印刷掩模以及太陽能電池單元、平板顯示器和片狀電容器的製作方法
2023-07-31 19:49:56
專利名稱：印刷掩模以及太陽能電池單元、平板顯示器和片狀電容器的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於使用網板印刷方法在印刷對象物上形成印刷圖案的印刷掩模。此外，涉及使用該印刷掩模形成了電極的太陽能電池單元、平板顯示器和片狀電容器。
背景技術：
網板印刷法可用於太陽能電池的電極形成及液晶顯示裝置、平板顯示器、有機EL(ElectroLuminescence電致發光)顯示器等的顯示裝置的電極形成。在網板印刷法中，在印刷對象上隔開規定的距離配置在電極圖案上印刷的電極部分成為網眼(印刷對象)、其它的部分在網眼中埋入了乳劑的印刷掩模，在印刷掩模上供給包含電極材料的膏。其後，用刮板使膏在印刷掩模上延展，對印刷對象供給延展的膏中只在網眼的部分的膏。然後，通過在與電極材料對應的規定的溫度下對供給到印刷對象上的膏進行燒結，形成電極。
以前提出了下述的印刷掩模作為在該網板印刷法中使用的印刷掩模通過從網眼的刮板一側塗敷乳劑並在其後從印刷對象一側塗敷乳劑，使在印刷對象一側突出的乳劑的厚度(以下稱為乳劑厚度)為5μm，同時確保了其平滑性(例如，參照專利文獻1)。
此外，以前在印刷對象上塗敷膏時，存在印刷掩模的網眼部分的端部附近的塗敷的膏的平均膜厚比塗敷的膏的其它的部分的平均膜厚大的傾向。因此，為了緩和這一點，提出了使用下述的印刷掩模進行網板印刷的方法在該印刷掩模的塗敷圖案的輪廓部中形成了コ的字狀、山形、波形、圓形等的微細圖案，以便隨著朝向塗敷圖案的端部階段性地減少從印刷掩模壓出的膏的量(例如，參照專利文獻2)。
專利文獻1特開平4-189545號公報專利文獻2特開平11-245534號公報發明的公開發明打算解決的課題但是，一般的太陽能電池單元具有例如在p型的矽襯底一側與襯底面平行地形成了pn結的半導體層部的背面(p型矽襯底一側)以直線狀開出用於形成背面銀電極的間隔以形成背面鋁電極圖案並形成用於集電的背面銀電極以使這些背面鋁電極圖案之間和背面鋁電極圖案的一部分重疊的結構。
現在使用的通常的印刷掩模的向印刷對象一側突出的乳劑厚度為14μm左右。在使用這樣的印刷掩模在上述太陽能電池單元的背面(p型矽襯底一側)塗敷背面鋁電極圖案的情況下，背面鋁電極圖案的邊緣部的隆起平均膜厚比除此以外的中央部的平均膜厚厚了約8μm。即使使用了在專利文獻1中所述的乳劑厚度為5μm的印刷掩模，也厚了約6μm。一般來說，如果背面鋁電極圖案的邊緣部的隆起平均膜厚比背面鋁電極圖案的中央部的平均膜厚大5μm，則存在其後與背面鋁電極圖案之間和背面鋁電極圖案的一部分重疊地形成的背面銀電極圖案中斷這樣的問題。再有，除了使用網板印刷法形成電極圖案的太陽能電池單元外，在液晶顯示裝置及有機EL顯示裝置、等離子顯示裝置等的平板顯示器及片狀電容器中形成電極圖案時也產生了這樣的問題。
此外，在專利文獻2中所述的網板印刷方法中，例如可抑制太陽能電池單元的背面(p型矽襯底一側)的背面鋁電極圖案中的邊緣部的隆起，但存在印刷掩模的塗敷圖案的輪廓部中形成コ的字狀、山形、波形、圓形等的微細圖案很費時的問題。
本發明是鑑於上述的問題而進行的，其目的在於得到由用網板印刷法塗敷電極的印刷掩模形成的印刷圖案的邊緣部的平均膜厚與中央部的平均膜厚的差小於等於5μm的印刷掩模。此外，其目的也在於得到可容易地製作在塗敷圖案的輪廓部中形成的圖案使得印刷圖案的邊緣部的平均膜厚與中央部的平均膜厚的差小於等於5μm的印刷掩模。再者，其目的也在於得到具有使用這些印刷掩模製造的電極的太陽能電池單元、平板顯示器和片狀電容器。
