TW201316527A - 配線部材和其製造方法以及配線部材接著體的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種配線部材，其包含：導電材；焊料被覆層，配置於所述導電材之表面之至少一部分區域上，且包含非共晶焊料材料。

Description

配線部材和其製造方法以及配線部材黏著體的製造方法
本發明是有關於一種配線部材和其製造方法以及配線部材接著體的製造方法。
使用圖1對太陽電池之結構加以說明。圖1是表示太陽電池之結構之一形態的透視圖。如圖1所示，太陽電池200包含：用以取出由半導體基板101(多晶及單晶之Si單元)發電之電力的表面電極(表面指狀電極)103、背面電極106、收集由表面電極103所取出之電力的表面電極(匯流排電極)105、收集由背面電極106所取出之電力的背面電極(匯流排電極)107。另外，於表面電極105與背面電極107，藉由焊料104而接著有配線部材102。於太陽電池200中，通過配線部材102而將半導體基板101內所發電之電力傳送至外部。
最近為了太陽電池製造步驟之簡略化而使用如下之方法：使用藉由焊料預先被覆導電材而成之配線部材代替使用焊料104與配線部材102而進行接著(未圖示)。此種配線部材於包含銅等之導電材之周圍之一部分或整個面包含焊料合金層。
於焊料合金層中通常使用共晶焊料。所謂共晶焊料是具有與合金之共晶點對應之組成的焊料。共晶焊料於其熔點以上之溫度下立即熔融，於其熔點以下之溫度下立即產生凝固(例如參照日本專利特開2002-263880號公報)。
於先前，於將配線部材接著於表面電極或背面電極上時，為了提高濕潤性，並且賦予配線部材與電極之接著性，必需於配線部材、表面電極或背面電極上預先塗佈焊劑。而且，塗佈焊劑之其他理由可列舉：將配線部材之焊料合金層之表面所形成的氧化物層蝕刻除去；於對焊料合金層進行加熱熔融時抑制再次於該表面上形成氧化物層。然而，焊劑對太陽電池模組製造步驟中所使用之層壓太陽電池的密封材(EVA：乙烯-乙酸乙烯酯)造成腐蝕，存在對長期可靠性造成不良影響的傾向。
而且，亦提出了未使用焊劑而對配線部材進行接著的方法。例如於日本專利第3205423號公報或日本專利特開平9-216052號公報中揭示了摩擦焊接法或超音波焊接法。
於接著配線部材時使用焊劑之情形時，必需於配線部材之接著後將焊劑完全清洗除去，但難以將焊劑完全除去。而且，於摩擦焊接法或超音波焊接法中存在必需特別之裝置的課題。
因此，於本發明中，以提供可並不使用焊劑、且並不使用特別之裝置地接著於各種被接著體上的配線部材和其製造方法為課題。而且，本發明的課題在於提供使用所述配線部材而所得的配線部材接著體及其製造方法。
本發明包含以下之態樣。
<1>一種配線部材，其包含：導電材；焊料被覆層，配置於所述導電材之表面之至少一部分區域上，包含非共 晶焊料材料。
<2>如上述<1>所述之配線部材，其中，所述非共晶焊料材料包含選自由錫(Sn)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉍(Bi)、鉛(Pb)、鋁(Al)、鈦(Ti)及矽(Si)所構成之群組的2種以上金屬，熔點為450℃以下，鋅(Zn)之含有率為1質量%以下，銦(In)之含有率為1質量%以下，且固相線溫度與液相線溫度之差為2℃以上。
<3>如上述<1>或<2>所述之配線部材，其中，所述導電材包含選自由銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)及鋁(Al)所構成之群組的至少1種。
<4>如上述<1>至<3>中任一項所述之配線部材，其中，所述導電材包含純度為99.99%以上之高純度銅(Cu)。
<5>如上述<1>至<4>中任一項所述之配線部材，其中，所述導電材之平均厚度為0.001 mm以上。
<6>如上述<1>至<5>中任一項所述之配線部材，其是太陽電池用配線部材。
<7>一種配線部材的製造方法，其是如上述<1>至<6>中任一項所述之配線部材的製造方法，包含如下步驟：藉由壓延加工、射出加工、擠出加工或狹縫加工(slit processing)而將導電材成形為長條形狀之步驟；於所述長條形狀之導電材之表面的至少一部分區域上賦予非共晶焊料材料而形成焊料被覆層之步驟。
<8>一種配線部材接著體的製造方法，其包含如下 步驟：將如上述<1>至<6>中任一項所述之配線部材，於所述非共晶焊料材料之固相線溫度以上、液相線溫度以下的溫度範圍內接著於被接著體上的步驟。
<9>如上述<8>所述之配線部材接著體的製造方法，其中，所述溫度範圍是所述焊料被覆層中所含之非共晶焊料材料之總量中液相所佔之比例成為30質量%以上且不足100質量%的溫度範圍。
<10>如上述<8>或<9>所述之配線部材接著體的製造方法，其中，不包含超音波接著步驟。
<11>如上述<8>~<10>中任一項所述之配線部材接著體的製造方法，其中，所述被接著體是選自由氧化物、經氧化物層被覆之金屬、玻璃及氧化物陶瓷所構成之群組的至少1種。
<12>一種配線部材接著體，其藉由上述<8>~<11>中任一項所述之製造方法而獲得。
藉由本發明可提供不使用焊劑、且不使用特別之裝置而能夠接著於各種被接著體上的配線部材和其製造方法。而且，根據本發明可提供使用所述配線部材而所得的配線部材接著體及其製造方法。
於本說明書中，「步驟」之術語不僅僅為獨立之步驟，即使於無法與其他步驟明確地區別之情形時，若可達成該步驟所期望之目的，則亦包含於本用語中。而且，使用「~」 而表示之數值範圍表示包含「~」之前後所記載之數值分別作為最小值及最大值的範圍。另外，至於組成物中之各成分之量，於組成物中存在多種相當於各成分之物質之情形時，若無特別限定，則表示組成物中所殘存之該多種物質之合計量。
<配線部材>
本發明之配線部材包含：導電材；焊料被覆層，配置於所述導電材之表面之至少一部分區域上，且包含非共晶焊料材料。藉由使焊料被覆層包含非共晶焊料材料，變得可不使用焊劑、且不使用特別之裝置而接著於各種被接著體上。所述配線部材例如藉由使包含非共晶焊料材料之焊料被覆層，於所述非共晶焊料材料之固相線溫度以上、液相線溫度以下的溫度範圍內與被接著體接觸，可不使用焊劑、且不使用特別之裝置而與各種被接著體接著。
所述配線部材只要於導電材之表面的至少一部分區域具有包含非共晶焊料材料之焊料被覆層即可。作為配線部材中之焊料被覆層，自接著性之觀點考慮，較佳的是被覆導電材之表面的至少1個面，更佳的是被覆導電材之表面全體。
作為所述配線部材之形狀，可並無特別限制地視需要等而適宜選擇。配線部材之形狀具體可列舉矩形線狀、帶狀、圓線狀等長條形狀、薄片狀、網狀等。自連續生產性或可捲繞捆包為捲盤狀之方面考慮，較佳的是長條形狀，更佳的是矩形線狀之形狀。此處所謂之矩形線狀是表示垂 直於長度方向之剖面具有長方形狀之形狀的長條線狀形狀。
使用圖式對所述配線部材之構成的一例加以說明。另外，本發明並不受圖式任何限制。圖2表示配線部材10之一形態，是垂直於長度方向之剖面之剖面圖。於圖2所示之配線部材10中，導電材12包含矩形線狀之導體，其剖面輪廓為圓角長方形(圓角之長方形)。而且，被覆導電材12之周圍而配置之焊料被覆層13的剖面輪廓為圓角長方形，基本平坦地形成焊料被覆層13之上表面13a與下表面13b。配線部材10之厚度a可測定為焊料被覆層13之上表面13a與下表面13b之距離。
另外，圖2中所記載之配線部材10於導電材12之表面之全部上配置有焊料被覆層13，但焊料被覆層13亦可配置於導電材12之表面之一部分區域上。而且，對於所述配線部材10而言，為了變得容易設置於被接著體(例如半導體基板之表面電極及背面電極)上，且為了充分地確保接合時所必需之導熱，較佳的是平坦地形成焊料被覆層13之表面。而且，藉由使焊料被覆層之表面平坦，於將構成為矩形線狀之配線部材10捲繞於捲線筒等上時容易獲得穩定之積層狀態，難以產生捲繞崩潰。因此，存在如下之現象不見之傾向：由於捲繞崩潰而造成配線部材纏繞而變得無法抽出。
