CN1625812A - 受光或发光用面板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种嵌入粒状且具有光电转换功能的多个半导体元件(太阳能电池)的受光板，或一种嵌入粒状且具有电光转换功能的多个半导体元件(发光二极管)的发光板。在图示的太阳能电池板中，在薄透明合成树脂制的印刷配线板上形成印刷配线和多行多列的矩阵状保持孔，构成印刷配线板；在此印刷配线板的多个保持孔内分别装进多个太阳能电池，并用透明合成树脂材料对其进行树脂密封，在外部形成露出的正极端子和负极端子，并将多个太阳能电池板构成能串联连接或并联连接和串并联连接。太阳能电池板也可构成为能变形的二维曲面或三维曲面。

Description

受光或发光用面板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种在印刷配线板的多个保持孔内装入受光或发光元件，并通过树脂密封而形成的能简单制作的受光或发光用面板及其制造方法。
背景技术
现有的太阳能电池在p型半导体衬底的表面形成n型扩散层，在表面侧形成鱼骨状的受光面电极，在里面侧形成里面电极，整体构成平板状的面板结构。在此平板状的太阳能电池板中，早上和傍晚等太阳光的入射角度变大时，增加了反射光的比例，降低了入射光的比例。
因此，从现在起，提案出各种使用由大约1～2mm直径的球状半导体元件构成的太阳能电池的太阳能电池板。例如，本申请发明者，如WO98/15983号公报所示，提案出由球状半导体元件构成的太阳能电池和发光器件。这些器件包括在球状的p型或n型的单晶硅上形成的扩散层、pn结和夹持单晶硅的中心的在两端的一对电极。将上述多个太阳能电池配置成多行多列的矩阵状，并进行串并联连接，利用透明合成树脂以填埋状密封，形成太阳能电池板。此太阳能电池由于在两端形成有一对电极，所以有利于串联连接多个太阳能电池，但将多个太阳能电池排列成矩阵状，将这么多太阳能电池连接成串并联状态是不简单的。
例如，本申请发明者尝试过在2片印刷基板之间，以矩阵状夹层配置多个太阳能电池，并连接成串并联状态。
但是，在一对印刷基板上精确定位多个太阳能电池并连接多个电极，由于必须在其上重叠另一片印刷基板并连接多个电极，所以太阳能电池板的结构变复杂，因大型化，零部件成本、安装成本增加，太阳能电池板的制作成本增加。
在此，提出作为将多个球状太阳能电池配置成矩阵状的太阳能电池板的各种结构。
在特开平6-13633号公报中，提案有通过两片铝箔将多个太阳能电池并联连接的太阳能电池板。
在特开平9-162434号公报中记载的太阳能电池板(或太阳能电池薄板)中，利用绝缘性的纵丝和形成不同金属膜的第一、第二横丝构成网，在p型球状单晶硅的表面上制作多个形成扩散层的球状元件，在上述网的各网眼中配置球状元件，将第一横丝连接在扩散层并将第二横丝连接在球状单晶，并利用合成树脂将它们进行树脂密封。
此太阳能电池板，虽然特殊结构的网的制作是不容易的，制作成本也增加了，但利用自动化的设备能够连续廉价地对太阳能电池板(或太阳能电池薄板)进行大量生产。
在特开2001-210834号公报中记载的光发电面板中，在p型或n型的球状晶体硅的表面制作多个形成扩散层的球状元件，通过在印刷基板上形成的多个孔穴中镶入球状元件，将印刷配线连接到多个球状元件的扩散层，此后，在印刷基板的里面侧，通过蚀刻去除多个球状元件的扩散层，将嵌入多个球状元件的印刷基板装载在另一印刷基板上，将各球状元件的球状晶体连接到印刷配线。在此光发电面板中，由于并联连接多个球状发电元件，不能够提高一片光发电面板的电动势，由于采用两对印刷基板，零部件的成本、安装成本增加，光发电面板的制作成本也增加。由于采用两对印刷基板，面板刚性容易变高，难于构成具有挠性的光发电面板。上述任何，越减小球径电极间的间隔就越小，妨碍小型化。