用於解決課題的方法為了達到上述目的，與本發明有關的印刷掩模是一種以在掩模框中伸張地設置的網眼的與在印刷對象上形成的電極圖案對應的區域被開口的方式在除此以外的區域中埋入樹脂形成了掩模部的印刷掩模，其特徵在於上述掩模部具有在上述網眼的與上述印刷對象對置的一側從上述網眼突出而形成的突出部，上述突出部的厚度是在用該印刷掩模形成了電極圖案時上述電極圖案的端部與除此以外的部分的平均膜厚的差為小於等於5μm的厚度。
發明的效果按照本發明，可抑制用該印刷掩模印刷的電極圖案的邊緣部的隆起厚度。更具體地說，可使電極圖案的邊緣部的平均膜厚與中央部的平均膜厚的差小於等於5μm。其結果，在重疊多個電極進行印刷的器件的製造中，在某個電極圖案上再形成其它的電極圖案的情況下，可防止重疊的一側的電極圖案在已形成的電極圖案的邊緣部的隆起部上中斷，使重疊的一側的電極圖案的形成工序以後的印刷變得容易，故具有提高製造中的合格品率的效果。此外，由於只變更印刷掩模即可，故沒有必要變更以前的製造工序，也具有可廉價地製造優良品質的製品的效果。
附圖的簡單的說明
圖1是示意性地示出本發明的印刷掩模的結構的剖面圖。
圖2-1是示出用於形成背面鋁電極的印刷掩模的圖案的一例的平面圖。
圖2-2是示出用於形成背面銀電極的印刷掩模的圖案的一例的平面圖。
圖2-3是示出用於形成表面銀電極的印刷掩模的圖案的一例的平面圖。
圖3-1是具有使用本發明的印刷掩模形成的電極的太陽能電池單元的俯視圖。
圖3-2是圖3-1的太陽能電池單元的背面圖。
圖4是圖3-2的A-A剖面圖。
圖5-1是示出太陽能電池單元的製造方法的順序的一例的剖面圖(其1)。
圖5-2是示出太陽能電池單元的製造方法的順序的一例的剖面圖(其2)。
圖5-3是示出太陽能電池單元的製造方法的順序的一例的剖面圖(其3)。
圖5-4是示出太陽能電池單元的製造方法的順序的一例的剖面圖(其4)。
圖5-5是示出太陽能電池單元的製造方法的順序的一例的剖面圖(其5)。
圖5-6是示出太陽能電池單元的製造方法的順序的一例的剖面圖(其6)。
圖5-7是示出太陽能電池單元的製造方法的順序的一例的剖面圖(其7)。
圖6是示意性地示出以前的印刷掩模的結構的剖面圖。
圖7是使用以前的印刷掩模形成的太陽能電池單元的剖面圖。
圖8是示意性地示出使用以前的印刷掩模形成太陽能電池單元的電極的狀態的剖面圖。
圖9是示意性地示出電極圖案的邊緣部和中央部的狀態的剖面圖。
圖10是示出印刷掩模的突出部的對於乳劑厚度的鋁厚差異的變化的曲線。
圖11是示出測定襯底斷裂率時的襯底掩模的條件與各襯底的厚度中的襯底斷裂率的關係的圖。
圖12是示意性地示出本發明的印刷掩模的實施方式2的結構的平面圖。
圖13-1是示出太陽能電池單元的背面鋁電極用圖案形成用的印刷掩模的平面圖。
圖13-2是示出太陽能電池單元的背面銀電極用圖案形成用的印刷掩模的平面圖。
圖14是示意性地示出本發明的印刷掩模的實施方式3的結構的剖面圖。
圖15是示意性地示出使用本發明的印刷掩模形成的電極圖案的剖面的圖。
符號的說明1 印刷掩模2 網眼3 掩模部3a 突出部3b 埋入部3c 邊緣圖案部4 開口部5 掩模框20 太陽能電池單元21 半導體層部22 p型矽襯底23 n型擴散層24 反射防止膜25 表面銀柵格電極26 表面銀總線電極27 背面鋁電極
28 背面銀電極29 p+層41 印刷臺42 真空孔43 刮板用於實施發明的最佳方式以下參照附圖，詳細地說明與本發明有關的印刷掩模以及太陽能電池單元、平板顯示器和片狀電容器的合適的實施方式。再有，不由這些實施方式來限定本發明。
實施方式1.