所述配線部材之平均厚度可並無限制地根據目的等而適宜選擇。配線部材之平均厚度具體而言較佳的是0.001 mm以上，更佳的是0.001 mm~1 mm，更佳的是0.002 mm~0.8 mm，進一步更佳的是0.005 mm~0.5 mm，特佳的是0.1 mm~0.5 mm，極佳的是0.1 mm~0.3 mm。另外，所謂配線部材之厚度是於觀察長條形狀之配線部材之垂直於長度方向之剖面之情形時，短軸方向之長度中的最大長度。具體而言是指圖2中之厚度a。配線部材之平均厚度是使用測微計測定配線部材之5個位置的厚度，作為其算術平均值而求出。
而且，配線部材之垂直於長度方向之剖面之形狀可無特別限制地根據目的等而適宜選擇。配線部材之垂直於長度方向之剖面的形狀可列舉長方形、橢圓形、圓形等。其中，自生產性或生產成本之觀點考慮，剖面之形狀較佳的是如圖2所示之圓角長方形。
配線部材之垂直於長度方向之剖面中的垂直於厚度方向之方向的長度(以下亦稱為「寬」)可並無特別限制地根據目的等而適宜選擇。配線部材之寬度例如較佳的是0.5 mm~10 mm，更佳的是1 mm~4 mm。
另外，配線部材之長度方向的長度可根據目的等而適宜選擇，並無特別限制。
(導電材)
配線部材具有導電體。配線部材中所使用的導電材較佳的是體積電阻率小(例如約為1×10-5 Ωcm以下)。此種導電材可列舉含有銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鋁(Al)等之導電材。藉由含有銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鋁 (Al)等，可將體積電阻率抑制得較小，因此作為構成配線部材之導電材而言較佳。亦即，導電材較佳的是包含選自由銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)及鋁(Al)所構成之群組的至少1種金屬，更佳的是包含50質量%以上之選自由Cu、Ag、Au及Al所構成之群組的至少1種金屬。而且，自配線部材之耐力之減低之觀點考慮，更佳的是含有90%以上之Cu。
導電材中所含之Cu可列舉韌Cu(Tough-Pitch Copper)、低氧Cu、無氧Cu、磷脫氧Cu、純度99.99%以上之高純度Cu。為了使導電材之0.2%耐力變得最小，較佳的是使用純度高之Cu，更佳的是使用純度99.99%以上之高純度Cu，特佳的是使用純度99.9999%以上之高純度Cu。另外，所謂0.2%耐力是於拉伸時導入0.2%之變形的力，該數值越小，則越容易延伸。
而且，若使用韌Cu或磷脫氧Cu作為導電材，則可低成本地構成配線部材。
導電材之形狀可並無特別限制地根據目的等而適宜選擇。導電材之形狀具體而言可列舉帶板狀、矩形線、圓線、橢圓線等長條形狀、矩形狀、薄片狀、網狀等多個導體之接合體形狀等。作為導電材之形狀，自接合於被接著體上時的使用容易性之觀點考慮，較佳的是使用矩形線狀。
導電材之平均厚度可根據用途等而適宜選擇。作為導電材之平均厚度，自生產性或於長度方向之線電阻值之觀點考慮，較佳的是0.001 mm以上。而且，上限值並無特 別限制，較佳的是1 mm以下。另外，導電材之平均厚度更佳的是0.002 mm~0.8 mm，進一步更佳的是0.005 mm~0.5 mm，進一步更佳的是0.1 mm~0.5 mm，特佳的是0.1 mm~0.3 mm。導電材之平均厚度可使用測微計，測定導電材之5個位置的厚度，求出其算術平均值。而且，藉由觀察垂直於配線部材之長度方向的剖面，測定導電材之5個位置的厚度，求出其算術平均值。
導電材可視需要製造具有所期望之形狀的導電材而獲得，亦可自市售之導電材中適宜選擇而獲得。
導電材的製造方法並無特別限制，可根據導電材之形狀等而適宜選擇。例如可列舉上鑄(upcast)法、SCR法、亨斯雷(Hensley)法、下鑄(downcast)法、柏普茲(properzi)法等。而且，於導電材具有長條形狀之情形時，例如可藉由壓延加工、射出加工、擠出加工或狹縫加工而製造長條形狀之導電材。
另外，製造矩形線狀導電材之方法可列舉以下之方法。
首先，對包含銅等導體的平板進行狹縫加工或者對包含銅等導體之壓延材(球狀)進行壓延加工，將導體成形為矩形線狀。此處，所謂壓延加工是對圓線進行壓延而使其矩形線化的方式。若藉由壓延加工成形為矩形線狀，則可形成長條且於長度方向上寬度均一之形狀。狹縫加工可對應各種寬度之材料。亦即，即使於使用原料導體之寬度於長度方向上並不均一、寬度不同之各種各樣之原料導體之情形時，亦可藉由狹縫加工而成形為長條且於長度方向 上寬度均一者。
其次，藉由連續通電加熱爐或連續式加熱爐或分批式加熱設備對成形為矩形線狀之原料導體進行熱處理，藉此可獲得矩形線狀之導電材。該熱處理步驟是以提高導電材之柔軟性、減低0.2%耐力為目的而進行的。於必需穩定之熱處理之情形時，較佳的是分批式加熱。自防止氧化之觀點考慮，於熱處理中較佳的是使用氮氣等惰性氣體環境或者對於韌銅以外之氧較少的銅而言較佳為使用氫還原環境之爐子。惰性氣體環境或氫還原環境之爐子可藉由連續通電加熱爐或連續式加熱爐或分批式加熱設備而提供。
(焊料被覆層)
配線部材於所述導電材之表面之至少一部分區域具有焊料被覆層。所使用之構成焊料被覆層之焊料材料包含非共晶焊料材料。所述焊料材料較佳實質上是非共晶焊料材料，更佳的是包含非共晶焊料材料。此處所謂「實質上是非共晶焊料材料」是表示容許不可避免地混入之其他成分之存在。
所謂非共晶焊料材料是液相線溫度與固相線溫度並不一致，於液相線溫度與固相線溫度之間存在差的焊料合金。非共晶焊料材料之液相線溫度與固相線溫度之差較佳的是2℃以上，更佳的是2℃以上300℃以下。而且，自作業性之觀點考慮，較佳的是所述差為2℃以上者，更佳的是所述差為2℃以上100℃以下者，進一步更佳的是所述差為5℃以上100℃以下者。若液相線溫度與固相線溫度之差 為上述範圍內，則變得容易控制將配線部材接著於非著體上時之溫度，焊料接著之作業性優異。
所述非共晶焊料材料之液相線溫度及固相線溫度可藉由研究冷卻曲線而確認，所述冷卻曲線是測定對處於熔融狀態(液相狀態)之非共晶焊料材料進行冷卻時之非共晶焊料材料之溫度的冷卻曲線。具體而言，液相線溫度及固相線溫度可藉由基於冷卻曲線之切線法而求出。
例如描繪圖3中所示之冷卻曲線的非共晶焊料材料X之液相線溫度與固相線溫度可如下所述地求出。
根據對液相狀態之非共晶焊料材料X進行冷卻時所獲得的冷卻曲線，獲得延長對液相狀態之非共晶焊料材料X進行冷卻時所呈現之直線區域(冷卻曲線之斜率變固定之區域，下同)而所得的第一直線A、延長對固相狀態之非共晶焊料材料X進行冷卻時所呈現之直線區域而所得之第二直線B、延長描繪第一直線A時所適用之直線區域與描繪第二直線B時所適用之直線區域之間所存在的直線區域而所得的第三直線C。
此時，將所述第一直線A與第三直線C之交點的溫度作為液相線溫度。
將所述第二直線B與第三直線C之交點的溫度作為固相線溫度。
另外，非共晶焊料材料之冷卻曲線可藉由可經時性測定非共晶焊料材料之溫度變化的方法、例如連接有熱電偶之記錄器而獲得。
而且，所述非共晶焊料材料之液相線溫度及固相線溫度可藉由適宜選擇構成非共晶焊料材料之金屬的種類及混合比率而設為所期望之範圍。
非共晶焊料材料之熔點若為450℃以下即可，較佳的是96℃以上450℃以下，更佳的是96℃以上327℃以下，進一步更佳的是96℃以上232℃以下。
一般情況下將熔點超過450℃之合金稱為釺料。若將此種高熔點之釺料適用於電子電路基板等中，則接著需要於高溫度下之加熱，存在產生電路等破損之虞，因此欠佳。
構成非共晶焊料材料之金屬並無特別限制。於可進一步提高接著性且實現更適宜之材料成本之方面而言，較佳的是包含選自由錫(Sn)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉍(Bi)、鉛(Zn)、鋁(Al)、鈦(Ti)及矽(Si)所構成之群組的2種以上金屬。
