KR101108862B1 - 도전체 접속용 부재 및 그의 제조 방법, 접속 구조, 및 태양 전지 모듈 - Google Patents

도전체 접속용 부재 및 그의 제조 방법, 접속 구조, 및 태양 전지 모듈 Download PDF

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히다치 가세고교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 도전체 접속용 부재는, 금속박 (1)의 적어도 한쪽 면 상에 접착제층 (3)이 형성되어 이루어지는 도전체 접속용 부재이며, 금속박 (1)은 접착제층 (3)이 형성되어 있는 면에 금속박 (1)과 일체화된 실질적으로 높이가 동일한 복수의 돌기 (2)를 갖고, 접착제층 (3)은 돌기 (2)를 매립하고, 금속박 (1)과 반대측의 표면이 실질적으로 평활하게 형성되어 있다.
도전체 접속용 부재, 금속박, 접착제층, 태양 전지 모듈

Description

도전체 접속용 부재 및 그의 제조 방법, 접속 구조, 및 태양 전지 모듈{CONDUCTOR-CONNECTING MEMBER, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, CONNECTION STRUCTURE, AND SOLAR CELL MODULE}
본 발명은, 도전체 접속용 부재 및 그의 제조 방법, 접속 구조, 및 태양 전지에 관한 것이며, 특히 전극을 갖는 태양 전지셀끼리 접속하는 데 바람직한 도전체 접속용 부재 및 그의 제조 방법, 상기 도전체 접속용 부재를 사용한 접속 구조 및 태양 전지에 관한 것이다. 본 발명의 도전체 접속용 부재는, 상기한 것 이외에도 전자파 실드나 쇼트 모드 용도 등의 2점 사이의 떨어진 전극을 전기적으로 접속하는 데 폭넓게 적용 가능하다.
태양 전지 모듈은, 복수의 태양 전지셀이 그 표면 전극에 전기적으로 접속된 배선 부재를 통해 직렬 및/또는 병렬로 접속된 구조를 갖고 있다. 또한, 전극과 배선 부재의 접속에는, 종래 땜납이 이용되었다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 땜납은 도통성, 고착 강도 등의 접속 신뢰성이 우수하며, 저렴하고 범용성이 있기 때문에 널리 이용되었다.
한편, 환경 보호의 관점 등으로부터, 땜납을 사용하지 않는 배선의 접속 방법이 검토되고 있다. 예를 들면, 하기 특허 문헌 2 및 3에는, 페이스트상이나 필 름상의 도전성 접착제를 사용한 접속 방법이 개시되어 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2004-204256호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2000-286436호 공보
특허 문헌 3: 일본 특허 공개 제2005-101519호 공보
<발명의 개시>
<발명이 해결하고자 하는 과제>
그러나, 상기 특허 문헌 1에 기재된 땜납을 사용한 접속 방법에서는, 땜납의 용융 온도가 통상적으로 230 내지 260 ℃ 정도이기 때문에 접속에 따른 고온이나 땜납의 부피 수축이 태양 전지셀의 반도체 구조에 악영향을 미치고, 제조된 태양 전지 모듈의 특성 열화가 발생하기 쉽다. 나아가서는, 최근 반도체 기판의 박형화에 따라, 셀의 균열이나 변형이 한층 더 발생하기 쉬워졌다. 또한, 땜납에 의한 접속은 전극 및 배선 부재간의 거리를 제어하는 것이 곤란하기 때문에, 패키징시의 치수 정밀도를 충분히 얻기 어렵다. 충분한 치수 정밀도가 얻어지지 않으면, 패키징 공정시에 제품 수율의 저하로 이어진다.
한편, 특허 문헌 2 및 3에 기재되어 있는 바와 같은 도전성 접착제를 사용하여 전극과 배선 부재의 접속을 행하는 방법은, 땜납을 이용하는 경우에 비해 저온에서의 접착이 가능하기 때문에, 고온에서 가열됨에 따른 태양 전지셀에 대한 악영향을 억제할 수 있다고 생각된다. 그러나, 이 방법에 의해 태양 전지 모듈을 제조하기 위해서는, 우선 태양 전지셀의 전극 상에 페이스트상 또는 필름상의 도전성 접착제를 도포 또는 적층함으로써 접착제층을 형성하고, 이어서 형성된 접착제층에 배선 부재를 위치 정렬한 후 접착하는 공정을 모든 전극에 대하여 반복할 필요가 있다. 그 때문에, 접속 공정이 번잡화되어 태양 전지 모듈의 생산성이 저하된다는 문제점이 있었다. 또한, 특허 문헌 2 및 3에 기재된 방법은 피착체의 표면 상태의 영향이 고려되어 있지 않으며, 충분한 접속 신뢰성(특히, 고온고습하에서의 접속 신뢰성)이 얻어지지 않는 경우가 있었다.
본 발명은 상기 사정에 감안하여 이루어진 것이며, 서로 떨어져 있는 도전체끼리를 전기적으로 접속하는 경우의 접속 공정의 간략화를 도모할 수 있음과 동시에, 우수한 접속 신뢰성을 얻는 것을 가능하게 하는 도전체 접속용 부재 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 우수한 생산성과 높은 접속 신뢰성을 양립할 수 있는 접속 구조 및 태양 전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 금속박의 적어도 한쪽 면 상에 접착제층이 형성되어 이루어지는 도전체 접속용 부재이며, 금속박은 접착제층이 형성되어 있는 면에 금속박과 일체화된 실질적으로 높이가 동일한 복수의 돌기를 갖고, 접착제층은 돌기를 매립하고, 금속박과 반대측의 표면이 실질적으로 평활하게 형성되어 있는 도전체 접속용 부재를 제공한다.
본 발명의 도전체 접속용 부재는 금속박이 배선 와이어의 대체가 되고, 접착제층에 의해 피착체인 도전체에 금속박을 접속 고정하는 것이며, 이들 금속박과 접착제층이 일체화된 것이다. 이러한 도전체 접속용 부재를 사용함으로써, 예를 들면 태양 전지셀의 전극과 배선 와이어로서의 금속박의 접속을 하나의 공정만으로도 매우 효율적으로 행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 도전체 접속용 부재는, 예를 들면 땜납의 대체로서 사용되고, 태양 전지셀에 대한 열적 손상을 감소시키면서 태양 전지셀끼리를 우수한 접속 신뢰성으로 전기적으로 접속할 수 있다. 즉, 본 발명의 도전체 접속용 부재는, 접착제층에 의해 금속박과 도전체를 접속하기 때문에, 접속 온도를 200 ℃ 이하로 저온화하는 것이 가능하고, 그 때문에 기판의 변형이 발생하기 어려우며, 접착제층의 두께도 테이프상으로 일정 두께로 형성되어 있기 때문에 제어하기 쉽다.
또한, 본 발명의 도전체 접속용 부재는 금속박 표면에 실질적으로 높이가 동일한 복수의 돌기를 갖고, 접착제층이 돌기를 매립하고, 금속박과 반대측의 표면이 실질적으로 평활하게 형성되어 있기 때문에, 접착제의 충전 부족이 해소되어 도전체로의 접속시에 기포가 혼입되기 어려워져 접속이 용이하고, 저 저항의 접속이 가능해져 우수한 접속 신뢰성이 얻어진다. 또한, 접속시에 접속 부분으로부터 비어져 나오는 잉여 접착제가 발생한 경우에는, 접착 강도의 향상 효과나 보호층으로서 기능함으로써 내습성의 향상 효과가 얻어지고, 접속 신뢰성이 향상된다. 또한, 피착체인 도전체의 표면 상태도 고려하여 접착제층의 두께의 설정이 가능하며, 접속 공정도 상기한 바와 같이 하나의 공정뿐이기 때문에, 매우 효율적인 접속이 가능해진다. 또한, 본 발명의 도전체 접속용 부재는 금속박의 돌기가 형성되어 있는 면이 접착제층으로 피복되어 있기 때문에, 금속박의 부식이 발생하기 어렵고, 안정된 도전성을 얻을 수 있다.
본 발명의 도전체 접속용 부재는 상기 돌기의 정부(頂部)로부터 상기 접착제층의 표면까지의 거리가 20 ㎛ 이하이고, 도전체에 가열 가압에 의해 접속된 경우, 상기 금속박과 상기 도전체 사이에서 전기적으로 도통 가능한 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 도전체 접속용 부재에 있어서 상기 돌기는, 기부(基部)의 단면적보다 정부의 단면적이 작은 형상을 갖고, 인접하는 돌기 정부의 중심점 간격 L이 0.1 내지 5 ㎜의 범위 내가 되도록 규칙적으로 배열되어 있고, 상기 돌기의 높이 H는 상기 중심점 간격 L 미만인 것이 바람직하다. 상기 돌기가 기부의 단면적보다 정부의 단면적이 작은 형상을 가짐으로써, 접속시에 도전체 접속용 부재와 도전체의 접촉이 얻어지기 쉽고, 저 저항의 접속을 보다 확실하게 실현할 수 있다. 또한, 인접하는 돌기 정부의 중심점 간격 L이 0.1 내지 5 ㎜의 범위 내가 되도록 규칙적으로 배열되어 있으면, 돌기의 형성이 용이함과 동시에 소면적의 도전체에 접속하는 경우에도 대응하기 쉽고, 접속시에 금속박과 도전체 사이에서 안정적으로 양호한 도통을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 도전체 접속용 부재에 있어서, 상기 금속박은 Cu, Ag, Au, Fe, Ni, Pb, Zn, Co, Ti, Mg, Sn 및 Al로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 접속시에 금속박과 도전체 사이에서 보다 양호한 도통을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 도전체 접속용 부재에 있어서 상기 접착제층은, 잠재성 경화제를 함유하는 열경화성의 접착제 조성물로 이루어지는 층인 것이 바람직하다. 이에 따라, 접착제층의 저온 단시간 경화와 보존 안정성의 양립이 가능해지며, 접속 작업성이 향상됨과 동시에 분자 구조상 우수한 접착성을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 도전체 접속용 부재에 있어서 상기 접착제층은 도전 입자를 함유하는 접착제 조성물로 이루어지는 층이고, 상기 도전 입자의 평균 입경이 상기 금속박의 상기 돌기의 높이 이하인 것이 바람직하다. 이에 따라, 금속박과 도전체 사이의 접착성 및 도전성을 고수준으로 양립할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 본 발명의 도전체 접속용 부재의 제조 방법이며, 상기 금속박의 적어도 한쪽 면에 상기 돌기를 형성한 후, 상기 금속박의 상기 돌기가 형성되어 있는 면 상에 접착제 필름을 라미네이트하여 상기 접착제층을 형성하는 공정을 포함하는, 도전체 접속용 부재의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 본 발명의 도전체 접속용 부재의 제조 방법이며, 상기 금속박의 적어도 한쪽 면에 상기 돌기를 형성한 후, 상기 금속박의 상기 돌기가 형성되어 있는 면 상에 접착제와 용제를 포함하는 접착제층 형성용 용액을 유연하고, 가열에 의해 상기 용제를 제거하여 상기 접착제층을 형성하는 공정을 포함하는, 도전체 접속용 부재의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 본 발명의 도전체 접속용 부재의 제조 방법이며, 상기 금속박의 적어도 한쪽 면에 상기 돌기를 형성한 후, 상기 금속박의 상기 돌기가 형성되어 있는 면 상에 접착제 필름을 라미네이트하거나, 또는 접착제와 용제를 포함하는 접착제층 형성용 용액을 유연하여 가열에 의해 용제를 제거함으로써 제1 접착제층을 형성하고, 상기 제1 접착제층 상에 접착제 필름을 라미네이트하거나, 또는 접착제와 용제를 포함하는 접착제층 형성용 용액을 유연하여 가열에 의해 용제를 제거함으로써 제2 접착제층을 형성하여, 제1 접착제층 및 제2 접착제층으로 이루어지는 상기 접착제층을 형성하는 공정을 포함하는, 도전체 접속용 부재의 제조 방법을 제공한다.
