Procedimiento de impresión mediante serigrafía de un conductor en dos capas superpuestas.

Procedimiento de impresión mediante serigrafía de una placa (1), que comprende las siguientes etapas:

- realizar al menos dos primeros patrones

(5a - 5d) de prueba sobre la superficie (4) de la placa (1); - imprimir al menos cuatro segundos patrones (6a - 6d) de prueba, distintos de los al menos dos primeros patrones (5a - 5d) de prueba, durante una impresión mediante serigrafía sobre la superficie (4) de la placa (1);

- medir la desviación real obtenida sobre la superficie (4) de la placa (1) entre los primeros patrones (5a - 5d) de prueba y los segundos patrones (6a - 6d) de prueba;

- comparar esta desviación real con la desviación teórica para deducir a partir de ello el desfase de la pantalla (25) serigráfica de la impresión.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10158466.

Solicitante: COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: BATIMENT "LE PONANT D" 25, RUE LEBLANC 75015 PARIS FRANCIA.

Inventor/es: BETTINELLI,ARMAND.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > IMPRENTA; MAQUINAS COMPONEDORAS DE LINEAS; MAQUINAS... > PROCESOS DE IMPRESION, DE REPRODUCCION, DE MARCADO... > B41M3/00 (Procesos de impresión para trabajos impresos de un tipo particular, p. ej. motivos (dibujos particulares en sí B44F; fabricación de circuitos impresos utilizando técnicas de impresión H05K 3/12))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > CIRCUITOS IMPRESOS; ENVOLTURAS O DETALLES DE REALIZACION... > Circuitos impresos (conjuntos consistentes en una... > H05K1/02 (Detalles)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación... > H01L31/0224 (Electrodos)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > IMPRENTA; MAQUINAS COMPONEDORAS DE LINEAS; MAQUINAS... > MAQUINAS O PRENSAS DE IMPRIMIR (dispositivos para... > Máquinas de serigrafía > B41F15/08 (Máquinas)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > IMPRENTA; MAQUINAS COMPONEDORAS DE LINEAS; MAQUINAS... > MAQUINAS O PRENSAS DE IMPRIMIR (dispositivos para... > B41F33/00 (Dispositivos indicadores, dispositivos de contado, de aviso, de control o de seguridad (disposición de los contadores sobre prensas de platina B41F 1/00, sobre prensas de cilindros B41F 3/84; dispositivos de alimentación o de medición de tinta B41F 31/02))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > CIRCUITOS IMPRESOS; ENVOLTURAS O DETALLES DE REALIZACION... > H05K3/00 (Aparatos o procedimientos para la fabricación de circuitos impresos (producción por vía fotomecánica de superficies texturadas, materiales a este efecto o sus originales, aparellajes especialmente adaptados a este efecto, en general G03F; que implican la fabricación de dispositivos semiconductores H01L))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > CIRCUITOS IMPRESOS; ENVOLTURAS O DETALLES DE REALIZACION... > Aparatos o procedimientos para la fabricación de... > H05K3/24 (Refuerzo del diseño conductor)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > IMPRENTA; MAQUINAS COMPONEDORAS DE LINEAS; MAQUINAS... > PROCESOS DE IMPRESION, DE REPRODUCCION, DE MARCADO... > Entintado o impresión con una forma de impresión > B41M1/12 (Impresión por estarcido; Impresión por serigrafía)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > IMPRENTA; MAQUINAS COMPONEDORAS DE LINEAS; MAQUINAS... > MAQUINAS O PRENSAS DE IMPRIMIR (dispositivos para... > Máquinas de serigrafía > B41F15/12 (con equipo auxiliar, p. ej. para el secado de impresos)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > CIRCUITOS IMPRESOS; ENVOLTURAS O DETALLES DE REALIZACION... > Aparatos o procedimientos para la fabricación de... > H05K3/12 (utilizando las técnicas de impresión para aplicar el material conductor)

PDF original: ES-2526299_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de impresión mediante serigrafía de un conductor en dos capas superpuestas

La invención se refiere a un procedimiento de alineación de una unidad de impresión mediante serigrafía, particularmente adaptado para la impresión en doble capa de conductores de captación sobre una célula fotovoltaica. Se refiere también a una unidad de impresión que pone en práctica un procedimiento de este tipo, a una unidad de producción de células fotovoltaicas y a una célula y a un módulo fotovoltaicos producidos mediante una

unidad de este tipo.