非共晶焊料材料亦可更包含銦(In)。銦本身具有對被接著體之接著性，且含有於非共晶焊料材料中，由此可使非共晶焊料材料之熔點降低。然而，銦為昂貴之材料，因此存在其用途受到限制之情形。已知藉由使非共晶焊料材料更含有銦，可使所形成之焊料層之耐久性降低，存在並不適於要求焊料連接之長期可靠性之用途之情形。作為所述非共晶焊料材料中之銦之含有率，自焊料連接之長期可靠性之觀點考慮，較佳的是於非共晶焊料材料中為1質量%以下，更佳的是0.5質量%以下，進一步更佳的是0.1質量%以下。
非共晶焊料材料亦可更包含鋅(Zn)。非共晶焊料材料包含鋅，因此考慮到被接著體之表面所存在的氧化物之氧原子與鋅鍵結，對被接著體之接著性提高。然而，若鋅之含量過多，則存在根據情況而造成與被接著體之濕潤性降低之情形。因此，對於非共晶焊料材料而言，自與後述之被接著體之濕潤性及與被接著體之接著性之觀點考慮，鋅之含有率較佳的是1質量%以下，更佳的是0.5質量%以下，進一步更佳的是0.1質量%以下。若鋅之含有率為1質量%以下，則非共晶焊料材料亦可含有鋅。
自於被接著體上之接著性之觀點考慮，較佳的是所述非共晶焊料材料包含選自由錫(Sn)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉍(Bi)、鉛(Pb)、鋁(Al)、鈦(Ti)及矽(Si)所構成之群組的2種以上金屬，熔點為450℃以下，鋅(Zn)及銦(In)之含有率分別為1質量%以下，且固相線溫度與液相線溫度之差為2℃以上。
更佳的是所述非共晶焊料材料包含選自由錫(Sn)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉍(Bi)、鉛(Pb)、鋁(Al)、鈦(Ti)及矽(Si)所構成之群組的2種以上金屬，熔點為96℃以上327℃以下，鋅(Zn)及銦(In)之含有率分別為0.5質量%以下，且固相線溫度與液相線溫度之差為2℃以上100℃以下。
更佳的是所述非共晶焊料材料包含選自由錫(Sn)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉍(Bi)、鉛(Pb)、鋁(Al)、鈦(Ti)及矽(Si)所構成之群組的2種以上金屬，熔點為96℃以 上232℃以下，鋅(Zn)及銦(In)之含有率分別為0.1質量%以下，且固相線溫度與液相線溫度之差為2℃以上100℃以下。
而且，所述非共晶焊料材料可為含鉛焊料材料，亦可為無鉛焊料材料。具體而言，含鉛焊料材料可列舉Sn-Pb、Sn-Pb-Bi、Sn-Pb-Ag等。而且，無鉛焊料材料可列舉Sn-Ag-Cu、Sn-Ag、Sn-Cu、Bi-Sn等。
而且，自與環境問題對應等觀點考慮，亦較佳的是所述非共晶焊料材料為實質上不含鉛之非共晶焊料材料。此處，所謂是實質上不含鉛，是表示非共晶焊料材料中之鉛含有率為0.1質量%以下，較佳的是鉛含有率為0.05質量%以下。
而且，所述非共晶焊料材料亦可視需要更包含其他金屬原子。其他金屬原子並無特別限制，可根據目的而適宜選擇。其他金屬原子具體可列舉錳(Mn)、銻(Sb)、鉀(K)、鈉(Na)、鋰(Li)、鋇(Ba)、鍶(Sr)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、鈹(Be)、鎘(Cd)、鉈(Tl)、釩(V)、鋯(Zr)、鎢(W)、鉬(Mo)、鈷(Co)、鎳(Ni)、金(Au)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、鎵(Ga)、鍺(Ge)、銠(Rh)、銥(Ir)、釔(Y)等鑭系等。而且，所述非共晶焊料材料包含其他金屬原子之情形時的其他金屬原子之含有率可根據目的而適宜選擇。例如，於所述非共晶焊料材料中可設為1質量%以下，自熔點及與被接著體之接著性之觀點考慮，較佳的是0.5質量%以下，更佳的是0.1質量%以下。
所述非共晶焊料材料可使用具有所期望之組成的市售品，亦可為藉由通常所使用之製造方法而製造者。具體而言，藉由將構成非共晶焊料材料之各原料以規定比例加以混合，使其熔融後進行驟冷，由此可製造所期望之非共晶焊料材料。
於所述配線部材中，於導電材之表面之至少一部分區域配置有包含非共晶焊料材料之焊料被覆層。配線部材中之焊料被覆層相對於導電材的含有率可並無特別限制地根據目的等而適宜選擇。自接著性之觀點考慮，焊料被覆層相對於導電材的含有率較佳的是2質量%以上，更佳的是3質量%以上50質量%以下，進一步更佳的是5質量%以上40質量%以下。而且，所述配線部材中之焊料被覆層之被覆面積相對於導電材之表面積的比例可並無特別限制地根據目的等而適宜選擇。所述被覆面積之比例較佳的是75%以上，更佳的是90%以上，進一步更佳的是99%以上。
焊料被覆層之厚度並無特別限制。一般情況下，焊料被覆層之厚度較佳的是5 μm~100 μm，更佳的是10 μm~80 μm。而且，焊料被覆層與導電材之厚度比並無特別限制。一般情況下，焊料被覆層之厚度相對於導電材之厚度之比(焊料被覆層/導電材)較佳的是0.025~0.5，更佳的是0.05~0.4。
另外，焊料被覆層之厚度可藉由使用光學顯微鏡或電子顯微鏡，對垂直於長度方向之剖面進行觀察而測定。
所述焊料被覆層亦可視需要而包含焊劑。焊劑較佳的 是活性比較弱之焊劑。具體而言可列舉松香系、RMA系、R系之焊劑。
然而，較佳的是所述焊料被覆層實質上不含焊劑。若所述焊料被覆層實質上不含焊劑，則於被接著體上接著所述配線部材時，可省略使焊劑中之溶劑成分乾燥的步驟。而且，可省略於被接著體上接著所述配線部材後之焊劑清洗步驟。另外，可防止由於所述焊劑所造成之所述被接著體之腐蝕作用。此處所謂之實質上不含焊劑是表示焊料被覆層中所含之焊劑之總量為2質量%以下，較佳的是1質量%以下。
(配線部材之用途)
本發明之配線部材之用途並無特別限定，可作為太陽電池、電致發光元件等之配線部材而使用。特別適於作為太陽電池用配線部材而使用。於先前之被接著體與配線部材之連接方法中，雖然存在使用焊劑之必要，但存在該焊劑腐蝕太陽電池之部材(密封材等)之傾向。於使用本發明之配線部材之情形時具有如下之優異之效果：即使不使用焊劑，亦可表現出良好之與被接著體之密接性。
本發明之實施形態包含作為配線部材之非共晶焊料材料之使用，所述配線部材包含：導電材；焊料被覆層，配置於所述導電材之表面之至少一部分區域上，且包含非共晶焊料材料。而且，本發明之實施形態包含配線部材與被接著體之接著的使用，所述配線部材包含：導電材；焊料被覆層，配置於所述導電材之表面之至少一部分區域上， 且包含非共晶焊料材料。另外，本發明之實施形態包含配線部材的作為太陽電池用配線部材之使用，所述配線部材包含：導電材；焊料被覆層，配置於所述導電材之表面之至少一部分區域上，且包含非共晶焊料材料。
<配線部材的製造方法>
本發明之配線部材的製造方法包括如下步驟：藉由壓延加工、射出加工、擠出加工或狹縫加工而將導電材成形為長條狀之步驟；於所述長條形狀之導電材之表面的至少一部分區域上賦予非共晶焊料材料而形成焊料被覆層之步驟。所述製造方法亦可視需要而更包含其他步驟。
將導電材成形為長條狀的步驟之詳細如上所述。
參照圖式對於長條狀之導電材之表面形成焊料被覆層的步驟之一例加以說明，但本發明並不受該些記載任何限制。
於圖7中，使用熔融鍍敷設備21，於導電材12之表面供給熔融焊料而製造形成有焊料被覆層(未圖示)之配線部材25。熔融鍍敷設備21包含：送出捲盤22，送出包含矩形線狀導體或圓線狀導體之長條之導電材12；焊料浴(熔融焊料鍍敷槽)23，將非共晶焊料材料維持為熔融狀態；反轉輥14，使焊料浴23內所設置之導電材12反轉而朝向上方；冷卻部26，於焊料浴23外且設置於反轉輥14之上方，對形成有焊料被覆層之配線部材25A進行冷卻；壓延輥27、壓延輥28、壓延輥29，於冷卻部26之上方進行上下多段設置，且分別包含左右一對輥；加熱部30，對 形成有焊料被覆層之配線部材25A進行加熱處理；壓延輥31，設置於加熱部30之上方，且包含左右一對輥；拉升輥32，設置於最上方；捲繞捲盤33，捲繞配線部材25。
