专利名称：非模制半导体器件和采用它的光电器件模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件，特别涉及不覆盖任何模制树脂的非模制半导体器件。本发明还涉及将非模制半导体器件作为旁路二极管使用的光电器件模块、太阳电池模块和结构材料。
近年来，已经预见CO2的增加会导致使地球环境变暖的温室效应，因而越来越多地要求可不释放CO2的清洁能量。原子能发电厂能够提供作为可不释放CO2的能源，但放射性废料的问题仍然不安全，因此期望有更高安全性的清洁能量。在这种环境下，在清洁能源中，从其清洁性、安全性和易于控制的观点来说，太阳电池特别引人注目。
作为太阳电池的类型，正在研究和开发多种类型的太阳电池，例如结晶型太阳电池、非晶型太阳电池和化合物半导体太阳电池。实际上，尽管非晶型太阳电池在转换效率方面确实不能与结晶型太阳电池相比，但它可容易地大面积制造，并有大的光吸收系数，还能以薄膜结构工作，具有液晶太阳电池没有的良好特性，并正成为被认为具有广泛前景的太阳电池之一。
目前，一般来说，当太阳电池被作为提供能量的电源时，只有单片太阳电池会没有充分的输出电压。因此，需要使用串联或并联连接的多个太阳电池。
而在串联连接的多个太阳电池情况中的最难之处在于，当由于建筑物的荫影或由于降雪使电池局部照不着阳光导致不发电时，从正常发电的其它器件上产生的总电压会以反向电压的形式直接加在这部分电池上。因此，当反向电压达到高于器件的击穿电压的值时，存在器件击穿的可能性。因此，为了避免器件的这种击穿，必须对串联连接器件组的各个器件，按相反的方向并联连接二极管。这种二极管一般被称为旁路二极管。
作为旁路二极管，在其上覆盖树脂的模制封装二极管已用作为通用产品。
图1示意地表示普通模制封装的半导体器件。参考序号301表示半导体芯片；302和303表示通过钎焊材料(未示出)与半导体芯片301电连接的外部连接接线端。参考序号304表示模制树脂，例如环氧树脂，该树脂机械性地保护半导体芯片，同时起到防止湿气进入的作用。因此，模制封装半导体器件是指这样的器件，其半导体芯片301被模制树脂304完全覆盖，既不暴露半导体芯片也不暴露靠近半导体芯片部分的外部连接接线端的部分。换句话说，从外部仅可观察到外部连接接线端的一部分。
但是，当这种模制封装二极管被用于太阳电池的旁路二极管时，存在以下难点。
(1)在太阳电池自身有大约300μm的厚度时，即使很小厚度的模制封装二极管也有约1mm的厚度。结果，太阳电池仅在设有二极管的部分有过大的厚度，从而极大地破坏组件的平坦度。为了保持平坦度，可采用这样的方法，在该方法中，使包围电池的覆盖材料变厚，但是，对于覆盖材料来说，这会导致高成本。
(2)由于二极管芯片本身被模制树脂完全覆盖，因而该二极管对在芯片p-n结部分产生的热量有很差的散热性，所以流过二极管芯片的电流会加速包围二极管芯片的覆盖材料的受热劣化。在太阳电池有金属衬底作为部件的情况下，可把金属作为散热片。但是，在模制封装二极管的情况下，由于芯片总被模制树脂覆盖，使芯片部分不能与金属衬底接触，因而存在在改善散热性方面的限制。
正如例如在日本专利申请公开No.5-291602和No.9-82865中披露的那样，提出了使用没有任何模制封装树脂的二极管芯片(以下称为“非模制二极管”)的结构。在非模制二极管的情况下，由于只有约300μm的很小厚度，所以能够保持组件的平坦度，而且由于没有模制树脂，所以芯片部分可与金属衬底接触，因而可改善散热性。
图2A和图2B示意地表示这种非模制二极管的实例。图2A表示平面图，图2B表示沿线2B-2B剖切的剖面图。在这些图中，参考序号201表示半导体裸露芯片；202和203表示外部连接接线端。通过钎焊材料(未示出)芯片电连接在接线端上。
但是，在这种普通的非模制半导体器件中，芯片部分未被完全覆盖，因此很难处理，从而带来以下问题。
(1)由于缺少模制树脂，所以因扭转或弯曲力很容易损坏器件。特别要指出，当利用钎焊把非模制二极管连接在光电器件上时，外部连接接线端受扭转或弯曲力作用而弯曲，将剪切应力施加给芯片。结果，芯片有残留应力，在严重的情况下，芯片会断裂，极大地损坏了作为二极管所需要的可靠性。
(2)由于没有模制树脂，器件因外力、特别因冲击力很容易损坏。结果，芯片会象情况(1)那样断裂。
(3)在将非模制二极管连接在光电器件模块上的情况下，或在将光电器件模块安装在屋顶上的条件下，室外气候例如刮风和冰雹的天气会影响光电器件模块本身，反复在其上产生弯曲和碰撞。结果，相同的力也作用在互连的二极管上，导致在某些情况下损坏二极管。
本发明的目的在于解决上述问题，提供具有抗外力的足够可靠性的非模制半导体器件和即使在将非模制半导体器件装入光电器件模块中时也具有高可靠性的非模制半导体器件。
利用非模制半导体器件可实现本发明的上述目的，其中，该器件包括固定在两个外部连接接线端之间并与接线端电连接的半导体芯片；其中，两个接线端中的至少一个接线端在邻接半导体芯片的区域或在其邻接半导体芯片及其附近的区域上，有与其它区域硬度不同的硬度。
当用维氏硬度表示时，在邻接半导体芯片的区域或在邻接半导体芯片及其附近的区域上的硬度最好与其它区域的硬度相差30以上。就各区域的硬度而言，无论哪个区域有更高的硬度，本发明都可以有效。但是，实际上，邻接半导体芯片的区域或邻接半导体芯片及其附近的区域最好有大于其它区域的硬度。还有，当用维氏硬度表示时，其它区域最好有为120或更低的硬度。
在本发明中，可用弹性材料仅局部地覆盖半导体芯片。当用JIS-A硬度表示时，这种弹性材料最好包括硬度为50或更低的有机高分子聚合物树脂。作为有机高分子聚合物树脂，例如可使用硅酮树脂。有机高分子聚合物树脂最好可以包括湿固化(moIsture-curIng)树脂。
上述非模制半导体器件可用于包括多个光电器件的光电器件模块，各光电器件有电极部件，电极通过连接部件互连；非模制半导体器件与电极部件和连接部件中的任一个紧密接触地连接。其中，非模制半导体器件最好设置在光电器件的非光接收侧。光电器件模块可构成为使其具有柔软性。光电器件模块也可通过至少局部弯曲，来成形。
在上述光电器件模块中，多个光电器件可以串联连接，非模制半导体器件最好有多个，而且与单个的光电器件并联连接，各非模制半导体器件的半导体芯片最好包括二极管。
上述光电器件模块也可用树脂密封在表面覆盖材料和背面覆盖材料之间，以制成太阳电池模块。光电器件模块也可用树脂密封在增强板上，在其表面上设有保护膜，通过弯曲增强板可以成形，制成结构材料。