이들 도전체 접속용 부재의 제조 방법에 따르면, 상술한 본 발명의 도전체 접속용 부재의 효율적인 제조가 가능해진다.
또한, 본 발명은, 상기 본 발명의 도전체 접속용 부재와 도전체를, 상기 도전체 접속용 부재에서의 상기 금속박의 상기 돌기가 형성되어 있는 면과 상기 도전체가 상기 접착제층을 통해 대향하도록 배치하고, 이들을 가열 가압함으로써 얻어지는, 상기 금속박과 상기 도전체가 전기적으로 접속되어 있음과 동시에 접착된 접속 구조를 제공한다.
본 발명의 접속 구조에 따르면, 본 발명의 도전체 접속용 부재에 의해 도전체에 배선 부재로서의 금속박이 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 접속 공정을 간략화할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 접속 신뢰성을 얻을 수 있다. 이러한 본 발명의 접속 구조를 배선 접속을 필요로 하는 전기ㆍ전자 부품(특히 태양 전지 모듈)에 적용하면, 부품의 생산성 향상 및 접속 신뢰성 향상을 실현하는 것이 가능해진다.
본 발명의 접속 구조에 있어서는, 상기 도전체의 상기 금속박과 접속되는 면이 표면 조도를 갖고, 상기 도전체의 표면 조도부의 돌기와 상기 금속박의 상기 돌기가 접촉하고 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 금속박과 도전체의 접촉점이 증가하고, 보다 저 저항이면서도 접속 신뢰성이 높은 접속 구조를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 접속 구조에 있어서는, 상기 접착제층이 도전 입자를 함유하고, 상기 도전체와 상기 금속박이 상기 도전 입자를 통해 전기적으로 접속되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 금속박과 도전체의 접촉점이 증가하고, 보다 저 저항이면서도 접속 신뢰성이 높은 접속 구조를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 표면 전극을 갖는 복수의 태양 전지셀을 구비하는 태양 전지 모듈이며, 상기 태양 전지셀끼리가 상기 표면 전극에 접착 부재로 접착된 금속박을 통해 전기적으로 접속되어 있고, 상기 금속박이 상기 본 발명의 도전체 접속용 부재에 의해 설치되어 있으며, 상기 금속박의 상기 표면 전극과 접하는 면이 상기 돌기가 형성되어 있는 면인 태양 전지 모듈을 제공한다.
본 발명의 태양 전지 모듈에 따르면, 본 발명의 도전체 접속용 부재에 의해 설치된 금속박을 통해 태양 전지셀끼리가 접속됨으로써, 제조가 용이할 뿐만 아니라 우수한 접속 신뢰성을 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 태양 전지 모듈에 따르면, 우수한 생산성과 높은 접속 신뢰성을 양립할 수 있다.
본 발명의 태양 전지 모듈에 있어서는, 상기 접착 부재가 도전 입자를 함유하고, 상기 표면 전극과 상기 금속박이 상기 도전 입자를 통해 전기적으로 접속되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 금속박과 표면 전극의 접촉점이 증가하고, 보다 저 저항이면서도 접속 신뢰성이 높은 태양 전지 모듈을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 태양 전지 모듈에 있어서는, 상기 표면 전극의 상기 금속박과 접속되는 면이 표면 조도를 갖고, 상기 표면 전극의 표면 조도부의 돌기와 상기 금속박의 상기 돌기가 접촉하여 전기적인 접속부가 형성되어 있으며, 상기 금속박에서 상기 전기적인 접속부 이외의 부분은 실질적으로 상기 접착 부재로 피복되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 금속박과 표면 전극의 접촉점이 증가하고, 보다 저 저항이면서도 접속 신뢰성이 높은 태양 전지 모듈을 얻을 수 있다.
<발명의 효과>
본 발명에 따르면, 서로 떨어져 있는 도전체끼리를 전기적으로 접속하는 경우의 접속 공정의 간략화를 도모할 수 있음과 동시에 우수한 접속 신뢰성을 얻는 것을 가능하게 하는 도전체 접속용 부재 및 그의 제조 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 우수한 생산성과 높은 접속 신뢰성을 양립할 수 있는 접속 구조 및 태양 전지 모듈을 제공할 수 있다.
[도 1] 본 발명의 도전체 접속용 부재의 한 실시 형태를 나타내는 모식 단면도이다.
[도 2] 본 발명의 도전체 접속용 부재의 다른 한 실시 형태를 나타내는 모식 단면도이다.
[도 3] 본 발명의 도전체 접속용 부재의 다른 한 실시 형태를 나타내는 모식 단면도이다.
[도 4] 본 발명의 도전체 접속용 부재의 다른 한 실시 형태를 나타내는 모식 단면도이다.
[도 5] 본 발명에 따른 돌기 배치의 일례를 나타내는 모식도이다.
[도 6] 본 발명에 따른 돌기 배치의 다른 일례를 나타내는 모식도이다.
[도 7] 본 발명에 따른 돌기 배치의 다른 일례를 나타내는 모식도이다.
[도 8] 본 실시 형태의 도전체 접속용 부재를 도전체에 접속하여 이루어지는 접속 구조를 나타내는 단면 모식도이다.
[도 9] 본 발명의 도전체 접속용 부재를 도전체에 접속하여 이루어지는 접속 구조를 나타내는 단면 모식도이다.
[도 10] 본 발명의 도전체 접속용 부재를 도전체에 접속하여 이루어지는 접속 구조를 나타내는 단면 모식도이다.
[도 11] 본 발명의 태양 전지 모듈의 주요부를 나타내는 모식도이다.
[도 12] 본 발명의 태양 전지 모듈의 일부를 나타내는 모식 단면도이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 도면 중 동일하거나 상당하는 부분에는, 동일한 부호를 붙여 중복 설명을 생략한다. 또한, 상하 좌우 등의 위치 관계는, 특별히 언급하지 않는 한 도면에 나타내는 위치 관계에 기초하는 것으로 한다. 또한, 도면의 치수 비율은 도시한 비율로 한정되지 않는다.
도 1 및 도 2는, 본 발명의 도전체 접속용 부재의 한 실시 형태를 나타내는 모식 단면도이다. 도 1에 나타낸 도전체 접속용 부재 (10) 및 도 2에 나타낸 도전체 접속용 부재 (20)은, 양 주면에 돌기 (2)를 갖는 금속박 (1)과 금속박 (1)의 양 주면 상에 설치된 접착제층 (3)을 구비하는 것이며, 접착제 부착 금속박 테이프의 형태를 갖고 있다. 여기서, 돌기 (2)는 금속박 (1)과 일체화된 것이며, 실질적으 로 높이가 동일한 형상을 갖고 있다. 또한, 접착제층 (3)은 돌기 (2)를 매립하고, 금속박 (1)과 반대측의 표면이 실질적으로 평활하게 형성되어 있다.
또한, 도 3 및 도 4는, 본 발명의 도전체 접속용 부재의 다른 한 실시 형태를 나타내는 모식 단면도이다. 도 3에 나타낸 도전체 접속용 부재 (30) 및 도 4에 나타낸 도전체 접속용 부재 (40)은, 한쪽 주면에 돌기 (2)를 갖는 금속박 (1)과, 금속박 (1)의 돌기 (2)가 형성되어 있는 측의 주면 상에 설치된 접착제층 (3)을 구비하는 것이며, 접착제 부착 금속박 테이프의 형태를 갖고 있다. 여기서, 돌기 (2)는 금속박 (1)과 일체화된 것이며, 실질적으로 높이가 동일한 형상을 갖고 있다. 또한, 접착제층 (3)은 돌기 (2)를 매립하고, 금속박 (1)과 반대측의 표면이 실질적으로 평활하게 형성되어 있다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 돌기 (2) 및 접착제층 (3)이 금속박 (1)의 양면에 형성되어 있는 도전체 접속용 부재는, 후술하는 태양 전지 모듈을 제조하는 경우, 태양 전지셀의 표면 전극과 인접하는 태양 전지셀의 이면에 설치된 표면 전극(이면 전극)을 접속하는 접속 공정을 용이하게 행할 수 있다. 즉, 양면에 접착제층 (3)이 설치되어 있기 때문에, 도전체 접속용 부재를 반전시키지 않고 표면 전극과 이면 전극의 접속이 가능해진다.
한편, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 돌기 (2) 및 접착제층 (3)이 금속박 (1)의 한쪽 면에만 형성되어 있는 도전체 접속용 부재는, 돌기 (2) 및 접착제층 (3)의 형성 공정이 간단하기 때문에 비용면에서 우수하고, 동일한 면 상에 설치된 도전체끼리 접속하는 경우 등에 바람직하다.
도전체 접속용 부재 (10), (20), (30) 및 (40)은 접착제 부착 금속박 테이프의 형태를 갖고 있고, 테이프로서 중첩하여 권취하는 경우, 이형지 등의 세퍼레이터를 접착제층 (3)의 면 상에 설치하거나, 도전체 접속용 부재 (30) 및 (40)의 경우 금속박 (1)의 배면에 규소 등의 배면 처리제층을 설치하는 것이 바람직하다.
