JPH11317475A - 半導体用封止材樹脂および半導体素子 - Google Patents

半導体用封止材樹脂および半導体素子

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JPH11317475A
JPH11317475A JP11042912A JP4291299A JPH11317475A JP H11317475 A JPH11317475 A JP H11317475A JP 11042912 A JP11042912 A JP 11042912A JP 4291299 A JP4291299 A JP 4291299A JP H11317475 A JPH11317475 A JP H11317475A
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additive
semiconductor
semiconductor device
sealing material
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盛夫 木曾
Satoshi Yamada
聡 山田
Hidenori Shiozuka
秀則 塩塚
Ichiro Kataoka
一郎 片岡
Hidesato Yoshimitsu
秀聡 善光
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的少ない添加剤量でも有効に機能する半
導体用封止材樹脂を提供する。 【解決手段】 封止材樹脂の断面厚さ方向に添加物の濃
度勾配を有することを特徴とする半導体用封止材樹脂と
する。具体的には、封止材樹脂が添加物の含有量の違う
少なくとも２種類の有機高分子樹脂を重ねあわせること
によって、もしくは封止材樹脂に電界をかけ、封止材樹
脂中の極性を有する添加物が電気泳動することによっ
て、封止材樹脂の断面厚さ方向に添加物の濃度勾配をつ
ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体用封止材樹
脂及び該樹脂で封止された半導体素子に関わり、特に光
起電力素子を樹脂封止した太陽電池モジュールに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、光起電力素子やフォトダイオ
ードなどの半導体素子を透明な封止材樹脂で封止するこ
とが行われている。例えば太陽電池モジュールでは、通
常、表面部材と裏面部材の間に光起電力素子が封止材樹
脂で封止された構造である。
【０００３】封止材樹脂は、光起電力素子表面の凹凸を
埋めてさらに表面部材、裏面部材と素子を接着するため
のものであり、透明な熱可塑性有機高分子樹脂が一般的
に用いられる。例えばポリビニルブチラール（ＰＶＢ）
やエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が代表的で
ある。中でもＥＶＡはコストが安い、取り扱いが容易、
架橋による耐熱性の向上が可能、長期屋外曝露に対する
耐久性が高いなどの理由で、光起電力素子の封止材樹脂
として急速に普及している。
【０００４】封止材樹脂中には、封止材樹脂の耐候性、
耐熱性、接着性、耐衝撃性などを高めるために、架橋
剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、シランカップリング
剤、補強材など様々な添加物が入れられている。これら
の添加物は、シート状の封止材樹脂等の封止材樹脂体を
製造する段階で樹脂中に配合されるのが一般的であり、
シートの断面厚さ方向に均一に存在する。
【０００５】このような封止材樹脂のシートを介して、
光起電力素子を表面部材と裏面部材との間に積層した太
陽電池モジュール積層体を脱気しながら加熱圧着して張
り合わせて、太陽電池モジュールとする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造方法では封止材樹脂中に含まれる添加物の濃度が封
止材樹脂の断面厚さ方向に対して均一であるため、目的
とする機能を有効に働かせるためには必要以上の添加物
を添加しなければならないということを本発明者は見出
した。このような過剰の添加物は、光起電力素子を封止
材樹脂でラミネートする際、熱によって揮発もしくは分
解され、モジュール表面に気泡となって残りやすい。こ
の気泡残りは外観不良となり、太陽電池モジュールの歩
留りを低下させる要因となる。また従来は、光起電力素
子と、封止材樹脂との接着性をあげるために、両者の間
にシランカップリング剤を直接コートしたり、あるいは
ガラス等の表面部材を封止材樹脂上に接着させる場合で
あるような場合、封止材樹脂をラミネートする前にガラ
ス表面にシランカップリング剤を直接コートしていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、半導体用封止材樹脂において、前記封止材
樹脂に可溶な添加物が封止材樹脂の断面厚さ方向に濃度
