまり、精密平角線巻取り用ボビン１に巻かれた状態において加えられた曲率に応じて精密平角線５が塑性変形を起こし、精密平角線巻取り用ボビン１より巻き戻した際にも精密平角線５が曲率を持った状態は、ほとんどみられず、配線の際にも精密平角線５の蛇行や大きな巻き癖が残存することによる接合不具合、０．２％耐力増大などの支障は生じなかった。
【００３４】
次に、本発明の力学的な作用を説明する。
【００３５】
直径Ｄの胴部２に巻き取られた厚さｈ、ヤング率Ｅの直方体に加わる最大応力は、材料力学における曲げモーメントと曲げ応力の理論から、次の式（１）のように表される。
【００３６】
【数１】
2009166991.tif 000003
【００３７】
ここで、精密平角線５は構成材料が銅であり、銅はヤング率が約１３０ＧＰａである。精密平角線５の弾性限界、即ち、精密平角線５が弾性的に変形し塑性歪を材料内部に残さない最大応力は測定の結果約１４０ＭＰａである。つまり、前述の最大応力を示す式を用いて弾性限界を越えないための胴部２の直径Ｄと精密平角線５の厚さｈの関係は式（１）を用いて次の式（２）で表される。
【００３８】
【数２】
2009166991.tif 000004
【００３９】
胴部２の直径Ｄに対して精密平角線５の厚さｈは十分小さいと考えると、式（２）は次のように変形することができる。
【００４０】
【数３】
2009166991.tif 000005
【００４１】
すなわち、
Ｄ＞９２５．９×ｈ        （４）
式（４）によれば、銅材料を用いた精密平角線５を精密平角線巻取り用ボビン１に巻き取るとき、精密平角線５が塑性歪を内部に残さないための胴部２の直径Ｄの最小値は、精密平角線５の厚さｈの９２５．９倍よりも大きい。すなわち、精密平角線５の厚さｈの９２５．９倍以上の直径Ｄを持つ精密平角線巻取り用ボビン１が望ましい。
【００４２】
一方、従来のボビン（幅９０ｍｍ、直径８０ｍｍ、鍔径１３０ｍｍ）は、胴部の直径が精密平角線５の厚さｈの４００倍であるため、精密平角線５に塑性変形が生じて巻きぐせが残ってしまう。
【００４３】
また、精密平角線巻取り用ボビン１を保管、運搬する際に、片端の鍔部３を上にし反対端の鍔部４を下にした姿勢で精密平角線巻取り用ボビン１を積載する場合がある。その際、図２に示すように、精密平角線５を完全整列した巻取り状態から、精密平角線５の自重により、精密平角線の側面方向より加重が加わる。
【００４４】
このとき、図３に示されるように、従来のボビン１０１では、片端の鍔部１０３を上にし反対端の鍔部１０４を下にした姿勢でボビン１０１を積載すると、精密平角線５ａが巻きずれし、これに起因して精密平角線５ａの断面形状に変形が発生する。
【００４５】
そこで、本発明及び従来技術について、片端の鍔部３，１０３を上にし反対端の鍔部４，１０４を下にした姿勢で精密平角線巻取り用ボビン１又はボビン１０１を積載する実験を行ない、完全整列状態の精密平角線５の自重に起因する巻きずれ発生量の評価を行なった。
【００４６】
図４に実験方法を示す。精密平角線巻取り用ボビン１又は従来のボビン１０１に、精密平角線５の整列数が５、１０、１５、…５０となるように精密平角線５を１層分を巻き取る。整列数とは、片端の鍔部３，１０３から反対端の鍔部４，１０４までの間の胴部２，１０２に周回して並べられる精密平角線５の本数のことである。１層分を巻き取るとは、胴部２の表面に直接接するだけ精密平角線５を巻き取り、その巻き取られた精密平角線５の外周には精密平角線５を重ねて巻き取らないことを言う。
【００４７】
このように精密平角線５を巻き取った精密平角線巻取り用ボビン１及び従来のボビン１０１を、片端の鍔部３，１０３を上にし反対端の鍔部４，１０４を下にした姿勢で設置し、自動車輸送を模擬した輸送梱包試験（振動試験）において５０時間の振動を与えた。その後、ボビン巻取り面（巻き取られている精密平角線５の外周面）に片端の鍔部３，１０３から反対端の鍔部４，１０４まで仮想的に引いた任意のライン４１上で巻きずれ不具合数を数え、整列数に対する不具合数の割合を集計し、グラフ化した。
