JP2011201052A - Device and method for printing screen - Google Patents

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哲矢 田中
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裕治 大武
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a screen printing device which improves conversion efficiency by increasing the film thickness and thereby, forming a large circuit pattern with a large aspect ratio of the sectional shape, as well as a screen printing method.SOLUTION: The screen printing device includes a cartridge type squeegee head 13 which supplies a paste for a circuit pattern to the surface of a metal mask 1 under a predetermined pressure, while relatively sliding a squeegee 14 of predetermined length in contact with the upper surface of the metal mask 1. The metal mask 1 includes openings each arranged in the longitudinal direction of the circuit pattern, and a crosslinking part arranged in a direction crossing over the longitudinal direction of the circuit pattern between each of the openings. Further, the squeegee head 13 is relatively arranged to the metal mask 1 to allow the longitudinal direction of the squeegee 14 to run along in a direction which is orthogonal with a direction in which each of the openings and the crosslinking part are arranged. Besides, the squeegee 14 relatively moves to the metal mask 1 in the direction in which each of the openings and the crosslinking part are arranged.

Description

本発明は、基材にクリーム半田や導電性ペーストなどのペーストを印刷するスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法に関し、特に太陽電池の電極を形成するのに適用されるスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法に関する。   The present invention relates to a screen printing apparatus and a screen printing method for printing paste such as cream solder or conductive paste on a substrate, and more particularly to a screen printing apparatus and a screen printing method applied to form an electrode of a solar cell.

従来より電極形成のための印刷にメッシュマスクを用いたスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。   Conventionally, a screen printing apparatus and a screen printing method using a mesh mask for printing for electrode formation are known (see, for example, Patent Document 1).

特開２００７−６２０７９号公報（図１、段落番号００５２）JP 2007-62079 A (FIG. 1, paragraph number 0052)

太陽電池の変換効率を向上させるためには、電極を細線化して受光面積を増やすことが有効である。しかし、電極を細線化すると電気抵抗が極端に増大して性能の悪化をまねき、逆に変換効率が低下してしまうため、電極の膜厚を厚く形成する必要がある。
ところが、上記特許文献１のスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法では、メッシュスクリーンの開口部のメッシュが抵抗となって開口率が低くなるため、このメッシュマスクを用いて形成された電極の膜厚は薄くなる。
従って、上記特許文献１のスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法では、変換効率が低下する虞がある。 In order to improve the conversion efficiency of the solar cell, it is effective to increase the light receiving area by thinning the electrodes. However, when the electrode is thinned, the electrical resistance is extremely increased to deteriorate the performance, and conversely, the conversion efficiency is lowered. Therefore, it is necessary to increase the thickness of the electrode.
However, in the screen printing apparatus and the screen printing method of Patent Document 1, since the mesh of the opening portion of the mesh screen becomes a resistance and the aperture ratio becomes low, the film thickness of the electrode formed using this mesh mask is thin. Become.
Therefore, in the screen printing apparatus and the screen printing method disclosed in Patent Document 1, conversion efficiency may be reduced.

本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、膜厚を厚くして断面形状のアスペクト比が大きな回路パターンを形成して変換効率の向上を図ることができるスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The object of the present invention is to increase the film thickness and form a circuit pattern having a large cross-sectional aspect ratio to improve conversion efficiency. A screen printing apparatus and a screen printing method are provided.

本発明に係るスクリーン印刷装置は、基材の表面に帯状の回路パターンを形成するために、前記基材を支持する支持台と、前記基材の表面の一部を覆う被覆部と、前記基材の一部が露出する複数の開口部とを有するメタルマスクと、前記メタルマスクにおける上面に対して所定長さのスキージを相対的に摺接させながら前記回路パターンとなるペーストを前記メタルマスクの表面に対して所定の圧力で供給するカートリッジ式のスキージヘッドと、を備え、前記メタルマスクが、前記回路パターンの長手方向に沿って前記各開口部が配列されているとともに、前記各開口部の間において回路パターンの長手方向に対して交差する方向に沿って架橋部が設けられ、前記スキージヘッドが、前記各開口部および前記架橋部の配列方向に対して直交する方向に前記スキージの長手方向が沿うように前記メタルマスクに対して相対的に配置されるとともに、前記スキージが、前記各開口部および前記架橋部の配列方向に沿って前記メタルマスクに対して相対的に移動する。   In order to form a belt-like circuit pattern on the surface of the substrate, the screen printing apparatus according to the present invention includes a support base that supports the substrate, a covering that covers part of the surface of the substrate, and the base. A metal mask having a plurality of openings from which a part of the material is exposed, and a paste that forms the circuit pattern while relatively sliding a squeegee of a predetermined length on the upper surface of the metal mask. A cartridge-type squeegee head that supplies the surface with a predetermined pressure, and the metal mask has the openings arranged in the longitudinal direction of the circuit pattern, and the openings of the openings. A bridging portion is provided along a direction intersecting the longitudinal direction of the circuit pattern, and the squeegee head is orthogonal to the arrangement direction of the openings and the bridging portion. The squeegee is arranged relative to the metal mask along the arrangement direction of the openings and the bridging portions. Move relatively.

本発明においては、メタルマスクの各開口部および架橋部の配列方向に対して直交する方向に長手方向が沿うようにメタルマスクに対して相対的に配置されたスキージが、メタルマスクの各開口部および架橋部の配列方向に沿ってメタルマスクに対して相対的に移動する。
従って、本発明においては、膜厚を厚くして断面形状のアスペクト比が大きな回路パターンを形成して変換効率の向上を図ることができる。 In the present invention, the squeegees that are arranged relative to the metal mask so that the longitudinal direction is along the direction orthogonal to the arrangement direction of the openings and the bridging portions of the metal mask are the openings of the metal mask. And it moves relative to the metal mask along the arrangement direction of the bridging portions.
Accordingly, in the present invention, the conversion efficiency can be improved by increasing the film thickness and forming a circuit pattern having a large cross-sectional aspect ratio.