勾配を有することを特徴とする半導体用封止材樹脂を提
供する。
【０００８】また本発明は、半導体素子の表面に、有材
高分子樹脂に可溶な添加物の含有量が違う少なくとも２
種類の前記有機高分子樹脂を重ねあわせて該半導体を樹
脂封止することを特徴とする半導体の製造方法を提供す
る。
【０００９】また本発明は、封止材樹脂に電界をかけ、
前記封止材樹脂に可溶で且つ前記封止材樹脂中の極性を
有する添加物を電気泳動させ、前記封止材樹脂の断面厚
さ方向に前記添加物の濃度勾配を設けて半導体表面を樹
脂封止することを特徴とする半導体の製造方法を提供す
る。
【００１０】また本発明は、光起電力素子の表面に、有
材高分子樹脂に可溶な添加物の含有量の違う少なくとも
２種類の前記有機高分子樹脂を重ねあわせて該光起電力
素子を樹脂封止することを特徴とする太陽電池モジュー
ルの製造方法を提供する。
【００１１】また本発明は、封止材樹脂に電界をかけ、
前記封止材樹脂に可溶で且つ前記封止材樹脂中の極性を
有する添加物を電気泳動させ、前記封止材樹脂の断面厚
さ方向に前記添加物の濃度勾配を設けて光起電力素子表
面を樹脂封止することを特徴とする太陽電池モジュール
の製造方法を提供する。
【００１２】また本発明は、封止材樹脂により封止され
た半導体素子において、該封止材樹脂の断面厚さ方向に
前記封止材樹脂に可溶な添加物の濃度勾配を有すること
を特徴とする半導体素子を提供する。
【００１３】また本発明は、封止材樹脂により封止され
た半導体素子の製造方法において、該封止材樹脂の断面
厚さ方向に前記封止材樹脂に可溶な添加物の濃度勾配を
設けることを特徴とする半導体素子の製造方法を提供す
る。
【００１４】封止材樹脂の断面厚さ方向に添加物の濃度
勾配をつけるには、以下のような方法が挙げられる。一
つには、半導体素子の表面に、添加物の含有量の違う少
なくとも２種類のシート状の有機高分子樹脂等の有機高
分子樹脂体を重ねあわせて該半導体を樹脂封止すること
が挙げられる。
【００１５】また、封止材樹脂に電界をかけ、封止材樹
脂中の極性を有する添加物を電気泳動させ、封止材樹脂
の断面厚さ方向に添加物の濃度勾配を設けて半導体表面
を樹脂封止する方法もある。ここで封止材樹脂表面に電
界をかける方法としては、強制的に外部から電界をかけ
てもよいし、帯電した有機高分子樹脂、例えば表面がコ
ロナ放電又はプラズマ放電処理された有機高分子樹脂層
を封止材樹脂上に設けることによって、電界をかけても
よい。
【００１６】封止材樹脂中の添加物は、濃度勾配をつけ
たいものにのみ極性を有する物質を用い、均一な濃度に
したい添加物には無極性の物質を用いる。
【００１７】（作用）本発明の封止材樹脂は、該封止材
に溶解し、且つ断面厚さ方向に濃度勾配を有する添加物
を含む機能性の高い半導体用封止材樹脂である。例えば
太陽電池モジュールの場合、封止材樹脂中の紫外線吸収
剤などの添加物は封止材樹脂の光入射側表面近傍に高濃
度に存在させることによって、比較的少ない量でも効率
よく紫外線による封止材樹脂及び封止材樹脂下層の光起
電力素子の劣化を防ぐことができる。
【００１８】また、封止材樹脂中のシランカップリング
剤のような添加物は、表面部材もしくは光起電力素子近
傍に高濃度で存在させることによって、封止材樹脂と表
面部材もしくは封止材樹脂と光起電力素子の間の接着力
を高めることができる。
【００１９】このように封止材樹脂の断面厚さ方向に封
止材樹脂に可溶な添加物の濃度勾配をつけることによっ
て、必要最小限の量で目的とする機能を果たすことがで
きる。また過剰な添加物がラミネート中に揮発もしくは
分解してモジュール表面に気泡となって残るような弊害
を無くすことができる。また選択的に濃度勾配がつけら
れるため、添加物同士、例えば架橋剤と酸化防止剤との
間で生じる拮抗作用、つまり互いに相互作用してそれぞ
れの能力を低下させる作用を防いだり、逆に例えば紫外
線吸収剤と光安定化剤との間で生じる相乗作用つまり互
いに相互作用してそれぞれの能力を向上させる作用を促
進させたりすることもできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】図1に本発明の太陽電池モジュー
ル（半導体装置）の概略断面図を示す。図１において、
１０１は光起電力素子、１０２は表面側の透明な封止材
樹脂、１０３は最表面に位置する透明な表面部材、１０
４は裏面側封止材樹脂、１０５は裏面部材である。外部
からの光は、表面部材１０３から入射し、光起電力素子
１０１に到達し、生じた起電力は出力端子(不図示)より
外部に取り出される。
【００２１】光起電力素子１０１としては、１）結晶シ
リコン太陽電池、２）多結晶シリコン太陽電池、３）ア
モルファスシリコン太陽電池、４）銅インジウムセレナ
イド太陽電池、５）化合物半導体太陽電池など、従来公
知な素子を目的に応じて種々選択して用いてよい。
【００２２】封止材樹脂１０２は、光起電力素子表面の
凹凸を被覆し、素子を温度変化、湿度、衝撃などの過酷
な外部環境から守り、且つ表面部材１０３と素子との接
着を確保するために必要である。したがって、封止材樹