圖1是示意性地示出與本發明有關的印刷掩模的結構的剖面圖，圖2-1是示出用於形成背面鋁電極的印刷掩模的圖案的一例的平面圖，圖2-2是示出用於形成背面銀電極的印刷掩模的圖案的一例的平面圖，圖2-3是示出用於形成表面銀電極的印刷掩模的圖案的一例的平面圖，圖3-1是具有使用本發明的印刷掩模形成的電極的太陽能電池單元的俯視圖，圖3-2是圖3-1的太陽能電池單元的背面圖，圖4是圖3-2的A-A剖面圖，圖5-1～圖5-7是示出太陽能電池單元的製造方法的順序的一例的剖面圖。此外，圖6是示意性地示出以前的印刷掩模的結構的剖面圖，圖7是使用以前的印刷掩模形成的太陽能電池單元的剖面圖，圖8是示意性地示出使用以前的印刷掩模形成太陽能電池單元的電極的狀態的剖面圖，圖9是示意性地示出電極圖案的邊緣部和中央部的狀態的剖面圖，圖10是示出印刷掩模的突出部的對於乳劑厚度的鋁厚差異的變化的曲線，圖11是示出測定襯底斷裂率時的襯底掩模的條件與各襯底的厚度中的襯底斷裂率的關係的圖。
如圖1中所示，通過用含有感光劑的高分子乳劑等的樹脂堵塞在掩模框5中伸張地設置的編織成網的用不鏽鋼等材質構成的網眼2的電極圖案的形成位置以外的部位的網眼開口來形成該印刷掩模1。以下，將用網眼2的被樹脂堵塞的部分稱為掩模部3，將未用樹脂堵塞的與電極圖案的形成位置對應的部分稱為開口部4(與權利要求書中的開口、開口區域相對應)。通過在其形成位置中形成樹脂以便至少從網眼2的內部和網眼2的與印刷對象對置的一側的面突出來構成掩模部3。以下，將前者稱為埋入部3b，將後者稱為突出部3a。在此，其特徵在於埋入部3b的厚度t1與所使用的網眼2的厚度相同，但突出部3a的厚度(以下稱為乳劑厚度)t2小於5μm，更為理想的是形成為小於等於3μm。這樣的印刷掩模1的結構除了太陽能電池單元的製造中所使用的背面鋁電極(圖2-1)外，還可適用於背面銀電極(圖2-2)、表面銀電極(圖2-3)。此外，本發明的印刷掩模對於用網板印刷法形成具有大於等於1mm2的大面積部的電極時特別有效。
利用接下來示出的方法來製造這樣的印刷掩模1。首先，在網眼2上塗敷粘度高的液狀的含有感光劑的高分子乳劑並使其乾燥。此時，將含有感光劑的高分子乳劑塗敷成從網眼2的單面朝向外部以規定的厚度突出。其後，利用照相製版技術以所希望的尺寸的圖案(例如，在圖2-1～圖2-3中示出的各電極圖案)使其曝光、顯影、乾燥。由此，完成在電極圖案形成位置以外的網眼2的內部具有埋入部3、在網眼2的印刷對象一側外部具有突出部3a的圖1中示出的印刷掩模1。再有，該印刷掩模1的製造方法是一例，只要能製造具有突出部3a的厚度小於5μm的印刷掩模3即可，也可用其它的方法來製造。例如，在網眼2的刮板接觸面一側(圖1中的上側)以不貫通網眼2的方式塗敷粘度高的液狀的含有感光劑的高分子乳劑並使其乾燥後，利用照相製版技術以所希望的尺寸的圖案(例如，在圖2-1～圖2-3中示出的各電極圖案)使其曝光、顯影、乾燥。由此，在網眼2內的電極圖案形成位置以外的的位置上形成埋入部3b。其後，在網眼2的印刷對象一側(圖1中的下側)塗敷粘度高的液狀的含有感光劑的高分子乳劑並使其乾燥後，利用照相製版技術以與上述相同的尺寸的圖案使其曝光、顯影、乾燥。由此，在網眼2的印刷對象一側外部的電極圖案形成位置以外的位置上形成突出部3a，完成圖1中示出的印刷掩模1。
接著，以使用該印刷掩模1形成了電極的太陽能電池單元和使用以前的印刷掩模形成了電極的太陽能電池單元為例，說明該印刷掩模的特徵。太陽能電池單元20，如圖3-1和圖4中所示，具備由作為半導體襯底的p型矽襯底22、該p型矽襯底22的表面的導電型相反的n型擴散層23和包含高濃度雜質的p+層(也稱為BSF(BackSurface Field背面場)層)29構成的具有光電變換功能的半導體層部21；在該半導體層部21的受光面上設置以防止入射光的反射的反射防止膜24；為了局部地對用該半導體層部21發出的電進行集電在受光面上設置的表面銀柵格電極25；為了取出用表面銀柵格電極25集電的電與表面銀柵格電極25大致正交地設置的表面銀總線電極26；以用半導體層部21發出的電的取出和入射光的反射為目的在半導體層部21的背面(與受光面對置的面)的大致整個面上設置的背面鋁電極27以及對在該背面鋁電極27中產生的電進行集電的背面銀電極28。再有，將表面銀柵格電極25和表面銀總線電極26歸納起來稱為表面銀電極。