돌기 (2)는, 기부의 단면적보다 정부의 단면적이 작은 형상을 가지면, 접속시에 접속용 부재와 도전체의 계면으로부터 기포가 탈포하기 쉽기 때문에 바람직하다. 여기서, 상기 단면적은, 금속박 (1)의 두께 방향으로 수직인 면에서 돌기 (2)를 절단한 경우의 단면적을 나타낸다. 돌기 (2)는, 도 1 내지 4에 나타낸 바와 같이, 기부로부터 정부에 걸쳐서 단면적이 작아지는 형상(테이퍼 형상)을 갖는 것인 것이 특히 바람직하다.
또한, 돌기 (2)는, 인접하는 돌기 정부의 중심점 간격 L이 0.1 내지 5 ㎜의 범위 내가 되도록 규칙적으로 배열되어 있는 것이 바람직하다. 중심점 간격 L을 상기 범위 내에서 작게 하면, 소면적의 피착체에 접속하는 경우에 대응하기 쉽고, 상기 범위 내에서 크게 하면, 돌기 (2)의 제조 공정에 기계적 처리로 대응할 수 있기 때문에 각각 바람직하며, 목적에 따라 선택할 수 있다. 동일한 관점에서, 중심점 간격 L은 0.2 내지 3 ㎜가 보다 바람직하고, 0.3 내지 2 ㎜가 특히 바람직하다. 또한, 상기 중심점 간격 L은, 임의의 돌기 (2)와 그에 가장 근접하는 돌기 (2) 사이의 정부의 중심점 간격을 의미한다. 단, 인접하는 돌기 (2)끼리의 중심점 간격은 반드시 모두 동일하지 않을 수도 있고, 상기 범위 내에서 변화시킬 수도 있다.
또한, 돌기 (2)의 높이 H에 대해서는 임의로 설정할 수 있지만, 20 내지 5000 ㎛ 정도가 실용적이다. 또한, 도 1 내지 4에 나타낸 바와 같이, 돌기 (2)의 높이 H는 돌기 (2)의 기부로부터 정부까지의 높이이고, 인접하는 돌기 정부의 중심점 간격 L을 초과하지 않는 값인 것이 바람직하다. 이 경우, 돌기 (2)의 형성을 행하기 쉽고, 접속용 부재의 제조가 용이함과 동시에 접속시에 탈포하기 쉽기 때문에 양호한 작업성이 얻어진다. 또한, 금속박 (1)은, 실질적으로 높이가 동일한 복수의 돌기 (2) 이외에, 해당 돌기 (2)보다 높이가 낮은 돌기나 요철을 가질 수도 있다.
본 발명에서, 돌기 (2)의 높이 H 및 중심점 간격 L의 측정은, 통상적으로 사용되는 노기스나 마이크로미터 등에 의해 측정 가능하지만, 엄밀하게는 돌기 (2)의 단면의 금속 현미경이나 전자 현미경 관찰에 의해 구하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서, 금속박 (1)이 실질적으로 높이가 동일한 복수의 돌기 (2)를 갖는다는 것은, 금속박 (1)에 의도적으로 높이를 고르게 한 돌기가 복수개 형성되어 있는 것을 의미한다. 또한, 돌기 (2) 형성시의 치수 정밀도 등의 관점에서 돌기 (2)의 높이가 완전히 동일하지 않을 수도 있고, 복수의 돌기 (2)의 높이는 ±20 ％ 이내, 바람직하게는 ±15 ％ 이내 정도의 오차를 가질 수도 있다.
금속박 (1)의 돌기 (2)의 형성 방법으로서는 특별히 제한되지 않으며, 입경이 제어된 연마 분말이나 롤 등에 의한 물리적인 방법, 도금이나 에칭 등의 화학적인 방법 등 일반적인 방법을 이용할 수 있다. 본 발명에서는, 표면에 요철을 형성한 롤로 금속박을 압연하는 등의 엠보싱에 의한 방법이 실질적으로 높이가 동일한 규칙적인 배열의 돌기 (2)를 용이하게 형성 가능함과 동시에, 금속박 (1)의 연속적 인 제조가 가능하고 양산성도 우수하기 때문에 바람직하다.
이어서, 돌기 (2)의 배치 패턴에 대하여 도 5 내지 7을 이용하여 설명한다. 여기서, 도 5(a)는 돌기 배치의 일례를 모식적으로 나타낸 평면도이고, 도 5(b)는 도 5(a)의 부분 확대도이고, 도 5(c)는 도 5(a)의 I-I선에 따른 부분 단면도이다. 또한, 도 6(a)는 돌기 배치의 다른 일례를 모식적으로 나타낸 평면도이고, 도 6(b)는 도 6(a)의 부분 확대도이고, 도 6(c)는 도 6(a)의 II-II선에 따른 부분 단면도이다. 또한, 도 7(a)는 돌기 배치의 다른 일례를 모식적으로 나타낸 평면도이고, 도 7(b)는 도 7(a)의 부분 확대도이고, 도 7(c)는 도 7(a)의 III-III선에 따른 부분 단면도이다.
돌기 (2)는, 도 5 내지 6에 나타낸 바와 같이 격자상의 교차부에 설치한 독립형일 수도 있고, 또는 도 7에 나타낸 바와 같이 파상이나 도시하지 않았지만 선상 등의 연속형일 수도 있다. 독립형은 접속시에 피착체와의 접촉 점수가 많아지기 때문에 도통성을 얻기 쉽고, 연속형은 접속시에 피착체 계면으로부터 탈포하여 쉽게 접속부에 기포의 혼입이 발생하기 어렵기 때문에 바람직하다.
또한, 돌기 (2)의 평면 형상은 원, 타원, 정사각형, 직사각형, 삼각, 사각, 오각 이상의 다각형 등을 적용할 수 있다. 이들 중에서, 원, 타원, 다각형 등의 예각이 적은 것은 제조가 용이하고, 접속시의 탈포성이 우수하다는 관점에서 바람직하다. 한편, 예각인 것은, 접속시에 돌기의 선단부에서 접착제층 (3)을 관통하여 피착체와의 접촉을 얻기 쉽고, 저 저항의 접속을 얻기 쉽다는 관점에서 바람직하다.
또한, 금속박 (1)의 양 주면에 돌기 (2)를 갖는 경우, 양 주면의 돌기 (2)의 형상이나 배치 패턴은 동일하거나 상이할 수 있다.
금속박 (1)로서는, 도전성이나 내부식성 및 가요성 등의 관점에서, Cu, Ag, Au, Fe, Ni, Pb, Zn, Co, Ti, Mg, Sn 및 Al로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속을 포함하는 것이나, 이들을 적층한 것을 들 수 있다. 이들 중에서도, 도전성이 우수하다는 점에서 동박 및 알루미늄박이 바람직하다.
금속박 (1)의 두께는, 5 내지 150 ㎛인 것이 바람직하다. 또한, 도전체 접속용 부재를 테이프로서 중첩하여 권취하는 경우에는, 변형성이나 취급성의 면에서 금속박 (1)의 두께가 20 내지 100 ㎛인 것이 바람직하다. 또한, 금속박 (1)의 두께가 얇고 강도가 부족한 경우에는, 플라스틱 필름 등에 의한 보강을 행할 수도 있다. 여기서, 상기 금속박 (1)의 두께는, 돌기 (2)의 높이를 제외한 최소 두께를 의미한다.
이들 금속박 (1) 중에서는, 특히 인쇄 배선판의 재료인 동장 적층판에 사용하는 압연 동박이 유연성을 갖기 때문에 엠보싱 등의 기계적인 가공을 비교적 행하기 쉽고, 범용 재료로서 입수가 용이할 뿐만 아니라 경제적으로도 우수하기 때문에 바람직하다.
접착제층 (3)으로서는, 열가소성 재료나 열이나 빛에 의해 경화성을 나타내는 경화성 재료를 포함하는 접착제 조성물에 의해 형성되는 것을 폭넓게 적용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 접속 후의 내열성이나 내습성이 우수하기 때문에, 접착제층 (3)이 경화성 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 경화성 재료로서는 열경 화성 수지를 들 수 있으며, 공지된 것을 사용할 수 있다. 열경화성 수지로서는, 예를 들면 에폭시 수지, 페녹시 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 접속 신뢰성의 관점에서 에폭시 수지, 페녹시 수지 및 아크릴 수지 중 적어도 1개가 접착제층 (3)에 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 접착제층 (3)은, 열경화성 수지와 이러한 열경화성 수지의 잠재성 경화제를 포함하는 것이 바람직하다. 잠재성 경화제는 열 및/또는 압력에 의한 반응 개시의 활성점이 비교적 명료하기 때문에, 가열 가압 공정을 동반하는 접속 방법에 바람직하다. 또한, 접착제층 (3)은, 에폭시 수지와 에폭시 수지의 잠재성 경화제를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 잠재성 경화제를 함유한 에폭시계 접착제로 형성되는 접착제층 (3)은, 단시간 경화가 가능하고, 접속 작업성이 양호할 뿐만 아니라 분자 구조상 접착성이 우수하기 때문에 특히 바람직하다.
상기 에폭시 수지로서는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 F 노볼락형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 히단토인형 에폭시 수지, 이소시아누레이트형 에폭시 수지, 지방족 쇄상 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 에폭시 수지는 할로겐화될 수도 있고, 수소 첨가될 수도 있다. 이들 에폭시 수지는 2종 이상을 병용할 수도 있다.
잠재성 경화제로서는, 음이온 중합성의 촉매형 경화제, 양이온 중합성의 촉 매형 경화제, 중부가형의 경화제 등을 들 수 있다. 이들은, 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물로서 사용할 수 있다. 이들 중에서 속경화성이 우수하고, 화학 당량적인 고려가 불필요하다는 점에서 음이온 또는 양이온 중합성의 촉매형 경화제가 바람직하다.
음이온 또는 양이온 중합성의 촉매형 경화제로서는, 예를 들면 제3급 아민류, 이미다졸류, 히드라지드계 화합물, 삼불화 붕소-아민 착체, 오늄염(술포늄염, 암모늄염 등), 아민이미드, 디아미노말레오니트릴, 멜라민 및 그의 유도체, 폴리아민의 염, 디시안디아미드 등을 들 수 있으며, 이들의 변성물도 사용하는 것이 가능하다. 중부가형의 경화제로서는, 폴리아민류, 폴리메르캅탄, 폴리페놀, 산 무수물 등을 들 수 있다.