本発明に係るスクリーン印刷装置は、上記スクリーン印刷装置において、前記架橋部の下面が前記被覆部の下面に対して凹状の段差面となっている。   In the screen printing apparatus according to the present invention, in the screen printing apparatus, the lower surface of the bridging portion is a stepped surface that is concave with respect to the lower surface of the covering portion.

本発明においては、架橋部の下面が段差面となっているため、開口部を通じてペーストが基材と架橋部と間に充填され、これにより帯状の回路パターンを形成できる。   In the present invention, since the lower surface of the bridging portion is a stepped surface, the paste is filled between the base material and the bridging portion through the opening, thereby forming a belt-like circuit pattern.

本発明に係るスクリーン印刷方法は、基材の表面に帯状の回路パターンを形成するために、前記基材を支持台に支持させるとともに、前記基材の表面の一部を覆う被覆部と、前記基材の一部が露出する複数の開口部とを有するメタルマスクを前記基材の表面に載置させ、次いで、前記メタルマスクにおける上面に対して所定長さのスキージを相対的に摺接させながら前記回路パターンとなるペーストをカートリッジ式のスキージヘッドにより前記メタルマスクの表面に対して所定の圧力で供給するスクリーン印刷方法において、前記メタルマスクが、前記回路パターンの長手方向に沿って前記各開口部が配列されているとともに、前記各開口部の間において回路パターンの長手方向に対して交差する方向に沿って架橋部が設けられ、前記各開口部および前記架橋部の配列方向に対して直交する方向に前記スキージの長手方向が沿うように前記メタルマスクに対して前記スキージヘッドを相対的に配置し、前記各開口部および前記架橋部の配列方向に沿って前記メタルマスクに対して前記スキージを相対的に移動させる。   In the screen printing method according to the present invention, in order to form a belt-like circuit pattern on the surface of the base material, the base material is supported by a support base, and a covering portion that covers a part of the surface of the base material, A metal mask having a plurality of openings from which a part of the base material is exposed is placed on the surface of the base material, and then a squeegee having a predetermined length is slidably contacted with the upper surface of the metal mask. In the screen printing method in which the paste that becomes the circuit pattern is supplied to the surface of the metal mask with a predetermined pressure by a cartridge-type squeegee head, the metal mask has the openings along the longitudinal direction of the circuit pattern. Are arranged, and a bridging portion is provided between the openings along a direction intersecting the longitudinal direction of the circuit pattern. The squeegee head is disposed relative to the metal mask so that the longitudinal direction of the squeegee is along a direction orthogonal to the arrangement direction of the portions and the bridging portions, and the openings and the bridging portions are arranged. The squeegee is moved relative to the metal mask along the direction.

本発明においては、メタルマスクの各開口部および架橋部の配列方向に対して直交する方向に長手方向が沿うようにメタルマスクに対して相対的に配置されたスキージが、メタルマスクの各開口部および架橋部の配列方向に沿ってメタルマスクに対して相対的に移動するスクリーン印刷方法が実行される。
従って、本発明においては、膜厚を厚くして断面形状のアスペクト比が大きな回路パターンを形成して変換効率の向上を図ることができる。 In the present invention, the squeegees that are arranged relative to the metal mask so that the longitudinal direction is along the direction orthogonal to the arrangement direction of the openings and the bridging portions of the metal mask are the openings of the metal mask. And the screen printing method of moving relatively with respect to a metal mask along the sequence direction of a bridge | crosslinking part is performed.
Accordingly, in the present invention, the conversion efficiency can be improved by increasing the film thickness and forming a circuit pattern having a large cross-sectional aspect ratio.

本発明のスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法によれば、メタルマスクの各開口部および架橋部の配列方向に対して直交する方向にスキージの長手方向が沿うようにメタルマスクに対して相対的に配置されたスキージが、メタルマスクの各開口部および架橋部の配列方向に沿ってメタルマスクに対して相対的に移動する。
これにより、本発明のスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法によれば、膜厚を厚くして断面形状のアスペクト比が大きな回路パターンを形成して変換効率の向上を図ることができるという効果を奏する。 According to the screen printing apparatus and the screen printing method of the present invention, the metal mask is disposed relative to the metal mask so that the longitudinal direction of the squeegee is along the direction orthogonal to the arrangement direction of the openings and bridging portions of the metal mask. The squeegee thus moved moves relative to the metal mask along the direction of arrangement of the openings and the bridging portions of the metal mask.
Thereby, according to the screen printing apparatus and the screen printing method of the present invention, there is an effect that the conversion efficiency can be improved by forming a circuit pattern having a large film thickness and a large cross-sectional aspect ratio.

本発明に係る一実施形態のスクリーン印刷方法を適用する開放式のスキージを有するスクリーン印刷装置の正面図1 is a front view of a screen printing apparatus having an open squeegee to which a screen printing method according to an embodiment of the present invention is applied. 図１のスクリーン印刷方法を適用するカートリッジ式のスキージを有するスクリーン印刷装置の正面図1 is a front view of a screen printing apparatus having a cartridge type squeegee to which the screen printing method of FIG. 1 is applied. 図１のスクリーン印刷装置の側面図Side view of the screen printing apparatus of FIG. 図１のスクリーン印刷装置の平面図Plan view of the screen printing apparatus of FIG. 図１のスクリーン印刷装置に適用されるメタルマスクの平面図Plan view of a metal mask applied to the screen printing apparatus of FIG. 図５のメタルマスクの拡大図Enlarged view of the metal mask in FIG. 図５のメタルマスクの要部拡大図Enlarged view of the main part of the metal mask of FIG. 図７のＡ−Ａ線断面図AA line sectional view of FIG. 図７のＢ−Ｂ線断面図BB sectional view of FIG. 図５のメタルマスクにおける架橋部周りの外観斜視図FIG. 5 is an external perspective view around the bridge portion in the metal mask of FIG. 図５のメタルマスクの変形例の架橋部周りの外観斜視図FIG. 5 is an external perspective view around a bridge portion of a modification of the metal mask of FIG. 図１のスクリーン印刷装置の変形例の要部平面図The principal part top view of the modification of the screen printing apparatus of FIG. 図５のメタルマスクの変形例の平面図Plan view of a modification of the metal mask of FIG. 図５のメタルマスクの他の変形例の平面図The top view of the other modification of the metal mask of FIG. 図５のメタルマスクの他の変形例の平面図The top view of the other modification of the metal mask of FIG.