在這樣地構成的的太陽能電池單元20中，如果太陽光從太陽能電池單元20的受光面一側照射到半導體層部21的pn接合面(p型矽襯底與n型擴散層的接合面)上，則產生空穴和電子。由於pn接合部的電場，所生成的電子朝向n型擴散層23移動，空穴朝向p+層29移動。由此，在n型擴散層23中電子成為過剩、在p+層29中空穴成為過剩的結果，發生光電動勢。在正向偏置該pn接合的方向上產生該光電動勢，與n型擴散層23連接的表面銀總線電極26成為負極，與p+層29連接的背面銀電極28成為正極，在未圖示的外部電路中流過電流。
接著，說明這樣的太陽能電池單元20的製造方法的一例。首先，如圖5-1中所示，準備進行了表面處理的p型矽襯底22。接著，如圖5-2中所示，在p型矽襯底22的表面上形成通過以熱的方式使磷擴散使導電型相反的n型擴散層23a。通常，作為磷的擴散源，可使用氧氯化磷(POCl3)。
接著，在用抗蝕劑保護了p型矽襯底22的一個主面後，如圖5-3中所示，刻蝕p型矽襯底22的表面，並使用有機溶劑等除去抗蝕劑，以便只在一個主面上留下n型擴散層23。其後，如圖5-4中所示，在n型擴散層23的表面上利用等離子CVD(化學汽相澱積)法等成膜法以一樣的厚度形成由氧化矽膜或氮化矽膜、氧化鈦膜等構成的反射防止膜24。
接著，如圖5-5中所示，在與p型矽襯底22的形成了n型擴散層23的面對置的面(以下稱為背面)上用網板印刷法形成背面鋁電極圖案27a。此時，使用圖2-1中示出的印刷掩模在p型矽襯底22的背面上按照印刷圖案(開口部4)附著鋁膏。在乾燥了背面鋁電極圖案27a後，如圖5-6中所示，用網板印刷法在背面上再形成背面銀電極圖案28a。此時，使用圖2-2中示出的印刷掩模在附著了背面鋁電極圖案27a的p型矽襯底22上按照印刷圖案(開口部4)附著銀膏。
在使背面銀電極圖案28a乾燥了後，使表面背面反轉，如圖5-7中所示，用網板印刷法在反射防止膜24上使銀膏附著、乾燥。此時，使用圖2-3中示出的印刷掩模在反射防止膜24上附著銀膏。由此，在反射防止膜24上有選擇地形成表面銀柵格電極25a和表面銀總線電極26a。
然後，同時在約700℃～900℃下約在幾分鐘間對包含表面銀柵格電極25a、表面銀總線電極26a、背面鋁電極圖案27a和背面銀電極圖案28a的表面背面電極圖案進行燒結。利用該燒結，在p型矽襯底22的表面一側，在反射防止膜24因構成表面銀柵格電極25a和表面銀總線電極26a的表面銀膏中包含的玻璃材料的緣故熔融的期間內銀膏中的銀材料與p型矽襯底22上部的n型擴散層23中的矽接觸而再次凝固。由此，可確保表面銀電極(表面銀柵格電極25、表面銀總線電極26)與矽的n型擴散層23之間的導通。此外，利用該燒結工序形成背面鋁電極27，同時背面鋁電極圖案27a也與p型矽襯底22中的矽反應，在p型矽襯底22與背面鋁電極27之間形成p+層29。根據以上所述，形成表面銀柵格電極25、表面銀總線電極26、背面鋁電極27和背面銀電極28，製造具有圖3-1～圖4中示出的結構的太陽能電池單元20。
但是，以前的印刷掩模，如圖6中所示，掩模部3的突出部3a的厚度t3大於等於5μm。在使用這樣地印刷掩模1按上述的圖5-1～圖5-7中示出的順序製造了太陽能電池單元的情況下，製造了圖7中示出的那樣的結構的太陽能電池單元20。即，背面鋁電極27的邊緣部31的膜厚比其它的部分(中央部分)的平均膜厚厚，產生了隆起。然後，如果在產生了這樣的隆起的背面鋁電極27上形成背面銀電極28，則背面銀電極28的截面容易中斷，產生空白部32。如果存在這樣的空白部32，則成為高電阻的部分，單元電阻較大地惡化了。
圖8是示意性地示出使用圖6那樣的以前的印刷掩模形成了背面鋁電極和背面銀電極後形成表面銀電極的狀態的圖。在該圖8中，示出了使在背面上塗敷背面鋁電極圖案和背面銀電極圖案並使其乾燥的太陽能電池單元20的表面背面反轉並將太陽能電池單元20的背面放置在印刷臺41上的狀態。在印刷臺41中設置了真空孔42，通過使用未圖示的真空泵對真空孔42中的空氣進行排氣，具有保持並固定在印刷臺41上放置的印刷對象(太陽能電池單元20)的功能。
在印刷臺41上固定的太陽能電池單元20(p型矽襯底)上在對太陽能電池單元20進行了位置重合的狀態下隔開規定的間隔配置印刷掩模1。在該印刷掩模1的刮板43一側的面上預先薄薄地擴展用於形成表面銀柵格電極25和表面銀總線電極26的銀膏25b，通過將刮板43壓到印刷掩模上並使其在圖中的箭頭方向上滑動，通過開口部4將銀膏25b壓出到太陽能電池單元20一側來印刷所希望的圖案。