음이온 중합성의 촉매형 경화제로서 제3급 아민류나 이미다졸류를 사용한 경우, 에폭시 수지는 160 ℃ 내지 200 ℃ 정도의 중온에서 수십초 내지 수시간 정도의 가열에 의해 경화시킨다. 이에 따라, 가사(可使) 시간(포트 라이프)이 비교적 길어지기 때문에 바람직하다.
양이온 중합성의 촉매형 경화제로서는, 에너지선 조사에 의해 에폭시 수지를 경화시키는 감광성 오늄염(방향족 디아조늄염, 방향족 술포늄염 등이 주로 사용됨)이 바람직하다. 또한, 에너지선 조사 이외에 가열에 의해 활성화하여 에폭시 수지를 경화시키는 것으로서, 지방족 술포늄염 등이 있다. 이러한 종류의 경화제는 속경화성이라는 특징을 갖기 때문에 바람직하다.
이들 경화제를 폴리우레탄계, 폴리에스테르계 등의 고분자 물질이나, 니켈, 구리 등의 금속 박막 및 규산칼슘 등의 무기물로 피복하여 마이크로 캡슐화한 것은, 가사 시간을 연장할 수 있기 때문에 바람직하다.
접착제층 (3)의 활성 온도는, 40 내지 200 ℃가 바람직하다. 활성 온도가 40 ℃ 미만이면 실온(25 ℃)과의 온도차가 적고, 접속용 부재의 보존에 저온이 필요해지며, 한편 200 ℃를 초과하면 접속 부분 이외의 부재에 열 영향을 미치기 쉬워진다. 동일한 관점에서, 접착제층 (3)의 활성 온도는 50 내지 150 ℃인 것이 보다 바람직하다. 또한, 접착제층 (3)의 활성 온도는 접착제층 (3)을 시료로 하고, DSC(시차 주사 열량계)를 사용하여 실온으로부터 10 ℃/분으로 승온시켰을 때의 발열 피크 온도를 나타낸다.
또한, 접착제층 (3)의 활성 온도는, 저온측으로 설정하면 반응성은 향상되지만 보존성이 저하되는 경향이 있기 때문에, 이들을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. 즉, 본 실시 형태의 도전체 접속용 부재에 따르면, 접착제층 (3)의 활성 온도 이하의 열 처리에 의해 기판에 설치된 도전체 상에 임시 접속할 수 있으며, 금속박 및 접착제 부착 기판을 얻을 수 있다. 또한, 접착제층 (3)의 활성 온도를 상기한 범위로 설정함으로써, 접착제층 (3)의 보존성을 충분히 확보하면서 활성 온도이상으로 가열한 경우 신뢰성이 우수한 접속을 실현하는 것이 용이해진다. 이에 따라, 임시 접속품을 통합한 후 일괄적으로 경화시키는 등의 2 단계 경화가 보다 유효하게 실현 가능해진다. 또한, 상기한 바와 같은 임시 접속품을 제조하는 경우, 활성 온도 이하에서는 경화 반응에 따른 접착제층 (3)의 점도 상승이 거의 없기 때문에, 전극의 미세 요철에의 충전성이 우수하고, 제조 관리를 행하기 쉽다는 효과를 얻을 수 있다.
본 실시 형태의 도전체 접속용 부재는 금속박 (1)의 표면에 형성한 돌기면의 요철을 사용하여 두께 방향의 도전성을 얻기 때문에, 기본적으로 도전 입자의 첨가는 반드시 필요하지 않지만, 접속시에 요철면의 수를 늘려 접촉 점수를 증가시킨다는 관점에서 접착제층 (3)에 도전 입자를 함유시키는 것이 바람직하다.
도전성 입자로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 금 입자, 은 입자, 구리 입자, 니켈 입자, 금 도금 니켈 입자, 금/니켈 도금 플라스틱 입자, 구리 도금 입자, 니켈 도금 입자 등을 들 수 있다. 또한, 도전 입자는, 접속시의 피착체 표면의 요철에 대한 도전 입자의 매립성의 관점에서, 밤송이 형상 또는 구상의 입자 형상을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 이러한 형상의 도전 입자는, 금속박이나 피착체 표면의 복잡한 요철 형상에 대해서도 매립성이 높고, 접속 후의 진동이나 팽창 등의 변동에 대하여 추종성이 높고, 접속 신뢰성을 보다 향상시키는 것이 가능해진다.
본 실시 형태에서 도전 입자는 입경 분포가 1 내지 50 ㎛ 정도, 바람직하게는 1 내지 30 ㎛의 범위인 것을 사용할 수 있다.
접착제층 (3)에 함유되는 도전 입자의 함유량은 접착제층 (3)의 접착성이 현저히 저하되지 않는 범위가 바람직하며, 예를 들면 접착제층 (3)의 전체 부피를 기준으로서 10 부피％ 이하, 바람직하게는 0.1 내지 7 부피％로 할 수 있다.
본 실시 형태의 도전체용 접속 부재에 있어서 접착제층 (3)이 도전 입자를 포함하는 경우, 접착성 및 도전성을 고수준으로 양립시킨다는 관점에서, 도전 입자 의 평균 입경 PD(㎛)는 돌기 (2)의 높이 H와 동등하거나 또는 그 이하인 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서, 도전 입자는 금속박 (1)의 돌기 (2)나 피착체의 조도에 순응하는 것이 바람직하기 때문에, 입경 분포를 넓게 설정할 수 있다는 특징이 있다.
또한, 본 실시 형태의 도전체용 접속 부재에 있어서 접착제층 (3)이 잠재성 경화제를 포함하는 경우, 잠재성 경화제의 평균 입경은 돌기 (2)의 높이 H 또는 도전 입자의 평균 입경 PD와 동등하거나 또는 그 이하로 하는 것이 바람직하다. 잠재성 경화제의 평균 입경을, 통상적으로 잠재성 경화제에 비해 경질이며 안정적인 재료인 금속박 (1)의 돌기 (2)의 높이나 도전 입자의 평균 입경 PD와 동등 이하로 함으로써, 보관 중의 도전체 접속용 부재에 압력이 가해졌을 때 잠재성 경화제의 기능이 저하되는 것을 억제할 수 있고, 도전체 접속용 부재의 보존 안정성을 충분히 확보하면서 접착성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다. 특히, 상기한 조건은, 도전체 접속용 부재를 테이프 권중체(捲重體)로 하는 경우의 보존 안정성의 확보에 유효하다.
또한, 본 명세서에서 도전 입자의 평균 입경 PD는, 다음의 수학식 1에 의해 구해지는 값을 의미한다. 또한, 잠재성 경화제의 평균 입경에 대해서도 동일하게 하여 구해지는 값을 의미한다.
Figure 112009041574868-pct00001
여기서, 식 중 n은 최대 직경이 d가 되는 입자의 수를 나타낸다. 입경의 측 정 방법으로서는, 일반적으로 이용되는 전자 현미경이나 광학 현미경, 콜터 카운터, 광 산란법 등을 들 수 있다. 또한, 입자가 종횡비를 갖는 경우, d는 중심 직경을 이용한다. 또한, 본 발명에서는, 전자 현미경에 의해 최저 10개 이상의 입자에 대하여 측정하는 것이 바람직하다.
접착제층 (3)에는, 상기 성분 이외에 경화제, 경화 촉진제 및 기재와의 접착성이나 습윤성을 개선하기 위해 실란계 커플링제, 티타네이트계 커플링제나 알루미네이트계 커플링제 등의 개질 재료, 도전 입자의 분산성을 향상시키기 위해 인산칼슘이나 탄산칼슘 등의 분산제, 은이나 구리 마이그레이션 등을 억제하기 위한 동해(銅害) 방지제나 킬레이트 재료 등을 함유시킬 수 있다.
접착제층 (3)은 돌기 (2)를 매립하고, 금속박 (1)과 반대측의 표면이 실질적으로 평활하게 형성되어 있다. 또한, 실질적으로 평활하게 형성되어 있다는 것은, 육안으로 관찰했을 때의 외관이 거의 평평하고 매끄러운 상태를 말하며, 적어도 접착제면의 평균 조도(JIS B0601-1994에 준거하여, 십점 평균 표면 조도 Rz)가 후술하는 돌기 (2)의 정부로부터 접착제층의 표면까지의 거리 D 이하인 상태를 말한다. 접착제층 (3)은 상기한 구조를 가짐으로써, 접착제의 충전 부족이 해소되어 도전체로의 접속시에 기포가 혼입되기 어렵고, 접속이 용이할 뿐만 아니라 저 저항의 접속이 가능해져 우수한 접속 신뢰성이 얻어진다. 또한, 접속시에 접속 부분으로부터 비어져 나오는 잉여 접착제가 발생한 경우에는, 접착 강도의 향상 효과나 보호층으로서 기능함으로써 내습성의 향상 효과가 얻어지며, 접속 신뢰성이 향상된다.
접착제층 (3)은 접속시에 도전성을 용이하게 얻는다는 관점에서, 돌기 (2)의 정부로부터 접착제층의 표면까지의 거리 D가 20 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 15 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 12 ㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 거리 D를 상기한 값 이하로 함으로써, 도전체에 가열 가압에 의해 접속된 경우, 금속박 (1)과 도전체 사이에서 전기적으로 도통 가능한 상태를 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 돌기에 접착제의 피복이 없고, 돌기가 노출 상태이면, 전극의 부식이나 접착성의 저하 등의 문제점이 발생하기 쉽기 때문에 바람직하지 않다.
여기서, 접착제층 (3)에서의 돌기 (2)의 정부로부터 접착제층의 표면까지의 거리 D는, 마이크로미터(가부시끼가이샤 미쓰토요(Mitutoyo Corp.) 제조, 상품명: ID-C112C)에 의해 측정한 것이다. 구체적으로는, 우선 돌기의 정부에서의 도전체 접속 부재의 전체 두께를 측정하고, 이어서 그 부분의 접착제층을 예를 들면 용제에 의해 제거한 후, 금속박의 돌기 부분의 두께를 측정하고, 이들 측정값의 차로부터 거리 D를 구할 수 있다. 이 경우, 측정점을 적어도 3점 이상 취하고, 이들의 평균값을 거리 D로 한다.