於圖7中，導電材12藉由浸漬於焊料浴23中將非共晶焊料材料供給至上下表面及側面而形成焊料被覆層，藉由反轉輥24使其反轉而朝向上方。其次，如圖7所示那樣，將所形成之焊料被覆層為熔融狀態的配線部材25A送入至冷卻部26。於冷卻部26中，例如藉由吹入50℃以下之氣體等而進行冷卻，藉此使配線部材25A之焊料被覆層成為固體狀態。另外，冷卻部26並不限定於吹入50℃以下之氣體之情形。於提高生產效率方面而言，理想的是於冷卻部26中，為了防止氧化而於室溫以下之溫度下吹入氬(Ar)、氖(Ne)、氮(N2)等惰性氣體個體或混合氣體，藉此而迅速地固化。
於該狀態下，配線部材25A之焊料被覆層為由於表面張力而於導電材12之上下表面膨脹為山形之形狀，因此其次進行平坦地形成焊料被覆層的步驟。此處所謂「平坦」是表示以鍍敷表面為標準之凹凸的高低差為7 μm以下。焊料被覆層為固體狀態之配線部材25A被多段之壓延輥27、壓延輥28、壓延輥29壓延，進一步於加熱部30進行熱處理後以壓延輥31進行壓延，藉此而成為經平坦化及最終之焊料被覆層的厚度得到調整的配線部材25。
焊料被覆層之厚度得到調整的配線部材25捲繞於捲繞捲盤33上，成為配線部材之輥體。
<配線部材接著體的製造方法>
本發明之配線部材接著體的製造方法包含如下步驟：將所述配線部材，於所述非共晶焊料材料之固相線溫度以上、液相線溫度以下的溫度範圍內接著於被接著體上的步驟(以下亦稱為「接著步驟」)。藉由將包含焊料被覆層(所述焊料被覆層包含非共晶焊料材料)之配線部材於特定溫度範圍內接著於被接著體上，可不使用焊劑且不使用特別裝置而接著於各種被接著體上。
所述配線部材接著體是將配線部材於配線部材所具有之非共晶焊料材料的固相線溫度以上、液相線溫度以下之溫度範圍內接著於被接著體上而所得。所謂配線部材接著體是表示配線部材接著於後述之被接著體而所得的結構物。配線部材接著體是使配線部材與被接著體接觸，於該配線部材之焊料被覆層的非共晶焊料材料之固相線溫度以上、液相線溫度以下的溫度範圍內進行加熱處理，藉此即使不使用焊劑或者不具有特別之超音波接著步驟，亦可於各種被接著體(例如於表面形成有氧化物之被接著體)之表面直接接著焊料被覆層而形成。獲得此種配線部材接著體之理由尚不明確，但例如如下所示地進行考慮。
於固相線溫度以上、液相線溫度以下之溫度範圍內，非共晶焊料材料成為液相與固相可共存之狀態。若於超過液相線溫度之溫度、亦即非共晶焊料材料全體成為液相之狀態下接著非共晶焊料材料，則由於表面張力而排斥液相狀態之非共晶焊料材料，並不接著於被接著體表面、特別 是形成有氧化物之被接著體表面。相對於此，於液相狀態之非共晶焊料材料與固相狀態之非共晶焊料材料共存之狀態下，由於固相狀態之非共晶焊料材料之存在而使液相狀態之非共晶焊料材料之表面張力變小，非共晶焊料材料之排斥得到抑制，且由於液相狀態之非共晶焊料材料而使非共晶焊料材料全體之濕潤性提高，由此認為焊料被覆層良好地接著於被接著體表面上。
對於所述配線部材接著體而言，自良好之接著性及配線部材接著體之生產性之觀點考慮，較佳的是焊料被覆層於固相線溫度以上、不足液相線溫度之溫度範圍內或者超過固相線溫度、液相線溫度以下之溫度範圍內接著於被接著體上而成的配線部材接著體。更佳的是焊料被覆層於超過固相線溫度、不足液相線溫度之溫度範圍內接著於被接著體上而成的配線部材接著體。
而且，自使接著性進一步提高之觀點考慮，較佳的是調整接著時之配線部材之焊料被覆層中的液相與固相之比例。具體而言，較佳的是於所述配線部材之焊料被覆層的全體中之液相所佔的比例成為30質量%以上且不足100質量%之溫度下進行接著，更佳的是於成為35質量%以上99質量%以下之溫度下進行接著，進一步更佳的是於成為40質量%以上98質量%以下之溫度下進行接著。
另外，配線部材接著時之焊料被覆層的液相所佔的比例可根據所使用之焊料組成的平衡狀態圖而求出。
於將配線部材接著於被接著體上時之熱處理的方法並 無特別限制，可採用先前公知之方法。例如可列舉：藉由加熱板等對被接著體進行加熱，於該被接著體上載置配線部材，一面控制配線部材之焊料被覆層之溫度，一面使用設定為與加熱板相同之溫度的焊料烙鐵而對焊料被覆層進行熱處理的方法；於被接著體上以與焊料被覆層相接之方式載置配線部材的狀態下，使其通過一定溫度之回焊爐的方法等。
於所述接著步驟中，較佳的是一面將配線部材按壓於被接著體上一面進行接著。藉此變得使配線部材之焊料被覆層中的固相被按壓於所述被接著體上，接著性更進一步提高。該按壓之壓力可適宜設定，例如較佳的是設為200 Pa~5 MPa，更佳的是設為1 kPa~2 MPa。
而且，於接著步驟中，較佳的是將熱處理時間設為1秒以上，更佳的是設為3秒以上，進一步更佳的是設為10秒以上。藉此而變得使焊料被覆層中之固相與所述被接著體更進一步接觸，配線部材與被接著體之接著性更進一步提高。
(被接著體)
本發明之配線部材接著體的製造方法中所使用的被接著體並無特別限制。例如可列舉氧化物被接著體、半導體基板、電極等。
氧化物被接著體若為至少於其表面之一部分或整個面具有氧化物層者，則並無特別限制。所述氧化物被接著體是否於表面具有氧化物層之確認可藉由能量分散型X射線 分析(EDX)而行。例如氧化物被接著體較佳的是選自由氧化物、經氧化層被覆之金屬、玻璃及氧化物陶瓷所構成之群組。
氧化物可列舉氧化銦錫(ITO)、二氧化矽、氧化鉻、氧化硼等。經氧化膜被覆之金屬中之金屬種可列舉銅、鐵、鈦、鋁、銀、不鏽鋼等。玻璃並無特別限制，可列舉無鹼玻璃、石英玻璃、低鹼玻璃、鹼玻璃等。氧化物陶瓷可列舉氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、氧化鎂陶瓷、氧化鈣陶瓷等。
另外，對於使用所述配線部材而形成之配線部材接著體而言，即使被接著體為氧化物被接著體，亦可抑制非共晶焊料材料對氧化物層之排斥，表現出被接著體與配線部材良好之接著性。
半導體基板例如可列舉太陽電池形成用之具有pn接面的矽基板、半導體裝置中所使用之矽基板、發光二極體之基材中所使用之碳化矽基板等。
電極例如可藉由對賦予至所述半導體基板上的電極用漿料進行煅燒等而形成。電極用漿料並無特別限制，例如可列舉包含玻璃粒子、含磷銅合金粒子、溶劑以及樹脂者。若使用此種電極用漿料而於半導體基板上形成電極，則於煅燒時，於表面形成作為氧化物之玻璃層，藉由形成所述玻璃層，而抑制銅之氧化，從而可形成電阻率低的電極。而且，較佳的是所形成之電極更含有錫。錫可於所述電極用漿料中含有於所述含磷銅合金粒子中，亦可與含磷合金粒子分開地作為含錫粒子而包含。
所述配線部材接著體中之焊料被覆層可視需要而進一步與其他配線部材或電子電路元件等接著。亦即，亦可介隔焊料被覆層而將接著於被接著體上的配線材料與其他配線部材或電子電路元件等接著。藉由使所述焊料被覆層與配線部材或電子電路元件等接著，可將被接著體與配線部材或電子電路元件等機械性及電性連接。
所述配線部材接著體將被接著體與配線部材機械性及電性連接，因此可構成使用陶瓷基板或玻璃基板之電子電路基板或半導體基板、MEMS元件、以如ITO膜或IZO膜這樣的氧化物導電膜為電極之平板顯示器元件、金屬-玻璃-氧化物陶瓷-非氧化物陶瓷之銲接部材、電氣配線、氧化物之配線等的一部分。
<太陽電池及其製造方法>
本發明之配線部材可作為太陽電池用配線部材而使用。藉此可提供使用所述配線部材之太陽電池。亦即，本實施形態之太陽電池包含：具有雜質擴散層且進行了pn接面之半導體基板、於所述雜質擴散層上所設之電極、於所述電極上所接著之所述配線部材。換而言之，所述太陽電池是將所述配線部材與作為被接著體之太陽電池用半導體基板接著而成的配線部材接著體。