一般來說，太陽能電池用的矽襯底的厚度為0.1mm～0.3mm，非常薄，容易破裂或形成缺口。因此，在如圖8那樣印刷時，努力將印刷臺41的真空壓力降低到能固定並保持太陽能電池單元20的最下限值附近或將刮板43的按壓力降低到能印刷的最下限值附近。
但是，如果象圖7中示出的以前的太陽能電池單元20那樣背面鋁電極27的邊緣部31隆起了，則若不提高圖8的表面電極印刷時的印刷臺41的真空壓力，在印刷中太陽能電池單元20(p型矽襯底)從印刷臺41滑移，引起了印刷圖案的位置偏移。其結果，有時用薄的矽襯底構成的太陽能電池單元20就破裂了。
此外，如圖7中所示，如果背面鋁電極27的邊緣部31隆起了，則在其上印刷背面銀電極28時，印刷背面銀電極圖案的部位的臺階差變大，引起背面銀電極28的印刷空白，產生空白部32。為了抑制該背面銀電極空白部32，必須提高背面銀電極28的印刷時的刮板43的按壓力。但是，其結果，有時導致用薄的矽襯底構成的太陽能電池單元20的破損。
這些問題都是由於如圖7的背面鋁電極27那樣若邊緣部31與其它的部分的平均膜厚相比隆起了則在用印刷臺41進行真空吸附的情況或用刮板43按壓的情況下對隆起的邊緣部31施加應力而引起的。已知在一般的太陽能電池單元20的情況下若局部地施加大於等於100MPa的應力就會引起破裂。
因此，作為用於不對太陽能電池單元20施加大於等於100MPa的應力的條件，著眼於所形成的電極圖案的邊緣部與其它的部分的平均膜厚的差。如圖10中所示，將電極圖案(背面鋁電極圖案27a)的邊緣部31的區域RE中的平均膜厚定為dmax，將除了邊緣部的區域RC中的平均膜厚定為dmean。此外，在此將dmax-dmean的值定為鋁厚差異。
如圖10中所示，在使乳劑厚度在0～30μm之間變化的情況下，突出部3a的乳劑厚度與鋁厚差異之間存在相關關係，發現了若減少突出部3a的乳劑厚度電極圖案中的鋁厚差異也減少的情況。此外，根據實驗，作為抑制背面銀電極28的空白部32的發生的條件，求出了鋁厚差異小於等於5μm。據此，可知希望使印刷掩模1的突出部3a的乳劑厚度小於5μm。這樣，通過使突出部3a的乳劑厚度小於等於5μm，鋁厚差異成為小於等於5μm，即使對太陽能電池單元20施加刮板43的按壓力及印刷臺41對太陽能電池單元20進行真空吸附時的真空壓力，由於局部的應力是約70MPa，故幾乎沒有薄的矽襯底破裂的狀況。
在此，在圖11中示出比較使用的掩模部3的突出部3a的乳劑厚度t2為14μm的以前的印刷掩模的情況和使用了乳劑厚度t2為3μm的本實施方式1的印刷掩模的情況的表面銀電極圖案形成時的襯底的破裂率的結果。
作為以前的印刷掩模，使用了掩模部3的突出部3a的乳劑厚度t2為14μm、網眼數400、線徑23μm的印刷掩模。使用以前的印刷掩模形成了背面鋁電極27的情況的鋁平均膜厚是dmean29μm，邊緣部31的平均膜厚dmax是37μm，鋁厚差異dmax-dmean是8μm。如果在該條件下在矽襯底上印刷表面銀電極25、26，則在襯底厚度厚的情況下，破裂率小，但隨著襯底厚度變薄，破裂率提高，在襯底厚度是240μm的情況下，顯示出5％的破裂率，在襯底厚度是200μm的情況下，顯示出10％的破裂率。
另一方面，作為本實施方式1的印刷掩模，使用了掩模部3的突出部3a的乳劑厚度t2為3μm、網眼數400、線徑23μm的印刷掩模。使用該印刷掩模形成了背面鋁電極27的情況的鋁平均膜厚dmean是27μm，邊緣部31的平均膜厚是dmax32μm，鋁厚差異是5μm。此時，在矽襯底上印刷表面銀電極的情況下，在襯底厚度是200μm時，破裂率是1％，總的來說，與襯底厚度無關，破裂率極低。
按照本實施方式1，通過使印刷掩模的印刷對象一側的突出部3a的厚度小於5μm，更為理想的是小於等於3μm，可使電極圖案的邊緣部的平均膜厚與中央部的平均膜厚的差小於等於5μm。特別是，在與第1電極圖案和包含第1電極圖案的至少邊緣部的一部分上重疊地形成第2電極圖案的情況下，通過使第1電極圖案的邊緣部的平均膜厚與其它的部分的平均膜厚的差小於等於5μm，具有可抑制在第1電極圖案上形成的第2電極圖案的空白部的發生的效果。
此外，由於具有使用了該印刷掩模1形成的電極的器件只變更掩模結構或掩模圖案，故可使用以前使用的製造方法(製造設備)，能以高的合格品率廉價地製造優質的製品。特別是，在具有使用了該印刷掩模1形成的電極的太陽能電池單元20中，背面鋁電極27的邊緣部31中的隆起量小於等於5μm，由於不合格品率下降，故可廉價地製造。
實施方式2.