本发明的非模制半导体器件可按以下方式工作。
(1)由于半导体芯片被固定在两个外部连接接线端之间并与它们电连接，在其半导体芯片邻接区域(即邻接半导体芯片的区域或临近半导体芯片和其邻接区域；以下相同)和其它区域之间的至少一个电极侧外部连接接线端上设置硬度差，所以可以设置有抗扭转和弯曲力的非模制半导体器件。当芯片邻接区域有高于其它区域的硬度时，扭转首先作用的部分仅是该部分而不是芯片邻接区域，因此扭转应力几乎不能传送至芯片。相反地，当不是芯片邻接区域的其它部分有高于芯片邻接区域的硬度时，在有硬度差的区域边界附近应力被吸收，因此可以减小施加给芯片自身的应力。结果，可防止半导体芯片残留应力或破裂，因此可以提供高可靠性的非模制半导体器件，即使当扭转力或弯曲力作用在其上时该器件也不会破裂。
(2)由于半导体芯片被固定在两个外部连接接线端之间并与它们电连接，在其半导体芯片邻接区域和其它区域之间的至少一个电极侧外部连接接线端上设置硬度差，还由于弹性材料可这样配置，以覆盖半导体芯片的至少一部分，所以可以用弹性材料吸收施加在其上的任何外部应力，并且可以缓冲传递给芯片的外力和冲击力。结果，可以使半导体芯片不破裂。
(3)在结合以上特征(1)和(2)两者的半导体器件情况下，还可以设置非模制半导体器件，该器件抗扭转或弯曲力，并抗冲击力。
(4)由于硬度差按维氏硬度可达到30或更高，所以可期望更明显的应力缓冲。
(5)由于外部连接接线端在其半导体芯片邻接区域有比其它区域更高的硬度，所以使器件可以更有效地抗扭转或弯曲力。
(6)由于在非半导体芯片邻接区域的部分维氏硬度可为120或更低，所以外部连接接线端在其整体上几乎是柔软的，可以较多地吸收扭转力。再有，可以自由地加工外部连接接线端，可按弯曲形式使用，可以提供具有广泛应用范围的非模制半导体器件。
(7)由于弹性材料可以是硬度为50或更低(JIS-A硬度)的有机高分子聚合物树脂，所以可以提供具有很高应力吸收能力的非模制半导体器件。
(8)当有机高分子聚合物树脂为硅酮树脂时，可以提供具有可延伸性并具有高热阻的非模制半导体器件。
(9)此外，当有机高分子聚合物树脂是湿固化型树脂时，可以将树脂置于室温下交联，因此，例如可以使外部连接接线端免受加热，并可以避免过度氧化。
(10)在光电器件模块的情况下，在该模块中上述非模制半导体器件与光电器件的电极部件或与互连光电器件的连接部件紧密接触地连接，可以提供接触外力的光电器件模块。同时，由于它是紧密接触的，所以能够把光电器件本身作为散热片使用，因此当电流流过半导体器件时，能够使温度上升较小。
(11)由于非模制半导体器件可以在光电器件的非光接收侧连接电极部件或连接部件，所以使器件对来自光接收侧的任何外力(例如，冰雹)具有更高的耐受性。
(12)当光电器件模块有柔软性时，半导体器件可展示出更强的抗扭转力或弯曲力的能力。
(13)当光电器件模块通过部分或整体弯曲成形时，可以提供对在成形期间施加的外力具有高耐久性的光电器件模块。
(14)在带有光电器件模块和整体结构方式的结构材料的结构材料整体式的光电器件模块中，可以提供具有高可靠性和抵抗例如风和雨这样的气候影响的光电器件模块。
图1是示意性表示普通模制封装的半导体器件的剖面图。
图2A和图2B是示意性表示普通非模制半导体器件的平面图和剖面图。
图3A和图3B是示意性表示本发明非模制半导体器件第一实施例的平面图和剖面图。
图4A和图4B是示意性表示本发明非模制半导体器件第二实施例的平面图和剖面图。
图5是表示本发明非模制半导体器件第一实施例的平面图。
图6是表示本发明非模制半导体器件第三实施例的平面图。
图7是表示本发明非模制半导体器件第四实施例的平面图。
图8A和图8B是示意性表示采用本发明非模制半导体器件的光电器件模块的平面图和剖面图。
图9是表示用于光电器件模块中的光电器件的层结构的剖面图。
图10A和图10B是示意性表示采用本发明非模制半导体器件的结晶型太阳电池模块的平面图和剖面图。
图11、图12和图13是分别表示采用本发明非模制半导体器件的结构材料构成例的各透视图。
图14A和图14B是示意性表示本发明非模制半导体器件实例1的平面图和剖面图。
图15A和图15B是示意性表示本发明非模制半导体器件实例3的平面图和剖面图。
图16A和图16B是示意性表示本发明非模制半导体器件实例4的平面图和剖面图。
图17A和图17B是示意性表示本发明非模制半导体器件实例6的平面图和剖面图。
图18A、图18B和图18C是表示采用本发明非模制半导体器件的光电器件模块实例的平面图和剖面图。
图19A和图19B是示意性表示太阳电池模块的透视图和剖面图，该太阳电池模块包括采用本发明非模制半导体器件的光电器件模块。
图20A、图20B和图20C是表示采用本发明非模制半导体器件的光电器件模块另一实例的平面图和剖面图。
图3A和图3B是表示本发明非模制半导体器件第一实施例的平面图和剖面图。图3A是非模制半导体器件的平面图，图3B是沿线3B-3B剖切的剖面图。在图3A和图3B中，参考序号101表示半导体芯片，102和103分别表示外部连接接线端。
在第一实施例中，外部连接接线端102在邻接半导体芯片101的区域102b和其它区域102a之间沿界线104具有硬度差。也就是说，邻接半导体芯片101的区域102b(荫影)和其它区域102a在其硬度上有差异。
图4A和图4B表示本发明非模制半导体器件第二实施例。图4A是非模制半导体器件的平面图，图4B是沿线4B-4B剖切的剖面图。在图4A和图4B中，用与图3A和图3B中使用的同一参考序号表示相同的部件，并且省略其说明。
第二实施例与第一实施例的差别在于，用弹性材料105局部覆盖半导体芯片101。在第二实施例中，邻接半导体芯片101的区域102b(荫影)和其它区域102a在其硬度上也有差异。
把如图3A和图3B所示的未覆盖任何模制树脂的半导体器件，或如图4A和图4B所示的仅局部设置弹性材料的半导体器件和未被完全覆盖的器件，称为本发明中定义的非模制半导体器件，其中，半导体芯片或邻接半导体芯片的外部连接接线端总是暴露的。
实际上，本发明的非模制半导体器件在光电器件模块中最好被用作旁路二极管，此外在例如晶体管、IC和半导体开关元件等半导体器件中还可用作半导体芯片101。