本實施形態之太陽電池的製造方法與使用所述半導體基板作為被接著體的配線部材接著體的製造方法相同。於太陽電池的製造方法中，半導體基板使用具有雜質擴散層且進行了pn接面之半導體基板，而且於該雜質擴散層上設 有電極。包含具有雜質擴散層且進行了pn接面之半導體基板、以及於所述雜質擴散層上所設之電極的太陽電池基板可為市售品，亦可如上所述地使用電極用漿料，於半導體基板上形成電極而製作。
太陽電池之製造中所使用的半導體基板上的電極於表面具有氧化物層的情況較多，因此太陽電池多數情況下成為於所述氧化物層上接著有配線部材的結構。於使用本發明之配線部材的太陽電池的製造方法中，無需藉由焊劑等將電極表面之氧化物層除去，因此可防止由於所述焊劑所造成之所述電極之腐蝕作用。而且，由於並未使用焊劑，因此於所述電極上接著所述焊料層時，可省略使所述焊劑中之溶劑成分乾燥的步驟，而且可省略於所述電極上接著所述焊料層之後的焊劑清洗步驟。結果於所述表面上電性連接具有氧化物層之電極與配線部材，獲得發電性能優異之太陽電池。
<太陽電池模組及其製造方法>
本實施形態之太陽電池模組是介隔所述配線部材將多個太陽電池連結而成的，所述太陽電池包含：具有雜質擴散層且進行了pn接面之半導體基板、於所述雜質擴散層上所設的電極、接著於所述電極上之所述配線部材。而且，亦可視需要於配線部材上進一步積層密封樹脂、保護玻璃、保護膜等。
所述太陽電池模組可藉由公知之方法而製造。例如，可藉由以下作為一例而表示的太陽電池模組的製造方法而 進行製造。
圖4(a)~圖4(c)是概念性表示太陽電池模組的製造方法之一形態的剖面圖、透視圖及分解透視圖。
於圖4(a)中，於形成有作為匯流排電極之表面電極105、作為指狀棒電極之表面電極103、背面電極106及作為匯流排電極之背面電極107的多個半導體基板101之表面電極105上及背面電極107上配置有本發明之配線部材110、配線部材102。另外，藉由配線材料110將其中一個半導體基板101上之表面電極105與另一個半導體基板101上之背面電極107連結，構成積層體100。
於圖4(b)中，對於如圖4(a)所示地配置之半導體基板101及配線部材110、配線部材102，使用與配線部材110、配線部材102同寬同長之窄型陶瓷加熱器21，進行第一加熱步驟，分別將表面電極105及背面電極107與配線部材110、配線部材102接著。作為加熱方法，除了使用陶瓷加熱器21之方法以外，亦可適用加熱板、加熱烘箱、陶瓷加熱器、噴嘴加熱器、感應加熱(induction heating；IH)等公知方法。自可更簡便地加熱之方面而言，加熱方法較佳的是使用陶瓷加熱器21之方法。而且，亦可藉由根據配線部材110、配線部材102之寬或長度而使用多個自噴嘴噴射熱風的噴嘴加熱器而簡便地進行加熱。例如，藉由使用窄型之陶瓷加熱器及噴嘴加熱器而更均一地傳熱，半導體基板101上之表面電極105及背面電極107與配線部材110、配線部材102之接著性變得更良好。
上述加熱步驟之加熱溫度並無特別限制。於本實施形態中，較佳的是與於上述製造配線部材接著體時同樣地於配線部材110、配線部材102之焊料被覆層中所含之非共晶焊料材料之固相線溫度以上、液相線溫度以下的溫度範圍內，接著於作為被接著體之半導體基板101之表面電極105及背面電極107上。例如於183℃~214℃下進行加熱步驟。
關於加熱時間，較佳的是1秒~180秒，更佳的是2秒~90秒，特佳的是3秒~30秒。若加熱時間為1秒以上，則存在將作為被接著體之半導體基板101與配線部材110、配線部材102充分地接著之傾向；若為180秒以下，則存在如下之傾向：抑制於作為被接著體之半導體基板101上產生翹曲，使太陽電池製造中之良率提高。
於加熱步驟時，亦可於配置有配線部材110、配線部材102之半導體基板101上搭載鉛垂，使用窄型陶瓷加熱器21同時進行加壓處理。藉由於加熱步驟時進行加壓處理，可更均一地傳熱，從而變得可一面防止配線部材110、配線部材102之變形一面進行配線部材110、配線部材102與半導體基板101之連接。所施加之壓力較佳的是0.02 MPa~5 MPa，更佳的是0.05 MPa~3 MPa，特佳的是0.1 MPa~2 MPa。若為0.2 MPa以上，則可更容易傳熱，且可將配線部材110、配線部材102更牢固地接著於半導體基板101。而且，若為5 MPa以下，則可抑制半導體基板101破裂或者於半導體基板101上產生裂痕。
於圖4(c)中，進行第二加熱步驟而製造太陽電池模組：於接著有配線部材110之半導體基板101之雙面上積層密封樹脂120，於半導體基板110之受光面側之密封樹脂120上積層保護玻璃(強化玻璃)121，於半導體基板110之背面側之密封樹脂120上積層保護膜122而進行加熱處理。
自透明性、柔軟性、價格等觀點考慮，密封樹脂120較佳的是乙烯-乙酸乙烯酯共聚樹脂(以下稱為「EVA」)或聚乙烯丁醛。而且，保護玻璃121較佳的是於單面實施有壓花加工者。而且，保護膜122可列舉氟樹脂膜、PET(聚對苯二甲酸乙二酯等)。自耐候性、水蒸氣障壁性、電氣絕緣性等觀點考慮，較佳的是保護膜122使用各種複合膜。複合膜例如可使用自半導體基板101側起依序積層有電氣絕緣性膜/接著劑/水蒸氣障壁性膜/接著劑/対候性膜的複合膜。電氣絕緣性膜可適用電氣絕緣用PET膜，水蒸氣障壁製膜可適用鋁箔、氧化鋁、二氧化矽蒸鍍PET膜，対候性膜可適用氟樹脂膜、氟樹脂塗膜、耐熱低寡聚物PET膜。
於第二加熱步驟中，可使用一般的加熱板或加熱烘箱。而且，可使用作為於太陽電池元件之密封處理中所通常使用的裝置之真空層壓機。真空層壓機可藉由於對腔室內進行真空脫氣後，一面僅僅開放蓋部而固定地施加大氣圧(0.1 MPa)之壓力一面進行加熱。自防止污垢之觀點考慮，較佳的是使用鐵氟龍(註冊商標)薄片。
第二加熱步驟中之加熱溫度只要是不對密封樹脂120或後襯薄片122造成影響之溫度，則並無特別限制。一般情況下，加熱溫度較佳的是80℃~200℃，更佳的是110℃~160℃，特佳的是120℃~150℃。若加熱溫度為100℃以上，則充分獲得作為密封樹脂之EVA的流動性、接著性，變為良好之密封狀態。若加熱溫度為160℃以下，則存在可抑制EVA或後襯薄片由於熱而劣化之傾向。
第二加熱步驟中之加熱時間較佳的是1分鐘~60分鐘，更佳的是3分鐘~50分鐘，特佳的是5分鐘~30分鐘。若加熱時間為1分鐘以上，則存在處理多個太陽電池時之溫度不均並不大，密封樹脂更均一地聚合，獲得良好之密封狀態的太陽電池模組的傾向。另外若為1分鐘以上，則存在密封樹脂EVA之硬化充分地進行，可靠性更進一步提高的傾向。而且，若加熱時間為60分鐘以下，則存在如下傾向：抑制半導體基板翹曲，太陽電池模組之製造中的良率更進一步提高。
另外，於第二加熱步驟後，為了使密封更充分地完成，亦可進行附加的加熱處理。附加的加熱處理例如可使用加熱烘箱，於60℃~150℃下進行1分鐘~120分鐘。
另外，於此處記載了使用於雙面具有電極之結構的太陽電池元件的太陽電池模組的製造方法，但本發明之太陽電池模組並不限定於此。於雙面具有電極之結構的太陽電池元件例如可列舉於圖5A中表示上表面側之平面圖、於圖5B中表示下表面側之平面圖的太陽電池元件。於圖5A 中，於半導體基板101上配置有作為指狀棒電極之表面電極103與作為匯流排電極之表面電極105。於圖5B中，於半導體基板101上配置有背面電極106與作為匯流排電極之背面電極107。
作為雙面電極型以外之太陽電池元件，例如可列舉於圖6A中表示平面圖、於圖6B中表示透視圖之後部觸點型太陽電池元件。後部觸點型太陽電池元件例如為具有如下結構的太陽電池：於表面形成有n型擴散層3之p型半導體基板1之受光面側(於圖6B中以箭頭表示)形成有收集所產生之電力的集電用柵電極2，且包含用通過半導體基板1之內部將集電用柵電極2所收集之電流入至背面的通孔電極4、用以對流過通孔電極之電力進行集電的背面電極6、於背面之表層上所形成的p+型擴散層上所形成的背面電極7。