脂１０２には耐候性、接着性、充填性、耐熱性、耐寒
性、耐衝撃性が要求される。これらの要求を満たす樹脂
としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、
エチレン−アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）、エチ
レン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、ポリビニ
ルブチラール樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ウレタ
ン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などが挙げられ
る。中でもＥＶＡは、太陽電池用としてバランスの取れ
た物性を有しており好んで用いられる。また封止材樹脂
１０２を架橋して耐熱性を高めておくことも望ましく、
その結果高温使用下で変形やクリープを防ぐことができ
る。
【００２３】ＥＶＡの場合、有機過酸化物等の架橋剤で
架橋するのが一般的である。有機過酸化物による架橋
は、有機過酸化物から発生する遊離ラジカルが樹脂中の
水素やハロゲン原子を引き抜いて、Ｃ−Ｃ結合を形成す
ることによって行われる。有機過酸化物の活性化方法に
は、熱分解、レドックス分解及びイオン分解が知られて
いる。一般には熱分解法が好んで行われている。有機過
酸化物の化学構造の具体例としては、ヒドロペルオキシ
ド、ジアルキル（アリル）ペルオキシド、ジアシルペル
オキシド、ペルオキシケタール、ペルオキシエステル、
ペルオキシカルボネートおよびケトンペルオキシドなど
が挙げられる。なお、有機過酸化物の添加量は封止材樹
脂１００重量部に対して０．５乃至５重量部である。
【００２４】ラミネーションでは上記有機過酸化物を封
止材樹脂に溶解させ、真空下で加圧加熱しながら架橋及
び熱圧着を行う。また封止材樹脂の架橋条件は有機過酸
化物の熱分解温度特性を考慮にいれて決定することがで
きる。一般には熱分解が９０%、より好ましくは９５％
以上進行する温度と時間をもって加熱加圧を終了する。
封止材樹脂の架橋を確かめるにはゲル分率、つまり封止
材樹脂中のゲル化した樹脂の割合を測定すればよく高温
化での封止材樹脂の変形を防ぐためにはゲル分率が７０
ｗｔ％以上となるように架橋することが望ましい。
【００２５】上記架橋反応を効率よく行うためには、架
橋助剤としてトリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）
等を上記架橋剤と併用して添加することも可能である。
架橋助剤の添加量は架橋剤の添加量以下でよいが、例え
ば封止材樹脂１００重量部に対して５重量部以下の添加
量である。
【００２６】また封止材樹脂及び封止材樹脂下層の耐候
性を上げるために、紫外線吸収剤を溶解させることも好
ましい。紫外線吸収剤の中でも特に太陽電池モジュール
の使用環境を考慮して低揮発性の紫外線吸収剤を用いる
ことが好ましい。具体的には、サリチル酸系、ベンゾフ
ェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート
系の各種有機化合物を挙げることができる。
【００２７】紫外線吸収剤の他に光安定化剤も同時に添
加すれば光に対してより安定な封止材樹脂を得ることが
できる。代表的な光安定化剤はヒンダードアミン系光安
定化剤である。ヒンダードアミン系光安定化剤は紫外線
吸収剤のようには紫外線を吸収しない。しかし、紫外線
吸収剤と併用することによって、紫外線吸収剤と光安定
化剤の相方の機能が長時間維持できるといった著しい相
乗効果を示す。勿論、ヒンダードアミン系以外にも光安
定化剤として用いてもよい。ただし、ヒンダードアミン
は封止材樹脂を着色しないので高い透光性を有する封止
材樹脂を得たい場合好ましい光安定化剤である。
【００２８】上記紫外線吸収剤及び光安定化剤の添加量
は、封止材樹脂に対してそれぞれ０．１〜１．０ｗｔ％
の範囲であることが好ましく、より好ましくは、０．０
５〜１．０ｗｔ％の範囲である。
【００２９】また厳しい環境下で太陽電池モジュールの
使用が想定される場合には、封止材樹脂と光起電力素子
あるいは表面部材との接着力を向上することが好まし
い。接着性向上剤としてシランカップリング剤や有機チ
タネート化合物を封止材樹脂に添加することで、接着力
を改善することが可能である。添加量は、封止材樹脂１
００重量部に対して０．１乃至３重量部が好ましく、
０．２５乃至１重量部がより好ましい。また封止材樹脂
の、耐熱性・熱加工性を改善するために酸化防止剤を添
加してもよい。酸化防止剤の化学構造としては、モノフ
ェノール系、ビスフェノール系、高分子型フェノール
系、硫黄系、りん酸系がある。酸化防止剤の添加量は封
止材樹脂に対して０.０５〜１．０ｗｔ％であることが
好ましい。
【００３０】また本発明で用いられる表面部材１０３
は、太陽電池モジュールの最表層に位置するため透明
性、耐候性、耐汚染性、機械的強度をはじめとして、太
陽電池モジュールの屋外曝露における長期信頼性を確保