접착제층 (3)은, 돌기 (2)와 도전체의 전기적 도통을 얻기 위해 돌기 (2)의 선단을 도전체에 찔러 넣거나 접촉시킴으로써, 또는 전압하에서의 절연 파괴 등에 의해 돌기 (2)와 도전체 사이로부터 배제시킬 필요가 있다. 이러한 관점에서도, 접착제층 (3)의 두께의 조절은 중요하다. 본 실시 형태의 도전체 접속용 부재에 따르면, 가열 가압에 의해 금속박과 도전체를 접착하면서, 통전시에는 금속박 및 도전체 사이에서 10-1 Ω/㎠ 이하 정도의 저 저항성을 나타내는 도통을 달성하는 것 이 가능하다.
본 실시 형태의 도전체 접속용 부재는, 접착제층 (3) 상에 세퍼레이터를 구비하는 것일 수도 있다. 이 경우, 도전체 접속용 부재를 권취물로 할 수 있음과 동시에, 사용시까지의 이물질 혼입이나 먼지 등의 부착을 방지할 수 있다. 이러한 세퍼레이터로서는, 폴리에틸렌 필름이나 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌등의 플라스틱 필름 및 종이 등을 들 수 있다.
이상 설명한 본 실시 형태의 도전체 접속용 부재는, 도전체 상에 배치하여 가열 가압함으로써, 금속박과 도전체를 접착하면서 통전시에는 금속박 및 도전체 사이에서의 전기적인 도통을 얻을 수 있다.
본 실시 형태의 도전체 접속용 부재는, 태양 전지셀끼리를 복수개 직렬 및/또는 병렬로 접속하기 위한 접속용 부재로서 바람직하다.
이어서, 상술한 본 실시 형태의 도전체 접속용 부재의 제조 방법에 대하여 설명한다. 제1 도전체 접속용 부재의 제조 방법으로서는, 금속박의 적어도 한쪽 면에 돌기를 형성한 후, 금속박의 돌기가 형성되어 있는 면 상에 접착제 필름을 라미네이트하여 접착제층을 형성하는 공정을 포함하는 방법을 들 수 있다.
돌기는, 예를 들면 금속박을 엠보싱함으로써 형성할 수 있다.
접착제층의 표면을 평활화하는 방법으로서는, 예를 들면 세퍼레이터 부착 접착제 필름을 사용하는 방법을 들 수 있다. 세퍼레이터가 평활면을 가짐으로써, 접착제층의 금속박과 반대측의 표면을 실질적으로 평활하게 하는 것이 용이해진다. 또한, 다른 방법으로서는, 접착제 필름을 라미네이트한 후, 접착제 필름의 금속박 과 반대측의 표면에 평활면을 갖는 필름을 접촉시키는 방법을 들 수 있다.
사용시에 세퍼레이터를 박리하면, 보존시에 접착제층 표면의 평활성이 손상되는 것을 보다 유효하게 방지할 수 있다.
상기 제1 도전체 접속용 부재의 제조 방법은, 특히 금속박의 양면에 접착제를 형성할 때의 제조 작업성이 양호하고, 돌기를 갖는 금속박과 접착제 필름을 사전에 준비하는 것이 가능하기 때문에 대량 생산도 우수하다는 점에서 바람직하다.
또한, 제2 도전체 접속용 부재의 제조 방법으로서, 금속박의 적어도 한쪽 면에 돌기를 형성한 후, 금속박의 돌기가 형성되어 있는 면 상에 접착제와 용제를 포함하는 접착제층 형성용 용액을 유연하고, 가열에 의해 용제를 제거하여 접착제층을 형성하는 공정을 포함하는 방법을 들 수 있다. 이 방법에 따르면, 용제의 건조시에 접착제층 표면을 평활화할 수 있다. 즉, 상기 접착제층 형성용 용액에 따르면 용액의 점도를 낮출 수 있고, 돌기 사이를 용이하게 충전할 수 있음과 동시에, 건조 온도의 고온하에서 용액이 돌기부로부터 오목부로 유동함으로써 평활면을 용이하게 얻을 수 있다. 본 실시 형태에서는, 필요에 따라 접착제층의 표면에 평활면을 갖는 필름을 추가로 접촉함으로써, 더욱 양호한 평활면을 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 이 필름을 세퍼레이터로서 그대로 잔존시킴으로써, 도전체 접속용 부재를 권취물로 할 수 있음과 동시에 사용시까지의 이물질 혼입이나 먼지 등의 부착을 방지할 수 있다. 또한, 사용시에 세퍼레이터를 박리함으로써, 보존시에 접착제층 표면의 평활성이 손상되는 것을 보다 유효하게 방지할 수 있다.
접착제층 형성용 용액에 함유되는 접착제로서는, 상술한 접착제층 (3)을 구 성하는 각 성분을 들 수 있다. 용제로서는, 예를 들면 아세트산에틸, 톨루엔, 메틸에틸케톤 등을 들 수 있다.
또한, 접착제층 형성용 용액의 점도는 상술한 관점이나 형성 방법에 따라 적절하게 선택되지만, 예를 들면 20 ℃에서 10 내지 30,000 MPaㆍS 정도로 할 수 있다. 롤 코터를 사용하는 경우, 접착제층 형성용 용액의 점도는 100 내지 1,000 MPaㆍS 정도가 바람직하다. 또한, 용제 배출량의 감소에 의해 환경 오염의 방지나 생산 속도를 향상시킨다는 관점에서, 접착제층 형성용 용액의 고형분 농도는 용액 전량을 기준으로서 20 질량％ 이상이 바람직하고, 25 질량％ 이상이 보다 바람직하다.
접착제층 형성용 용액의 유연은, 롤 코터, 나이프 코터, 키스 코터, 커튼 코터, 분무 등의 방법에 의해 행할 수 있다.
가열에 의해 용제를 제거하는 조건으로서는, 접착제의 경화 촉진을 억제하거나 생산 효율의 관점에서 온도 70 내지 130 ℃에서 3 내지 30분간 가열하는 것이 바람직하다.
상기 제2 도전체 접속용 부재의 제조 방법은 특히 금속박의 한쪽 면에 접착제층을 형성할 때 바람직하고, 공정이 간편하기 때문에 경제적으로 유리하다.
또한, 제3 도전체 접속용 부재의 제조 방법으로서, 금속박의 적어도 한쪽 면에 상기 돌기를 형성한 후, 금속박의 상기 돌기가 형성되어 있는 면 상에 접착제 필름을 라미네이트하거나, 또는 접착제와 용제를 포함하는 접착제층 형성용 용액을 유연하여 가열에 의해 용제를 제거함으로써 제1 접착제층을 형성하고, 상기 제1 접 착제층 상에 접착제 필름을 라미네이트하거나, 또는 접착제와 용제를 포함하는 접착제층 형성용 용액을 유연하여 가열에 의해 용제를 제거함으로써 제2 접착제층을 형성하여, 제1 접착제층 및 제2 접착제층으로 이루어지는 접착제층을 형성하는 공정을 포함하는 방법을 들 수 있다. 이 방법에 따르면, 제2 접착제층을 예를 들면 두께 D의 접착제 필름을 라미네이트함으로써 형성하거나, 또는 접착제층 형성용 용액을 유연하여 건조 후의 두께가 D가 되도록 형성함으로써, 돌기 (2)의 정부로부터 접착제층의 표면까지의 거리 D를 보다 정확하게 조정하는 것이 가능해진다.
이어서, 본 실시 형태의 도전체 접속용 부재를 사용한 도전체의 접속 구조에 대하여 설명한다.
도 8 내지 10은, 본 실시 형태의 도전체 접속용 부재를 도전체에 접속하여 이루어지는 접속 구조를 나타내는 단면 모식도이다. 도 8 내지 10에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 접속 구조에 있어서는 주로 접속시의 가열 가압에 의해 도전체 접속용 부재의 돌기 (2)가 도전성 피착체(도전체) (4)와 직접 접촉함으로써, 금속박 (1)과 도전체 (4)의 도통이 얻어진다. 즉, 본 실시 형태의 접속 구조는, 도전체 접속용 부재의 금속박 (1) 표면의 돌기 (2)가 도전체 (4)와 접촉하고, 접착제층 (3)에 의해 고정되어 이루어지는 접속 구조이다. 돌기 (2)와 도전체 (4)의 접촉에 의해 얻어진 도전성은, 접착제층 (3)의 접착력이나 경화 수축력 등에 의해 고정 유지된다. 접착제층 (3)이 예를 들면 경화성 수지를 포함하는 것인 경우, 도 8 내지 10에서의 접착제층 (3)은 경화될 수도 있다.
또한, 도 10에 나타낸 접속 구조에서는, 접착제층 (3)이 도전 입자 (5)를 함 유하고 있다. 이 경우, 돌기 (2)와 도전체 (4)가 직접 접촉하여 금속박 (1)과 도전체 (4)가 도통하고 있을 뿐만 아니라, 부분적으로 돌기 (2)와 도전체 (4) 사이에 도전 입자 (5)가 개재하고, 이 도전 입자 (5)를 통해 금속박 (1)과 도전체 (4)가 도통하고 있다. 그 때문에, 돌기 (2)와 도전체 (4)의 접촉점 뿐만 아니라 도전 입자 (5)에 의한 접촉점이 증가하고, 보다 저 저항이면서도 접속 신뢰성이 높은 접속 구조를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 접속 구조에 있어서, 도전체 (4)의 금속박 (1)과 접속되는 면은 표면 조도를 갖고 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 돌기 (2)와 도전체 (4)의 접촉점이 증가하고, 보다 저 저항이면서도 접속 신뢰성이 높은 접속 구조를 얻을 수 있다.
이어서, 본 실시 형태의 도전체 접속용 부재를 사용하는 도전체의 접속 방법에 대하여 설명한다.
제1 실시 형태에 따른 도전체의 접속 방법은, 금속박 (1)의 양면에 돌기 (2) 및 접착제층 (3)을 갖는 도전체 접속용 부재를 사용하여 서로 떨어져 있는 제1 도전체와 제2 도전체를 전기적으로 접속하는 방법이며, 도전체 접속용 부재의 일부와 제1 도전체를 대향 배치하고, 이들을 가열 가압하여 금속박 (1)과 제1 도전체를 전기적으로 접속함과 동시에 접착하는 제1 단계와, 도전체 접속용 부재의 다른 부분과 제2 도전체를 대향 배치하고, 이들을 가열 가압하여 금속박 (1)과 제2 도전체를 전기적으로 접속함과 동시에 접착하는 제2 단계를 갖는다. 이에 따라, 제1 도전체와 제2 도전체가 도전체에 접착된 금속박 (1)을 통해 전기적으로 접속된다. 본 실 시 형태의 도전체의 접속 방법은, 예를 들면 태양 전지셀끼리를 복수개 직렬로 접속하는 데 바람직하다.