Se fabrica una célula fotovoltaica por medio de una placa de material semiconductor, generalmente de silicio, conocida por su denominación inglesa "wafer". Esta fabricación precisa, en particular, la formación de conductores eléctricos sobre la superficie de esta placa. Para ello, un método del estado de la técnica consiste en depositar una tinta conductora mediante serigrafía sobre la placa. Como variante, existen otras técnicas para realizar estos conductores eléctricos.

Las figuras 1 y 2 ¡lustran este método. La serigrafía se basa en el uso de una pantalla o máscara 20 colocada por encima de una placa o wafer 1 que va a serigrafiarse, a una distancia del orden de un milímetro. Una rasqueta 22 se desplaza en el sentido de la flecha F deformando la pantalla 20 hasta la superficie 4 de la placa 1 y ejerciendo una fuerza de presión que deposita una parte de la tinta 21 sobre la superficie 4 de la placa 1 en lugares predefinidos a través de aberturas 23 de la pantalla, para formar conductores 2 estrechos sobre su superficie. Estos conductores 2 presentan, en general, una anchura superior a la de la abertura 23, del orden de 20 micrómetros, tal como se desprende particularmente de la figura 2.

La propiedad eléctrica de los conductores 2 obtenidos desempeña una función importante en las prestaciones finales de la célula fotovoltaica, concretamente es determinante para su rendimiento de conversión. Una característica del procedimiento mediante serigrafía descrito anteriormente es que, con el tiempo, la pantalla se desgasta debido a la repetición de sus deformaciones. Una pantalla de este tipo experimenta en efecto grandes tensiones en el proceso de fabricación de células fotovoltaicas que exige velocidades elevadas, del orden de 1200 impresiones a la hora. Estas tensiones inducen en particular la deformación progresiva de la pantalla y, por tanto, la deformación del motivo impreso.

A modo de ejemplo, el documento XP010267745 describe una solución de este tipo que consiste en realizar contactos eléctricos mediante serigrafía sobre una célula fotovoltaica. Estos contactos se realizan en una sola capa de impresión usando patrones de prueba para mejorar la precisión de esta impresión.

Para paliar estos inconvenientes, se conoce usar un dispositivo de inspección que se basa en una o varias cámaras, que observa las placas de semiconductores o wafers y detectar su integridad, y después observa la posición de la placa para mejorar la alineación entre la placa y la pantalla de serigrafía. Un dispositivo de inspección de este tipo permite alcanzar una precisión suficiente, compatible con la precisión buscada, del orden de 50 a 100 micrómetros.

Para mejorar las prestaciones de la célula fotovoltaica, se conoce un segundo procedimiento que consiste en realizar los conductores mediante dos impresiones superpuestas, tal como se representa en la figura 3. La segunda impresión permite imprimir una segunda capa 3 conductora mediante serigrafía por medio de una segunda pantalla 25 distinta sobre la primera capa 2 conductora obtenida mediante la primera impresión. La anchura de la segunda capa 3 está próxima a la abertura 26 de la pantalla 25, situada apoyada sobre la primera capa 2. Esta característica facilita la superposición de las dos capas 2, 3 conductoras. El objetivo es obtener un conductor final más grueso, que permita reducir en un factor próximo a dos la resistencia de los conductores de captación, lo que aumenta considerablemente el rendimiento de conversión de la célula fotovoltaica. Sin embargo, este método debe ponerse en práctica mediante dos impresiones sucesivas realizadas con dos cabezales de serigrafía diferentes, sobre la base de dos pantallas 20, 25 diferentes para permitir el secado de la primera capa 2 conductora antes de la superposición de la segunda capa 3.