するための性能が必要である。本発明に好適に用いられ
る材料としては、白板強化ガラス、フッ素樹脂フィル
ム、アクリル樹脂フィルムなどがある。特に本発明では
白板強化ガラスは透明性が高く衝撃にも強くて割れがた
いため、太陽電池モジュールの表面部材として用いるこ
とも好ましい。この白板強化ガラスとは、鉄含有量の少
ない強化ガラスのことである。
【００３１】また本発明ではモジュールに軽量性、フレ
キシブル性を求める場合、樹脂フィルム（有機高分子樹
脂）を表面部材として用いることも好ましい。中でもフ
ッ素樹脂フィルムは、耐候性、耐汚染性に優れているた
め好ましい部材である。さらに具体的にはポリフッ化ビ
ニリデン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂あるいは四フッ化
エチレン−エチレン共重合体などがを例として挙げるこ
とができる。中でも耐候性を向上させる場合ポリフッ化
ビニリデン樹脂を用いることが好ましく、更に耐候性お
よび機械的強度を向上させ、且つ高い透明性を求める場
合は、四フッ化エチレン−エチレン共重合体を用いるこ
とが好ましい。
【００３２】表面部材として樹脂フィルム（表面樹脂フ
ィルム）を用いる場合機械的強度の確保のため、フィル
ムの厚さはある程度の範囲で厚くすることが好ましい。
具体的には、２０乃至２００μmが好ましく、３０乃至
１００μmがより好適である。
【００３３】なお、封止材樹脂との接着性をあげるた
め、表面樹脂フィルムごとコロナ放電処理、あるいはプ
ラズマ放電処理などの表面処理が行われていることが望
ましい。その結果封止材樹脂中の添加物の濃度勾配を得
るだけでなく、表面重視フィルムの接着性もあげること
ができる。
【００３４】また、封止材樹脂に電界をかけることで封
止材樹脂中の溶存する添加物の濃度勾配が漸次的に変化
する。この方法は特に微妙な濃度勾配を必要とする際に
好ましい方法である。
【００３５】また一方の封止材樹脂中に大量の添加物を
溶存させ、他方の封止材樹脂と貼り合わせて１つの封止
材樹脂を得ることで封止材樹脂中に添加物が実質的に濃
度勾配を有することが出来るが、この方法は、特に濃度
勾配を短時間で封止材中に実現する場合に好ましい方法
である。
【００３６】また本発明は、濃度勾配を有して溶存する
添加物の封止材樹脂を光電変換素子を封止する為に用い
る他に、例えば、薄膜トランジスタ、或いはダイオード
等の半導体装置を構成する半導体素子を封止する目的で
用いてよい。
【００３７】また本発明において添加物が封止材樹脂に
溶解している、ということは、添加物が実質的に封止材
樹脂内で析出していないという意味である。加えて光起
電力素子を封止する封止材樹脂の場合、封止材樹脂は、
添加物が溶存していても透光性が低下しない程度に透明
である。
【００３８】また、裏面封止材樹脂１０４は、光起電力
素子１０１と裏面部材１０５との接着を図るためのもの
である。材料としては、導電性基板と十分な接着性を確
保でき、しかも長期耐久性に優れ、熱膨張、熱収縮に耐
えられる、柔軟性を兼ね備えた材料が好ましい。好適に
用いられる材料としては、ＥＶＡ、ポリビニルブチラー
ルなどのホットメルト材、両面テープ、柔軟性を有する
エポキシ接着剤等が挙げられる。特に表面封止材樹脂と
同じ材料、例えば、上述した架橋ＥＶＡを裏面にも用い
ることが好ましく、封止材樹脂との接着性が向上する
し、製造プロセスを著しく簡略化できる。
【００３９】裏面部材１０５は、光起電力素子１０１の
導電性基板と外部との電気的絶縁を保つために必要であ
る。材料としては、導電性基板と充分な電気絶縁性を確
保でき、しかも長期耐久性に優れ、熱膨張、熱収縮に耐
えられる、柔軟性を兼ね備えた材料が好ましい。好適に
用いられるフィルムとしては、ナイロン、ポリエチレン
テレフタレートが挙げられる。
【００４０】裏面部材の外側には、太陽電池モジュール
の機械的強度を増すために、あるいは温度変化による歪
み、反りを防止するために、不図示の補強板を貼り付け
てもよい。この補強板は屋根材一体型もしくは建材一体
型太陽電池モジュールの基材にもなりうる。材料として
は、鋼板、プラスチック板、ＦＲＰ（ガラス繊維強化プ
ラスチック）板が好ましい。
【００４１】以上述べた光起電力素子、封止材樹脂、表
面部材、裏面部材を用いて太陽電池モジュールとする方
法を次に説明する。
【００４２】表面封止材樹脂１０２と表面部材１０３で
光起電力素子受光面を被覆するには、シート状に成形し
た封止材樹脂等の封止材樹脂を作製し、これを素子に加
熱圧着する方法が好ましい。すなわち、光起電力素子と
表面部材との間に封止材樹脂シートを挿入して加熱圧着
し、太陽電池モジュールとすることができる。またシー
ト状の封止材樹脂を作製する工程もしくは、封止材樹脂
で素子と表面部材を加熱圧着する工程で、封止材樹脂に
電界をかけ、封止材樹脂中の極性を有する添加物を電気
泳動させ、封止材樹脂の厚み方向に濃度勾配を与える。
なお、圧着時の加熱温度及び加熱時間は、架橋反応が十
分に進行する温度・時間を参考に決定する。裏面につい
