JPH02113584A - 曲げても性能の劣化しない薄膜集積回路の製造方法 - Google Patents

曲げても性能の劣化しない薄膜集積回路の製造方法

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JPH02113584A
JPH02113584A JP1212020A JP21202089A JPH02113584A JP H02113584 A JPH02113584 A JP H02113584A JP 1212020 A JP1212020 A JP 1212020A JP 21202089 A JP21202089 A JP 21202089A JP H02113584 A JPH02113584 A JP H02113584A
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thickness
integrated circuit
tape
substrate
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JP1212020A
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Robert P Wenz
ロバート　ポール　ウェンツ
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3M Co
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Minnesota Mining and Manufacturing Co
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は一般的には集積回路の製造にＩ！１′する。
特にこの発明は回路が曲げられた時に、半導体層の上の
応力を防ぐための可撓性薄膜集積回路の製造方法である
。
８Ｉ積回路は周知で、数多くの既知の技術のどれを用い
ても製造できる。例えば薄膜太陽電池は、グ０−Ａ［析
出及び０−ルツウロールプロセス（ｒｏｌｌ　ｔｏ　ｒ
ｏｌｌ　ｐｒｏｃｅｓｉｎｇ）技術を用いて可撓性基盤
上に半導体層を析出させることによって安価に製造する
ことができる可撓性の、アルミニウム、ステンレス鋼、
タンタル、モリブデン、クロム、ポリイミド被覆ステン
レス鋼及びポリイミド基盤上の連続式ロールプロセスは
既知である。これらのＭ’ｌＡ上につくられた太陽電池
は可撓性であるので、それらは非平面物体に装着するこ
とができる。
この発明の瀉受入と同一人に譲渡された１９８・８年３
月８日出願の“軽量可充電バッテリー“のタイトルの明
細書、５ｅｒｉａｌ　　Ｎｏ、　０７　／　１６５　、
４８８に記載の実ｍｉ様中に、可撓性太陽電池が、それ
が周囲の光の中に置かれたときにバッテリーが再充電さ
れるように円筒表面に装着される、とある。
薄膜太陽電池は、それらの製造につづいて丸められると
き、撓められそして曲げられ又は非平面物体に応用され
る。可撓性太ｌｌ！電池の片面は圧縮力を受は一方反対
面は伸ばされ引張り力を受ける。
もし太陽電池の光電池装置を形成する領域又は層が引張
り又は圧縮を受ける場所にある場合は、その電気的及び
物理的特性は有害な影響を受ける可能性がある。半導体
材料中の接続間隔はこれらの力によって変化し又破壊さ
れる可＃、性のあることがわかる。この結果は太１１１
１Ｍ池の性能を減少する。
この発明は可撓性基盤、基盤上の半導体層及び半導体材
料の上の被ｉＩ層をもつタイプの集積回路の改善された
製造方法である。この改善は、可撓性基盤及び／又は被
覆層の厚さが、集積回路の中立面（応力／歪の中立面）
が半導体材料の層の近くに位置するようにＭ＊及び被覆
層の弾性係数の関数として選ばれることによって特徴づ
けられる。
集積回路が撓んだときの半導体材料の層上の有害な応力
はこれによって防止される。
この発明に従って製造された太Ｆｉ［池テープのストリ
ップ１０のような集積回路は一般的に第１図に示される
。太ｍ電池テープ１０は可撓性Ｍ盤３上につくられた薄
膜半導体光電池装置５を含む。
光１池装叙５の上面又は活性面、基盤３の反対面は光透
過性グレージング１によって被覆される。
接着剤１ｉ１２はグレイジング１を光電地袋ＷＩ５に結
合するために使うことができる。接着剤４は基盤３の下
側、光電池装置５の反対側に塗布される。