以下、本発明の一実施形態に係るスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法について図面を参照して説明する。   Hereinafter, a screen printing apparatus and a screen printing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の一実施形態であるスクリーン印刷方法を適用したスクリーン印刷装置１０は、基材１１と、基材１１を支持する支持台１２と、メタルマスク１と、メタルマスク１における上面に対して所定長さのスキージ１４を相対的に摺接させながら回路パターンとなるペーストＰをメタルマスク１の表面に供給するスキージヘッド１３と、メタルマスク１の下面をクリーニングするクリーニング機構１５と、を備える。   A screen printing apparatus 10 to which a screen printing method according to an embodiment of the present invention is applied has a base 11, a support 12 that supports the base 11, a metal mask 1, and a predetermined upper surface of the metal mask 1. A squeegee head 13 for supplying a paste P as a circuit pattern to the surface of the metal mask 1 while relatively sliding the length squeegee 14 in sliding contact, and a cleaning mechanism 15 for cleaning the lower surface of the metal mask 1 are provided.

図１、図２、図３、図４に示すように、スクリーン印刷装置１０は、基材１１の位置決め手段である支持台１２が、Ｙ軸テーブル１６と、Ｘ軸テーブル１７と、θ軸テーブル１８と、を段積みして構成されており、更にそれらの上に第１Ｚ軸テーブル１９と、第２Ｚ軸テーブル２０とが組み合わされている。   As shown in FIGS. 1, 2, 3, and 4, the screen printing apparatus 10 includes a support base 12 that is a positioning unit for the base material 11, a Y-axis table 16, an X-axis table 17, and a θ-axis table. 18, and a first Z-axis table 19 and a second Z-axis table 20 are combined thereon.

第１Ｚ軸テーブル１９は、水平なベースプレート２１を有し、ベースプレート２１上の基材搬送部２２において基材搬送方向（Ｘ方向）に平行に配設された２条の搬送レール２３によって印刷対象の基材１１の両端部が支持されながら搬送される。基材搬送部２２は上流側および下流側に延出しており、上流側から搬入された基材１１が基材搬送部２２によって搬送され、さらに支持台１２により位置決められる。印刷が行われた後の基材１１は、搬送レール２３により下流側に搬出される。   The first Z-axis table 19 has a horizontal base plate 21 and is subjected to printing by two transport rails 23 arranged in parallel with the base material transport direction (X direction) in the base material transport section 22 on the base plate 21. It is conveyed while both ends of the substrate 11 are supported. The base material transport unit 22 extends to the upstream side and the downstream side, and the base material 11 carried from the upstream side is transported by the base material transport unit 22 and further positioned by the support base 12. The base material 11 after printing is carried out to the downstream side by the transport rail 23.

メタルマスク１はマスク枠２内に展張されている。メタルマスク１上にはスキージヘッド１３が配置されている。スキージヘッド１３は開放式であり、水平なプレート２４に所定の長さを有するスキージ１４を昇降させるためのスキージ昇降機構２５が配設されている。スキージヘッド１３は、回路パターンとなるペースト（図１０参照）Ｐを所定の圧力でメタルマスク１の表面に供給し、スキージ昇降機構２５が駆動されることによりスキージ１４が昇降されてメタルマスク１の上面に当接する。   The metal mask 1 is extended in the mask frame 2. A squeegee head 13 is disposed on the metal mask 1. The squeegee head 13 is an open type, and a squeegee raising / lowering mechanism 25 for raising and lowering the squeegee 14 having a predetermined length is disposed on a horizontal plate 24. The squeegee head 13 supplies paste (see FIG. 10) P, which becomes a circuit pattern, to the surface of the metal mask 1 with a predetermined pressure, and when the squeegee lifting mechanism 25 is driven, the squeegee 14 is lifted and lowered. Abuts the top surface.

図２は、開放式のスキージヘッド１３に代えてカートリッジ式のスキージヘッド１３を装備したスクリーン印刷装置１０を示している。このスクリーン印刷装置１０も上記と同様に、回路パターンとなるペースト（図１０参照）Ｐを所定の圧力でメタルマスク１の表面に供給し、スキージ昇降機構２５が駆動されることによりスキージ１４が昇降されてメタルマスク１の上面に当接する。なお、カートリッジ式のスキージヘッド１３は開放式と比べて充填性に優れている。   FIG. 2 shows a screen printing apparatus 10 equipped with a cartridge type squeegee head 13 instead of the open type squeegee head 13. Similarly to the above, the screen printing apparatus 10 supplies paste (see FIG. 10) P to be a circuit pattern to the surface of the metal mask 1 with a predetermined pressure, and the squeegee elevating mechanism 25 is driven to raise and lower the squeegee 14. In contact with the upper surface of the metal mask 1. The cartridge-type squeegee head 13 is excellent in filling performance as compared with the open type.

縦フレーム２６上にはブラケット２７が配設されており、ブラケット２７上にガイドレール２８がＹ方向に配設されている。ガイドレール２８にスライド自在に嵌合されたスライダ２９がプレート２４の両端に結合されている。これにより、スキージヘッド１３はＹ方向にスライド自在となっている。   A bracket 27 is disposed on the vertical frame 26, and a guide rail 28 is disposed on the bracket 27 in the Y direction. A slider 29 slidably fitted to the guide rail 28 is coupled to both ends of the plate 24. Thereby, the squeegee head 13 is slidable in the Y direction.