La mejora de las células fotovoltaicas mediante el segundo procedimiento de doble impresión sólo se obtiene con la condición de obtener una superposición suficiente de las dos capas 2, 3 conductoras. En efecto, si la segunda capa está mal superpuesta a la primera, provoca un ensanchamiento de los conductores, lo que aumenta la superficie no utilizable por la célula (superficie con un material no sensible a fotones) y, por consiguiente, disminuye las prestaciones de la célula fotovoltaica. Ahora bien, el fenómeno de desfase de la alineación de las pantallas 20, 25 con el tiempo es más crítico en esta solución de doble impresión, debido a la acumulación de dos pantallas que se deforman, ambas, de manera diferente con el tiempo. Así, esta solución exige a día de hoy el cambio frecuente de las pantallas cada 1000 impresiones, mientras que la pantalla puede mantenerse para de 5 a 10000 impresiones con la solución convencional de una sola impresión. Este segundo método de doble impresión presenta por tanto el inconveniente de requerir un mayor consumo de pantallas, lo que aumenta sensiblemente su coste. Además, la pérdida de tiempo inducida por los cambios de pantallas reduce la productividad del procedimiento de fabricación de células fotovoltaicas.

Finalmente, la mejora de las células fotovoltaicas mediante el segundo procedimiento de doble impresión sigue siendo teórico y poco aplicable debido a los inconvenientes mencionados anteriormente.

Cabe señalar que el documento US7473502 describe un método para corregir el error de un dispositivo de formación de imágenes. Este método no trata sobre un procedimiento de impresión mediante serigrafía y se encuentra en un campo alejado de la presente invención.

Así, un objeto general de la invención es proponer una solución de realización de un conductor eléctrico mediante serigrafía sobre una placa que reduzca los inconvenientes de las soluciones del estado de la técnica.

Más precisamente, la invención trata de alcanzar todos o parte de los siguientes objetos:

Un primer objeto de la invención es proponer una solución de realización de un conductor eléctrico mediante serigrafía sobre una célula fotovoltaica que permita la optimización de las prestaciones de la célula fotovoltaica resultante.

Un segundo objeto de la invención es proponer una solución de realización de un conductor eléctrico mediante serigrafía sobre una célula fotovoltaica mediante un procedimiento con alta productividad, altas prestaciones y económico.

Para ello, la invención se basa en un procedimiento de impresión mediante serigrafía de una placa, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

- realizar al menos dos primeros patrones de prueba sobre la superficie de la placa;

- imprimir al menos cuatro segundos patrones de prueba, distintos de los al menos dos primeros patrones de prueba, durante una impresión mediante serigrafía sobre la superficie de la placa;

- medir la desviación real obtenida sobre la superficie de la placa entre los primeros patrones de prueba y los segundos patrones de prueba;

- comparar esta desviación real con la desviación teórica para deducir a partir de ello el desfase de la pantalla serigráfica de la impresión.

Los patrones de prueba pueden estar distribuidos de manera simétrica alrededor de un... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de impresión mediante serigrafía de una placa (1) , que comprende las siguientes etapas:

- realizar al menos dos primeros patrones (5a -5d) de prueba sobre la superficie (4) de la placa (1) ;

- imprimir al menos cuatro segundos patrones (6a -6d) de prueba, distintos de los al menos dos primeros patrones (5a -5d) de prueba, durante una impresión mediante serigrafía sobre la superficie (4) de la placa (1) ;

- medir la desviación real obtenida sobre la superficie (4) de la placa (1) entre los primeros patrones (5a -5d) de prueba y los segundos patrones (6a -6d) de prueba;

- comparar esta desviación real con la desviación teórica para deducir a partir de ello el desfase de la pantalla (25) serigráfica de la impresión.

2. Procedimiento de impresión mediante serigrafía de una placa (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una etapa de modificación de la posición de la pantalla (25) de serigrafía de la impresión con el fin de reducir o suprimir su desfase.

3. Procedimiento de impresión mediante serigrafía de una placa (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la realización de los primeros patrones de prueba se realiza durante una impresión mediante serigrafía y porque se imprimen al menos cuatro primeros patrones de prueba.

4. Procedimiento de impresión mediante serigrafía de una placa (1) según la reivindicación anterior, caracterizado

porque la impresión de los primeros patrones (5a -5d) de prueba se realiza durante la impresión de una primera capa (2) de tinta sobre la superficie (4) de la placa (1) y porque la impresión de los segundos patrones (6a -6d) de prueba se realiza durante la impresión de una segunda capa (3) de tinta, superpuesta a la primera capa (2) sobre la superficie (4) de la placa (1) cuando no hay desfase de las pantallas (25) serigráficas de las dos impresiones.