圖12是示意性地示出與本發明有關的印刷掩模的實施方式2的結構的平面圖。在形成圖3-2中示出的太陽能電池單元20的背面鋁電極27的印刷圖案時可使用該印刷掩模。該印刷掩模與圖2-1同樣，用乳劑等的樹脂形成與背面銀電極28的形成位置對應的直線狀的掩模部3。即，隔開規定的距離配置形成背面鋁電極27的圖案的開口部4(以下，也稱為背面鋁電極圖案形成區域。此外與權利要求書中的開口、開口區域相對應。)和與該背面鋁電極圖案形成區域鄰接的其它的背面鋁電極圖案形成區域。而且，在背面鋁電極圖案形成區域(開口部4)的邊緣部中用乳劑等的樹脂形成具有規定的寬度的邊緣圖案部3c。更具體地說，在從背面鋁電極圖案形成區域(開口部4)的外周朝向內部離開規定的距離的位置上，利用具有規定的寬度L的樹脂沿背面鋁電極圖案形成區域(開口部4)的外周形成邊緣圖案部3c。在圖12的例子中，在背面鋁電極圖案形成區域的邊緣部中將樹脂形成為框緣狀。在該邊緣部中形成的樹脂的形成位置在背面鋁電極圖案27a的邊緣部31中形成的隆起部的位置與背面鋁電極圖案形成區域的端部之間即可，可根據所使用的電極材料的膏的種類(所使用的金屬粒尺寸、形狀(除了球以外，也存在扁平粒)、膏粘度)和印刷掩模的網眼數或線徑適當地變更。
例如，鋁膏包含粒徑1～15μm的鋁粒子，是用B型滾筒粘度計測定粘度為30～100Pa·s的膏，在使用網眼數是150～400、線徑是23～25μm的網眼作為印刷掩模1的網眼2的情況下，在從背面鋁電極圖案形成區域(開口部4)的端部(邊緣部)到大於等於0.1mm小於0.5mm的範圍內將線寬度L小於等於0.2mm的線圖案配置成框緣狀是所希望的。
此外，即使是含有相同的金屬的膏，在使用微細的細線圖案形成用的銀膏的情況下，銀膏也包含粒徑小於等於1μm的銀粒子，是用B型滾筒粘度計測定粘度為40～150Pa·s的膏，在使用網眼數是250～500、線徑是18～30μm的網眼作為印刷掩模1的網眼2的情況下，在從背面鋁電極圖案形成區域(開口部4)的端部(邊緣部)到大於等於0.1mm小於0.5mm的內部，可對線寬度L為0.1mm～0.2mm的線圖案進行解像。
例如，利用以下的方法來製造這樣的印刷掩模。首先，在網眼2上塗敷粘度高的液狀的含有感光劑的高分子乳劑並使其乾燥。此時，將含有感光劑的高分子乳劑塗敷成從網眼2的單面朝向外部以規定的厚度突出。利用照相製版技術以所希望的尺寸的圖案(例如，在圖12中示出的各電極圖案)使其曝光、顯影、乾燥。由此，完成在電極圖案形成位置以外的網眼2中具有埋入部3、同時在從背面鋁電極圖案形成區域(開口部4)的外周以規定的距離進入了內部的位置上具有邊緣圖案部3c的圖12中示出的印刷掩模。再有，該印刷掩模的製造方法是一例，只要能製造在電極圖案形成位置以外具有埋入部3、同時在從背面鋁電極圖案形成區域(開口部4)的外周以規定的距離進入了內部的位置上具有邊緣圖案部3c的印刷掩模，也可用其它的方法來製造。例如，從網眼的刮板接觸面一側將粘度高的液狀的含有感光劑的高分子乳劑塗敷成不貫通網眼並使其乾燥了後，利用照相製版技術以所希望的尺寸的圖案(例如，在圖12中示出的圖案)使其曝光、顯影、乾燥。由此，形成掩模部3的埋入部3b。此外，從圖12中示出的電極圖案形成區域(開口部4)的外周以規定的距離進入了內部的位置上也形成埋入部(邊緣圖案部3c)。其後，從網眼的印刷對象一側朝向外部塗敷了粘度高的液狀的含有感光劑的高分子乳劑並使其乾燥了後，利用照相製版技術以與包含上述邊緣圖案部3c的埋入部3b為同一的尺寸的圖案使其曝光、顯影、乾燥。由此，形成掩模部3的突出部3a。這時，突出部3a的乳劑厚度t2可以為任意厚度。根據以上所述，完成在電極圖案形成位置的邊緣部上形成了線圖案(邊緣圖案部3c)的印刷掩模。