クリーニング機構１５は、クリーニングヘッドユニット３０が基材１１およびメタルマスク１を撮像するカメラヘッドユニット３１と一体的に移動する。カメラヘッドユニット３１は、基材１１を上方から撮像するための基材認識カメラ３２と、メタルマスク１を下面側から撮像するためのマスク認識カメラ３３とを備えており、カメラヘッドユニット３０が移動されることにより、基材１１の認識とメタルマスク１の認識とを同時に行うことができる。   In the cleaning mechanism 15, the cleaning head unit 30 moves integrally with the camera head unit 31 that images the base material 11 and the metal mask 1. The camera head unit 31 includes a base material recognition camera 32 for capturing an image of the base material 11 from above and a mask recognition camera 33 for capturing an image of the metal mask 1 from the lower surface side, and the camera head unit 30 moves. By doing so, recognition of the base material 11 and recognition of the metal mask 1 can be performed simultaneously.

クリーニングヘッドユニット３０には、未使用のクリーニングペーパを巻回したペーパロール３４と、使用済みのクリーニングペーパを巻回したペーパロール３５およびメタルマスク１の下面に所定の長さのクリーニング領域を設定するクリーニングノズル３６が配設されている。クリーニングヘッドユニット３０は、縦フレーム２６上のガイドレール３７にスライド自在に組付けられているヘッドＸ軸テーブル３８に支持されており、ヘッドＸ軸テーブル３８上のヘッドＹ軸移動機構３９によりＹ方向に水平移動する。   In the cleaning head unit 30, a paper roll 34 around which unused cleaning paper is wound, a paper roll 35 around which used cleaning paper is wound, and a cleaning region having a predetermined length are set on the lower surface of the metal mask 1. A cleaning nozzle 36 is provided. The cleaning head unit 30 is supported by a head X-axis table 38 that is slidably mounted on a guide rail 37 on the vertical frame 26, and is moved in the Y direction by a head Y-axis moving mechanism 39 on the head X-axis table 38. Move horizontally to.

クリーニングヘッドユニット３０は、待機時に支持台１２の側方に退避している。クリーニングを実行する際には、クリーニングヘッドユニット３０がカメラヘッドユニット３１とともにメタルマスク１の下方に進出されていき、次いでクリーニングヘッドユニット３０が上昇される。そして、クリーニングノズル３６によってクリーニングペーパをメタルマスク１の下面に押し当てた状態で、クリーニングヘッドユニット３０を水平移動させてクリーニングが実行される。   The cleaning head unit 30 is retracted to the side of the support base 12 during standby. When performing the cleaning, the cleaning head unit 30 is advanced below the metal mask 1 together with the camera head unit 31, and then the cleaning head unit 30 is raised. Then, with the cleaning paper pressed against the lower surface of the metal mask 1 by the cleaning nozzle 36, the cleaning head unit 30 is moved horizontally to perform cleaning.

次に、メタルマスク１について詳細に説明する。図５、図６、図７、図８、図９、図１０に示すように、メタルマスク１は、例えば、０．１ｍｍの厚さ寸法Ｔ１、５５０ｍｍの幅寸法Ｌ１、６５０ｍｍの長さ寸法Ｌ２を有し、マスク枠２の内側に基材１１の表面の一部を覆う被覆部３と、基材１１の一部が露出する複数の長方形の開口部４とを有し、各開口部４の間において形成される回路パターンの長手方向に対して交差する方向に沿って架橋部５が設けられている。メタルマスク１は、各開口部４および架橋部５が設けられたグリット部６を複数、かつ、平行に配列して有し、各グリット部６の長手方向端部の終端開口部に連続する帯状のバスバー部７を有する。   Next, the metal mask 1 will be described in detail. As shown in FIGS. 5, 6, 7, 8, 9, and 10, the metal mask 1 has a thickness dimension T <b> 1 of 0.1 mm, a width dimension L <b> 1 of 550 mm, and a length dimension L <b> 2 of 650 mm, for example. And a plurality of rectangular openings 4 from which a part of the base material 11 is exposed, each opening part 4 having a covering part 3 that covers a part of the surface of the base material 11 inside the mask frame 2. A bridging portion 5 is provided along the direction intersecting the longitudinal direction of the circuit pattern formed between the two. The metal mask 1 has a plurality of grit parts 6 provided with the openings 4 and the bridging parts 5 and arranged in parallel, and is continuous with the terminal opening at the longitudinal end of each grit part 6. Bus bar portion 7.

グリッド部６は、例えば０．０８ｍｍの線幅寸法を有して６７本有する。グリッド部６には、長手方向において例えば１５３ｍｍの幅寸法Ｌ３内に中央部の７５ｍｍの幅寸法Ｌ４を挟んで図６中の左右からそれぞれ３９ｍｍの長さ寸法Ｌ５の位置に２ｍｍの幅寸法Ｌ６をそれぞれ有するバスバー部７が配置されている。開口部４は、例えば０．０８ｍｍの幅寸法Ｌ７を有する。架橋部５は、例えば０．０５ｍｍの幅寸法Ｌ８で、例えば０．０２ｍｍの高さ寸法Ｌ９を有する。そして、架橋部５は、例えば、０．１ｍｍの厚さ寸法Ｔ１を有する開口部４の上端部において例えば０．０２ｍｍの高さ寸法Ｌ９を有するために、下面が被覆部３の下面に対して凹状の段差状に形成されている。   The grid part 6 has 67 lines having a line width dimension of 0.08 mm, for example. For example, the grid portion 6 has a width dimension L6 of 2 mm at a position of a length dimension L5 of 39 mm from the left and right in FIG. 6 with a width dimension L4 of 75 mm in the center portion sandwiched within a width dimension L3 of 153 mm in the longitudinal direction, for example. Each bus bar portion 7 is arranged. The opening 4 has a width dimension L7 of, for example, 0.08 mm. The bridging portion 5 has a width dimension L8 of 0.05 mm, for example, and a height dimension L9 of 0.02 mm, for example. And since the bridge | crosslinking part 5 has the height dimension L9 of 0.02 mm, for example in the upper end part of the opening part 4 which has thickness dimension T1 of 0.1 mm, for example, a lower surface is with respect to the lower surface of the coating | coated part 3. It is formed in a concave step shape.