在半导体芯片构成二极管的情况下，在没有限制的情况下，可采用各种类型的二极管，例如检波二极管、整流二极管、江崎二极管(隧道二极管)、稳压二极管、可变电容二极管和开关二极管。根据其芯片结构，可使用台面结构和平面结构而无限制。在外部连接接线端象第一和第二实施例中那样并联连接的情况下，为了避免在外部连接接线端和芯片之间出现短路，最好采用台面结构。
由于外部连接接线端102和103通过焊接材料等与半导体芯片101连接，所以最好使用可与焊接材料连接并有良好导电率及小热阻的材料。例如，最好是金、银、铜和镍。为了使导电率更小，最好使外部连接接线端有更大的厚度，但厚度过厚会使整体厚度加大，导致作为薄型的原有特征的丧失。因此，接线端的厚度最好为30至150微米。
在外部连接接线端102和103的形状上也没有特别的限定。为了改善热消散，在附加散热片的侧端上的外部连接接线端最好有比其它接线端大的尺寸。
下面参照图5至图7说明在外部连接接线端中区域分有不同硬度区域的方法。在图5至图7中，参考序号401表示半导体芯片，402和403表示各自的外部连接接线端，404表示将区域划分为具有不同硬度区域的界线。
图5表示与第一实施例类似的实施例。外部连接接线端402沿界线404有邻接半导体芯片401的区域B(荫影)和其它区域，即区域A，区域A和B有相互不同的硬度。
图6表示本发明第三实施例。在第三实施例中，不仅外部连接接线端402而且另一个外部连接接线端403都有邻接半导体芯片401的区域B(荫影)和其它区域，区域A，区域A和B有相互不同的硬度。
图7表示本发明第四实施例。在图5所示的实施例中，区域B被设定在大致邻接半导体芯片的区域中，但在本实施例中，邻接半导体芯片的区域和其附近区域被设定为区域B’，其它区域被设定为区域A’。当然，区域B’和A有相互不同的硬度。
在图5至图7所示的实施例中，在邻接半导体芯片的区域B，或邻接半导体芯片和其附近的区域(即区域B’)有比其它区域(区域A或A’)高的硬度的情况下，即使扭转应力或弯曲应力被施加在带有区域A或A的接线端上，由于区域B或B’有高硬度，所以应力在界线404附近被吸收，很难传送到区域A或A。再有，相反地，在区域A或A’有大于区域B或B’的硬度的情况下，应力在界线404附近同样被吸收，很难传送到芯片401上。由于这些效果，所以当在半导体芯片邻近区域和其它区域之间设置硬度差时，可以提供耐扭转或弯曲的非模制半导体器件。
不论哪种情况，都可期望降低应力的效果。但是，由于区域B或B’直接与半导体芯片401连接，所以更有效和更好的是使芯片邻接区域(区域B或B’)有更大的硬度。
硬度值可以用维氏硬度来表示。硬度差越大，就越有效和越好。在优选实施例中，最好设置维氏硬度差为30或更大。
半导体器件被用于如此宽的范围，以至要求器件安装到各种不同形状的场合。在这种情况下，非芯片邻接区域(区域A或A)的部分可以有120或更小的维氏硬度，以便在使用时区域A或A可被弯曲。如果该区域有大于120的维氏硬度，那么当弯曲时该部分往往折断或开裂，并且在长时间使用的条件下接线端会破裂。因此，有120或更低的硬度较好，80或更低的硬度则更好。
作为产生硬度差的方法，可通过局部软化有高硬度的部件来产生硬度差，或通过局部硬化低硬度的部件来产生硬度差。后一种方法通常可用简单的方法产生硬度差。因此，作为特殊的方法，可包括这些方法，但并不限于此，还可采用通过例如金属电镀、金属汽相淀积或硬质膜涂敷产生硬度差的方法，和通过离子注入等改善表面自身产生硬度差的方法。特别是，金属电镀的优点在于，由于不需要真空系统，所以可按简单的方法形成这种不同材料，并可按高增长率来形成。作为被使用的金属，可使用银、铝、镍和焊料，但并不限于此。当在表面上设置不同的材料时，可把材料设置在外部连接接线端的一侧，也可以把材料设置在两侧。
下面，详细说明在前面说明的第二实施例中使用的弹性材料。放置弹性材料的目的是为了改善半导体芯片抗外力例如压力和冲击力的能力。但是，在本发明中，仅用其局部覆盖半导体芯片101。因此，作为覆盖材料，最好使用很柔软和缓冲特性高的材料，并且是无特殊限制的材料。例如，可使用各种橡胶型树脂、发泡树脂和弹性树脂。作为其形态，可使用各种形式，包括熔融的(molten)树脂或液体(solution)树脂、薄膜、橡胶树脂、粘接剂和胶带。
发泡树脂最好可包括例如通过按高增大率吹塑树脂以使塑生更大的发泡树脂。作为其形状，有容易附加的带状的发泡树脂并且最好为这种树脂。作为发泡树脂的基本材料，例如可采用聚苯乙烯、氯乙烯、聚乙烯、聚乙烯醇、聚氨酯、丙烯酸和硅酮等各种树脂。
在具有弹性的树脂情况下，熔化或溶化树脂、通过例如配料器成点状地涂敷具有粘接剂形状的树脂或封装树脂，以便仅局部地覆盖芯片，然后通过比如加热、加湿或紫外线方式提供能量进行固化。由于能够用例如在常温下放置等简单的工艺获得产品的优点，所以优先选择湿固化树脂，并且由于外部连接接线端几乎不氧化，所以具有接线端在后续步骤中容易焊接的优点。
为了使抗冲击能力提高，固化后树脂的弹性是最有效的因素，弹性越高，抗冲击能力就越高。可用JIS-A硬度表示弹性系数。可优选5至50的JIS-A硬度。如果弹性材料有过高的弹性，那么在下面的用树脂覆盖光电器件的步骤中，弹性材料会压得很扁，弹性材料本身的厚度会变得很薄，因此优选5或更大的硬度。从经验来说由于其更高的抗冲击能力，所以可优选硬度为50或更小的弹性材料。典型的树脂可包括硅酮树脂、聚氨酯树脂和丁基橡胶，但并不限于此。为了适应电流流过半导体芯片时出现的温度上升，可特别优选有高热阻的硅酮树脂。
以上树脂可直接与半导体芯片接触，因此为了保持半导体芯片的电特性，树脂最好尽可能少地包含杂质离子。树脂包含的钠离子、钾离子和氯离子最好是各为2ppm量以下。
当考虑到大量生产时，树脂最好有足够大的粘度，以便用配料器按点状涂敷。过低粘度的树脂会过大地蔓延，造成树脂不能以点状施加在指定处的困难。再有，过低粘度的树脂会堆积得薄，导致过大的弹性损失。考虑到这些方面的平衡，树脂在其固化之前最好有500泊至2000泊的粘度。
就形成弹性材料时获得的抗冲击能力来说，其效果主要取决于弹性材料的硬度，也取决于制成的弹性材料的膜厚度。弹性材料的膜厚度越厚，当然其抗冲击能力就越大。但是，厚度过厚会使它很难焊接在半导体器件上或不能将其安装在薄型封装衬底上。因此，根据其使用目的，最好以适当的厚度控制弹性材料。当弹性材料与光电器件连接时，它最好有至多1mm或更低的厚度。
下面说明本发明的非模制半导体器件作为光电器件的旁路二极管的实例。
光电器件本发明的光电器件可用于单晶、薄膜单晶、多晶或非晶硅太阳电池，此外，肖特基结型太阳电池还可用于使用除硅之外的半导体的太阳电池。