太陽電池テープ１０はそれによって多様の物品にとりつ
けることができる。製造中に、グレージング１、接着剤
！２及び４、及び１！！１３の厚さはそれらの屈げ弾性
係数又は弾性係数の関数として選択され、太陽電池テー
プ１０の中立面が光電池装置５が置かれる面に位置する
ようになされる。例えば’ｌＨ？ｔ’ｍ巻かれたり又は
非平面の物品に取りつけられたりするときのように、そ
の模の太陽電池テープ１０の屈曲は、従って光電池装置
５に最低量の応力を生じ、有害な屈曲起因の物理的及び
電気的影響が防止されるであろう。
ロールツーロールプロセスの間に化学蒸着を含む既知の
製造技術は、基１３の上に光電池装置５をつ（るのに使
うことができる。基盤３は意図する用途に対し適当な電
気的物理的特性をもつどんな可撓性基盤であってもよい
。薄いステンレス鋼のような電導性１！盤及びポリイミ
ドのような絶縁性基盤が普通債われる。ある実Ｍ態様に
おいては、光電地袋［５はポリイミド基盤上につくられ
たアモルファスシリコン装置である。透明グレイジング
１はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリニスデル、ポ
リ（チメル）メタクリレート （ＰＭＭＡ）　、エチルビニルアセテート又はブチルア
クリレートのような多岐に亘る既知の＾分子の太陽電池
被覆のどんなものであってもよい。
グレージング１は光電池装置５に適当な光学的電気的特
性をもつ既知の接着剤２のどれでも使って接合できる。
ある実ｍｓ様ではグレージング−の耐衝撃性ＰＭＭＡｌ
ｉ７がシリコーンベースの又はアクリルベースの接着剤
層２を用いて結合されている。他の実施態様（図示され
ていない）では、透明グレージング１は接着剤層２の必
要なしに光電地袋″ａ５に直接被覆され又は熱接合され
ることが可能である。接着剤４は適当な特性をもつ感圧
接着剤のような既知の接着剤のどんなものでもよい。
第１図に示ずように、透明グレイジング１、接着剤ｗＪ
２、基盤３、及び接着剤層４はすべて弾性係数又は曲げ
弾性係数Ｅ　１Ｅ２、Ｅ３、及びＥ　１及び厚さ１　１
１　　％ｔ３、及びｔ４によってそれぞれ特性づけられ
る。弾性係数はヤング率としても知られ、材料の剛ざの
尺度である。弾性係数Ｅ−Ｅ（即ちＥ　　、Ｅ　　、Ｅ
３及び／又はＥ４）は、組合せ材料が弾性的に挙動する
とき、応力とそれに対応する歪との比である。各種の材
料に対する代表的な又は特徴的な弾性係数を下表に示す
。
ステンレス鋼：　２．１１　Ｘ　１０６に！Ｊ／ａｓ２
ポリマー　　ニア０〜７Ｘ１０　Ｋｇ／α２ポリイミド
　：２．　ｌｌＸｌ０　　Ｋｇ／ｃａｔ２グレイジング
：７０〜７×１０　Ｋｇ／ｃＩＲ２この発明は、材料１
〜４（即ち材Ｆ１１．２．３及び／又は４）の組合わさ
れた層の厚さｔ１〜ｔ４　（［Ｉ］ちｔｌ、ｔ２、ｔ３
及び／又は１４）をそれらそれぞれの弾性係数Ｅ１〜Ｅ
４の関数として選ぶことによって、太陽電池テープが光
電池装置５の位置にその中立（応力／歪）平面又はモー
メントを置いて製造することができるという事実に基礎
をおいている。そのあとの太陽電池テープ１０の撓みが
、光１池装置５の反対側の材料１−４の層に引張り及び
圧縮力を与えたとしても、光電池装置の内部には何の応
力又は歪みも生じさせないであろう。光電潰裂′１１５
の電気的及び物理的特性は従って太陽電池テープが撓め
られ、曲げられ又は非平面対象物にマウントされた時で
も影響を受けないであろう。最適の効果は中立面が装置
５の平面に位置したときに達成されるが、利益はもし中
立面が単に光電潰裂Ｍ５の近くに位置した場合でも明ら
かに得られる。一般に、もし中立面が装置５の近く、太
１１電池テープ１０の総厚さ（［！装置ち厚さ１　−１
４の合計）２０％以内の距離であれば、顕著な利益が得
られる。
太陽電池テープ１０のような多層物体の中立面ｙは式１
に記載のモーメントの３ｇ！論を用いて位置ぎめされる 式１を用いて光電潰裂Ｎ５に関する太陽電池１０の中立
面ｙ（例えばｙ＝ｏ＝装置５の中心）は式２によって表
わされる。
ΣＥ　ｉｔｉ ここに　ｙ＝中立面の位置： Ｅｉ−［１ｉの弾性係数； ｔｉ謔１１１ｉの厚さ： ｙ　ｉ　＝Ｉｌ準点からのｗＪｉの中心の距離：Σは１
層にわたる合計を示す。
２″　　　憤 ｊ〉 式２は光電潰裂Ｂ５の厚さは厚さｔ１〜ｔ４のどれより
も極めて小さいという仮定に基いている。
というのは中立面ｙは光電池装置５の面、例えば接着剤