【００４８】
図５に実験結果を示す。整列数が３５以上の場合において、巻きずれの割合が増加した。つまり、巻きずれの抑制のためには精密平角線の巻き取り状態での整列数は３５よりも少ないことが望ましく、本発明にかかるボビンでは精密平角線５の整列巻き取り数を３０以下とする。すなわち、図１の精密平角線巻取り用ボビン１における鍔部３，４間の幅Ｗが精密平角線５の幅に対して３０倍以下であることが望ましい。
【００４９】
一方、従来のボビン（幅９０ｍｍ、直径８０ｍｍ、鍔径１３０ｍｍ）は幅が精密平角線５の幅の４５倍（整列巻き取り数が４５）であり、巻きずれ不具合率は０．７であった。
【００５０】
また、本発明の精密平角線巻取り用ボビン１（幅６０ｍｍ、直径２００ｍｍ、鍔径３２０ｍｍ）と従来のボビン（幅９０ｍｍ、直径８０ｍｍ、鍔径１３０ｍｍ）に幅２．０ｍｍ、厚さｈ＝０．２ｍｍの精密平角線５を巻き取り、それぞれのボビンから精密平角線５を引き出したときの蛇行の度合を検討した。
【００５１】
その結果、従来ボビンの場合の蛇行が１５ｍｍ／ｍであるのに対し、本発明の精密平角線巻取り用ボビン１の場合の蛇行は８ｍｍ／ｍと小さく、蛇行抑制効果にも優れることが分かった。このため、本発明の精密平角線巻取り用ボビン１によれば、精密平角線巻取り用ボビン１から精密平角線５をガイドを通して巻き出し、その巻き出された精密平角線５を切断して太陽電池セルの電極に接合しても良好に接続された太陽電池が得られる。
【００５２】
なお、精密平角線巻取り用ボビン１の材質はＡＢＳ樹脂の他に，ＰＳ(ポリスチレン)やＰＰ(ポリプロピレン)を用いることができる。価格を抑えるためにはＰＰが最適だが、強度が要求される場合はＰＳやＡＢＳが優れており、強度・耐衝撃性・剛性が高いレベルで要求される場合にはＡＢＳが最適である。
【００５３】
本発明による精密平角線巻取り用ボビン１に巻き取られた精密平角線５は、精密平角線５を保管、運搬する際に、片端の鍔部３を上にし反対端の鍔部４を下にした姿勢で積載を行なった場合でも完全整列の巻き取り状態を保つことができる。
【００５４】
さらに、本発明の精密平角線巻取り用ボビン１によれば、精密平角線５を巻き戻した際に発生する巻き癖、つまり、精密平角線巻取り用ボビン１に巻かれた状態において加えられた曲率に応じて精密平角線５が塑性変形を起こし、精密平角線巻取り用ボビン１より巻き戻した際にも精密平角線５が曲率を持った状態を保持してしまうことがない。
【００５５】
精密平角線巻取り用ボビン１は、精密平角線５の断面形状を四角形に保持し、運搬、保存が可能であるため、例えば太陽電池用Ｓｉウェハの集電用配線材のような配線材料として反り、変形が許されないデバイスのリード線として利用する際に精密平角線巻取り用ボビン１から巻き戻したときの精密平角線５の変形検査作業等を省略できる。
【００５６】
精密平角線巻取り用ボビン１は、巻き癖に関与する取扱いの不便さを無くし、歩留りを向上させることができる。精密平角線巻取り用ボビン１は、搬送時の不具合にも対処できるために、工場の立地条件などの物流的障害を無くしたデバイス製造を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態を示す精密平角線巻取り用ボビンの側面図及び平面図である。
【図２】図１の精密平角線巻取り用ボビンに精密平角線を完全整列した巻き取り状態における側断面図である。
【図３】従来のボビンにおいて巻きずれが生じた状態を示す部分側断面図である。
【図４】積載実験の方法を示す斜視図である。
【図５】積載実験の結果を示すグラフとそのデータ一覧である。
【符号の説明】
【００５８】
１  精密平角線巻取り用ボビン
２  胴部
３，４  鍔部
５  精密平角線
【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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