图8A和图8B示意性表示本发明的光电器件模块，表示作为使用非晶硅太阳电池的光电器件模块的一般实例。图8A表示其平面图，图8B表示沿线8B-8B剖切的剖面图，表示用树脂在表面覆盖材料和背面覆盖材料之间密封光电器件模块的状态。参考序号501和501’表示光电器件；502表示母线电极；503和503’表示绝缘部件(连接部件)；505表示覆盖材料；506表示集电极，507表示图3A至图7中任一个所示的半导体器件。两个光电器件501和501’通过金属部件504相互串联连接，绝缘部件503和503’设置在光电器件的其边缘和金属部件504接触的区域上。
如图8A和图8B所示，半导体器件507与光电器件501并联连接。一个外部连接接线端与光电器件501紧密接触地连接，另一个外部连接接线端连接连接部件504。因其自身产生的热，半导体器件507可引起周围覆盖材料505的热退化。因此，如图8A和图8B所示，该材料与光电器件501紧密接触地连接，光电器件501可作为散热片使用。图8A和图8B所示的部分作为连接半导体器件507的部分，与光电器件501紧密地接触。更详细地说，该部分最好连接金属，例如金属衬底或如下所述的下电极。作为除光电器件外的部分，也可与金属连接部件504紧密地接触，或可以连接在表面侧的母线电极上，在这种情况下可出现类似效果。
如上所述，半导体器件可与光电器件的表面侧和背面侧连接。在其连接在背面侧的情况下，可使表面上的覆盖材料有足够大的厚度。因此，呈现在表面上的覆盖材料本身还作为缓冲材料，可以使抵抗从表面侧作用在光电器件上的外力(例如，阶跃和静态负荷)的能力更高。相反，在半导体器件排列在表面侧的情况下，在用覆盖材料填充光电器件周围时，相对于半导体器件的部分突向表面，使半导体器件上的覆盖材料厚度薄。由于上述各点，半导体器件最好连接在光电器件的非光接收侧上的电极部件，或连接在其非光接收侧上的连接部件。
就要连接的器件数来说，为了当光电器件被遮挡时使输出功率少下降，对于各光电器件来说，最好连接一个或更多半导体器件。从成本的观点来看，一个半导体器件可以连接多个光电器件。
光电器件模块带有柔软性更有效。更具体地说，由于光电器件模块有柔软性，所以弯曲或扭转力作用在连接光电器件的半导体器件上。在这种情况下，通过预先连接本发明的半导体器件，可提供免除破裂和有高可靠性的半导体器件。换句话说，当被用于柔软的光电器件模块时，可有效地使用本发明的半导体器件。
当包括有柔软性、用树脂密封在增强板上的这样的光电器件模块的太阳电池弯曲成形时，本发明的半导体器件也是非常有效的。本发明的太阳电池模块可按多种方式加工，例如可以通过折叠其边缘成形或弯曲整体形成波纹，因此可以提供有各种形状的模块。这种模块还可用于结构材料中。当成形时，外力作用在光电器件和半导体器件上。例如，一般有效的成形装置可包括模压机、滚压成形机和折弯机，其中，在通过模压机模压时或在使用滚压成形机使滚轮通过模块表面时将压力施加在模块上。本发明的半导体器件对这种外力作用有很高的抵抗性。因此，可以提供即使成形时也不断裂并有高可靠性的光电器件模块或太阳电池。
下面，将详细说明光电器件。
图9是更详细地表示光电器件501和501’的剖面图。图9中，参考序号601表示基片；602表示下电极，603、613和623表示n型半导体层；604、614和624表示i型半导体层；605、615和625表示p型半导体层；606表示上电极；607表示集电极。
基片601是在包括薄膜例如非晶硅薄膜的太阳电池情况下机械地支撑半导体层的部件，它还用作电极。因此，基板601需要有高耐热性，以足以经受住形成半导体层时施加的热的温度，而且可以导通或电绝缘。
作为导电材料，可以包括金属，例如Fe、Ni、Cr、Al、Mo、Au、Nb、Ta、V、Ti、Pt和Pb，或这些金属的合金，例如黄铜或不锈钢的薄板，其复合物，碳片和锌钢片。作为电绝缘材料，可包括耐热合成树脂的薄膜片，例如聚酯、聚乙烯、聚碳酸酯、醋酸纤维素、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚胺、聚酰亚胺和环氧；带有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、金属纤维等的这些物质的组合物；这些金属的薄片或树脂片已通过溅射、汽相淀积或电镀涂敷其表面，以在其上形成不同材料的金属薄膜和/或SiO2、Si3N4、Al2O3及AlN的绝缘膜；以及玻璃和陶瓷。
下电极602是这样一种电极，通过它提取在半导体层上产生的电功率，它需要有相对于半导体层可起到欧姆接触作用的功函数。因此，材料可包括单金属、合金和透明导电氧化物(TCO)，例如Al、Ag、Pt、Au、Ni、Ti、Mo、Fe、V、Cr、Cu、不锈钢、铜、镍铬合金、SnO2、In2O3、ZnO和ITO。下电极602最好有平坦的表面，但当引起光杂乱反射时可以对其表面进行绒面处理。在基板601导电的情况下，不需要设置下电极602。
可通过例如使用电镀、汽相淀积或溅射工艺生产下电极。作为非晶硅半导体层，不仅构成如图9所示的带有P-i-n的三重结构，而且最好采用通过叠置P-i-n结构、或p-n结构或P-i-n的单结构或p-n结构形成的双层结构。特别构成i层604、614和624的半导体材料包括称为族Ⅳ和族Ⅳ合金型非结晶半导体，例如a-Si，此外，a-SiGe和a-SiC。通过众所周知的工艺，例如汽相淀积、溅射、高频等离子体增强CVD(化学汽相淀积)、微波等离子体增强CVD、ECR(电子回旋共振)处理、热CVD或LPCVD(低压CVD)，可形成非晶硅半导体层，如上所述，可采用其中任何一种工艺。作为薄膜形成装置，可采用如上所述的间歇式装置或连续薄膜形成装置。
上电极606是这样一种电极，通过它提取在半导体层上产生的电能量，并与下电极602成对。当使用如在非晶硅中有高薄膜电阻的半导体时，就需要上电极606，在结晶型太阳电池中由于其低薄膜电阻，所以就不特别需要它。由于上电极606位于光入射侧，所以它必须是透明的，在一些情况下也被称为透明电极。上电极606最好有85％或更高的透光性，使来自太阳的光或来自白荧光灯的光能够以高效率吸收在半导体层中。根据电特性，它最好有每平方100欧姆的薄膜电阻率，以便使由光产生的电流可以相对于半导体层沿横向方向流动。具有这种特性的材料例如可包括金属氧化物，比如SnO2、In2O3、ZnO、CdO、CdSnO4、ITO(In2O3+SnO2)。