２と基盤３の層の間にあり、式２の分子はゼロでなけれ
ばならないからである。この関係は式３によって表わさ
れる。
式３を用いて、材料１〜４の層のｔ１〜ｔ４はそれらの
それぞれの弾性係数Ｅ１〜Ｅ４の関数として、太陽電池
テープ１０の中立面が光′Ｒ池装置５の面内におかれる
ように選ぶことができる。前述のような既知の製造技術
は、材料１〜４が選択された厚さｔ、〜ｔ４をそれぞれ
もつような太陽電池テープ１０を製造するために管理す
ることができる。
材料１．２及び４のそれぞれの層の弾性係数Ｅ、Ｅ２、
及びＥ４が互いに等しり、基盤３の弾性係数Ｅ３より著
しく小さくそして材料１．２、及び４の層の厚さｔ　１
ｔ２、及びｔ４が実質的に一定の厚さｔｃに等しい時に
ひとつの特殊なケースがある。この場合太ｇ！電池テー
プ１ｏの中立面が光電地袋ｆ１５の面におかれるように
、基１３の厚さｔ３は弾性係数Ｅ、ｔ３及び厚さｔｃの
関数として式４に示すように計ｉすることができる。
ｔ３−　（３Ｅｃ／Ｅ３　）ｔｃ　　　式４ここに：Ｅ
１シＥ２さＥ４さＥ　〈くＥ３ｔｌさｔ２″＝１４−１
゜ 太陽電池テープ２０は、これも又この発明に従って製造
することができるが、−殻内に第２図に示される。太陽
電池テープ２０は基盤２２の上につくられた光電池装置
２３を含む。光電地袋Ｎ２３は基盤２２の反対側に透明
接着剤／グレイジングの層２１によって被覆される。接
着剤／グレイジング２１は曲げ弾性係数Ｅ　及び厚ざｔ
２．の特性をもっている。基盤２２は曲げ係数Ｅ２２及
び厚さｔ２２の特性をもっている。基盤２２及び光電池
装置２３は、太陽電池テープ１０に圓し記載されたそれ
らの対応部分と同じにすることができる。
感圧接着剤が接着剤／グレイジング２１川に使うことが
できる。
太陽電池テープ２０の中立面の位置ｙは式５によって与
えられる。
ｖ゛［Ｅ２１ｔ２１（ｔ２１／２トＥ２２−１２２（ｔ
２２／２）］／Ｅ２１ｔ２１＋Ｅ２２ｔ２２式５ 中立面ｙをゼロとすると、光’Ｒ＊＠１１２３がＪ３か
れる面に圓する中立面の位置は次の弐６によって表わさ
れる ｔ２２″″（Ｅ　２１／　Ｅ　２２）　ｔ　２１　　　
　式にの発明に従って製造された１０及び２ｏのような
太陽電池テープは多岐の用途に使うことができる。ひと
つの実施態様においては、太陽電池テープ１０は１９８
８年３月８日に出願されこの発明の譲受人と同一人に譲
渡された明細書５ｅｒｉａｌＮＱＯ７／１６５．４．８
８に記載の光充電可能な蓄電池にｇＪ達して使われる。
その他の応用には光動力装飾壁／屋外時計、計算機及び
その他の光助力電子装置応用が含まれる。太陽電池テー
プ２ｏは自動車の内装に又はその他のガラスに接着剤で
固着でき、又さまざまな電気装置又は充ｉ！司能な電池
の助力に使える。これらの装置の中α面が光電地袋ｄの
面に位置するので、装置の物理的、電気的特性に有害な
彰費を及ぼさないｃ報道後に巻いたりそして／又は非平
面に装着したりすることが４゜ できる。
この発明は好ましい実施Ｏ１４！に圓し記載されたが、
当業者はこの発明の精神及び範囲から外れることなしに
形体及び詳細について変更しつることを１ｍするであろ
う。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明に従って製造された太Ｉｌｌ電池テー
プの一片の説明図である。 第２図はこの発明に従って製造された太陽電池の説明図
である。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ひとつの可撓性基盤、その基礎上のひとつの半導
    体材料の層、及び半導体材料上で基盤の反対側における
    被覆層をもつ形式の集積回路の製造方法における、可撓
    性基盤及び／又は被覆層の厚さを基盤及び被覆層の弾性
    係数の関数として選択し、それによつて集積回路の中立
    面が半導体材料の層の近くに位置し、その集積回路が曲
    げられたときに半導体材料の胴上の有害な応力を防ぐこ
    とを特徴とする改善方法。
  2. （２）請求項（１）に記載の方法において、その改善方
    法が、可撓性基盤及び／又は被覆層の厚さを、集積回路
    の中立面が半導体材料の層から集積回路の総厚さの２０
    パーセント以内に位置するように選択することを特徴と
    する方法。
  3. （３）請求項（１）に記載の方法において、可撓性基盤
    及び／又は被覆層の厚さを、集積回路の中立面が半導体