本发明的目的在于，提供一种受光或发光用面板，该面板通过一片印刷配线板电连接具有夹持多个球状半导体元件的每个中心的、且对置的一对电极的多个球状半导体元件；提供一种具有挠性的受光或发光用面板；提供一种结构简单且能构成薄型的受光或发光用面板；提供一种将多个球状半导体元件按串联连接、并联连接、串并联连接中所希望的连接方式加以连接的受光或发光用面板。
发明内容
本发明的受光或发光用面板，以平面状排列组装多个粒状的具有光电转换功能或电光转换功能的半导体元件，其特征在于，设置透光性印刷配线板，用于定位、保持、电连接上述多个半导体元件；上述印刷配线板，包括使以多行多列矩阵状配置的多个半导体元件分别贯通，并支持半导体元件的高度中段部的多个保持孔；在印刷配线板表面形成，电连接多个半导体元件的印刷配线。
在此受光或发光用面板中，由于在一片印刷配线板中嵌入多个半导体元件，并通过保持孔保持在各半导体元件的高度方向中段部，将各半导体元件的一对电极连接到印刷配线，所以能够简单地进行多个半导体元件的配置、定位、电连接。由于在受光或发光用面板的厚度方向的几乎中间位置嵌入一片印刷配线板，与在多个半导体元件的上下两侧配置一对印刷配线板的情况相比，减少了受光或发光用面板的厚度，减少了用于树脂密封半导体元件的所必需的合成树脂材料的使用量，从而实现受光或发光用面板的薄型化、轻量化，能够降低制作成本。
此受光或发光用面板由于除构成平板结构外，还可构成二维曲面或三维曲面可变形的结构，所以通用性好。
在本发明中，根据需要也可采用以下各种结构。
(a)设置以填埋状覆盖上述印刷配线板和在此印刷配线板保持的多个半导体元件的透明覆盖材料。
(b)上述印刷配线板是以透明硬质合成树脂制的薄板材料为素材而构成的。
(c)上述覆盖材料由软质合成树脂材料构成，上述太阳能电池板构成为二维曲面或三维曲面能变形的结构。
(d)上述覆盖材料由硬质合成树脂材料构成，上述太阳能电池板构成为硬质的平板结构。
(e)上述半导体元件包括p型或n型的半导体制的球状元件主体，pn结，在夹持元件主体的中心的两端部形成的且连接在pn结两端的一对电极；此一对电极连接印刷配线板的印刷配线。
(f)上述半导体元件包括p型或n型的半导体制的圆筒体状元件主体，pn结，在元件主体的轴心方向两端部形成的且连接在pn结两端的一对电极；此一对电极连接印刷配线板的印刷配线。
(g)在上述受光或发光用面板的覆盖材料的受光或发光侧表面部分中，在与多个半导体元件相对应的位置形成多个部分球状的透镜部。
(h)在上述受光或发光用面板的覆盖材料的受光或发光侧表面部分中，在与多个半导体元件的各列或各行相对应的位置形成多个部分圆柱状的透镜部。
(i)在上述受光或发光用面板的受光或发光侧相反一侧的表面部分中，设置反射光的反射膜。
(j)在上述印刷配线板的各保持孔的外边缘部中，在与半导体元件的至少一对电极抵接的外边缘部部分，排列有印刷配线。
(k)在上述印刷配线板的各保持孔的外边缘部中，将作为与半导体元件的至少一对电极相对应的一对突出片弯曲，形成与一对电极抵接的一对突出片。
(l)上述覆盖材料的两面形成为平行的平面，在这两面上设置玻璃板或玻璃制薄板。
(m)上述覆盖材料的两面形成为平行的平面，在受光或发光侧的平面上设置玻璃板或玻璃制薄板，在与上述平面相反一侧的平面上设置使光光反射的反射膜。
本发明的受光用或发光用面板的制造方法，其特征在于，在制造以平面状排列并嵌入有多个粒状且具有光电转换功能或电光转换功能的半导体元件的受光或发光用面板的方法中，包括准备多个半导体元件、透光性印刷配线板素材的第一工序；形成用于将上述多个半导体元件连接到上述印刷配线板素材上的印刷配线的第二工序；在上述印刷配线板素材上以多行多列的矩阵状冲压加工多个保持孔，制作印刷配线板的第三工序；在上述印刷配线板的多个保持孔中分别镶入半导体元件并保持其高度方向中段位置，将半导体元件的一对电极电连接到上述印刷配线的第四工序。
根据此受光或发光用面板的制造方法，制作包括印刷配线和按多行多列的矩阵状配置的多个保持孔的印刷配线板，在此印刷配线板的多个保持孔内镶入多个半导体元件保持各半导体元件的高度方向中段位置，将半导体元件的一对电极电连接到印刷配线，所以能够简单且较廉价地制作起上述这样各种作用功效的受光或发光用面板。