集电极607对应于图8A所示的电极506，一般按梳状形成，根据半导体层和上电极的薄膜电阻率的值确定其最佳宽度和间距。集电极需要有低电阻率，以便在太阳电池中不形成串联电阻。它最好有10E-2Ω·cm至10E6Ω·cm的电阻率。作为集电极材料，可使用金属，例如Ti、Cr、Mo、W、Al、Ag、Ni、Cu、Sn和Pt，或这些金属的合金及焊料。一般使用包括金属粉末和高分子聚合物树脂的膏状混合物的金属膏。实例并不意味着对其的限定。
母线电极图8A和图8B所示的母线电极502起集电极的作用，进一步把流过栅极506的电流收集到一端。从这种观点来看，在母线中使用的材料最好是有低体电阻率的材料，并可按工业规模稳定地提供。这些材料中，因为铜具有良好的加工性和廉价性，所以最好使用铜。
在使用铜的情况下，可在表面上设置薄金属层，以防止腐蚀和防止氧化。最好使用例如不易腐蚀的贵金属，例如银、钯、钯银合金或金、耐腐蚀金属比如镍、焊料或锡形成这种表面金属层。作为形成上述表面金属层的工艺，最好使用汽相淀积、电镀或包覆法，通过该工艺可相当容易地形成该金属层。
母线最好有50μm至200μm的厚度。厚度大于50μm的结构可确保横截面面积足以大于响应在光电器件中产生的电流密度，还可使它大致作为机械连接部件使用。此外，较厚的母线会更少地产生电阻损失，当形成200μm或以下的厚度时，可用表面覆盖材料平滑地覆盖母线。
依据基片的形式，母线可设置成任何数的窄条，不限于一个窄条。作为这里使用的母线，最好使用大致与在设置母线的基片尺寸一样长度的母线。在其形状上并无特别限定。可使用柱状或箔状的母线。
金属部件图8A和图8B所示的金属部件504是电气或机械地互连光电器件(501和501’)的部件。当其串联互连光电器件时，金属部件504的一端通过例如钎焊工艺与一个光电器件501上的母线电极连接，其另一端与其背面上的另一光电器件501’连接。当其并联互连光电器件时，金属部件504的一端通过例如钎焊工艺与一个光电器件501上的母线电极连接，其另一端与另一光电器件501’上的母线501’连接。
在本实例中，使用金属部件互连光电器件，但在没有问题的情况下，使用母线502互连光电器件也可以。金属部件使用的材料、其形状和厚度基本上与上段详细说明的母线的情况相同。
覆盖材料下面说明覆盖材料505。本发明使用的覆盖材料505大致分为三种，即表面覆盖材料、填充料和背面覆盖材料。
作为表面覆盖材料所需要的性能，该材料需要有透光性和耐气候性和不易被污染。当使用玻璃作为其材料时，除填充物厚外，会存在出现欠填充的问题。再有，使用玻璃不仅导致重量大，而且还存在因来自外部的碰撞往往造成玻璃破裂的有关问题。因此，在表面覆盖材料中最好使用抗气候影响的透明膜。这种膜的使用改善了填充，使模块轻型化，没有因碰撞产生的破裂。此外，具有防止从表面反射阳光耀眼的附加效果。因此，可使用的材料包括氟化树脂膜，例如聚四氟乙烯(ETFE)膜、聚三氟乙烯膜和聚氯乙烯氟化物膜，但并不限于此。粘接填充物的表面可进行表面处理，例如电晕放电处理，以便迅速粘接填充物。
填充物所需的特性可包括耐气候性、热塑性、热粘接性和透光性。因此，可使用的材料可包括透明树脂，例如EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物)、丁醛树脂、硅树脂、环氧树脂和氟化聚酰亚胺树脂，当并不限于此。可以附加交联剂交联树脂。再有，为了抑制光电退化，最好在树脂中包含紫外线吸收剂。还可把玻璃纤维无纺布或二氧化硅插入填充物，以改善抗划伤性。
为了保持光电器件模块和外部的电绝缘，背面覆盖材料用于覆盖光电器件模块的背面侧。最好使用可确保充分电绝缘的材料，此外作为在其质量上的要求，应具有良好的长寿命和足够大的抗碰撞、划伤、热膨胀和热压缩的柔软性。作为可使用的较好材料，可使用塑性薄膜，例如尼龙薄膜和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜。由于这种结构，本发明的光电器件模块可用于柔软的模块。
即使填充物可以单独保持电绝缘，但往往会有不均匀的厚度，因此在光电器件模块和外部之间的薄膜厚度薄的部分和针孔部分有造成电路短路的可能性。背面覆盖材料就用于防止这种短路。
金属钢板也可以用于背面覆盖材料。因此，可使用的材料可包括不锈钢板，镀敷钢板和镀锌钢板，但并不限于此。在这种情况下，很难保持光电器件和外部的电绝缘，因此可在光电器件和钢板之间设置绝缘膜，制成背面覆盖材料。作为这里使用的绝缘膜，可使用塑性薄膜，例如尼龙薄膜和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜。
图10A和图10B表示在使用结晶硅例如单晶硅或多晶硅的太阳电池情况下的示意图。图10A表示平面图，图10B表示沿线10B-10B剖切的剖面图。参考序号701表示包括硅基片和带有p-n结的半导体层的光电器件；702表示背面电极；703表示集电极；704表示母线电极；705表示绝缘部件；706表示本发明的半导体器件。
在单晶硅太阳电池或多晶硅太阳电池的情况下，不用设置任何支撑基片，单晶硅晶片或多晶硅晶片作为基片。可通过切断由CZ(Czochralski)方法拉出的硅晶锭得到单晶硅晶片。在多晶硅晶片的情况下，可通过以下方法形成多晶硅晶片，在该方法中，切断由铸造方法获得的硅晶锭，或由带状方法获得片状多晶体的方法。通过使用例如POCl3的汽相扩散，使用TiO2、SiO2或P2O5的涂敷扩散或直接离子注入掺杂离子的处理形成p-n结，因此获得半导体层701。通过例如由汽相淀积或溅射或银膏的丝网印刷形成的金属膜来形成背面电极702。在半导体层701的表面侧，为了防止因光反射造成的效率下降，在某些情况下形成抗反射层(未示出)。因此，可使用的材料包括例如SiO2、Ta2O5和Nb2O5。
根据图10A和图10B所示连接的半导体器件706，可以按与图8A和图8B所示的在非晶硅太阳电池情况下采用的半导体器件相同的方式来连接。
本发明的光电器件模块有很强的抗外力例如扭转、弯曲或碰撞的结构。因此，当安装在室外时，它对由天气例如刮风、下雨和冰雹产生的外力有足够的耐受性。因此，可按将其固定在屋顶或安装在屋顶上的方式使用本发明的光电器件模块。此外，在把钢板用作背面覆盖材料的情况下，钢板可用作房屋屋顶的金属屋顶。在这种情况下，当把钢板经弯曲成形以具有适合屋顶安装的结构时，完全没有问题。图11至图13表示本发明结构材料的实例。图11表示将钢板用于侧面屋顶材料情况下的实例；图12表示将钢板用于板条接缝屋顶材料情况下的实例；图13表示将钢板用于平面型屋顶材料情况下的实例；各自表示结构材料由固定部件固定在安装表面(屋顶表面)上的状态。为了改善屋顶结构性能，可整体地构成屋顶部件(例如椽子和隔热屋顶护板)和热隔离材料。本发明的光电器件模块不仅可制成屋顶材料，而且可整体设置具有不同结构材料例如墙壁材料的模块。