圖13-1～圖13-2是示出與本發明有關的印刷掩模的另一例的平面圖。在該圖13-1～圖13-2中示出的印刷掩模是在太陽能電池單元的背面一側形成的電極圖案形成用的印刷掩模，與圖12不同，示出了作為集電電極的背面銀電極不是直線狀的、而是形成點狀的情況。圖13-1示出太陽能電池單元的背面鋁電極用圖案形成用的印刷掩模的平面圖，圖13-2示出太陽能電池單元的背面銀電極用圖案形成用的印刷掩模的平面圖。如該圖13-1中所示，在從掩模部4的背面鋁電極圖案形成區域(開口部4)的邊界起規定的距離的內側，用樹脂形成具有規定的寬度的邊緣圖案部3c。再有，關於圖13-2中示出的背面銀電極圖案，由於在背面銀電極圖案不再形成其它的電極圖案，故在背面銀電極圖案形成區域(開口部4)的邊緣部中未形成線圖案(邊緣圖案部3c)。再有，該開口部4的大小大於等於在圖13-1中用邊緣圖案部3c包圍的區域。
再有，在本實施方式2的電極圖案形成區域的邊緣部上形成了線圖案的印刷掩模可適用於全部印刷掩模。即，可適用於以前的印刷掩模，也可適用於在實施方式1中已說明的印刷掩模。
本實施方式2的印刷掩模應用了在網眼中形成的微小的圖案不能利用膏流動來解像的現象，在與在電極圖案的端部上形成的隆起部對應的位置上配置微小的線圖案，抑制了其隆起量。而且，利用該印刷掩模，也與實施方式1的情況同樣，可使電極圖案的邊緣部的平均膜厚與其它的部分的平均膜厚的差小於等於5μm。由此，例如在圖4中示出的那樣的結構的太陽能電池單元中在背面鋁電極圖案上形成背面銀電極圖案的情況下，可製造防止了空白部32的發生的太陽能電池單元20。
按照本實施方式2，通過在印刷掩模的電極圖案形成區域(開口部4)的邊緣部中設置線圖案，在使用該印刷掩模形成了電極圖案時，可抑制電極圖案的邊緣部的隆起。其結果，在該隆起上重疊地形成其它的電極圖案的情況下，可防止重疊的電極圖案中的空白部32的發生。此外，與在專利文獻2中所述的印刷掩模的情況相比，在電極圖案形成區域(開口部4)的邊緣部中形成的線圖案(邊緣圖案部3c)是單純的，也具有印刷掩模的製造變得容易的效果。
實施方式3.
圖14是示意性地示出與本發明有關的印刷掩模的實施方式3的結構的剖面圖。通過用含有感光劑的高分子乳劑等的樹脂堵塞在掩模框5中伸張地設置的用編織成網的不鏽鋼等材質構成的網眼2的電極圖案的形成位置以外的部位的網眼開口形成該印刷掩模1。在此，本實施方式的掩模部3的特徵在於在網眼內部形成的埋入部3b的端部與突出部3a的端部相比以規定的長度在開口部4(此外與權利要求書中的開口、開口區域相對應)一側伸出而形成。再有，埋入部3b的厚度t1與所使用的網眼2的厚度相同，但突出部3a的乳劑厚度t4可以是任意的厚度。這樣的印刷掩模1的結構除了太陽能電池單元的製造中所使用的背面鋁電極(圖2-1)外，還可適用於背面銀電極(圖2-2)、表面銀電極(圖2-3)。再有，將突出部3a的端部構成為距離埋入部3b的端部向內側約0.3mm的部位。
接著，說明這樣的印刷掩模的製造方法的一例。從網眼2的刮板接觸面一側將粘度高的液狀的含有感光劑的高分子乳劑塗敷成不貫通網眼並使其乾燥了後，利用照相製版技術以所希望的尺寸的圖案(例如，在圖2-1～圖2-3中示出的圖案)使其曝光、顯影、乾燥。由此，形成掩模部3的埋入部3b。其後，從網眼2的印刷對象一側到外側塗敷粘度高的液狀的含有感光劑的高分子乳劑並使其乾燥了後，利用照相製版技術以與所希望(上述的埋入部3b)的尺寸相比外周部的端部按規定的長度位於內側的圖案使其曝光、顯影、乾燥。由此形成掩模部3的突出部3a，完成圖14中示出的印刷掩模1。
圖15是示意性地示出使用該印刷掩模形成的電極圖案的剖面的圖。如果使用與埋入部3b的端部相比在內側形成了突出部3a的端部的印刷掩模1在半導體層部21上形成表面銀電極圖案25a(26a)，則可抑制表面銀電極圖案25a(26a)的邊緣部的隆起。這是由於，在未形成突出部3a的網眼2內的埋入部3b(相當於電極圖案的邊緣部)中，乳劑厚度為0μm，故可減小該部分的膜厚。再有，有必要將突出部3a的端部與埋入部3b的端部之間的距離取得比形成所形成的電極圖案的邊緣部的隆起的距離寬，成為約0.3mm。
按照本實施方式3，可抑制用印刷掩模1形成的電極圖案的邊緣部的隆起。其結果，在與該隆起重疊地形成其它的電極圖案的情況下，可防止重疊的一側的電極圖案因隆起的影響被拉長的電極空白部的發生。