在此制造方法中，在上述第四工序中，也可在半导体元件的一对电极的邻近部配置低熔点金属片，并通过照射加热用光束，将一对电极电连接到上述印刷配线。
附图说明
图1是本发明的实施形态的印刷配线板素材的平面图，图2是太阳能电池的剖面图，图3是另一太阳能电池的剖面图，图4是另一太阳能电池的剖面图，图5是形成了印刷配线的印刷配线板素材的平面图，图6是印刷配线板的平面图，图7是装入了多个太阳能电池的印刷配线板的平面图，图8是图7关键部的放大图，图9是印刷配线板和太阳能电池(装入过程中)的关键部的放大图，图10是印刷配线板和太阳能电池(装入后)的关键部的放大图，图11是太阳能电池板的关键部放大剖面图，图12是太阳能电池板的平面图，图13是太阳能电池板的等效电路的电路图，图14是串联连接的多个太阳能电池板的概略平面图，图15是串并联连接的多个太阳能电池板的概略平面图。
图16是变化例的印刷配线板和太阳能电池的关键部放大平面图，图17是变化例的印刷配线板的关键部放大平面图，图18是变化例的太阳能电池板的关键部放大剖面图，图19是变化例的太阳能电池板的关键部放大剖面图，图20是变化例的太阳能电池板的关键部放大剖面图，图21是变化例的太阳能电池板的关键部放大剖面图，图22是变化例的太阳能电池板的关键部放大剖面图，图23是变化例的太阳能电池板的关键部放大剖面图，图24是变化例的太阳能电池板的等效电路的电路图，图25是变化例的太阳能电池板的等效电路的电路图，图26是球状发光二极管的剖面图，图27是变化例的发光器件的斜视图，图28是图27的A-A线剖面图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施形态。
本实施形态是作为受光面板的太阳能电池板适用于本发明情况的一个例子，对此太阳能电池板的制造方法及其结构进行了说明。
首先，在第一工序，准备图1所示的印刷配线板素材1和多个(本实施形态中为3600个)具有光电转换功能的粒状半导体元件2(以下称太阳能电池)。
如图1所示，上述印刷配线板素材1是将环氧系合成树脂、丙烯酸系合成树脂、聚酯系合成树脂、聚碳酸酯等硬质合成树脂制的薄透明薄板材料(例如厚度0.4～0.6mm，本实施形态中为0.6mm)切割成例如200mm×200mm的平板状。如图2所示，太阳能电池2具有由p型单晶硅构成的例如直径1.5mm的球状元件主体3；在此元件主体3的表面部扩散了例如磷(P)的n型扩散层4(厚度约0.5μm)；在元件主体3和扩散层4的边界形成的近似球面状的pn结5；作为在夹持元件主体3中心的两端部以对置状形成的一对电极6、7(正极6和负极7)的，连接pn结5的两端的一对电极6、7；除一对电极6、7外在扩散层4的表面形成的钝化用的SiO2的包覆膜8(厚度约0.4μm)。
例如，能够采用WO98/15983号公报中，本申请发明者提案的方法制作此太阳能电池2。在此制造方法中，溶融p型硅的小片，并使其从下落管(TUBE)的上端部自由落下，通过表面张力的作用，在保持成球形落下的过程中，同时通过辐射冷却使其凝固，从而制成圆球状的单晶硅。利用公知的蚀刻和掩膜(masking)和扩散处理等技术，在此圆球状的单晶硅上形成扩散层4，一对电极6、7，包覆膜8。
例如，通过分别烧制二氧化铝膏、银浆来形成上述一对电极6、7，电极6、7的直径约为300～500μm，厚度约为200～300μm。但是也可利用电镀法形成电极6、7，还可利用其他方法来形成。各太阳能电池2当接受到光强度100mW/cm2的太阳光时，就产生开启电压约0.6V的光电动势。但是，对于太阳能电池2，也可在n型硅元件主体上形成p型扩散层，并形成与上述相同的一对电极和钝化用的包覆膜。或者还有，如图3所示，为了容易识别太阳能电池2A的正极6和负极7，也有例如在正极6侧形成平坦面3a的情形。此外，粒状半导体元件也不一定必须是球状，如图4所示，也可是短圆柱状的太阳能电池2B。此太阳能电池2B包括p型单晶硅的短圆柱状元件主体10(例如1.0～1.5mmφ、1.0～1.6mmL)，在其表面部的n型扩散层11，pn结12，扩散了B(硼)的厚度约0.2μm的p+型扩散层13，在元件主体10的轴心方向的两端部形成的一对电极14、15(正极14、负极15)，由SiO2构成的钝化用包覆膜16等。