架橋部５は、図１１に示すメタルマスク１の変形例のように、開口部４の厚さ方向中央部に配置されても良い。この場合も架橋部５は下面が被覆部３の下面に対して凹状の段差状に形成される。   The bridging portion 5 may be arranged at the central portion in the thickness direction of the opening 4 as in the modification of the metal mask 1 shown in FIG. Also in this case, the bridging portion 5 is formed in a stepped shape in which the lower surface is concave with respect to the lower surface of the covering portion 3.

次に、スクリーン印刷装置１０を適用した太陽電池の電極形成システムおよびスクリーン印刷方法を適用した太陽電池の電極形成方法について説明する。太陽電池の電極形成方法では、カートリッジ式のスキージヘッドを用いるスクリーン印刷工程と、焼成工程とが行われる。   Next, a solar cell electrode forming system to which the screen printing apparatus 10 is applied and a solar cell electrode forming method to which the screen printing method is applied will be described. In the solar cell electrode forming method, a screen printing process using a cartridge type squeegee head and a firing process are performed.

スクリーン印刷工程においては、基材搬送部２２によって基材１１が印刷位置に搬入されると、第２Ｚ軸テーブル２０が駆動されて基材１１の下面が下受けされる。そして、この状態で支持台１２により基材１１がメタルマスク１に対して位置合わせされて基材１１上にメタルマスク１が面接触される。このとき、スキージヘッド１３は、メタルマスク１の各開口部４および架橋部５の配列方向に対して直交する方向にスキージ１４の長手方向が沿うようにスキージ１４をメタルマスク１に対して相対的に配置させる。そして、スキージ１４による所定の圧力でペーストＰがメタルマスク１上に供給されながら、スキージ１４が各開口部４および架橋部５の配列方向に沿ってメタルマスク１に対してＹ方向に相対的に摺動移動されることにより基材１１がメタルマスク１に接触状態でコンタクト印刷が行われる。このとき、ペーストＰは、スキージ１４のＹ方向への移動に伴い、各開口部４から架橋部５の下方へ向けて押圧進行されていくことにより、架橋部５の下方を含めた各開口部４内に十分に充填される。印刷が行われた後の基材１１は、搬送レール２３により下流側の焼成工程に搬出される。   In the screen printing process, when the base material 11 is carried into the printing position by the base material transport unit 22, the second Z-axis table 20 is driven and the lower surface of the base material 11 is received. In this state, the base 11 is aligned with the metal mask 1 by the support 12 and the metal mask 1 is brought into surface contact with the base 11. At this time, the squeegee head 13 moves the squeegee 14 relative to the metal mask 1 so that the longitudinal direction of the squeegee 14 is along a direction orthogonal to the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5 of the metal mask 1. To be placed. While the paste P is supplied onto the metal mask 1 with a predetermined pressure by the squeegee 14, the squeegee 14 moves relative to the metal mask 1 in the Y direction along the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5. By sliding movement, contact printing is performed with the base material 11 in contact with the metal mask 1. At this time, the paste P is pressed and progressed downward from each opening 4 to the lower part of the bridging part 5 along with the movement of the squeegee 14 in the Y direction. 4 is fully filled. The base material 11 after printing is carried out to the downstream baking process by the conveyance rail 23.

すなわち、図７に示すように、スキージヘッド１３は、メタルマスク１の各開口部４および架橋部５の配列方向に対して直交する方向にスキージ１４の長手方向が沿うようにスキージ１４をメタルマスク１に対して相対的に配置させている。そして、スキージ１４による所定の圧力でペーストＰがメタルマスク１上に供給されながら、スキージ１４が各開口部４および架橋部５の配列方向に沿ってメタルマスク１に対してＹ方向に相対的に摺動移動されることにより基材１１がメタルマスク１に接触状態でコンタクト印刷が行われる。
カートリッジ式のスキージヘッド１３でペーストＰをメタルマスク１の表面に対して所定の圧力で供給することにより、ペーストＰは各開口部４から架橋部５の下方に向けて押圧進行され、架橋部５の下方を含めた各開口部４内に十分に充填される。 That is, as shown in FIG. 7, the squeegee head 13 moves the squeegee 14 to the metal mask so that the longitudinal direction of the squeegee 14 is along the direction orthogonal to the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5 of the metal mask 1. 1 is relatively arranged. While the paste P is supplied onto the metal mask 1 with a predetermined pressure by the squeegee 14, the squeegee 14 moves relative to the metal mask 1 in the Y direction along the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5. By sliding movement, contact printing is performed with the base material 11 in contact with the metal mask 1.
By supplying the paste P to the surface of the metal mask 1 with a predetermined pressure by the cartridge type squeegee head 13, the paste P is pressed and progressed downward from the respective opening portions 4 to the bridging portions 5. Are sufficiently filled in each opening 4 including the lower part of the opening 4.

次に、焼成工程において、基材１１の表面にペーストＰが所定の形状に載せられた状態で焼成が実行される。これにより、ペーストＰが太陽電池の電極に形成される。このとき、電極を形成するために、スクリーン印刷工程にカートリッジ式のスキージヘッド１３を用いることにより、スクリーン印刷工程と、焼成工程とは一回行われる。そして、スクリーン印刷工程にカートリッジ式のスキージヘッド１３を用いることにより、断面形状のアスペクト比が１．０以上に設定された電極が形成される。   Next, in the firing step, firing is performed in a state where the paste P is placed on the surface of the substrate 11 in a predetermined shape. Thereby, the paste P is formed in the electrode of a solar cell. At this time, in order to form an electrode, the screen printing process and the baking process are performed once by using the cartridge type squeegee head 13 in the screen printing process. Then, by using the cartridge-type squeegee head 13 in the screen printing process, an electrode having a cross-sectional aspect ratio set to 1.0 or more is formed.