再有，在上述的實施方式中，以太陽能電池單元的情況為例進行了說明，但在多重地疊置具有利用來自自發光元件或其它的光源的光的轉換進行顯示的配置成矩陣狀的顯示元件、驅動各自的上述顯示元件的電路和與該電路連接的規定的圖案的電極的液晶顯示器、有機EL顯示器和等離子顯示器等的平板顯示器的電極的情況下，可使用上述的印刷掩模。此外，在層疊多個以規定的圖案形成了內部電極的電介質片構成的片狀電容器中，在形成內部電極的情況下，可使用上述的印刷掩模。
產業上利用的可能性如上所述，與本發明有關的印刷掩模在網板印刷法中是有用的，特別適合於以重疊多個電極的方式來形成的情況。
權利要求
1.一種以在掩模框中伸張地設置的網眼的與在印刷對象上形成的電極圖案對應的區域被開口的方式在除此以外的區域中埋入樹脂而形成了掩模部的印刷掩模，其特徵在於上述掩模部具有在上述網眼的與上述印刷對象對置的一側從上述網眼突出而形成的突出部，上述突出部的厚度是在用該印刷掩模形成了電極圖案時上述電極圖案的端部與除此以外的部分的平均膜厚的差為小於等於5μm的厚度。
2.如權利要求1中所述的印刷掩模，其特徵在於上述突出部的厚度小於5μm。
3.一種以在掩模框中伸張地設置的網眼的與在印刷對象上形成的電極圖案對應的區域被開口的方式在除此以外的區域中埋入樹脂而作為掩模部的印刷掩模，其特徵在於具有沿上述網眼內的開口區域的邊緣形成了規定的寬度的樹脂的邊緣圖案部。
4.如權利要求3中所述的印刷掩模，其特徵在於在用印刷掩模形成了電極圖案時，在上述電極圖案的端部上形成的隆起部的到離上述端部的位置為止的範圍內形成上述邊緣圖案部。
5.如權利要求3中所述的印刷掩模，其特徵在於在從上述開口區域邊緣部到上述開口區域一側的大於等於0.1mm小於0.5mm的範圍內以小於等於0.2mm的線寬形成上述邊緣圖案部。
6.如權利要求3中所述的印刷掩模，其特徵在於上述掩模部具有在上述網眼的與上述印刷對象對置的一側從上述網眼突出而形成的突出部，上述突出部的厚度小於等於3μm。
7.一種以在掩模框中伸張地設置的網眼的與在印刷對象上形成的電極圖案對應的區域被開口的方式在除此以外的區域中埋入樹脂而作為掩模部的印刷掩模，其特徵在於上述掩模部由在上述網眼的與上述印刷對象對置的一側從上述網眼突出而形成的突出部和在上述網眼內形成的埋入部構成，上述埋入部的端部與上述突出部的端部相比位於開口區域一側。
8.如權利要求7中所述的印刷掩模，其特徵在於上述埋入部的端部與上述開口區域一側之間的距離比上述突出部的端部與上述開口區域一側之間的距離小0.3mm以上。
9.一種太陽能電池，具備在半導體襯底中與襯底面平行地形成了pn結的半導體層部；在上述半導體層部的表面上以規定的形狀形成的表面銀電極；在上述半導體層部的背面上以露出上述半導體層部的一部分的方式形成的背面鋁電極；以及以覆蓋未由上述背面鋁電極覆蓋的上述半導體層部的露出部分和與該露出部分鄰接地配置的上述背面鋁電極的一部分的方式形成的背面銀電極，其特徵在於上述背面鋁電極是使用權利要求1、3、7的任一項所述的印刷掩模形成的電極。
10.一種可提供顯示用面板的平板顯示器，上述顯示用面板具備在利用來自自發光元件或其它的光源的光的轉換進行顯示的在矩陣上配置的顯示元件；驅動各自的上述顯示元件的電路；以及與該電路連接的規定的圖案的電極，其特徵在於上述電極是使用權利要求1、3、7的任一項中所述的印刷掩模形成的電極。
11.一種層疊多個在兩面上形成了電極圖案的電介質片而構成的片狀電容器，其特徵在於上述電極圖案是使用權利要求1、3、7的任一項中所述的印刷掩模形成的電極。
全文摘要
本發明的目的在於得到由用網板印刷法塗敷電極的印刷掩模形成的印刷圖案的邊緣部的平均膜厚與中央部的平均膜厚的差小於等於5μm的印刷掩模。在將在掩模框5中伸張地設置的網眼2的與在印刷對象上形成的電極圖案對應的區域定為開口區域4、將在除此以外的區域中埋入樹脂定為掩模部3的印刷掩模1中，掩模部3具有在網眼2的與印刷對象對置的一側從網眼2突出而形成的突出部3a，突出部3a的厚度是在用印刷掩模形成了電極圖案時電極圖案的端部與除此以外的部分的平均膜厚的差為小於等於5μm的厚度。
文檔編號H05K3/12GK101076452SQ200580014018
公開日2007年11月21日 申請日期2005年11月28日 優先權日2005年11月28日
發明者中谷光德, 牧野惠三, 富永尚史 申請人:三菱電機株式會社