또한, 상기한 제1 단계 및 제2 단계는 동시에 행할 수도 있고, 제1 단계, 제2 단계의 순서 또는 그 반대의 순서로 행할 수도 있다. 또한, 상기 제2 단계에서 제2 도전체와 접속하는 도전체 접속용 부재의 면은, 제1 도전체와 접속하는 도전체 접속용 부재의 면과 동일한 면일 수도 있다. 이 경우, 예를 들면, 태양 전지셀끼리를 복수개 병렬로 접속하는 경우 등에 바람직하다.
또한, 제2 실시 형태에 따른 도전체의 접속 방법은, 금속박 (1)의 한쪽 면에만 돌기 (2) 및 접착제층 (3)을 갖는 도전체 접속용 부재를 사용하여 서로 떨어져 있는 제1 도전체와 제2 도전체를 전기적으로 접속하는 방법이며, 도전체 접속용 부재의 일부와 제1 도전체를 도전체 접속용 부재의 돌기 (2)를 갖는 면과 제1 도전체를 대향 배치하고, 이들을 가열 가압하여 금속박 (1)과 제1 도전체를 전기적으로 접속함과 동시에 접착하는 제1 단계와, 도전체 접속용 부재의 다른 부분과 제2 도전체를 도전체 접속용 부재의 돌기 (2)를 갖는 면과 제2 도전체를 대향 배치하고, 이들을 가열 가압하여 금속박 (1)과 제2 도전체를 전기적으로 접속함과 동시에 접착하는 제2 단계를 갖는다. 이에 따라, 제1 도전체와 제2 도전체가 도전체에 접착된 금속박 (1)을 통해 전기적으로 접속된다. 또한, 상기한 제1 단계 및 제2 단계는 동시에 행할 수도 있고, 제1 단계, 제2 단계의 순서 또는 그 반대의 순서로 행할 수도 있다. 본 실시 형태의 도전체의 접속 방법은, 예를 들면, 태양 전지셀끼리를 복수개 병렬로 접속하는 경우 등에 바람직하다.
상기한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 따른 도전체의 접속 방법에서의 도전체로서는, 예를 들면 태양 전지셀의 버스 전극, 전자파 실드의 실드 배선이나 어스 전극, 쇼트 모드 용도의 반도체 전극이나 디스플레이 전극 등을 들 수 있다.
태양 전지셀의 버스 전극으로서는, 전기적 도통을 얻을 수 있는 공지된 재질로서 일반적인 은을 함유한 유리 페이스트나 접착제 수지에 각종 도전 입자를 분산시킨 은 페이스트, 금 페이스트, 카본 페이스트, 니켈 페이스트, 알루미늄 페이스트 및 소성이나 증착에 의해 형성되는 ITO 등을 들 수 있지만, 내열성, 도전성, 안정성, 비용의 관점에서 은을 함유한 유리 페이스트 전극이 바람직하게 사용된다. 또한, 태양 전지셀의 경우, Si의 단결정, 다결정, 비결정 중 적어도 하나 이상으로 이루어지는 반도체 기판 상에, 스크린 인쇄 등에 의해 Ag 전극과 Al 전극이 각각 설치되는 것이 중요하다. 이 때, 전극 표면은 일반적으로 3 내지 30 ㎛의 요철을 갖고 있는 경우가 있다. 특히, 태양 전지셀에 형성되는 전극은, 십점 평균 조도 Rz가 2 내지 18 ㎛로 거친 경우가 많다.
또한, 전극면의 조도는, KEYENCES사 제조의 초침도 형상 측정 현미경(상품명: VK-8510)을 사용하여 관찰하고, 화상 계측ㆍ해석 소프트를 사용하여 JIS B0601-1994에 준거하여 십점 평균 표면 조도 Rz 및 최대 높이 Ry로서 산출한 것이다.
가열 온도 및 가압 압력의 조건은, 금속박 (1)과 도전체 (4) 사이의 전기적 접속을 확보할 수 있으며, 도전체 (4) 및 금속박 (1)이 접착제층 (3)에 의해 접착되는 범위이면 특별히 제한되지 않는다. 또한, 이 가압 및 가열의 다양한 조건은, 사용하는 용도, 접착제층 (3) 중의 각 성분, 도전체 (4)가 설치되어 있는 기재의 재료 등에 따라 적절하게 선택된다. 예를 들면, 접착제층 (3)이 열경화성 수지를 포함하는 것인 경우, 가열 온도는 열경화성 수지가 경화되는 온도인 것이 바람직하다. 또한, 가압 압력은 도전체 (4) 및 금속박 (1) 사이가 충분히 밀착되고, 도전체 (4)나 금속박 (1) 등이 손상되지 않는 범위인 것이 바람직하다. 또한, 가열ㆍ가압 시간은, 도전체 (4)가 설치되어 있는 기재 등에 지나치게 열이 전반(傳搬)되어, 이들의 재료가 손상되거나 변질되지 않는 시간인 것이 바람직하다. 구체적으로, 가압 압력은 0.1 MPa 내지 10 MPa, 가열 온도는 100 ℃ 내지 220 ℃, 가열 가압 시간은 60초 이하가 바람직하다. 또한, 이들 조건은, 저압, 저온, 단시간인 것이 보다 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 실시 형태의 도전체 접속용 부재는, 태양 전지셀끼리를 복수개 직렬 및/또는 병렬로 접속하기 위한 접속 부재로서 바람직하다. 태양 전지는, 태양 전지셀을 복수개 직렬 및/또는 병렬로 접속하고, 내환경성을 위해 강화 유리 등에 끼워 간극이 투명성이 있는 수지에 의해 매립된 외부 단자를 구비한 태양 전지 모듈로서 사용된다.
이 때, 도 8 내지 10에서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 도전체 접속용 부재의 돌기부 (2)가 도전체 (4)(셀 전극)와 접촉하거나, 또는 도전 입자 (5)를 개재하여 태양 전지셀끼리 전기적으로 접속하는 것이 가능해진다.
여기서, 도 11은, 본 실시 형태의 태양 전지 모듈의 주요부를 나타내는 모식도이고, 복수의 태양 전지셀이 서로 배선 접속된 구조의 개략도를 나타내고 있다. 도 11(a)는 태양 전지 모듈의 표면측을 나타내고, 도 11(b)는 이면측을 나타내고, 도 11(c)는 측면측을 나타낸다.
도 11(a) 내지 (c)에 나타낸 바와 같이, 태양 전지 모듈 (100)은 반도체 웨이퍼 (11)의 표면측에 그리드 전극 (12) 및 버스 전극(표면 전극) (14a)가, 이면측에 이면 전극 (13) 및 버스 전극(표면 전극) (14b)가 각각 형성된 태양 전지셀이 배선 부재 (10a)에 의해 복수개 서로 접속되어 있다. 또한, 배선 부재 (10a)의 한쪽 단부가 표면 전극으로서의 버스 전극 (14a)와, 다른쪽 단부가 표면 전극으로서의 버스 전극 (14b)와 접속되어 있다. 또한, 배선 부재 (10a)는, 도전성 접속용 부재 (10)을 사용하여 설치된 것이다. 구체적으로는, 도전성 접속용 부재 (10)의 한쪽 단부측을 버스 전극 (14a) 상에 대향 배치하고, 이들을 대향 방향으로 가열 가압하고, 도전성 접속용 부재 (10)의 다른쪽 단부측을 버스 전극 (14b) 상에 대향 배치하고, 이들을 대향 방향으로 가열 가압함으로써 배선 부재 (10a)가 설치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 금속박 (1) 및 버스 전극 (14a), 금속박 (1) 및 버스 전극 (14b)가 도전 입자를 개재하여 접속될 수도 있다.
또한, 도 12는, 도 11(c)에 나타낸 태양 전지 모듈의 VII-VII선에 따른 단면도이다. 또한, 도 12에는 반도체 웨이퍼 (11)의 표면측만을 나타내고, 이면측의 구성에 대하여 생략하였다. 본 실시 형태의 태양 전지 모듈은, 도전성 접속용 부재 (10)의 한쪽 단부측을 버스 전극 (14a) 상에 배치하여 가열 가압하는 공정을 거쳐서 제조되고 있으며, 금속박 (1) 및 버스 전극 (14a)가 전기적으로 접속됨과 동 시에, 금속박 (1) 및 버스 전극 (14a)가 접착제층 (3)의 경화물 (3a)에 의해 접착된 구조를 갖고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 금속박 (1)의 버스 전극 (14a)와 접하는 면 이외의 부분이 접착제의 경화물(바람직하게는 수지)에 의해 피복되어 있다. 구체적으로는, 금속박 (1)의 버스 전극 (14a)와 접하는 면의 반대측면은, 접착제층 (3)의 경화물 (3a)에 의해 피복되고, 금속박 (1)의 측면은 접속시의 가열 가압에서 비어져 나온 접착제(잉여 접착제)의 경화물 (15)에 의해 피복되어 있다. 이러한 구조에 따르면, 금속박과 다른 도전 부재의 접촉에 의한 전기적인 단락(쇼트)을 유효하게 방지할 수 있으며, 금속박의 부식을 방지할 수 있기 때문에 금속박의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태와 같이 도전성 접속용 부재 (10)이 테이프상인 경우, 부재의 폭이 길이 방향에 비해 매우 작기 때문에 금속박의 측면 방향으로 접착제가 비어져 나오는 것을 많게 할 수 있으며, 접속부의 강도를 보강하는 효과가 얻어지기 쉽다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기실시 형태로 한정되지 않는다. 본 발명은, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.
본 발명의 도전체 접속용 부재는, 상술한 태양 전지를 제조할 때 뿐만 아니라, 예를 들면 전자파 실드, 탄탈 콘덴서 등의 쇼트 모드, 알루미늄 전해 콘덴서, 세라믹 콘덴서, 파워 트랜지스터, 각종 센서, MEMS 관련 재료, 디스플레이 재료의 인출 배선 부재 등을 제조할 때에도 바람직하게 사용할 수 있다.
이하, 실시예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되지 않는다.