印刷が終了したスクリーン印刷装置１０においてクリーニングが行われる場合、クリーニングヘッドユニット３０のクリーニングノズル３６の長手方向がメタルマスク１のバスバー部７の長手方向に対して平行に配置されてメタルマスク１の下面に対するクリーニングが行われる。   When cleaning is performed in the screen printing apparatus 10 that has finished printing, the longitudinal direction of the cleaning nozzle 36 of the cleaning head unit 30 is arranged parallel to the longitudinal direction of the bus bar portion 7 of the metal mask 1, and the lower surface of the metal mask 1. Is cleaned.

このとき、クリーニングノズル３６の長手方向がメタルマスク１のバスバー部７の長手方向に対して平行に配置されている、すなわち、バスバー部７はグリッド部６よりも幅広のため、グリッド部６よりバスバー部７の残留ペーストは多くなる。このため、グリッド部６よりバスバー部７のクリーニングを優先するノズル配置とすることにより、メタルマスク１の全体としてクリーニング品質を向上させることができる。   At this time, the longitudinal direction of the cleaning nozzle 36 is arranged parallel to the longitudinal direction of the bus bar portion 7 of the metal mask 1, that is, the bus bar portion 7 is wider than the grid portion 6, so The residual paste in part 7 increases. For this reason, the cleaning quality of the metal mask 1 as a whole can be improved by adopting a nozzle arrangement that prioritizes cleaning of the bus bar portion 7 over the grid portion 6.

図１２に示すように、スクリーン印刷装置１０の変形例では、各開口部４の間において形成される回路パターンの長手方向に対して交差する方向に沿って架橋部５が設けられたメタルマスク１が用いられており、スキージ１４の長手方向が、メタルマスク１の各開口部４および架橋部５の配列方向に対して直交する方向に対して予め定められた角度θ１で交差する方向に沿うように相対的に配置され、スキージ１４が、メタルマスク１の各開口部４および架橋部５の配列方向に対して直交するＸ方向に沿って相対的に移動する。スキージ１４がメタルマスク１の各開口部４および架橋部５の配列方向に対して直交する方向に対して予め定められた角度θ１で交差する方向から移動されることにより、ペーストＰは各開口部４から架橋部５の下方に向けて斜めに押圧進行されていくことにより、架橋部５の下方を含めた各開口部４内に十分に充填される。   As shown in FIG. 12, in the modification of the screen printing apparatus 10, the metal mask 1 in which the bridging portion 5 is provided along the direction intersecting the longitudinal direction of the circuit pattern formed between the openings 4. So that the longitudinal direction of the squeegee 14 is along a direction intersecting at a predetermined angle θ1 with respect to a direction orthogonal to the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5 of the metal mask 1. The squeegee 14 is relatively moved along the X direction orthogonal to the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5 of the metal mask 1. The squeegee 14 is moved from a direction intersecting at a predetermined angle θ1 with respect to a direction orthogonal to the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5 of the metal mask 1, whereby the paste P The opening 4 including the lower part of the bridging part 5 is sufficiently filled by being pushed and pushed obliquely from 4 toward the lower part of the bridging part 5.

図１３に示すように、メタルマスク１の変形例では、形成する回路パターンの長手方向に沿って平行四辺形の各開口部４を有する。そのため、架橋部５は、形成する回路パターンの長手方向に直交する方向に対して傾斜して配置されている。本変形例では、スキージ１４が、長手方向をメタルマスク１の各開口部４および架橋部５の配列方向に対して直交する方向に相対的に配置されて、各開口部４および架橋部５の配列方向に直交するＸ方向に沿ってメタルマスク１に対して相対的に移動する。これにより、ペーストＰは、スキージ１４の進行方向に対して傾斜して配置されている架橋部５の鋭角部分から架橋部５の下方に向けて押圧進行されていくことにより、架橋部５の下方を含めた各開口部４内に十分に充填される。なお、スキージ１４は、各開口部４および架橋部５の配列方向に沿うＹ方向にメタルマスク１に対して相対的に移動するようにしても良い。   As shown in FIG. 13, the modification of the metal mask 1 has the parallelogram openings 4 along the longitudinal direction of the circuit pattern to be formed. Therefore, the bridging portion 5 is disposed so as to be inclined with respect to the direction orthogonal to the longitudinal direction of the circuit pattern to be formed. In this modification, the squeegee 14 is disposed relatively in the longitudinal direction in a direction perpendicular to the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5 of the metal mask 1. It moves relative to the metal mask 1 along the X direction orthogonal to the arrangement direction. As a result, the paste P is pushed downward from the acute angle portion of the bridging portion 5 arranged so as to be inclined with respect to the traveling direction of the squeegee 14, thereby lowering the bridging portion 5. Are sufficiently filled in the openings 4 including The squeegee 14 may be moved relative to the metal mask 1 in the Y direction along the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5.

図１４に示すように、メタルマスク１の他の変形例では、形成する回路パターンの長手方向に沿って上底と下底とが互い違いの位置に配置された等脚台形の各開口部４を有する。そのため、架橋部５は、形成する回路パターンの長手方向に直交する方向に対して傾斜して配置されている。本変形例では、スキージ１４が、長手方向をメタルマスク１の各開口部４および架橋部５の配列方向に対して直交する方向に相対的に配置されて、各開口部４および架橋部５の配列方向に沿ってメタルマスク１に対して相対的に移動する。これにより、ペーストＰは、スキージ１４の進行方向に対して傾斜して配置されている架橋部５の鋭角部分から架橋部５の下方に向けて押圧進行されていくことにより、架橋部５の下方を含めた各開口部４内に十分に充填される。なお、スキージ１４は、各開口部４および架橋部５の配列方向に沿うＹ方向にメタルマスク１に対して相対的に移動するようにしても良い。   As shown in FIG. 14, in another modification of the metal mask 1, each of the isosceles trapezoidal openings 4 in which the upper base and the lower base are alternately arranged along the longitudinal direction of the circuit pattern to be formed. Have. Therefore, the bridging portion 5 is disposed so as to be inclined with respect to the direction orthogonal to the longitudinal direction of the circuit pattern to be formed. In this modification, the squeegee 14 is disposed relatively in the longitudinal direction in a direction perpendicular to the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5 of the metal mask 1. It moves relative to the metal mask 1 along the arrangement direction. As a result, the paste P is pushed downward from the acute angle portion of the bridging portion 5 arranged so as to be inclined with respect to the traveling direction of the squeegee 14, thereby lowering the bridging portion 5. Are sufficiently filled in the openings 4 including The squeegee 14 may be moved relative to the metal mask 1 in the Y direction along the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5.