(实例1)首先，制备非模制半导体器件。下面将参照图14A和图14B说明其步骤。
图14A和图14B表示本发明实例1的非模制半导体器件外形的示意图。图14A是平面图，图14B是沿线14B-14B的剖面图。首先，制备半导体芯片801和外部连接接线端802及803。作为半导体芯片，制备台面结构p-n整流二极管芯片(尺寸1.5平方毫米；厚度230μm；重复峰值反向电压600V)。再有，作为外部连接接线端802和803，制备软铜带(厚度100μm；无氧铜C1020P；维氏硬度50)。对于外部连接接线端802，在窄小部分(区域B)的端部进行厚度为1μm的镀镍。在该阶段，测量区域B部分的维氏硬度，发现该硬度为约130。通过使用模具模压的方式经冲压制成外部连接接线端802和803，该模具这样制成，以用它可以冲压出图14A所示的形状。
接着，把这些部件按图14B3所示的顺序装配在组装模具上，并在把焊料丸(未示出)放置在二极管芯片801和外部连接接线端802及803之间的状态下，将其装入氮气回流炉，在该情况下焊料熔化，使部件801、802和803电连接。
重复以上步骤，制造在其端部镀镍的五十个非模制二极管A。制造后，其总厚度平均为480μm。
(实例2)在实例2中，制造各五十个非模制二极管B、C和D。除了在外部连接接线端802的端部进行厚度为0.5μm(维氏硬度75)的镀镍外，按完全与实例1相同的方法制造非模制二极管B。
除了在外部连接接线端802的端部进行厚度为1000埃(维氏硬度55)的镍溅射汽相淀积外，按完全与实例1相同的方法制造非模制二极管C。
除了含锡铜带(厚度100μm；维氏硬度130)用作外部连接接线端802和803，以及在外部连接接线端802的端部进行厚度为1μm的镀银外，按完全与实例1相同的方法制造非模制二极管D。镀银部分有约160的维氏硬度。
(实例3)图15A和图15B表示本发明实例3的非模制半导体器件外形的示意图。图15A是平面图，图15B是沿线15B-15B的剖面图。
在实例3中，制造五十个非模制二极管E。除了在两个外部连接接线端902和903的区域A上进行钎焊料镀敷外，按完全与实例1相同的方法制造这些二极管。带有焊料的铜带有1μm的厚度，在该部分的维氏硬度约为100。
(实例4)图16A和图16B是表示本发明实例4的非模制半导体器件外形的示意图。图16A是平面图，图16B是沿线16B-16B的剖面图。首先，制备半导体芯片1001和外部连接接线端1002及1003。作为半导体芯片，制备台面结构p-n整流二极管芯片(尺寸1.5平方毫米；厚度230μm；重复峰值反向电压600V)。再有，作为外部连接接线端1002和1003，制备软铜带(厚度100μm；无氧铜C1020P；维氏硬度50)。通过使用模具模压的方式经冲压制成外部连接接线端1002和1003，该模具这样制成，以用它可以冲压出图16A所示的形状。
接着，把这些部件按图16B所示的顺序装配在组装模具上，并在把焊料片(未示出)放置在二极管芯片1001和外部连接接线端1002及1003之间的状态下，将其装入氮气回流炉，在该情况下焊料片熔化，使部件1001、1002和1003电连接。
接着，恰好在外部连接接线端1002的窄部分之上，将约0.2g的硅酮树脂按点状大致涂敷在二极管芯片1001上，因此在芯片上形成硅酮树脂(弹性材料)1004。使用的硅酮树脂是SE9186L(JIS-A硬度27)，从Toray DowComing,Inc.获得。按点状涂敷硅酮树脂后，将硅酮树脂在室温下放置约一周，在空气中使其充分地固化。
重复以上步骤，制造在其端部形成覆盖硅酮树脂覆盖层的五十个非模制二极管F。
(实例5)在实例5中，各制造五十个非模制二极管G、H和I。除了使用硅酮树脂SH6103(从Toray Dow Corning,Inc.获得；JIS-A硬度45)形成硅酮树脂1004外，按完全与实例4相同的方式制造非模制二极管G。
除了使用硅酮树脂JCR6120L(从Toray Dow Corning,Inc.获得；JIS-A硬度45)形成硅酮树脂1004外，按完全与实例4相同的方式制造非模制二极管H。
除了使用硅酮树脂SE9590(从Toray Dow Corning,Inc.获得；JIS-A硬度55)形成硅酮树脂1004外，按完全与实例4相同的方式制造非模制二极管I。
(实例6)图17A和图17B是表示本发明实例6的非模制半导体器件外形的示意图。图17A是平面图，图17B是沿线17B-17B的剖面图。
在实例6中，除了采用图14A和图14B所示的非模制二极管外，按完全与实例4相同的方式制造施加硅酮树脂的五十个非模制二极管J。
(比较例1)作为比较例1，除了未进行镀镍外，按完全与实例1相同的方式制造五十个非模制二极管K。
(比较例2)作为比较例2，除了使用硬铜带(厚度100μm；韧铜(togh pitchcopper)；维氏硬度100)外，按完全与实例1相同的方式制造五十个非模制二极管L。
(对比试验1)相对于这样制造的非模制二极管A至L，进行以下的对比试验。试验(1)检测扭转或弯曲耐受性，试验(2)检测碰撞的耐受性。
(1)扭转试验将各非模制二极管的两个外部连接接线端在从距其端部2mm的点上用模具固定，并把外部连接接线端弯曲达到扭弯45度。接着，将其在相反的方向钮弯45度。这种循环被认为是一次。这种试验进行三次。
(2)重力降落试验把各非模制二极管水平放置在厚度4cm尺寸15平方厘米的木板上，然后使它按75cm高度重力降落。这种试验进行三次。
在这些试验中，在试验前事先测量特性初始值，试验后显示特性为初始值×2或更大的值被判定为N.G.(不好)。再有，显然，在外部连接接线端已经折断或二极管芯片破裂情况下的值被判定为N.G.。各用二十五个非模制二极管进行了试验(1)和(2)。
表1表示试验结果。
从非模制二极管A、B、C、D、E、F、K和L之间的比较中可看出，外部连接接线端中设有硬度差的这些二极管对扭转的耐受性有改善。从A、B、C和D之间的比较中还可看出，具有30或更大维氏硬度硬度差的这些二极管对扭转有更大的耐受性。从A和E之间的比较中还可看出，在半导体芯片邻接区域比在其它区域有更大硬度的二极管对扭转有更大的耐受性。