ても同様な方法で、裏面部材と裏面封止材を用いて被覆
する。この場合、特に表面封止材樹脂と裏面封止材樹脂
として同じ材料を用い、架橋と熱圧着とを同時に行うこ
とができる。
【００４３】加熱圧着の方法としては従来公知である真
空加熱圧着法を用いればよい。真空加熱圧着法には二重
真空室方式と一重真空室方式とがあるが、一重真空室方
式の一例について図１と図３を用いて以下に詳しく説明
する。
【００４４】まず図１のように表面部材１０３、表面封
止材樹脂１０２、光起電力素子１０１、裏面封止材樹脂
１０４、裏面部材１０５といった各構成要素を重ねて太
陽電池モジュール積層体１００とする。この際、各構成
要素間の間隙の空気の排気を助けるという理由から、ま
た、加熱工程でＥＶＡが溶融してモジュール端から流れ
出てしまうのを防ぐためという理由からガラス繊維不織
布１０７を用いてもよい。具体的にはこのガラス繊維不
織布を表面封止材樹脂１０２とかさねて加熱すること
で、ＥＶＡ中に含浸させ、ＥＶＡの補強材として用いる
ことができる。この場合、特にフィルム状の表面部材を
用いてもガラス繊維不織布１０７をＥＶＡの補強材とし
て利用できるので表面の傷が素子にまで及び難くすると
いう付随的効果も合わせ持つ。
【００４５】次に、上述の積層体１００を張りあわせる
工程を図３を用いて説明する。
【００４６】図３は一重真空室方式のラミネート装置
と、そこに載置された積層体とを模式的にあらわす図で
ある。前記積層体３０６をプレート３０１上に置きシリ
コーンラバーシート３０２を重ねる。この後以下の工程
によって積層体を張り合わせる。 （１） プレートの排気口３０４から排気してシリコー
ンラバーシートで積層体を全面均一に圧着する。このと
き、前述した各構成要素間の間隙から空気がのぞかれ
る。また３０５はＯ−リングである。 （２） ＥＶＡが溶融する温度までプレート３０１をヒ
ーター３０３で加熱。 （３） シリコーンラバーシート上に設けられた電極３
０７とプレート３０１間に電界をかける。このとき、表
面封止材樹脂内で、極性を有する添加物が電気泳動し、
濃度勾配がつく。 （４） プレートをＥＶＡが架橋反応を起こす温度まで
加熱し、架橋が終了するまでその温度を保持する。 （５） 冷却後、積層体３０６を取り出す。 上記工程中、積層体が存在する空間の真空度は７００Ｐ
ａ以下が各構成要素間の空気の脱気が早く行えるのみな
らず、高いゲル化率を達成できるので望ましい。
【００４７】以上本発明を太陽電池モジュールを例にあ
げて説明したが、本発明は、光起電力素子として用いな
いトランジスタやダイオード、あるいはキャパシタ等を
封止する場合にも好ましく、その場合不透明な封止材樹
脂を用いてもよい。
【００４８】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。なお、図２ａは本発明で作成できる光起電力素子の
素子部分を示す概略断面図であり、ｂは受光面側上面図
の１例である。
【００４９】(実施例１) ＜光起電力素子部分の作製＞図２に示す構成のアモルフ
ァスシリコン（ａ−Ｓｉ）太陽電池（光起電力素子部
分）部分を以下のようにして製作した。すなわち、洗浄
したステンレス基板２０１上に、スパッタ法で裏面反射
層２０２としてＡｌ層（膜厚５０００Å）とＺｎＯ層
（膜厚５０００Å）を順次形成した。次いで、プラズマ
ＣＶＤ法により、ＳｉＨ4とＰＨ3とＨ2の混合ガスから
ｎ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ4とＨ2の混合ガスからｉ型ａ
−Ｓｉ層を、ＳｉＨ4とＢＦ3とＨ2の混合ガスからｐ型
微結晶μｃ−Ｓｉ層を形成し、ｎ層膜厚１５０Å／ｉ層
膜厚４０００Å／ｐ層膜厚１００Å／ｎ層膜厚１００Å
／ｉ層膜厚８００Å／ｐ層膜厚１００Åの層構成のタン
デム型ａ−Ｓｉ光電変換半導体層２０３を形成した。次
に、透明導電層２０４として、Ｉｎ2Ｏ3薄膜（膜厚７０
０Å）を、Ｏ2雰囲気下でＩｎを抵抗加熱法で蒸着する
ことによって形成した。この後、光起電力素子の欠陥除
去処理を行った。すなわち、電導度が５０乃至７０ｍＳ
となるように調整した塩化アルミニウムの水溶液中に、
光起電力素子と、素子の透明導電層と対向するように電
極板を浸漬し、素子をアースとして電極板に３．５ボル
トの正電位を２秒間印加することによりシャントしてい
る部分の透明導電層を選択的に分解した。この処理によ
り、光起電力素子のシャント抵抗は処理前１ｋΩ・ｃｍ
2乃至１０ｋΩ・ｃｍ2であったのに対し、処理後５０ｋ
Ω・ｃｍ2乃至２００ｋΩ・ｃｍ2に改善された。
【００５０】最後に、集電用のグリッド電極２０５を設
ける。スクリーン印刷により形成された幅２００ミクロ
ンの銅ペーストのライン上に沿って直径１００ミクロン
の銅線を布線し、その上にクリーム半田をのせた後、半
田を溶融させることにより銅線を銅ペースト上に固定し
集電電極とした。マイナス側端子として銅タブをステン
レス基板にステンレス半田２０８を用いて取り付け、プ
ラス側端子としては錫箔のテープを導電性ペースト２０
７にて集電電極に取り付け出力端子２０６とし、光起電
力素子を得た。