使用本發明之配線部材而製造的太陽電池由於半導體基板與配線部材之接著強度高、且可抑制接著時之單元(cell)破裂，因此實現太陽電池之良率之提高。
[實例]
以下，藉由實例對本發明加以具體的說明，但本發明並不限定於該些實例。另外，只要無特別之說明，則「份」及「%」為質量基準。而且，導電材及配線部材之平均厚度是用測微計測定5個位置的厚度，求出其算術平均值。
<實例1> (導電材之製作)
作為導電材，對Cu材料(純度為99.99%)進行壓延加工而製作寬1.5 mm、平均厚度0.2 mm之矩形線狀導電材。
(非共晶焊料材料之調製)
圖7表示作為製造本發明之配線部材之裝置的熔融鍍敷設備21之概略。被覆本發明之配線部材之導電材的焊料合金之組成可藉由投入至圖7之焊料浴23中的金屬原料之構成而控制。亦即，使用錫板與鉛板作為金屬原料，以成為錫10份及鉛90份之方式調製非共晶焊料材料。
使用熱電偶及筆尖記錄器(橫河電機股份有限公司製造之圖表記錄器LR4200E)調查所得之焊料合金之冷卻曲線，結果是液相線溫度為302℃、固相線溫度為275℃。
(配線部材之製作)
使用於圖7中概略表示之裝置，於藉由非氧化性氣體覆蓋表面之放入有上述所得之焊料合金的焊料合金浴23中配置反轉輥14。自送出輥22送出上述矩形線狀之導電材12，自反轉輥14之下方通過焊料浴23，藉由拉升輥32將其拉至上方，藉此於導電材之表面全體形成包含非共晶焊料材料之焊料被覆層而製作配線部材1。
所得之配線部材1之寬為1.5 mm，平均厚度為0.24 mm。
(拉伸接著強度測定端子之製作)
將上述所得之配線部材1切斷為20 mm之長度，於自其之其中一端起1.5 mm之處，以成為L字形狀之方式進 行彎曲，進一步於自另一個方端起3.5 mm之處，以成為U字形狀之方式進行彎曲，將其用作拉伸接著強度測定端子。
(被接著體之製作)
被接著體使用形成有背面電極(匯流排電極)之太陽電池用半導體基板。
準備於受光面形成有n型半導體層、紋理及抗反射膜(氮化矽膜)之膜厚為190 μm之p型半導體基板，切出125 mm×125 mm之大小。繼而使用網版印刷法，將市售之銀(Ag)漿料(杜邦股份有限公司製造、導體漿料SolametPV1505)以成為圖5B之背面電極107所示之電極圖案之方式印刷於該背面。背面電極之圖案包含4 mm寬之匯流排，以煅燒後之膜厚成為約5 μm之方式適宜調整印刷條件(網版之網目、印刷速度、印刷壓力)。將其放入於加熱至150℃之烘箱中15分鐘，藉由蒸散而除去溶劑。
繼而，於紅外線急速加熱爐內，於大氣環境下、800℃下進行3秒~4秒之熱處理(煅燒)，而形成背面電極。於所得之背面電極之表面形成銀系氧化物層。
(配線部材接著體之製作)
將上述所得的形成有背面電極之半導體基板用作被接著體，於加熱板(As One股份有限公司製造；HP-1SA)上對所述被接著體進行加熱，放置足夠之時間直至溫度變固定。溫度是藉由表面溫度計而對被接著體之表面進行測定而得。
將上述所製作之拉伸接著強度測定端子，以其彎曲為 L字形狀之寬1.5 mm、長1.5 mm之面與電極背面上接觸的方式加以載置，使用設定為與加熱板相同溫度的焊料烙鐵(太洋電機產業股份有限公司製造之RV-802AS)，按壓於電極背面3秒而進行接著。
加熱板及焊料烙鐵之溫度如表1所示地進行調節，於各個接著溫度下進行接著。
(接著性之評價)
關於接著性，使用拉壓力計(teclock公司製造之拉壓力計DDN-705-10)，以鍍敷之密接性試驗方法(JIS H8504)為基準而測定拉伸接著強度，藉由以下之評價基準而進行評價。將A及B作為合格，將C及D作為不合格。
-評價基準-
A：拉伸接著強度為3 N/φ1.8 mm以上，良好地接著。
B：於拉伸接著強度為1.5 N/φ1.8 mm以上、不足3 N/φ1.8 mm下接著。
C：於拉伸接著強度不足1.5 N/φ1.8 mm下接著，但由於焊料稍微排斥或者雖然接著但固形物多等理由，於接著作業性上存在困難。
D：並未接著(分別包含排斥而未接著、固形物多而未接著、凝固而未接著之狀態)。
將各個接著溫度下之接著性之評價結果示於表1中。另外，於以後之表中的「-」表示未評價。
<實例2>
於實例1中，將配線部材之製作中所使用之焊料合金 的組成由錫10份及鉛90份變更為錫20份及鉛80份，製作形成有包含非共晶焊料材料之焊料被覆層的配線部材2，除了使用其以外與實例1同樣地進行，進行各接著溫度下之接著性之評價。而且，作為所得之配線部材2之非共晶焊料材料，調查冷卻曲線之結果是液相線溫度為280℃、固相線溫度為183℃。將結果示於表1中。
<實例3>
於實例1中，將配線部材之製作中所使用之焊料合金的組成由錫10份及鉛90份變更為錫30份及鉛70份，製作形成有包含非共晶焊料材料之焊料被覆層的配線部材3，除了使用其以外與實例1同樣地進行，進行各接著溫度下之接著性之評價。而且，作為所得之配線部材3之非共晶焊料材料，調查冷卻曲線之結果是液相線溫度為255℃、固相線溫度為183℃。將結果示於表1中。
<實例4>
於實例1中，將配線部材之製作中所使用之焊料合金的組成由錫10份及鉛90份變更為錫45份及鉛55份，製作形成有包含非共晶焊料材料之焊料被覆層的配線部材4，除了使用其以外與實例1同樣地進行，進行各接著溫度下之接著性之評價。而且，作為所得之配線部材4之非共晶焊料材料，調查冷卻曲線之結果是液相線溫度為227℃、固相線溫度為183℃。將結果示於表2中。
<實例5>
於實例1中，將配線部材之製作中所使用之焊料合金 的組成由錫10份及鉛90份變更為錫50份及鉛50份，製作形成有包含非共晶焊料材料之焊料被覆層的配線部材5，除了使用其以外與實例1同樣地進行，進行各接著溫度下之接著性之評價。作為配線部材5之非共晶焊料材料，調查冷卻曲線之結果是液相線溫度為214℃、固相線溫度為183℃。將結果示於表2中。
<實例6>
於實例1中，將配線部材之製作中所使用之焊料合金的組成由錫10份及鉛90份變更為錫60份及鉛40份，製作形成有包含非共晶焊料材料之焊料被覆層的配線部材6，除了使用其以外與實例1同樣地進行，進行各接著溫度下之接著性之評價。而且，作為所得之配線部材6之非共晶焊料材料，調查冷卻曲線之結果是液相線溫度為188℃、固相線溫度為183℃。將結果示於表3中。
<實例7>
於實例6中，將配線部材之製作中所使用之焊料合金的組成由錫60份及鉛40份變更為錫63份及鉛37份，製作形成有包含非共晶焊料材料之焊料被覆層的配線部材7，除了使用其以外與上述同樣地進行，進行各接著溫度下之接著性之評價。而且，作為所得之配線部材7之非共晶焊料材料，調查冷卻曲線之結果是液相線溫度為185℃、固相線溫度為183℃。將結果示於表3中。
<實例8>
於實例6中，將配線部材之製作中所使用之焊料合金 的組成由錫60份及鉛40份變更為錫70份及鉛30份，製作形成有包含非共晶焊料材料之焊料被覆層的配線部材8，除了使用其以外與上述同樣地進行，進行各接著溫度下之接著性之評價。而且，作為所得之配線部材8之非共晶焊料材料，調查冷卻曲線之結果是液相線溫度為192℃、固相線溫度為183℃。將結果示於表3中。
<實例9>
於實例6中，將配線部材之製作中所使用之焊料合金的組成由錫60份及鉛40份變更為錫80份及鉛20份，製作形成有包含非共晶焊料材料之焊料被覆層的配線部材9，除了使用其以外與上述同樣地進行，進行各接著溫度下之接著性之評價。而且，作為所得之配線部材10之非共晶焊料材料，調查冷卻曲線之結果是液相線溫度為205℃、固相線溫度為183℃。將結果示於表4中。
<實例10>
於實例6中，將配線部材之製作中所使用之焊料合金的組成由錫60份及鉛40份變更為錫90份及鉛10份，製作形成有包含非共晶焊料材料之焊料被覆層的配線部材10，除了使用其以外與上述同樣地進行，進行各接著溫度下之接著性之評價。而且，作為所得之配線部材10之非共晶焊料材料，調查冷卻曲線之結果是液相線溫度為218℃、固相線溫度為183℃。將結果示於表4中。
<實例11>