図１５に示すように、メタルマスク１の他の変形例では、形成する回路パターンの長手方向に沿って正方形の各開口部４を有する。本変形例では、スキージ１４の長手方向が、メタルマスク１の各開口部４および架橋部５の配列方向に対して直交する方向に対して予め定められた角度で交差する方向に沿うように相対的に配置され、スキージ１４が、メタルマスク１の各開口部４および架橋部５の配列方向に対して直交するＸ方向に沿って相対的に移動する。これにより、ペーストＰは、スキージ１４のＸ方向への移動に伴い、各開口部４から架橋部５の下方へ向けて押圧進行されていくことにより、架橋部５の下方を含めた各開口部４内に十分に充填される。   As shown in FIG. 15, in another modification of the metal mask 1, each square opening 4 is provided along the longitudinal direction of the circuit pattern to be formed. In the present modification, the longitudinal direction of the squeegee 14 is relative to the direction intersecting at a predetermined angle with respect to the direction orthogonal to the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5 of the metal mask 1. The squeegee 14 moves relatively along the X direction orthogonal to the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5 of the metal mask 1. Accordingly, the paste P is pressed and progressed downward from the respective opening portions 4 to the lower portions of the bridging portions 5 as the squeegee 14 is moved in the X direction. 4 is fully filled.

上述したように、本発明の一実施形態のスクリーン印刷装置１０によれば、メタルマスク１の各開口部４および架橋部５の配列方向に対して直交する方向に長手方向が沿うようにメタルマスク１に対して相対的に配置されたスキージ１４が、メタルマスク１の各開口部４および架橋部５の配列方向に沿うＹ方向にメタルマスク１に対して相対的に移動する。
従って、本発明の一実施形態のスクリーン印刷装置１０によれば、スクリーン印刷工程にカートリッジ式のスキージヘッド１３を用いることにより、膜厚を厚くして断面形状のアスペクト比が大きな回路パターンを形成して変換効率の向上を図ることができる。 As described above, according to the screen printing apparatus 10 of one embodiment of the present invention, the metal mask is such that the longitudinal direction is along the direction orthogonal to the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5 of the metal mask 1. The squeegee 14 disposed relative to 1 moves relative to the metal mask 1 in the Y direction along the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5 of the metal mask 1.
Therefore, according to the screen printing apparatus 10 of one embodiment of the present invention, by using the cartridge type squeegee head 13 in the screen printing process, a circuit pattern having a large cross-sectional aspect ratio is formed by increasing the film thickness. Thus, the conversion efficiency can be improved.

本発明の一実施形態のスクリーン印刷装置１０によれば、メタルマスク１において、架橋部５の下面が段差面となっているため、開口部４を通じてペーストＰが基材１１と架橋部５との間に充填され、これにより帯状の回路パターンを形成できる。   According to the screen printing apparatus 10 of one embodiment of the present invention, since the lower surface of the bridging portion 5 is a stepped surface in the metal mask 1, the paste P is formed between the base material 11 and the bridging portion 5 through the opening 4. Filled in between, thereby forming a belt-like circuit pattern.

本発明の一実施形態のスクリーン印刷方法によれば、メタルマスク１の各開口部４および架橋部５の配列方向に対して直交する方向に長手方向が沿うようにメタルマスク１に対して相対的に配置されたスキージ１４が、メタルマスク１の各開口部４および架橋部５の配列方向に沿ってメタルマスク１に対して相対的に移動するスクリーン印刷方法が実行される。
従って、本発明の一実施形態のスクリーン印刷方法によれば、カートリッジ式のスキージヘッドを用いることにより、膜厚を厚くして断面形状のアスペクト比が大きな回路パターンを形成して変換効率の向上を図ることができる。 According to the screen printing method of one embodiment of the present invention, relative to the metal mask 1 such that the longitudinal direction is along the direction orthogonal to the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5 of the metal mask 1. A screen printing method is performed in which the squeegee 14 disposed in the position moves relative to the metal mask 1 along the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5 of the metal mask 1.
Therefore, according to the screen printing method of one embodiment of the present invention, by using a cartridge-type squeegee head, a circuit pattern with a large cross-sectional aspect ratio is formed by increasing the film thickness and improving the conversion efficiency. Can be planned.

（実施例）
次に、本発明に係るスクリーン印刷装置１０およびスクリーン印刷方法の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。実施例では、開口率が５０％以下のメッシュマスクを用い、開放式のスキージヘッドによりギャップ印刷を行った比較例１と、開口率が５０％以下のメッシュマスクを用い、カートリッジ式のスキージヘッドを用いてコンタクト印刷を行った比較例２と、を用意して太陽電池の電極を形成し、形成された電極の高さ寸法と電極の幅寸法との断面積によるアスペクト比を測定した。 (Example)
Next, the Example performed in order to confirm the effect of the screen printing apparatus 10 and the screen printing method concerning this invention is described. In the example, a mesh mask having an aperture ratio of 50% or less was used, and Comparative Example 1 in which gap printing was performed by an open squeegee head, and a cartridge type squeegee head having an aperture ratio of 50% or less were used. Comparative Example 2 using contact printing was prepared to form an electrode of a solar cell, and the aspect ratio according to the cross-sectional area between the height dimension of the formed electrode and the width dimension of the electrode was measured.

