高精密電鑄技術應用於矽晶太陽電池之細線電極製作

刊登日期:2015/5/5
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前言
近幾年來,為因應上述細線電極高精細之需求,印刷電極製程逐漸由傳統的絲網轉為使用金屬網版( Stencil )。為兼具機械強度、高精密性並降低製程成本,運用電鑄製程來製作 Stencil,已成為一項熱門之技術。以下將介紹光刻電鑄模造、電鑄成型網版及光誘導電鍍三種技術。

光刻電鑄模造技術製備精細網版
1. 曝光顯影
將一光阻( Photo-resist )經由所需圖形設計之光罩( Mask ),用 X-ray 照射曝光。再將照射過的光阻經顯影( Developing )後可獲得一由光阻形成之模版圖型。標準 LIGA 是使用同步輻射 X光作為光源;廣義 LIGA(亦可稱為類LIGA製程( LIGA-like Process ))則包含另外四種替代性光源:電子束( E-beam )微影、深紫外光( Deep UV )、反應性離子蝕刻( Reactive Ion Etching; RIE )及準分子雷射( Excimer Laser )等。


圖一、 LIGA製程示意圖

3. 成型
經由射出成型( Injection Molding )、反應射出成型( Reactive Injection Molding )或熱壓成型( Hot Embossing )等技術量產塑膠微結構,或者由製成的模再經第二次電鑄而量產金屬的微結構。由於結合了三種技術,使得光刻電鑄模造技術有以下的特色和優點:①複製精度高,可用過去無法達到的精確度,適合做光學訊號複製與製造三度空間的細微結構等零組件;②對原始母模複製性極佳,可複製量產用公模作批量翻造,品質均一且成本降低,易於工業化量產;③只要一道加工程序,即可得形狀複雜工件;⑤電鑄金屬可調整製程條件或添加劑,以獲得不同範圍的物理及機械條件。

電鑄成型網版
2. 電鑄複合網版製程
複合網版是在金屬絲網上以電鑄技術建構網版圖案,透過專利 JP 05-008368所提出之複合網版製作過程步驟來做介紹,如圖六所示。圖六(a)於不銹鋼基材1壓合一層約 25~50 μm的保持層 2(Maintenance);圖六(b)壓合上 Mesh 3(400或325 mesh,網徑約20 μm);圖六(c)塗上一層 50~75 μm的光阻材料4;圖六(d)進行黃光製程;圖六(e)露出Pattern;圖六(f)置入鎳電鑄液內通電,光阻材料 6擋住的位置不會被鍍上,開孔處7填滿;圖六(g)去除光阻材料6,留下含 Pattern 的金屬箔;圖六(h)將完成之複合網版與底材分離。


圖六、電鑄複合網版製作流程(JP 05-008368)

光誘導電鍍
光誘導電鍍之原理與電鍍相仿, 如圖八所示,顧名思義為多了光源輔助之電鍍,可將欲鍍上之金屬鍍在特定之位置上。A. Mette等人於2006年時,提出應用光誘導電鍍,將金屬銀電沉積於網印太陽電池之銀電極上,其原理為於鍍槽外部外加一光源
……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

作者:盧立昕 / 工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」341期,更多資料請見下方附檔。


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