(실시예 1)
(1) 접착제 부착 금속박 테이프(도전체 접속용 부재)의 제조
필름 형성재로서의 페녹시 수지(Inchem사 제조, 상품명: PKHA, 분자량 25,000, 고분자량 에폭시 수지) 500 g 및 에폭시 수지(닛본 가야꾸 가부시끼가이샤 제조, 상품명: EPPN, 다관능 글리시딜에테르형 에폭시 수지) 200 g을 아세트산에틸1750 g에 용해하여, 용액을 얻었다. 이어서, 잠재성 경화제로서의 이미다졸계 마이크로 캡슐을 액상 에폭시 수지에 분산시킨 마스터 배치형 경화제(아사히 가세이 고교 가부시끼가이샤 제조, 상품명: 노바큐어, 평균 입경 2 ㎛) 50 g을 상기 용액에 첨가하여, 고형분 30 질량％의 접착제층 형성용 도포액을 얻었다.
이어서, 상기 접착제층 형성용 도포액을 세퍼레이터(박리 처리한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름) 상에 도포하고, 110 ℃에서 10분간 건조하여 접착제층을 형성하였다. 이에 따라, 접착제층의 두께가 200 ㎛인 접착제 필름을 얻었다.
이어서, 두께 75 ㎛의 양면에 하기 표 1에 나타낸 돌기를 형성한 압연 동박(도 1에 나타낸 바와 같은 반구상의 단면을 갖는 돌기가 도 7과 같은 파상으로 연속적으로 형성되어 있고, 돌기의 기부 단면 직경(단축 직경) 500 ㎛, 돌기의 높이 (H) 0.5 ㎜, 인접하는 돌기의 중심점 간격 (L) 1.5 ㎜)의 양면에 상기 접착제 필름을 롤 코터를 사용하여, 롤 사이에서 70 ℃로 가열하면서 라미네이트하여 적층체를 얻었다. 본 예에서는, 금속박으로의 돌기의 형성을 접착제층의 형성 전에 행하였기 때문에, 일정 조건의 돌기를 사전에 준비하는 것이 가능하였다. 또한, 세퍼레이터를 박리한 후, 접착제층의 표면은 평활화되어 있다는 것이 확인되었다. 또한, 접착제층은 돌기를 매립하고 있으며, 돌기의 정부로부터 접착제층의 표면까지의 거리는 15 ㎛였다. 또한, 이 적층체에서, 접착제층의 활성 온도는 120 ℃였다.
그 후, 상기 적층체를 접착제층 상에 세퍼레이터로서 폴리에틸렌 필름을 롤상으로 권취하여, 권취물을 얻었다. 이 권취물을 폭 2.0 ㎜로 재단함으로써, 접착제 부착 금속박 테이프를 얻었다.
(2) 접착제 부착 금속박 테이프를 사용한 태양 전지셀의 접속
실리콘 웨이퍼의 표면 상에, 은 유리 페이스트로 형성되는 표면 전극(폭 2 ㎜×길이 15 ㎝, 십점 평균 표면 조도 Rz: 12 ㎛, 최대 높이 Ry: 13 ㎛)을 설치한 태양 전지셀(두께: 150 ㎛, 크기 15 ㎝×15 ㎝)을 준비하였다.
이어서, 상기에서 얻어진 접착제 부착 금속박 테이프를 태양 전지셀의 표면 전극에 위치 정렬하고, 압착 툴(장치명: AC-S300, 닛까 세쯔비 엔지니어링사 제조)을 사용하여 170 ℃, 2 MPa, 20초로 가열 가압함으로써 접착을 행하였다. 이렇게 하여, 태양 전지셀의 표면 전극에 동박에 의한 배선 부재가 도전성 접착 필름을 통해 접속된 접속 구조를 얻었다.
(실시예 2)
접착제층 형성용 도포액에 입경 분포폭이 1 내지 15 ㎛(평균 입경: 7 ㎛)인 밤송이 형상의 Ni 분말을 2 부피％ 첨가한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 접착제 부착 금속박 테이프를 얻었다. 이어서, 이 접착제 부착 금속박 테이프를 사용하여, 실시예 1과 동일하게 하여 접속 구조를 얻었다. 또한, 첨가한 도전 입자는 입경의 균일화 처리가 행해지지 않은 것이며, 상기한 바와 같이 넓은 입경 분포를 갖는 것이다.
(실시예 3)
금속박으로서, 두께 35 ㎛의 한쪽 면에 하기 표 1에 나타낸 돌기를 형성한 압연 동박(도 3에 나타낸 바와 같은 사다리꼴 형상의 돌기가 도 6과 같은 격자상으로 형성되어 있고, 돌기의 기부 단면은 한 변이 1 ㎜인 정사각형이고, 정부 단면은 한 변 500 ㎛의 정사각형인 사다리꼴, 돌기의 높이 (H) 0.1 ㎜, 인접하는 돌기의 중심점 간격 (L) 1.3 ㎜)을 사용하여, 이 동박의 돌기 형성면에 접착제층의 두께를 80 ㎛로 한 접착제 필름을 라미네이트한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 접착제 부착 금속박 테이프를 얻었다. 또한, 접착제층은 돌기를 매립하고 있으며, 돌기의 정부로부터 접착제층의 표면까지의 거리는 5 ㎛였다.
이어서, 이 접착제 부착 금속박 테이프를 표면 전극 상에 돌기 형성면과 표면 전극이 대향하도록 위치 정렬하고, 실시예 1과 동일하게 하여 접속 구조를 얻었다.
(실시예 4)
실시예 3과 동일한 압연 동박을 준비하였다. 이 동박의 돌기 형성면에, 롤코터를 사용하여 실시예 1의 접착제층 형성용 도포액을 유연하고, 110 ℃에서 5분간 건조하였다. 상기 건조시, 고온에 의해 도막이 금속박의 돌기부로부터 기저부 (오목부)로 유연되고, 용제가 건조 제거됨으로써 도막의 표면이 평활해졌다. 이렇게 하여, 금속박 상에 평활한 표면을 갖는 접착제층이 형성된 적층체를 얻었다.
이어서, 상기 적층체를 접착제층 상에 세퍼레이터로서 폴리에틸렌 필름을 롤상으로 권취하고, 실시예 1과 동일하게 하여 권취물을 얻었다. 이 방법에서는, 금속박과 접착제층의 계면에 먼지 등의 이물질 혼입 방지가 가능하였다. 또한, 이 방법에서는, 접착제층 형성용 도포액의 도포시에 롤갭을 변경하거나 접착제층 형성용 도포액의 고형분 농도를 변경함으로써, 접착제층의 두께를 조정하는 것이 용이하고, 미세한 사양에 대응이 가능하였다. 또한, 본 실시예에서의 접착제층은 돌기를 매립하고, 돌기의 정부로부터 접착제층의 표면까지의 거리가 5 ㎛가 되도록 설치하였다.
이어서, 이 접착제 부착 금속박 테이프를 표면 전극 상에 돌기 형성면과 표면 전극이 대향하도록 위치 정렬하고, 실시예 1과 동일하게 하여 접속 구조를 얻었다.
(실시예 5)
금속박 표면에 형성하는 돌기에 대하여, 인접하는 돌기의 중심점 간격 (L)을 3 ㎜, 돌기의 높이 (H)를 1 ㎜로 변경한 것 이외에는, 실시예 4와 동일하게 하여 접착제 부착 금속박 테이프를 얻었다. 이어서, 이 접착제 부착 금속박 테이프를 사용하여, 실시예 1과 동일하게 하여 접속 구조를 얻었다. 또한, 접착제층은 돌기를 매립하고, 돌기의 정부로부터 접착제층의 표면까지의 거리가 12 ㎛가 되도록 설치하였다.
(실시예 6)
금속박을 두께 50 ㎛의 알루미늄박으로 변경한 것 이외에는, 실시예 5와 동일하게 하여 접착제 부착 금속박 테이프를 얻었다. 이어서, 이 접착제 부착 금속박 테이프를 사용하여, 실시예 1과 동일하게 하여 접속 구조를 얻었다. 또한, 알루미늄박이 비교적 연질이기 때문에, 돌기의 형성이 용이하였다. 또한, 접착제층은 돌기를 매립하고, 돌기의 정부로부터 접착제층의 표면까지의 거리가 12 ㎛가 되도록 설치하였다.
(비교예 1)
금속박으로서 돌기 형성 전의 두께가 35 ㎛인 압연 동박을 그대로 사용하고, 그 한쪽 면에 접착제층을 형성한 것 이외에는, 실시예 3과 동일하게 하여 접착제 부착 금속박 테이프를 얻었다. 또한, 이 접착제 부착 금속박 테이프를 사용한 것 이외에는, 실시예 3과 동일하게 하여 접속 구조를 얻었다.
(비교예 2)
접착제층의 두께를 40 ㎛로 한 접착제 필름을 사용한 것 이외에는, 실시예 3과 동일하게 하여 접착제 부착 금속박 테이프를 얻었다. 또한, 접착제층은 돌기를 매립하고 있지 않았으며, 금속박의 저부(底部)로부터 접착제층의 표면까지의 거리가 40 ㎛였다. 또한, 돌기의 상부는 노출되어 있었다.
<평가>
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 2의 접속 구조에 대하여, 델타 F.F.를 하기와 같이 하여 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[델타 F.F.]
얻어진 접속 구조의 IV 곡선을, 솔라 시뮬레이터(와콤 덴소샤 제조, 상품명: WXS-155S-10, AM: 1.5 G)를 사용하여 측정하였다. 또한, 접속 구조를 85 ℃, 85 ％RH의 고온고습 분위기하에 1500 시간 동안 정치한 후, 마찬가지로 IV 곡선을 측정하였다. 각각의 IV 곡선으로부터 F.F를 각각 도출하고, 고온고습 분위기하에 정치하기 전의 F.F로부터 고온고습 조건하에 정치한 후의 F.F.를 뺀 값인 [F.F.(0 h)-F.F.(1500 h)]를 델타(F.F.)로 하고, 이것을 평가 지표로서 사용하였다. 또한, 일반적으로 델타(F.F.)의 값이 0.2 이하이면 접속 신뢰성이 양호하다고 판단된다.