実施例の結果、比較例１は０．３以下のアスペクト比であり、比較例２は０．７以下のアスペクト比であった。これらに対して、本発明のアスペクト比は１．０以上であった。それは、メタルマスク１の各開口部４および架橋部５の配列方向に対して直交する方向に長手方向が沿うようにメタルマスク１に対して相対的に配置されたカートリッジ式のスキージヘッド１３のスキージ１４を、メタルマスク１の各開口部４および架橋部５の配列方向に沿ってメタルマスク１に対して相対的に移動させたからであることがわかる。これにより、開口率が９０％以上のメタルマスク１を適用することも可能である。   As a result of Examples, Comparative Example 1 had an aspect ratio of 0.3 or less, and Comparative Example 2 had an aspect ratio of 0.7 or less. On the other hand, the aspect ratio of the present invention was 1.0 or more. That is, the squeegee of the cartridge type squeegee head 13 disposed relative to the metal mask 1 so that the longitudinal direction is along the direction orthogonal to the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5 of the metal mask 1. 14 is moved relative to the metal mask 1 along the arrangement direction of the openings 4 and the bridging portions 5 of the metal mask 1. Thereby, it is also possible to apply the metal mask 1 having an aperture ratio of 90% or more.

なお、前記実施形態で使用した支持台１２、スキージ１４、クリーニング機構１５等は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。   The support base 12, the squeegee 14, the cleaning mechanism 15 and the like used in the embodiment are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate.

１ メタルマスク
３ 被覆部
４ 開口部
５ 架橋部
１０ スクリーン印刷装置
１１ 基材
１２ 支持台
１３ スキージヘッド
１４ スキージ
Ｐ ペースト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal mask 3 Covering part 4 Opening part 5 Bridging part 10 Screen printing apparatus 11 Base material 12 Support stand 13 Squeegee head 14 Squeegee P Paste

Claims (3)

基材の表面に帯状の回路パターンを形成するために、
前記基材を支持する支持台と、
前記基材の表面の一部を覆う被覆部と、前記基材の一部が露出する複数の開口部とを有するメタルマスクと、
前記メタルマスクにおける上面に対して所定長さのスキージを相対的に摺接させながら前記回路パターンとなるペーストを前記メタルマスクの表面に対して所定の圧力で供給するカートリッジ式のスキージヘッドと、
を備え、
前記メタルマスクが、
前記回路パターンの長手方向に沿って前記各開口部が配列されているとともに、
前記各開口部の間において回路パターンの長手方向に対して交差する方向に沿って架橋部が設けられ、
前記スキージヘッドが、
前記各開口部および前記架橋部の配列方向に対して直交する方向に前記スキージの長手方向が沿うように前記メタルマスクに対して相対的に配置されるとともに、
前記スキージが、前記各開口部および前記架橋部の配列方向に沿って前記メタルマスクに対して相対的に移動するスクリーン印刷装置。 In order to form a belt-like circuit pattern on the surface of the substrate,
A support for supporting the substrate;
A metal mask having a covering portion covering a part of the surface of the base material, and a plurality of openings from which a part of the base material is exposed;
A cartridge-type squeegee head that supplies a paste to be the circuit pattern to the surface of the metal mask at a predetermined pressure while relatively sliding a squeegee of a predetermined length on the upper surface of the metal mask.
With
The metal mask is
The openings are arranged along the longitudinal direction of the circuit pattern,
A bridging portion is provided along the direction intersecting the longitudinal direction of the circuit pattern between the openings.
The squeegee head is
While being arranged relative to the metal mask so that the longitudinal direction of the squeegee is along the direction orthogonal to the arrangement direction of the openings and the bridging portions,
The screen printing apparatus in which the squeegee moves relative to the metal mask along the arrangement direction of the openings and the bridging portions. 請求項１に記載のスクリーン印刷装置において、
前記架橋部の下面が前記被覆部の下面に対して凹状の段差面となっているスクリーン印刷装置。 The screen printing apparatus according to claim 1,
A screen printing apparatus in which a lower surface of the bridging portion is a concave step surface with respect to a lower surface of the covering portion. 基材の表面に帯状の回路パターンを形成するために、
前記基材を支持台に支持させるとともに、
前記基材の表面の一部を覆う被覆部と、前記基材の一部が露出する複数の開口部とを有するメタルマスクを前記基材の表面に載置させ、
次いで、前記メタルマスクにおける上面に対して所定長さのスキージを相対的に摺接させながら前記回路パターンとなるペーストをカートリッジ式のスキージヘッドにより前記メタルマスクの表面に対して所定の圧力で供給するスクリーン印刷方法において、
前記メタルマスクが、
前記回路パターンの長手方向に沿って前記各開口部が配列されているとともに、
前記各開口部の間において回路パターンの長手方向に対して交差する方向に沿って架橋部が設けられ、
前記各開口部および前記架橋部の配列方向に対して直交する方向に前記スキージの長手方向が沿うように前記メタルマスクに対して前記スキージヘッドを相対的に配置し、
前記各開口部および前記架橋部の配列方向に沿って前記メタルマスクに対して前記スキージを相対的に移動させるスクリーン印刷方法。 In order to form a belt-like circuit pattern on the surface of the substrate,
While supporting the base material on a support base,
A metal mask having a covering portion covering a part of the surface of the base material and a plurality of openings from which a part of the base material is exposed is placed on the surface of the base material,
Next, a paste that becomes the circuit pattern is supplied to the surface of the metal mask at a predetermined pressure by a cartridge-type squeegee head while a squeegee having a predetermined length is slidably brought into sliding contact with the upper surface of the metal mask. In the screen printing method,
The metal mask is
The openings are arranged along the longitudinal direction of the circuit pattern,
A bridging portion is provided along the direction intersecting the longitudinal direction of the circuit pattern between the openings.
The squeegee head is disposed relative to the metal mask such that the longitudinal direction of the squeegee is along a direction perpendicular to the arrangement direction of the openings and the bridging portions,
A screen printing method in which the squeegee is moved relative to the metal mask along an arrangement direction of the openings and the bridging portions.
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