【００５１】＜モジュール化＞裏面部材(０．４ｍｍ厚
のポリエステル塗装のガルバリウム鋼板)上に裏面封止
材樹脂（２３０μｍ厚ＥＶＡ／１００μm厚ＰＥＴ／２
３０μm厚ＥＶＡの一体積層フィルム）、光起電力素子
（アモルファスシリコン半導体）、表面封止材樹脂（４
６０μｍ厚ＥＶＡ）、表面保護強化材（ガラス繊維不織
布、秤量４０g/ｍ2：１０μｍ径１３mm長のガラス繊維
をアクリルバインダーで不織布にしたもの）、表面部材
（５０μｍ厚エチレン−テトラフルオロエチレン共重合
体（以下ＥＴＦＥ））をこの順に積層した。ここで用い
たＥＶＡはＥＶＡ樹脂（酢酸ビニル含有量３３％）１０
０重量部に対して架橋剤として２、５−ジメチル-２、
５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン１．５重量
部、シランカップリング剤としてγ−（２−アミノエチ
ル）アミノプロピルトリメトキシシラン０．５重量部、
紫外線吸収剤として２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキ
シベンゾフェノン０．１５重量部、光安定化剤としてビ
ス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）
セバケート０．１重量部、酸化防止剤としてトリス（モ
ノ−ノニルフェニル）フォスファイト０．２重量部を配
合したものである。またＥＴＦＥはＥＶＡとの接着と高
めるため、接着面側をプラズマ放電処理した。
【００５２】この積層体を前述の一重真空室方式のラミ
ネート装置（図３）のプレート上にＥＴＦＥフィルム側
を上にして置き、シリコーンラバーシート３０２、板状
の電極３０７を重ねた。ついで、プレートの排気口から
真空ポンプを用いて排気し、ラバーをプレートに吸着さ
せた。真空度７００Ｐａで５分間排気した後、プレート
に埋め込んだヒーターで加熱を開始し、１４０℃に昇温
してから１５分間その温度を保持することにより、ＥＶ
Ａの溶融と架橋反応を行った。加熱中、電極３０７とプ
レート３０１間には３ｋＶ／ｍｍの電界を印加した。そ
の後ヒーター及び、電界を切り、冷却ファンでプレート
を４０℃程度にまで冷却してから排気を止め、太陽電池
モジュールを取り出した。
【００５３】上記方法にて作製した太陽電池モジュール
について後述する項目について評価を行った。
【００５４】(実施例２)表面封止材樹脂であるＥＶＡシ
ート(厚さ４６０μm)を製造する段階で、３ｋＶ／ｍｍ
の電界を印加し、ラミネート中は電極３０７とプレート
３０１間に電界を印加しなかった以外は、実施例１と同
様な処方でラミネートし、評価を行った。
【００５５】（実施例３）シランカップリング剤をＥＶ
Ａ１００重量部に対して１．０重量部にして紫外線吸収
剤を抜いたＥＶＡ樹脂シート（厚さ２３０μｍ）を光電
変換素子部分に重ね、そのＥＶＡ樹脂シートに紫外線吸
収剤をＥＶＡ１００重量部に対して０．３重量部にして
シランカップリング剤を抜いたＥＶＡ樹脂シート（厚さ
２３０μｍ）を重ね、この２つの樹脂をはりあわせるこ
とで１つの表面封止材樹脂とし、ラミネート中は電極３
０７とプレート３０１間に電界を印加しなかった以外
は、実施例１と同様な処方でラミネートし、評価を行っ
た。
【００５６】(実施例４)ラミネート中、電極３０７とプ
レート３０１間に電界を印加しなかった以外は、実施例
１と同様な処方でラミネートし、評価を行った。
【００５７】（実施例５）表面部材にＥＴＦＥの代わり
にプラズマ放電処理されたポリフッ化ビニルフィルム
(厚さ：５０μｍ、以下ＰＶＦ)用いた以外は、実施例１
と同様な処方でラミネートし、評価を行った。
【００５８】（実施例６）表面部材にＥＴＦＥの代わり
にプラズマ放電処理してないＰＶＦを用いた以外は、実
施例１と同様な処方でラミネートし、評価を行った。
【００５９】（比較例１）ＰＶＦをプラズマ放電処理せ
ず、ラミネート中、電極３０７とプレート３０１間に電
界を印加しなかった以外、実施例６と同様な処方でラミ
ネートし、評価を行った。
【００６０】＜評価結果＞以上で述べた実施例及び比較
例で作製した太陽電池モジュールについて、下記の項目
の評価を行った。
【００６１】（１） 初期外観 ラミネート直後に太陽電池モジュールの外観を評価し
た。 ◎：外観上全く問題のなかったもの。 ○：わずかな気泡が残っているが、実用上問題のないも
の。
【００６２】（２） 接着性 封止材樹脂（ＥＶＡ）と裏面部材との初期接着力を評価
した。 ◎：接着力が８ｋｇｆ／２５ｍｍ以上のもの。 ○：接着力が４ｋｇｆ／２５ｍｍ以上８ｋｇｆ／２５ｍ
ｍ未満のもの。 ×：接着力が４ｋｇｆ／２５ｍｍ未満のもの。
【００６３】（３） 耐候性 サンシャインウエザーメーターに太陽電池モジュールを
投入し、光照射及び降雨サイクルにより５０００時間施
す加速耐候性試験を行い、太陽電池モジュールの外観上
の変化を評価した。 ◎：外観上全く変化のなかったもの。 ○：外観上に多少の変化はあるが、実用上問題がないも
の。 ×：剥離、着色が見られるもの。