然后，从F、G、H、I和K之间的比较中可看出，在半导体芯片上设有弹性材料的二极管尽管在对扭转的耐受性上没有差别，但对碰撞确实有大的耐受性。从F、G、H和I之间的比较中还可看出，JIS-A硬度为50或更低的二极管对碰撞有更大的耐受性。
然后，从非模制二极管J的结果中可看出，在外部连接接线端中设有硬度差和把弹性材料放置在半导体芯片上的二极管展示出很好的效果。
(实例7)首先，制造非晶硅太阳电池模块。下面，参照图18A至图18C说明其制造步骤。
图18A至图18C是表示本发明实例7的光电器件模块外观的示意图。图18A表示从光接收侧观察光电器件。图18B表示从光接收侧观察将光电器件按串联互连形成光电器件模块的情况。图18C表示沿线18C-18C剖切的剖面图。
图18A中，参考序号1200表示300mm×280mm的光电器件，它包括基片和三个组件，下电极层和带有光电池功能的非晶硅及上电极层。可适当使用上述实施例中说明的材料。在本实例中，支撑整个光电器件的基片是厚度150μm的不锈钢板，通过溅射连续淀积厚度各为几千埃的Al和ZnO，直接在基片上形成下电极层。通过等离子体增强CVD从基片依次淀积n型、i型、p型、n型、i型、p型、n型、i型和p型层，形成非晶硅。上电极层是透明电极薄膜，它是通过在O2气氛中电阻加热汽相淀积In形成厚度约为700埃的氧化铟薄膜。
接着，在这样制备的光电器件上，为了其有效的光接收区域不受基片和沿其周边外边缘切断光电器件时可能出现的透明电极薄膜之间短路的明显影响，将含有FeCl3、AlCl3等的腐蚀膏用丝网印刷涂敷在其透明电极薄膜上，随后加热并清除，因此光电器件的透明电极薄膜按行被局部除去，形成腐蚀行1201。
随后，沿光电器件1200上的背面边缘的一边(行)，通过激光焊接把作为背面侧电功率提取部件的厚度100μm长度285mm宽度7.5mm的软铜箔与导电基片连接。
随后，沿与背面侧导电箔1203相对的在其光接收侧上的光电器件1200边缘的一侧(行)，粘接宽度7.5mm长度280mm厚度200μm的聚酰亚胺衬底的绝缘胶带1204。其中，按这样的方式粘接绝缘胶带1204，胶带突出少，以便胶带沿光电器件1200的右侧(行)覆盖边缘部分。
随后，为设置集电极1205，在光电器件1200和间隔为5.6mm的绝缘胶带1204上形成包括预先涂敷碳膏的直径为100μm的铜布线的碳涂敷布线。
在绝缘胶带1204上，还形成母线电极1206，作为集电极1205的附加集电极。作为母线电极1206，使用宽度5mm长度285mm厚度100μm的涂敷银的铜箔，该铜箔被放置在绝缘胶带上，随后通过加热固定，并在200℃、3kg/cm2和180秒的条件下与布线电极压制在一起。其中，如图18A所示，涂敷银的铜箔1206的一侧这样制成，使其从光电器件1200向外延伸。
接着，在从光电器件中伸出的部分上将7平方毫米厚度130μm厚的透明PET胶带1207局部施加在涂敷银的铜箔1206上。
按图18B和图18C所示的串联方式互连这样制成的光电器件。
如图所示，制成带有从光电器件向外延伸的PET胶带1207的涂敷银的铜箔1206，使邻近光电器件的背面侧蠕动，并通过钎焊与背面侧软铜箔1203连接。其中，进行这样的连接，使PET胶带1207与邻近光电器件的边缘部分接触。顺便说明一下，在图中表示了两个器件串联连接的情况。实际上，五个光电器件按串联连接。
接着，将实例1中制成的非模制二极管A,1208排列在如图18C所示的光电器件的背面侧，与二极管的p侧连接的外部连接接线端和与二极管n侧连接的外部连接接线端分别通过焊接与背面侧软铜箔1203和母线电极连接，以确保电导通。二极管1208依次与各光电器件连接。
接着，如图19A和图19B所示用树脂(通过叠层)覆盖这五个串联的光电器件模块。图19A表示透视图，图19B表示沿线19B-19B剖切的剖面图。从顶部装配太阳电池模块层压制品，按ETFE1506、EVA1502、五个串联的光电器件模块1504、EVA1502、PET1503、EVA1502和钢板1501的顺序叠置五个串联的光电器件模块、EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物)片(厚度460μm)、一侧由等离子体放电处理的未拉伸的ETFE(聚乙烯四氟乙烯)膜(厚度50μm)，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜(厚度50μm)和镀锌钢板(厚度0.4mm)。接着，在ETFE的外侧，经脱模聚四氟乙烯膜(厚度50μm)设置不锈钢筛网(40×40目；布线直径0.15mm)，将叠层板加热并利用真空层压机在150℃下加压粘接30分钟，同时在压力下对叠层板除气。因此，获得如图19A和图19B所示的太阳电池模块。在表面覆盖材料的表面，由于筛网，所以形成波纹差最大为30μm的不均匀性。
预先围绕光电器件模块的背面设置输出接线端，以便可从预先制备于镀锌钢板1501上的接线端引出开口取出输出功率。钢板1501作为该模块加强片还可通过用辊成形设备在其伸出器件模块1504的部分进行弯曲加工来成形，以提供“屋顶材料整体型太阳电池模块”，其加强片有屋顶材料的功能。
顺便说明一下，这里使用的EVA片被广泛用于太阳电池的密封材料，通过在100wt％的EVA树脂(乙酸乙酯烯含量33％)中混合1.5wt％的有机过氧化物作为交联剂，0.3wt％的紫外线吸收剂，0.1wt％的光电稳定剂，0.2wt％的热抗氧化剂和0.25wt％的硅耦合剂获得。
因此，制备屋顶材料整体型太阳电池模块A’。
(实例8)在实例8中，制备屋顶材料整体型太阳电池模块B’。在实例8中，除了将非模制二极管A用在实例4所述的非模制二极管F代替外，重复实例7的步骤。
(实例9)在实例9中，制备屋顶材料整体型太阳电池模块C’。在实例9中，除了将非模制二极管A用在实例6所述的非模制二极管J代替外，重复实例7的步骤。
(实例10)在实例10中，制备屋顶材料整体型太阳电池模块D’。图20A至图20C是表示按照本发明实例10的光电器件模块外观的示意图。图20A表示从光接收侧观察的光电器件。图20B表示从光接收侧观察将光电器件按串联互连形成光电器件模块的情况。图20C表示沿线20C-20C剖切的剖面图。