於實例1中，將配線部材之製作中所使用之焊料合金 的組成由錫10份及鉛90份變更為錫42份及鉍58份，製作形成有包含非共晶焊料材料之焊料被覆層的配線部材11，除了使用其以外與上述同樣地進行，進行各接著溫度下之接著性之評價。而且，作為所得之配線部材11之非共晶焊料材料，調查冷卻曲線之結果是液相線溫度為141℃、固相線溫度為139℃。將結果示於表5中。
<實例12>
於實例11中，進一步將配線部材之製作中所使用之焊料合金之組成由錫42份及鉍58份變更為錫42份、鉍57份及銀1份，製作形成有包含非共晶焊料材料之焊料被覆層的配線部材12，除了使用其以外與上述同樣地進行，進行各接著溫度下之接著性之評價。而且，作為所得之配線部材12之非共晶焊料材料，調查冷卻曲線之結果是液相線溫度為140℃、固相線溫度為138℃。將結果示於表5中。
<實例13>
於實例11中，將配線部材之製作中所使用之焊料合金之組成由錫42份及鉍58份變更為錫61份及鉍39份，製作形成有包含非共晶焊料材料之焊料被覆層的配線部材13，除了使用其以外與上述同樣地進行，進行各接著溫度下之接著性之評價。而且，作為所得之配線部材13之非共晶焊料材料，調查冷卻曲線之結果是液相線溫度為177℃、固相線溫度為138℃。將結果示於表6中。
<實例14>
於實例11中，將配線部材之製作中所使用之焊料合金 之組成由錫42份及鉍58份變更為錫56份及鉍44份，製作形成有包含非共晶焊料材料之焊料被覆層的配線部材14，除了使用其以外與上述同樣地進行，進行各接著溫度下之接著性之評價。而且，作為所得之配線部材14之非共晶焊料材料，調查冷卻曲線之結果是液相線溫度為167℃、固相線溫度為138℃。將結果示於表6中。
<實例15>
於實例12中，將配線部材之製作中所使用的焊料合金之組成由錫42份及鉍58份變更為錫52份及鉍48份，製作形成有包含非共晶焊料材料之焊料被覆層的配線部材15，除了使用其以外與上述同樣地進行，進行各接著溫度下之接著性之評價。而且，作為所得之配線部材15之非共晶焊料材料，調查冷卻曲線之結果是液相線溫度為158℃、固相線溫度為138℃。將結果示於表6中。
<比較例1>
於實例1中，將配線部材之製作中所使用之焊料合金之組成由錫10份及鉛90份變更為錫62份及鉛38份，獲得形成有包含共晶焊料材料之焊料被覆層的配線部材S1，除了使用其以外與實例1同樣地進行，進行各接著溫度下之接著性之評價。作為所得之配線部材S1之焊料合金，調查冷卻曲線之結果是液相線溫度與固相線溫度無法分離，均顯示為183℃，是固相線溫度與液相線溫度之差不足2℃之共晶焊料材料。將結果示於表1中。
[表1]
如表1~表6所示，作為配線部材之被覆導電材的焊料被覆層，使用固相線溫度與液相線溫度之差為2℃以上之非共晶焊料合金的配線部材不使用焊劑、且不使用特別之裝置而於固相線溫度以上、液相線溫度以下之溫度下與被接著體接著，藉此可以優異之接著性進行接著。
<實例16>
於實例5中，將被接著體由太陽電池用半導體基板變更為石英玻璃(信越化學工業股份有限公司製造、合成石英玻璃、表面為通常玻璃面)，除此以外與實例5同樣地進行，進行接著溫度與接著性之評價，結果可知與上述實例5同樣地顯示出良好之接著性。
<實例17>
於實例5中，將被接著體由太陽電池用半導體基板變更為藉由蒸鍍而於無鹼玻璃上所形成的ITO(氧化銦錫)膜，除此以外與實例5同樣地進行，進行接著溫度與接著性之評價，結果可知與上述實例5同樣地於焊料材料之固相線溫度以上、液相線溫度以下之溫度下顯示出良好之接著性。
<實例18>
於實例5中，將被接著體由太陽電池用半導體基板變更為氧化鋁陶瓷(氧化物陶瓷)，除此以外與實例5同樣地進行，進行接著溫度與接著性之評價，結果可知與上述實例5同樣地於焊料材料之固相線溫度以上、液相線溫度以下之溫度下顯示出良好之接著性。
<實例19>
於實例5中，將被接著體由太陽電池用半導體基板變更為銅板，除此以外與實例5同樣地進行，進行接著溫度與接著性之評價，結果可知與上述實例5同樣地於焊料材料之固相線溫度以上、液相線溫度以下之溫度下顯示出良好之接著性。銅的表面覆蓋有包含氧化銅之氧化膜，於通常之焊接作業中，必需以除去所述氧化膜為目的而塗佈適當之焊劑，且於焊接作業後將該焊劑清洗除去。於本發明之配線部材接著體中，可無需塗佈焊劑，進而可省略焊劑清洗步驟。
<實例20> (a)用以形成被接著體之電極用漿料組成物之調製
調製包含7質量%之磷的含磷銅合金粒子，使其溶解並藉由水霧化法對其進行粉末化後，進行乾燥、分級。將進行了分級之粉末加以摻合，進行脫氧、脫水分處理，調整包含7質量%之磷的含磷銅合金粒子(以下有時略記為「Cu7P」)。另外，含磷銅合金粒子之粒徑(D50%)為5 μm。
調製包含二氧化矽(SiO2)3份、氧化鉛(PbO)60份、氧化硼(B2O3)18份、氧化鉍(Bi2O3)5份、氧化鋁(Al2O3)5份、氧化鋅(ZnO)9份之玻璃(以下有時略記為「G1」)。
所得之玻璃G1的軟化點為420℃、結晶溫度超過600℃。
使用所得之玻璃G1，獲得粒徑(D50%)為1.7 μm之 玻璃粒子。
將上述所得之含磷銅合金粒子Cu7P 56.1份、錫粒子(Sn；粒徑(D50%)為10.0 μm；純度為99.9%以上)29.0份、玻璃G1粒子1.7份、及包含3質量%之乙基纖維素(EC、重量平均分子量為190000)之松脂醇(異構混合體)溶液13.2份加以混合，於瑪瑙研缽中進行20分鐘之攪拌混合，而調製電極用漿料組成物Cu7PG1。
(b)作為被接著體之於表面具有氧化物層之電極之製作
使用網版印刷法，以成為圖4(a)~圖4(c)之輸出取出電極所示之電極圖案之方式將上述所得之電極用漿料組成物Cu7PG1印刷於半導體矽基板上。以電極圖案成為寬為4 mm，煅燒後之膜厚為15 μm之方式適宜調整印刷條件(網版之網目、印刷速度、印刷壓力)。將其放入至加熱至150℃之烘箱中15分鐘，藉由蒸散而除去溶劑。
繼而，於紅外線急速加熱爐內，於大氣環境下、600℃下進行10秒之熱處理(煅燒)，獲得輸出取出電極。於所得之輸出取出電極之表面形成Sn-P-O系玻璃氧化物層及銅系氧化物層。Sn-P-O系玻璃氧化物層及銅系氧化物層之確認可藉由能量分散型X射線分析裝置(日立掃描式電子顯微鏡SU1510)而進行。
(c)焊料及配線部材之製作
使用棒狀焊料(Sn50質量%-Pb50質量%；Shinfuji Burner Co.,Ltd.製造)與板鉛(Pb；輝陽產業股份有限公 司製造)，以成為錫10份及鉛90份之方式進行稱量，其次於石墨坩堝中、450℃下進行熔融，進一步流入至模具中而進行驟冷，藉此獲得固形狀之焊料1。作為所得之焊料1，調查冷卻曲線之結果是液相線溫度為302℃、固相線溫度為275℃。藉由與實例1同樣之方法而製成配線部材。
(d)接著性之評價
藉由與實例1同樣之方法而評價接著性。將結果示於表7中。另外，使加熱板及焊料烙鐵之溫度於200℃~300℃中變化而進行連接，結果可知於280℃~300℃下進行連接時，顯示出優異之接著性。亦即，可知於使用本發明之配線部材之情形時，即使於使用表面具有氧化物層之電極作為被接著體之情形時，亦顯示優異之接著性。
如上所述，於固相線溫度以上、液相線溫度以下之溫度下，使用具有非共晶焊料作為焊料被覆層的配線部材而與電極接著時，顯示出優異之接著性。
<實例21> [太陽電池之製作]
準備於受光面形成有n型半導體層、紋理及抗反射膜(氮化矽膜)之膜厚為190 μm之p型半導體基板，切出125 mm×125 mm之大小。使用網版印刷法，將銀電極用漿料組成物(杜邦股份有限公司製造、導體漿料Solamet159A)，以成為如圖5A所示之電極圖案之方式而印刷於該受光面。電極之圖案包含150 μm寬之指狀棒電極103與1.1 mm寬之匯流排電極105，以煅燒後之膜厚成 為約5 μm之方式適宜調整印刷條件(網版之網目、印刷速度、印刷壓力)。將其放入於加熱至150℃之烘箱中15分鐘，藉由蒸散而除去溶劑。