【００６４】結果を表１に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】表１から明らかのように、比較例のように
封止材樹脂の断面厚さ方向に添加物の濃度勾配のないも
のは、シランカップリング剤及び紫外線吸収剤の量が所
望の機能を発揮するための量よりも少ないため、接着力
が小さく、耐候性においても劣り、光照射でＥＶＡが黄
変した。また初期外観においても実用上問題のないレベ
ルではあるが、モジュール表面にわずかな気泡が残って
いた。
【００６７】それに対して、実施例１、５、６のように
ラミネート中に封止材樹脂に電界がかけられているもの
は、微量のシランカップリング剤及び紫外線吸収剤でも
何ら問題がなかった。
【００６８】また実施例２より、ＥＶＡ樹脂シートの製
造時に電界を印加しても同様の効果があることが分かっ
た。このことから電界をかけることでこれらの添加物が
選択的に電気泳動し、効果的に働いていることが伺え
る。
【００６９】また実施例３のように、電界をかけなくて
も、添加物の含有量の違う封止材樹脂を重ねあわせるこ
とによって、同様の効果を得ることができた。
【００７０】また実施例４のように、ＥＴＦＥにプラズ
マ放電処理をしただけでも、封止材樹脂に電界をかける
ことができ、強制的に電界をかけたものに比べて効果は
小さいが実用上問題のないレベルであった。
【００７１】
【発明の効果】本発明によれば、封止材樹脂を製造する
工程もしくは封止材樹脂で半導体を封止する工程におい
て、封止材樹脂中に溶解する添加物に濃度勾配をもたせ
ることで、添加物使用量を減らしつつ、接着性、あるい
は、耐候性の高い半導体装置を得ることができる。具体
的には封止材樹脂が添加物の含有量の違う少なくとも２
種類の有機高分子樹脂を重ねあわせることによって、も
しくは封止材樹脂に電界をかけ、封止材樹脂中の極性を
有する添加物が電気泳動することによって、封止材樹脂
の断面厚さ方向に添加物の濃度勾配をつけた機能性の高
い半導体用封止材樹脂およびそれを有した半導体素子を
提供できる。
【００７２】太陽電池モジュールの場合、封止材樹脂中
の添加物の機能により、封止材樹脂の光入射側表面近傍
あるいは光起電力素子表面近傍の添加物の濃度を選択的
に変化させることができ、より効果的に作用させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの概略断面図であ
る。
【図２】ａは光起電力素子を示す概略断面図、ｂは受光
面側上面図の一例である。
【図３】本発明の半導体素子を作製するための一重真空
室方式のラミネート装置の概略断面図の一例である。
【符号の説明】
１０１ 光起電力素子 １０２ 表面封止材樹脂 １０３ 表面部材 １０４ 裏面封止材樹脂 １０５ 裏面部材 １０６、２０５ 集電電極 １０７ ガラス繊維不織布 ２０１ 導電性基板 ２０２ 裏面反射層 ２０３ 半導体光活性層 ２０４ 透明導電層 ２０６ 端子 ２０７ 導電性ペースト ２０８ 半田 ３０１ プレート ３０２ シリコーンラバー ３０３ ヒーター ３０４ 排気口 ３０５ Ｏ−リング ３０６ 太陽電池モジュール積層体 ３０７ 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 31/02 Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｆ 31/04 (72)発明者 片岡 一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 善光 秀聡 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体用封止材樹脂において、前記封止
    材樹脂に可溶な添加物が封止材樹脂の断面厚さ方向に濃
    度勾配を有することを特徴とする半導体用封止材樹脂。
  2. 【請求項２】 半導体素子の表面に、有材高分子樹脂に
    可溶な添加物の含有量が違う少なくとも２種類の前記有
    機高分子樹脂を重ねあわせて該半導体を樹脂封止するこ
    とを特徴とする半導体の製造方法。
  3. 【請求項３】 封止材樹脂に電界をかけ、前記封止材樹
    脂に可溶で且つ前記封止材樹脂中の極性を有する添加物
    を電気泳動させ、前記封止材樹脂の断面厚さ方向に前記
    添加物の濃度勾配を設けて半導体表面を樹脂封止するこ
    とを特徴とする半導体の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記封止材樹脂表面を帯電させることに
    よって前記封止材樹脂に電界をかけることを特徴とする
    請求項３記載の半導体の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記封止材樹脂表面にコロナ放電又はプ
    ラズマ放電処理を施した有機高分子樹脂を積層すること
    により封止材樹脂に電界をかけることを特徴とする３記
    載の半導体の製造方法。
  6. 【請求項６】 光起電力素子の表面に、有材高分子樹脂