    材料の層から集積回路の総厚さの５パーセント以内に位
    置するように選択することを特徴とする方法。
  4. （４）請求項（１）に記載の方法に従つて製造された集
    積回路。
  5. （５）可撓性高分子基盤上への薄膜光電池装置の析出、
    被覆層によるその光電池装置の被覆、及びその基盤上の
    光電池装置の反対側への接着剤層の塗布を含む太陽電池
    テープの製造方法において、基盤、被覆層及び／又は接
    着剤層の厚さをそれらそれぞれの曲げ弾性係数の関数と
    して選択し、それによつて太陽電池テープの中立面が光
    電池装置の近くに位置し、その太陽電池テープが曲げら
    れたとき光電池装置上の有害な応力を防ぐことを特徴と
    する改善方法。
  6. （６）請求項（５）に記載の方法において、その改善方
    法が、可撓性基盤、被覆層及び／又は接着剤層の厚さを
    、太陽電池テープの中立面が光電池装置から太陽電池テ
    ープの総厚さの２０パーセント以内に位置するように選
    択することを特徴とする方法。
  7. （７）請求項（５）に記載の方法において、可撓性基盤
    、被覆層及び／又は接着剤　の厚さを、太陽電池テープ
    の中立面が光電池装置から太陽電池テープの総厚さの５
    パーセント以内に位置するように選択することを特徴と
    する方法。
  8. （８）請求項（５）に記載の方法に従つて製造された集
    積回路。
  9. （９）以下を含む可撓性集積回路： 弾性係数によつて特性づけられた厚さをもち、その上に
    半導体材料の層を持つ可撓性基盤；と弾性係数によつて
    特性づけられた厚さをもち、半導体材料の上で基盤の反
    対側に塗布された被覆層であつて、その基盤及び被覆の
    厚さと弾性係数によつて性格づけられた集積回路の中立
    面が、半導体材料の層の近くに位置し、集積回路が曲げ
    られた時に半導体材料の層上の有害な応力を防止するも
    の。
  10. （１０）請求項（９）に記載の集積回路であつて、中立
    面が半導体材料の層から集積回路の総厚さの１０パーセ
    ント以内に位置することを特徴とするもの。
  11. （１１）請求項（１０）に記載の方法であつて、集積回
    路の中立面が半導体材料の層から集積回路の総厚さの５
    パーセント以内に位置することを特徴とする方法。
  12. （１２）太陽電池テープのストリップで以下を含むもの
    ： 弾性係数によつて特性づけられた厚さをもつ可撓性基盤
    ； 基盤上の薄膜光電池； 弾性係数によつて特性づけられた厚さをもち光電池装置
    を被覆する被覆層；と 弾性係数によつて特性づけられた厚さをもつ基盤上で光
    電池装置の反対側における接着剤層であつて、基盤、被
    覆層及び接着剤層の厚さと弾性係数によつて性格づけら
    れた集積回路の中立面が光電池装置の近くに位置し、太
    陽電池テープが曲げられたときに光電池装置上の有害な
    応力を防止するもの。
  13. （１３）請求項（１２）に記載の太陽電池テープであつ
    て中立面が光電池装置からテープの総厚さの１０パーセ
    ント以内に位置することを特徴とするもの。
  14. （１４）請求項（１２）に記載の太陽電池テープであつ
    て中立面が光電池装置からテープの総厚さの５パーセン
    ト以内に位置することを特徴とするもの。
JP1212020A 1988-09-01 1989-08-17 曲げても性能の劣化しない薄膜集積回路の製造方法 Pending JPH02113584A (ja)

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EP (1) EP0366236B1 (ja)
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KR (1) KR900005631A (ja)
AU (1) AU614166B2 (ja)
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DE (1) DE68909734T2 (ja)
IL (1) IL91239A (ja)
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