繼而，於背面，同樣地藉由網版印刷將鋁電極漿料(PVG Solutions Inc.製造、Solar Cell Paste(Al)HyperBSF Al Paste)印刷於如圖5B所示的除了形成作為匯流排電極之背面電極107之部分以外的整個面上。以煅燒後之膜厚成為40 μm之方式而適宜調整印刷條件。將其放入於加熱至150℃之烘箱中15分鐘，藉由蒸騰而除去溶劑。
進一步於紅外線急速加熱爐內，於大氣環境下、850℃下進行2秒之加熱處理(煅燒)，獲得受光面電極(表面電極103、表面電極105)及集電電極(背面電極)106。
其次，使用網版印刷法將上述實例20中所得之電極用漿料組成物Cu7PG1，以成為圖5B之作為匯流排電極之背面電極107中所示之電極圖案之方式印刷於背面。電極之圖案包含4 mm寬之匯流排，以煅燒後之膜厚成為15 μm之方式適宜調整印刷條件(網版之網目、印刷速度、印刷壓力)。將其放入於加熱至150℃之烘箱中15分鐘，藉由蒸散而除去溶劑。
繼而，於紅外線急速加熱爐內，於大氣環境下、600℃下進行10秒之熱處理(煅燒)，獲得輸出取出電極。於所得之作為匯流排電極之背面電極107上形成有Sn-P-O系玻璃氧化物層及銅系氧化物層。
其次，於上述所得之作為匯流排電極之表面電極105 及作為匯流排電極之背面電極107上，於200℃下分別接著上述實例5中所製作之配線部材5。其後進行冷卻而製作所期望之太陽電池。
[作為太陽電池之發電性能評價]
可將如下之測定裝置加以組合而進行實例21中所製作之太陽電池之評價：作為模擬太陽光的WACOM ELECTRIC CO.,LTD.製造之WXS-155S-10、作為電流-電壓(I-V)評價測定器的I-V CURVE TRACER MP-160(EKO INSTRUMENT公司製造)。
作為太陽電池之發電性能，分別以JIS-C-8912、JIS-C-8913及JIS-C-8914為依據而測定Eff(轉換效率)、FF(填充因數)、Voc(開路電壓)及Jsc(短路電流)。另外，將所得之各測定值換算為將如下之太陽電池之測定值作為100.0的相對值：使用比較例1中所得之配線部材S1作為配線部材，作為匯流排電極之背面電極使用市售之銀(Ag)漿料(杜邦股份有限公司製造、導體漿料SolametPV1505、煅燒溫度為800℃)，藉由與本實例21同樣之步驟而所得之太陽電池。若如此，則可知轉換效率成為99.7%，填充因數成為97.8%，開路電壓成為100.2%，短路電壓成為101.0%，顯示出良好之發電性能。另外，於將配線部材S1接著於輸出取出電極上時，塗佈RMA之焊劑後進行接著。
日本專利申請2011-162598號、日本專利申請2011-176982號及日本專利申請2011-263043號之揭示藉由 參照而將其全體併入於本說明書中。
作為本說明書中所記載之所有文獻、專利申請及技術規格，與具體且各個地記載藉由參照而併入各個文獻、專利申請及技術規格之情形同等程度地藉由參照而併入於本說明書中。
1‧‧‧p型半導體基板
2‧‧‧集電用柵電極
3‧‧‧n型擴散層
4‧‧‧通孔電極
6、7‧‧‧背面電極
10、102‧‧‧配線部材
12‧‧‧導電材
13‧‧‧焊料被覆層
13a‧‧‧上表面
13b‧‧‧下表面
14‧‧‧反轉輥
21‧‧‧陶瓷加熱器/熔融鍍敷設備
22‧‧‧送出捲盤
23‧‧‧焊料浴(熔融焊料鍍敷槽)
25、25A‧‧‧配線部材
26‧‧‧冷卻部
27、28、29‧‧‧壓延輥
30‧‧‧加熱部
31‧‧‧壓延輥
32‧‧‧拉升輥
33‧‧‧捲繞捲盤
100‧‧‧積層體
101‧‧‧半導體基板
103‧‧‧表面電極(表面指狀電極)
104‧‧‧焊料
105‧‧‧表面電極(匯流排電極)
106‧‧‧背面電極
107‧‧‧背面電極(匯流排電極)
110‧‧‧配線材料
120‧‧‧密封樹脂
121‧‧‧保護玻璃(強化玻璃)
122‧‧‧保護膜
200‧‧‧太陽電池
a‧‧‧厚度
A‧‧‧第一直線
B‧‧‧第二直線
C‧‧‧第三直線
圖1是表示太陽電池之結構之一形態的概略透視圖。
圖2是表示配線部材之一形態的概略剖面圖。
圖3是焊料材料X之冷卻曲線。
圖4(a)~圖4(c)是表示太陽電池模組的製造方法之一實施形態的剖面圖、透視圖及分解透視圖。
圖5A是表示雙面電極型太陽電池模組之一形態的俯視圖。
圖5B是表示雙面電極型太陽電池模組之一形態的仰視圖。
圖6A是表示後部觸點型太陽電池之一形態的概略平面圖。
圖6B是表示圖6A中之AA剖面構成之一形態的透視圖。
圖7是表示本實施形態之配線部材的製造方法中所使用的熔融焊料鍍敷層形成用設備之概略圖。
10‧‧‧配線部材
12‧‧‧導電材
13‧‧‧焊料被覆層
13a‧‧‧上表面
13b‧‧‧下表面
a‧‧‧厚度

Claims (12)

  1. 一種配線部材，其包含：導電材；焊料被覆層，配置於所述導電材之表面之至少一部分區域上，且包含非共晶焊料材料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之配線部材，其中，所述非共晶焊料材料包含選自由錫(Sn)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉍(Bi)、鉛(Pb)、鋁(Al)、鈦(Ti)及矽(Si)所構成之群組的2種以上金屬，熔點為450℃以下，鋅(Zn)及銦(In)之含有率分別為1質量%以下，且固相線溫度與液相線溫度之差為2℃以上。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之配線部材，其中，所述導電材包含選自由銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)及鋁(Al)所構成之群組的至少1種。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之配線部材，其中，所述導電材包含純度為99.99%以上之高純度銅(Cu)。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之配線部材，其中，所述導電材之平均厚度為0.001 mm以上。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之配線部材，其是太陽電池用配線部材。
  7. 一種配線部材的製造方法，其是如申請專利範圍第 1項至第6項中任一項所述之配線部材的製造方法，包含如下步驟：藉由壓延加工、射出加工、擠出加工或狹縫加工而將導電材成形為長條形狀之步驟；於所述長條形狀之導電材之表面的至少一部分區域上賦予非共晶焊料材料而形成焊料被覆層之步驟。
  8. 一種配線部材接著體的製造方法，其包含如下步驟：將如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之配線部材，於所述非共晶焊料材料之固相線溫度以上、液相線溫度以下的溫度範圍內接著於被接著體上的步驟。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之配線部材接著體的製造方法，其中，所述溫度範圍是所述焊料被覆層中所含之非共晶焊料材料之總量中液相所佔之比例成為30質量%以上且不足100質量%的溫度範圍。
  10. 如申請專利範圍第8項或第9項所述之配線部材接著體的製造方法，其中，不包含超音波接著步驟。
  11. 如申請專利範圍第8項至第10項中任一項所述之配線部材接著體的製造方法，其中，所述被接著體是選自由氧化物、經氧化物層被覆之金屬、玻璃及氧化物陶瓷所構成之群組的至少1種。
  12. 一種配線部材接著體，其藉由如申請專利範圍第 8項至第11項中任一項所述之製造方法而獲得。
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