    に可溶な添加物の含有量の違う少なくとも２種類の前記
    有機高分子樹脂を重ねあわせて該光起電力素子を樹脂封
    止することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方
    法。
  7. 【請求項７】 封止材樹脂に電界をかけ、前記封止材樹
    脂に可溶で且つ前記封止材樹脂中の極性を有する添加物
    を電気泳動させ、前記封止材樹脂の断面厚さ方向に前記
    添加物の濃度勾配を設けて光起電力素子表面を樹脂封止
    することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
  8. 【請求項８】 前記封止材樹脂表面を帯電させることに
    よって前記封止材樹脂に電界をかけることを特徴とする
    請求項７記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  9. 【請求項９】 前記封止材樹脂表面にコロナ放電又はプ
    ラズマ放電処理を施した有機高分子樹脂を積層すること
    により封止材樹脂に電界をかけることを特徴とする８記
    載の太陽電池モジュールの製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記添加物がシランカップリング剤で
    あり、前記有材高分子樹脂の表面部材と接する側又は前
    記光起電力素子と接する側で該シランカップリング剤の
    含有量が高濃度になるようにしたことを特徴とする請求
    項６記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記添加物がシランカップリング剤で
    あり、前記封止材樹脂の光入射側で該シランカップリン
    グ剤の含有量が高濃度になるようにしたことを特徴とす
    る請求項６記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記添加物のうち少なくとも１種が紫
    外線吸収剤であり、前記有材高分子樹脂の光入射側で該
    紫外線吸収剤の含有量が高濃度になるようにしたことを
    特徴とする請求項６記載の太陽電池モジュールの製造方
    法。
  13. 【請求項１３】 前記添加物のうち少なくとも１種が紫
    外線吸収剤であり、前記封止材樹脂の光入射側で該紫外
    線吸収剤の含有量が高濃度になるようにしたことを特徴
    とする請求項７記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  14. 【請求項１４】 封止材樹脂により封止された半導体素
    子において、該封止材樹脂の断面厚さ方向に前記封止材
    樹脂に可溶な添加物の濃度勾配を有することを特徴とす
    る半導体素子。
  15. 【請求項１５】 前記半導体素子は光起電力素子である
    ことを特徴とする請求項１４記載の半導体素子。
  16. 【請求項１６】 前記添加物はシランカップリング剤、
    又は紫外線吸収剤から選ばれる少なくとも一種であるこ
    とを特徴とする請求項１４記載の半導体素子。
  17. 【請求項１７】 前記添加物の濃度が半導体素子に近い
    ところで高く、半導体素子に遠いところでは低いことを
    特徴とする請求項１４記載の半導体素子。
  18. 【請求項１８】 前記添加物の濃度が半導体素子に遠い
    ところで低く、半導体素子に遠いところでは高いことを
    特徴とする請求項１４記載の半導体素子。
  19. 【請求項１９】 前記添加剤は接着剤であることを特徴
    とする請求項１４記載の半導体素子。
  20. 【請求項２０】 封止材樹脂により封止された半導体素
    子の製造方法において、該封止材樹脂の断面厚さ方向に
    前記封止材樹脂に可溶な添加物の濃度勾配を設けること
    を特徴とする半導体素子の製造方法。
  21. 【請求項２１】 前記半導体素子は光起電力素子である
    ことを特徴とする請求項２０記載の半導体素子の製造方
    法。
  22. 【請求項２２】 前記添加物はシランカップリング剤乃
    至紫外線吸収剤のうち少なくともいずれか一方であるこ
    とを特徴とする請求項２０記載の半導体素子の製造方
    法。
  23. 【請求項２３】 前記添加物の濃度が前記半導体素子に
    近いところで高く、前記半導体素子に遠いところで低い
    ことを特徴とする請求項２０記載の半導体素子の製造方
    法。
  24. 【請求項２４】 前記添加物の濃度が前記半導体素子に
    近いところで低く、前記半導体素子に遠いところで高い
    ことを特徴とする請求項２０記載の半導体素子の製造方
    法。
  25. 【請求項２５】 前記添加剤は、接着剤であることを特
    徴とする請求項２０記載の半導体素子。
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