在本实例中，除了未将非模制二极管A设置在光电器件的非光接收侧，而设置在如图20A至图20C所示的光接收侧外，重复实例7的步骤。
在图20A至图20C中，将二极管1308放置在光电器件的光接收侧上的母线1306上，二极管的p侧和二极管的n侧分别与母线1306和邻近光电器件的母线电连接。
(比较例3)在比较例3中，制备屋顶材料整体型太阳电池模块E’。在比较例3中，除了用非模制二极管A代替比较例1中说明的非模制二极管K外，重复实例7的步骤。
(对比试验2)在如上所述制成的屋顶材料整体型太阳电池模块A至E’上，该模块被安装在与实际屋顶中使用的支架相同的支架上，对比试验是假设使模块经受室外的风、雨和冰雹。试验(1)是在假设光电器件在其被遮住时如何发电方面进行的试验。试验(2)是在假设模块因刮风如何弯曲方面进行的试验，试验(3)是在假设冰雹下进行的试验。作为试验(4)，在把二极管钎焊在光电器件上后，不论它们是否因钎焊期间施加的任何瞬间力被损坏，都检验二极管和外部连接接线端。
(1)发电试验在75℃炉中，将光电器件的短路电流Isc=3.2(A)流过二极管达1000小时。根据发电试验，检验试验前后的光电器件的特性和光电器件模块本身的外观。
(2)弯曲试验按照IEEE标准方案9进行10000次循环的弯曲试验。
(3)冰雹碰撞试验按照IEEE标准方案9进行冰雹试验。冰球造成有意碰撞连接的五个二极管。
在这些试验中，为了进行评价，用阳光模拟器在试验前后测量各光电器件的转换效率。
表2表示试验结果。
根据发电试验，在所有模块中都未发现转换效率上的任何下降。显然，分层材料例如在二极管附近的填充物未被分离。依据这些情况，由于所有非模制二极管都与光电器件的电极紧密接触，所以可认为已经改善了热消散。
根据弯曲试验，在模块A’、C’和D’中未发现转换效率上的任何下降。但是，在模块B’中，发现转换效率下降了0.8％，在模块E’中转换效率下降了32％。从这种情况中可看出，即使在模块的形成中，当在芯片邻接区域和其它区域之间未产生硬度差时，制品也有低弯曲阻抗。
根据碰撞试验，在模块B’和C’中未发现转换效率上的任何下降。但是，在模块A中，发现转换效率下降了1.2％，在模块D’中转换效率下降了2.0％，在模块E’中转换效率下降了7.5％。按照这些结果，由于当不设有弹性材料时可认为模块的转换效率会下降，所以抗冲击能力差，二极管在冰球的碰撞中被损坏。再有，从模块A和D’之间的比较可看出，由于模块D’显示按更大的速率下降，所以相对于把二极管连接在非光接收侧来说有更多优点。
因此，根据外观检验，只有模块E’在靠近其两个二极管的外部连接接线端的端部可看出有轻微的破裂。对于其它模块，几乎看不出任何改变。按照上述结果，与本发明的非模制半导体器件连接的光电器件在可靠性方面比以前有更大的改善。
表1
*比较例表2
如上所述，本发明的非模制半导体器件达到很薄的结构，并可以使其容易插入光电器件，在用树脂密封时使用少量树脂。本发明还可提供即使在其非模制情况下也耐扭转、弯曲和碰撞的半导体器件，并可以解决现有技术存在的问题。由于光电器件模块连接现有的半导体器件，所以能够提供耐扭转、弯曲和碰撞的模块。再有，由于在电极部件上连接半导体器件，所以可以解决因分层材料中的热产生的问题。
权利要求
1．一种非模制半导体器件，它包括固定于两个外部连接接线端之间并与接线端电连接的半导体芯片；在邻接半导体芯片的区域或在其邻接半导体芯片及其附近的区域上，两个接线端中的至少一个接线端有与其它区域硬度不同的硬度。
2．如权利要求1的非模制半导体器件，其特征在于，当用维氏硬度表示时，在邻接半导体芯片的区域或在邻接半导体芯片及其附近的区域上的硬度与其它区域的硬度相差30或30以上。
3．如权利要求1的非模制半导体器件，其特征在于，邻接半导体芯片的区域或邻接半导体芯片及其附近的区域有大于其它区域的硬度。
4．如权利要求1的非模制半导体器件，其特征在于，当用维氏硬度表示时，其它区域有120或更低的硬度。
5．如权利要求1的非模制半导体器件，其特征在于，用弹性材料仅部分地覆盖半导体芯片。
6．如权利要求5的非模制半导体器件，其特征在于，弹性材料包括JIS-A硬度为50或更低的有机高分子聚合物树脂。
7．如权利要求6的非模制半导体器件，其特征在于，有机高分子聚合物树脂包括硅酮树脂。
8．如权利要求6的非模制半导体器件，其特征在于，有机高分子聚合物树脂包括湿固化树脂。
9．一种光电器件模块，它包括各自带有电极部件的多个光电器件，它们通过连接部件互连；按照权利要求1至8中任一项所述的非模制半导体器件与电极部件和连接部件中的任一个紧密接触地连接。
10．如权利要求9的光电器件模块，其特征在于，在光电器件的非光接收侧上设置非模制半导体器件。
11．如权利要求9的光电器件模块，其具有柔软性。
12．如权利要求9的光电器件模块，通过至少部分弯曲进行成形。
13．如权利要求9的光电器件模块，其特征在于，多个光电器件被串联连接，非模制半导体器件有多个，而且分别并联连接单个光电器件，各非模制半导体器件的半导体芯片包括二极管。
14．包括如权利要求9所述的光电器件模块的太阳电池模块，用树脂密封在表面覆盖材料和背面覆盖材料之间。
15．包括如权利要求9所述的光电器件模块的太阳电池模块，用树脂密封在增强板上，并在其表面上设有保护膜，通过弯曲使增强板成形。
16．一种非模制半导体器件，包括固定于两个外部连接接线端之间并与接线端电连接的半导体芯片；半导体芯片的至少一部分被弹性材料覆盖。
17．如权利要求16的非模制半导体器件，其特征在于，弹性材料包括JIS-A硬度为50或更低的有机高分子聚合物树脂。
18．如权利要求17的非模制半导体器件，其特征在于，有机高分子聚合物树脂包括硅酮树脂。
19．如权利要求17的非模制半导体器件，其特征在于，有机高分子聚合物树脂包括湿固化树脂。
全文摘要
一种非模制半导体器件,包括固定于两个外部连接接线端之间并与接线端电连接的半导体芯片;在邻接半导体芯片的区域或在其邻接半导体芯片及其附近的区域上,两个接线端中的至少一个接线端有与其它区域硬度不同的硬度。该非模制半导体器件可以很好地抵抗外力,并当其用于光电器件模块时,还可以提供具有高可靠性的非模制半导体器件。
文档编号H01L23/52GK1222761SQ98126158
公开日1999年7月14日 申请日期1998年11月17日 优先权日1997年11月17日
发明者都筑幸司, 村上勉, 山田聪, 竹山祥史, 清水孝一 申请人:佳能株式会社