接下来，在第二工序中，如图5所示，在印刷配线板素材1上形成如图所示的印刷配线20。印刷配线20具有例如以2.5mm间距的格子状形成的多个纵线21和多个横线22，正极端子线23和负极端子线24。
印刷配线20是在铜包覆膜(厚度100μm)的表面形成的焊料的包覆膜(厚度100μm)，纵线21和横线22的线宽例如为500μm，正极端子线23和负极端子线24的线宽例如为5.0mm，正极端子线23和负极端子线23分别形成在印刷配线板素材1的左端部和右端部。还有，此印刷配线20与通常的印刷基板的印刷配线相同，通过层叠铜箔并蚀刻去除不要部分形成。
接下来，在第三工序中，如图6、图7所示，在印刷配线板素材1上，例如按60行60列的矩阵状冲压成型加工出多个保持孔25，制作印刷配线板26。此时，将规定的模具安装在压制机器，对形成了印刷配线20的印刷配线板素材1实施冲压加工。保持孔25是镶入太阳能电池2并能保持的正六角形的孔。各列的保持孔25被配置在印刷配线20的纵线21和与其邻接的纵线21之间，将纵线2 1间的横线22的大部分分断来形成各列的每个保持孔25，在抵接保持孔25的外边缘部中的太阳能电池的一对电极6、7的外边缘部部分中连有横线22。但是，保持孔25并不一定必须是正六角形，也可是圆形、正方形、还可是其他形状。
还有，选择能够用激元激光器激光分解的材料作为构成印刷配线板素材1的合成树脂材料，通过兼用掩膜技术，利用激元激光器能够简单、高精度地形成多个保持孔25。
接下来，在第四工序中，如图7～10所示，在印刷配线板26的3600个保持孔25内分别镶入太阳能电池2，并保持为太阳能电池2的高度方向中段位置(对应于电极6、7的中段位置)，将太阳能电池2的一对电极6、7与印刷配线20电连接。此时，使导电方向从图7的右到左一致并装入3600个太阳能电池2，各太阳能电池2的正极6与负极7连接在相应的横线22。
3600个太阳能电池2以60行60列的矩阵状配置的，各行的太阳能电池2通过横线22串联连接，各列的太阳能电池2通过其两侧的纵线21并联连接。在图7中，最左侧的列的太阳能电池2的正极6通过多个横线22连接在正极端子线23，最右侧的列的太阳能电池2的负极7通过多个横线22连接在负极端子线24。
如此，由于3600个太阳能电池2成为串并联连接状态，即使在阴天和因故障而存在未正常工作的太阳能电池情况下，由正常的太阳能电池2产生的电流绕过未正常工作的太阳能电池2流动。
将各太阳能电池2装入保持孔25时，如图9所示，在规定的安装台之上装载印刷配线板26，将太阳能电池2的正极6面对保持孔25的左侧的横线22，负极7面对保持孔25的右侧的横线22，像这样将太阳能电池2安装在保持孔25内，利用挤压体27从上方按押太阳能电池2并镶入保持孔25内，如图10所示，使正极6和负极7与相应的横线22的铜包覆膜28和焊料包覆膜29粘合。此后，对电极6、7和焊料包覆膜29的接触部照射加热用的光束30(激光束和红外线光束)，使焊料包覆膜29与电极6、7融合。
接下来，在第五工序中，如图11所示，由于在装入多个太阳能电池2的印刷配线板26的上下两面涂敷了由软质透明合成树脂材料(例如EVA树脂、硅树脂等)构成的包覆膜，因此通过使用规定的模具以合适的按押力压缩成型这些包覆膜，就形成树脂密封多个太阳能电池2的覆盖材料31。像这样，在覆盖材料31的内部以填埋状树脂密封装入多个太阳能电池2的印刷配线板26并进行覆盖后，就完成了如图11、12所示的太阳能电池板35。
由于构成此太阳能电池板35以接受来自上方的太阳光，所以太阳能电池板35的上表面是受光侧的面，下表面是相对于受光侧的面。但是，覆盖材料31也可由硬质透明合成树脂材料(例如丙烯酸系合成树脂、环氧系合成树脂、聚乙烯酯系合成树脂、聚碳酸酯等)构成，在各保持孔25内填充上述覆盖材料31。