5. Procedimiento de impresión mediante serigrafía de una placa (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una etapa de inspección de los primeros patrones (5a -5d) de prueba antes de la impresión de los segundos patrones (6a -6d) de prueba, que comprende la medición del desfase de los primeros patrones (5a -5d) de prueba con respecto a su posición teórica y porque comprende una modificación de la posición de la pantalla (20) serigráfica de la primera impresión para suprimir o reducir este desfase.

6. Procedimiento de impresión mediante serigrafía de una placa (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una etapa de secado del al menos un primer patrón (5a -5d) de prueba antes de la impresión de el al menos un segundo patrón (6a -6d) de prueba.

7. Procedimiento de impresión mediante serigrafía de una placa (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los primeros patrones (5a -5d) de prueba y/o los segundos patrones (6a -6d) de prueba están distribuidos por la periferia de la placa (1) .

8. Procedimiento de impresión mediante serigrafía de una placa (1) según la reivindicación anterior, caracterizado

porque los patrones de prueba están distribuidos de manera simétrica alrededor de un mismo centro (5C, 6C) de simetría en su posición teórica obtenida durante una impresión sin desfase de las pantallas (20, 25) serigráficas.

9. Procedimiento de impresión mediante serigrafía de una placa (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los patrones de prueba están distribuidos por las cuatro esquinas si la placa es un paralelogramo.

10. Procedimiento de impresión mediante serigrafía de una placa (1) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los primeros patrones (5a -5d) de prueba y los segundos patrones (6a -6d) de prueba están todos desfasados de la misma manera una distancia (P) .

11. Procedimiento de impresión mediante serigrafía de una placa (1) según la reivindicación 3, caracterizado porque los primeros patrones (5a -5d) de prueba y los segundos patrones (6a -6d) de prueba comprenden una parte del circuito serigrafiado.

12. Procedimiento de impresión mediante serigrafía de una placa (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una etapa (E1) de entrada de la placa sobre una mesa (10) de impresión, una etapa (E2) de colocación de la placa en una unidad (14) de impresión en la que se somete a la segunda impresión, y una etapa (E3) de colocación de la placa en una unidad (13) de inspección para medir y deducir a partir de ello el desfase de la pantalla (25) serigráfica de la segunda impresión.

13. Procedimiento de impresión mediante serigrafía de una placa (1) según la reivindicación anterior, caracterizado 8

porque la primera etapa (E1) de entrada sobre la mesa (10) de impresión coloca la placa (1) en la unidad (13) de inspección para medir la posición de los patrones de prueba de la primera impresión, porque la etapa (E3) de colocación de la placa en una unidad (13) de inspección consiste en una colocación mediante un movimiento hacia atrás de la placa bajo la misma unidad de inspección que la alcanzada durante la entrada (E1) de la placa (1) sobre la mesa (10) de impresión, y porque comprende una etapa de recolocación de la placa bajo la unidad (14) de impresión sin realizar su impresión antes de su salida (E6) de la mesa de impresión.

14. Procedimiento de impresión mediante serigrafía de varias placas (1) según la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque la inspección (E3) de la segunda impresión en la unidad (13) de inspección sólo se realiza 10 periódicamente y no en todas las placas (1) .

15. Procedimiento de fabricación de una célula fotovoltaica, caracterizado porque comprende un procedimiento de impresión de todos o parte de los conductores de captación de la célula fotovoltaica según una de las reivindicaciones anteriores.

16. Dispositivo de impresión serigráfica que comprende al menos una unidad de impresión serigráfica y al menos una unidad de inspección, caracterizado porque la unidad de impresión serigráfica pone en práctica la impresión de al menos cuatro patrones (6a -6d) de prueba y porque el dispositivo pone en práctica el procedimiento de impresión mediante serigrafía según una de las reivindicaciones 1 a 14.

17. Dispositivo de impresión serigráfica según la reivindicación anterior, caracterizado porque la unidad de inspección comprende al menos una cámara de alta resolución y un ordenador.

18. Célula fotovoltaica, caracterizada porque comprende al menos un conductor que comprende al menos dos capas

(2, 3) superpuestas, y al menos dos primeros patrones (5a -5d) de prueba y al menos cuatro segundos patrones (6a -6d) de prueba serigráficos distintos.

19. Célula fotovoltaica según la reivindicación anterior, caracterizada porque comprende al menos cuatro primeros patrones (5a -5d) de prueba serigráficos.