[접속 구조의 제조 수율, 접착제층 성형성 및 금속박 테이프 성형성의 평가]
상기 실시예 1 내지 6에 대하여, 접속 구조의 제조 수율, 접착제층 성형성 및 금속박 테이프 성형성에 대해서도 평가하였다. 실시예 1 내지 6 모두 접속 구조의 제조 수율, 접착제층 성형성 및 금속박 테이프 성형성이 양호하였다. 또한, 실시예 1 내지 6에서는, 접속 온도가 종래의 땜납 접속 온도(240 ℃)보다 저온(170 ℃)에서 가능하고, 기판의 변형도 관찰되지 않았다. 또한, 실시예 1 내지 6의 접속 구조는, 모두 도전성 및 접착성이 양호하였다. 한편, 비교예 1에서는 금속박이 돌기를 갖고 있지 않기 때문에, 금속 돌기와 표면 전극의 접촉이 곤란하고, 도전성이 얻어지지 않았다. 또한, 비교예 2에서는, 돌기의 거의 상반분이 노출되어 있기 때문에, 초기의 도전성은 양호하지만 델타(F.F.)의 값이 실용상 크게 곤란하였다. 그 요인으로서는, 금속박과 표면 전극의 접착이 불충분하기 때문이라고 생각된다.
Figure 112009041574868-pct00002
이상의 결과로부터 분명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 땜납의 대체로서 태양 전지셀에 대한 열적 손상을 감소시키고, 고신뢰성을 갖는 태양 전지셀끼리를 가열 가압에 의해 전기적으로 도통시키기 위한 접착제 부착 금속박 테이프(도전체 접속용 부재) 및 그의 제조 방법, 및 상기 접착제 부착 금속박 테이프를 사용한 접속 구조 및 태양 전지를 제공할 수 있다.
본 발명의 접착제 부착 금속박 테이프에 따르면 전극과 배선 부재의 접속을 접착제에 의해 행할 수 있으며, 접속 온도를 200 ℃ 이하로 저온화하는 것이 가능하고, 기판의 변형이 발생하기 어렵다. 또한, 테이프상인 접착제층은 금속박의 돌기를 매립하고, 금속박과 반대측의 면이 평활하게 형성되어 있기 때문에, 두께를 제어하기 쉽다. 또한, 피착체의 표면 상태도 고려하여 접착제층의 두께 설정이 가능하고, 접속 공정도 전극과 배선 부재를 접착제로 접속하는 하나의 공정 뿐이기 때문에, 매우 효율적인 접속이 가능해진다.
본 발명에 따르면, 서로 떨어져 있는 도전체끼리를 전기적으로 접속하는 경우의 접속 공정의 간략화를 도모할 수 있음과 동시에, 우수한 접속 신뢰성을 얻는 것을 가능하게 하는 도전체 접속용 부재 및 그의 제조 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 우수한 생산성과 높은 접속 신뢰성을 양립할 수 있는 접속 구조 및 태양 전지 모듈을 제공할 수 있다.

Claims (28)

  1. 금속박의 한쪽면 상에 접착제층이 형성되어 이루어지는 도전체 접속용 부재이며,
    상기 금속박은 상기 접착제층이 형성되어 있는 면에 상기 금속박과 일체화되고 기부와 정부를 갖는 실질적으로 높이가 동일한 복수의 돌기를 갖고, 상기 접착제층이 형성되어 있는 면과는 반대측의 면이 평활하고,
    상기 접착제층은 상기 돌기를 매립하고, 상기 금속박과 반대측의 표면이 실질적으로 평활하게 형성되어 있는, 태양전지셀끼리를 접속시키기 위해 사용되는 도전체 접속용 부재.
  2. 금속박의 양면 상에 접착제층이 형성되어 이루어지는 도전체 접속용 부재이며,
    상기 금속박은 상기 접착제층이 형성되어 있는 양면에 상기 금속박과 일체화되고 기부와 정부를 갖는 실질적으로 높이가 동일한 복수의 돌기를 갖고,
    상기 접착제층은 상기 돌기를 매립하고, 상기 금속박과 반대측의 표면이 실질적으로 평활하게 형성되어 있는, 태양전지셀끼리를 접속시키기 위해 사용되는 도전체 접속용 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌기의 정부로부터 상기 접착제층의 상기 표면까지의 거리가 20 ㎛ 이하이고, 도전체에 가열 가압에 의해 접속된 경우, 상기 금속박과 상기 도전체 사이에서 전기적으로 도통 가능한 도전체 접속용 부재.
  4. 제3항에 있어서, 상기 돌기의 정부로부터 상기 접착제층의 상기 표면까지의 거리가 15 ㎛ 이하인 도전체 접속용 부재.
  5. 제3항에 있어서, 상기 돌기의 정부로부터 상기 접착제층의 상기 표면까지의 거리가 12 ㎛ 이하인 도전체 접속용 부재.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌기의 높이가 20 내지 5000 ㎛인 도전체 접속용 부재.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌기는 기부의 단면적보다 정부의 단면적이 작은 형상을 갖고, 인접하는 돌기 정부의 중심점 간격 L이 0.1 내지 5 ㎜의 범위 내가 되도록 규칙적으로 배열되어 있는 도전체 접속용 부재.
  8. 제7항에 있어서, 상기 돌기의 높이는 상기 중심점 간격 L 미만인 도전체 접속용 부재.
  9. 제7항에 있어서, 상기 중심점 간격 L이 0.2 내지 3 mm인 도전체 접속용 부재.
  10. 제7항에 있어서, 상기 중심점 간격 L이 0.3 내지 2 mm인 도전체 접속용 부재.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌기는, 상기 돌기를 상기 금속박의 두께 방향으로 수직인 면으로 절단한 경우에 상기 기부로부터 상기 정부에 걸쳐서 단면적이 작아지는 형상을 가지고 있는 도전체 접속용 부재.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌기의 높이는 ±20 ％ 이내의 오차를 갖는 도전체 접속용 부재.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌기의 높이는 ±15 ％ 이내의 오차를 갖는 도전체 접속용 부재.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속박이 Cu, Ag, Au, Fe, Ni, Pb, Zn, Co, Ti, Mg, Sn 및 Al로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속을 포함하는 것인 도전체 접속용 부재.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접착제층이 잠재성 경화제를 함유하는 열경화성의 접착제 조성물로 이루어지는 층인 도전체 접속용 부재.
  16. 제15항에 있어서, 상기 접착제층이 에폭시 수지를 포함하는 도전체 접속용 부재.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접착제층이 도전 입자를 함유하는 접착제 조성물로 이루어지는 층이고, 상기 도전 입자의 평균 입경이 상기 금속박의 상기 돌기의 높이 이하인 도전체 접속용 부재.
  18. 제1항에 있어서, 태양 전지셀끼리를 복수개 병렬로 접속하기 위해 사용되는 도전체 접속용 부재.
  19. 제2항에 있어서, 태양 전지셀끼리를 복수개 직렬; 또는 병렬; 또는 직렬 및 병렬로 접속하기 위해 사용되는 도전체 접속용 부재.
  20. 제1항 또는 제2항에 기재된 도전체 접속용 부재의 제조 방법이며,
    상기 금속박의 적어도 한쪽면에 상기 돌기를 형성한 후, 상기 금속박의 상기 돌기가 형성되어 있는 면 상에 접착제 필름을 라미네이트하여 상기 접착제층을 형성하는 공정을 포함하는, 도전체 접속용 부재의 제조 방법.
  21. 제1항 또는 제2항에 기재된 도전체 접속용 부재의 제조 방법이며,
    상기 금속박의 적어도 한쪽면에 상기 돌기를 형성한 후, 상기 금속박의 상기 돌기가 형성되어 있는 면 상에 접착제와 용제를 포함하는 접착제층 형성용 용액을 유연하고, 가열에 의해 상기 용제를 제거하여 상기 접착제층을 형성하는 공정을 포함하는, 도전체 접속용 부재의 제조 방법.
  22. 제1항 또는 제2항에 기재된 도전체 접속용 부재의 제조 방법이며,
    상기 금속박의 적어도 한쪽면에 상기 돌기를 형성한 후, 상기 금속박의 상기 돌기가 형성되어 있는 면 상에 접착제 필름을 라미네이트하거나, 또는 접착제와 용제를 포함하는 접착제층 형성용 용액을 유연하여 가열에 의해 용제를 제거함으로써 제1 접착제층을 형성하고, 상기 제1 접착제층 상에 접착제 필름을 라미네이트하거나, 또는 접착제와 용제를 포함하는 접착제층 형성용 용액을 유연하여 가열에 의해 용제를 제거함으로써 제2 접착제층을 형성하여, 상기 제1 접착제층 및 상기 제2 접착제층으로 이루어지는 상기 접착제층을 형성하는 공정을 포함하는, 도전체 접속용 부재의 제조 방법.
  23. 제1항 또는 제2항에 기재된 도전체 접속용 부재와 도전체를, 상기 도전체 접속용 부재에서의 상기 금속박의 상기 돌기가 형성되어 있는 면과 상기 도전체가 상기 접착제층을 통해 대향하도록 배치하고, 이들을 가열 가압함으로써 얻어지는, 상기 금속박과 상기 도전체가 전기적으로 접속되고 있음과 동시에 접착된 접속 구조.
  24. 제23항에 있어서, 상기 도전체의 상기 금속박과 접속되는 면이 표면 조도를 갖고,
    상기 도전체의 표면 조도부의 돌기와 상기 금속박의 상기 돌기가 접촉하고 있는 접속 구조.
  25. 제23항에 있어서, 상기 접착제층이 도전 입자를 함유하고,
    상기 도전체와 상기 금속박이 상기 도전 입자를 통해 전기적으로 접속되어 있는 접속 구조.
  26. 표면 전극을 갖는 복수의 태양 전지셀을 구비하는 태양 전지 모듈이며,
    상기 태양 전지셀끼리가 상기 표면 전극에 접착 부재로 접착된 금속박을 통해 전기적으로 접속되어 있고,
    상기 금속박이 제1항 또는 제2항에 기재된 도전체 접속용 부재에 의해 설치되어 있으며,
    상기 금속박의 상기 표면 전극과 접하는 면이 상기 돌기가 형성되어 있는 면인 태양 전지 모듈.
  27. 제26항에 있어서, 상기 접착 부재가 도전 입자를 함유하고,
    상기 표면 전극과 상기 금속박이 상기 도전 입자를 통해 전기적으로 접속되어 있는 태양 전지 모듈.
  28. 제26항에 있어서, 상기 표면 전극의 상기 금속박과 접속되는 면이 표면 조도를 갖고,
    상기 표면 전극의 표면 조도부의 돌기와 상기 금속박의 상기 돌기가 접촉하여 전기적인 접속부가 형성되어 있으며,
    상기 금속박에서 상기 전기적인 접속부 이외의 부분은 실질적으로 상기 접착 부재로 피복되어 있는 태양 전지 모듈.
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