形成例如厚度约400～600μm的覆盖材料31的下表面膜31a，形成例如厚度约200～400μm的覆盖材料31的上表面膜31b。为了提高太阳光的受光性能，在各列或各行的太阳能电池2的上表面侧形成向上表面侧膨胀的部分圆柱状的透镜部32。但是，也可形成向各太阳能电池2的上表面侧膨胀的部分球状的透镜部代替部分圆柱状的透镜部32。将此太阳能电池板35的太阳能电池2用二极管记号加以图示时，此太阳能电池板35的等效电路36就如图13所示。串并联连接3600个太阳能电池2(用二极管记号图示)，正极端子线23的两端部成为正极端子23a，负极端子线24的两端部成为负极端子24a。
如图12所示，在太阳能电池板35的四角部，分别形成未形成覆盖材料31的上表面膜31b的凹部34，上述正极端子23a和负极端子24a在凹部34露出来。
说明此太阳能电池板35的作用、效果。
各太阳能电池2接收光强度100mW/cm2的太阳光时，就会产生约0.6V的光电动势，由于太阳能电池板35串联连接60个太阳能电池2，所以由太阳能电池板35产生的光电动势的最大电压约为36V。
通过正极端子23a和负极端子24a，能够串联连接、并联连接、串并联连接多个太阳能电池板35。图14表示串联连接多个太阳能电池板35的例子，图15表示串并联连接多个太阳能电池板35的例子。
此太阳能电池板35能够适用于家庭用的太阳能发电系统、汽车和火车和船舶等移动体中的各种太阳能发电系统、作为电子设备和电器设备的小型的电源使用的太阳能电池发电系统、或充电器等其他各种太阳能充电系统。
由于太阳能电池板35是透光性的结构，所以还接受来自上方的光、下方的光并能够进行光电转换，在固定设置的太阳能电池发电系统使用此太阳能电池板35时，如图11中点划线所图示的，优选设置将从上方入射到太阳能电池板35的下表面侧(受光面的相反侧的面)的太阳光向太阳能电池2的方向反射的金属制的反射膜33或反射板。
印刷配线板素材1由硬质的合成树脂构成，覆盖材料31由软质的合成树脂构成，减小了印刷配线板26的厚度，由于在印刷配线板26中，多个保持孔25的形状容易改变，所以太阳能电池板35也可能变形为二维曲面、三维曲面。由此，能够沿建筑物和移动体和其他各种物体的曲面状的表面的状态加以配置并使用。例如，即使是附着在汽车的车身表面的形态也能够使用。再有，在平面配置并使用太阳能电池板35的情况下，就没有必要变形，也可由硬质合成树脂构成覆盖材料31。在此太阳能电池板35中，由于在一片印刷配线板26中嵌入多个太阳能电池2，并利用保持孔25保持在各太阳能电池2的高度方向中段部，采用了将各太阳能电池20的电极6、7连接到印刷配线20的结构，所以能够简单地进行多个太阳能电池2的配置、定位、电连接。由于在太阳能电池板35的厚度方向的差不多中间位置嵌入一片印刷配线板26，与在多个太阳能电池2的上下两侧配置一对印刷配线板的情况比较，由于减少了太阳能电池板35的厚度，减少了覆盖材料31等所必需的合成树脂材料的使用量，所以能够实现太阳能电池板35薄型化、轻型化，降低制作成本。
由于通过印刷配线板26的印刷配线20将多个太阳能电池2串并联连接，即使在阴天和因故障而存在未正常工作的太阳能电池情况下，由于由正常的太阳能电池2产生的电流绕过未正常工作的太阳能电池2流动，所以提高多个太阳能电池2的运转率。
在太阳能电池板35的正极侧端部的两端部形成正极端子23a，在负极侧端部的两端部形成负极端子24a，由于将它们露出，就简单地形成能够电连接多个太阳能电池板35的结构。而且，由于在太阳能电池板35形成多个透镜部32，即使改变太阳光的入射角，由于太阳光变得容易入射，所以能够提高利用太阳光的利用率。
接下来，说明部分改变太阳能电池板35的结构例子。
1]如图16所示，将在印刷配线板26A形成的保持孔25A形成为能保持太阳能电池2的正方形，增加与在保持孔25A内镶入的太阳能电池2的一对电极6、7接触的印刷配线的横线22A的宽度来形成并设置厚壁的焊料凸起，构成容易与一对电极6、7电连接的结构。
2]如图17所示，在印刷配线板26B形成的保持孔25B为近似正六角形的形状，在各保持孔25B的外边缘部中，具有对应于太阳能电池2的至少一对电极6、7的一对突出片22a，当装入太阳能电池2时将其弯曲，形成连接一对电极6、7的一对突出片22a。这些一对突出片22a是突出印刷配线的横线22的部分，加大了与电极6、7和横线22的接触面积。
3]如图18所示，省略上述透镜部32，将覆盖材料31的上表面膜31c的上表面形成为平面。此太阳能电池板35A适合在被夹持于玻璃等平板之间的状态下使用。再有，如图19所示，也可在此太阳能电池板35B的下表面形成将来自上方的光向太阳能电池2的方向反射的反射膜40。
4]如图20所示，在此太阳能电池板35C中，在与受光侧相对的下表面侧中，在具有将来自上方的光向太阳能电池2的方向反射的金属制的反射膜41的上表面侧粘贴形成透明绝缘膜的反射膜41，在受光侧的上表面侧中，设置与上述覆盖材料31的上表面膜31b相同的覆盖材料42。反射膜41例如由不锈钢制的薄板或膜材构成，但也可由铝箔构成。但也可由与上述覆盖材料31相同的合成树脂构成覆盖材料42，还可由硬质透明合成树脂(例如，环氧系合成树脂、丙烯酸系合成树脂等)构成。
5]在如图21所示的太阳能电池板35D中，仅在受光面侧设置由软质透明合成树脂构成的覆盖材料43，将覆盖材料43的受光侧的上表面形成为与太阳能电池2的上端基本上同样水平的平面，将覆盖材料43的相对于受光侧的下表面形成为与太阳能电池2的下端基本上同样水平的平面。由于此太阳能电池板35D薄且重量轻，所以能够制作适用于电子设备(电脑、携带电话等)的便携式电源的太阳能发电部件(UNIT)。
在如图22所示的太阳能电池板35E中，为了保护表面在与图21构造相同的太阳能电池板的上下两表面粘贴薄的强化玻璃薄板44、45。在图23所示的太阳能电池板35F中，粘贴金属制的反射膜46或反射板以代替在图22的太阳能电池板35E的下表面的强化玻璃薄板45。
6]图24表示太阳能电池板的等效电路的变形例。当太阳能电池2(用二极管47表示)的光电动势为Eo时，此太阳能电池板的输出电压就为2Eo。图25表示太阳能电池板的等效电路的变形例。将多个电池48配置为多行多列的矩阵状。一个电池48串联连接有多个太阳能电池2，当其光电动势为E1(V)时，太阳能电池板的输出电压也为E1(V)。像这样，作为串并联连接太阳能电池板的多行多列的太阳能电池2的电路，能够构成为各种形态，并能够构成适合所必需光电动势的电路。
7]对于构成上述太阳能电池板中的覆盖材料的合成树脂材料而言，能够使用各种透明合成树脂(例如环氧系合成树脂、丙烯酸系合成树脂、硅树脂、聚乙烯酯系合成树脂、聚碳酸酯、聚酰亚胺、有机玻璃等等)。或者，由软质透明合成树脂构成上述印刷配线板1，也可由由软质透明合成树脂构成覆盖材料。
8]在上述实施形态中，以实心状的太阳能电池2为例加以说明，也能够采用具有光电转换功能的空心状太阳能电池(省略图示)。
此空心状太阳能电池，其由p型(或n型)硅构成的元件主体3是空心的。制作此空心状元件主体3时，含有气泡的液滴从石英制的尖嘴的前端滴到落下管内，在落下过程中使熔融在石英制的坩埚内的p型硅凝固成为圆球状。此时，在熔融状态的p型硅从石英制尖嘴的前端落到落下管内之前，通过在熔融状态的硅的液滴内填充氩等规定量的惰性气体，能够形成含有气泡的液滴。
9]在上述实施形态的太阳能电池板35中，在印刷配线板26的所有保持孔25内装入太阳能电池2，也可以构成如下结构：在一部分保持孔25内装入金属制的导电球体(省略图示)以代替太阳能电池2，并从这些导电球体引出引线，由此获取所希望电压的光电动势。或者，按照要求，也可构成如下结构：在一部分保持孔25内装入绝缘材料制的绝缘球体(省略图示)，将印刷配线的横线21切断。
10]上述太阳能电池板的太阳能电池2是以采用了半导体硅的情况为例加以说明的，对于构成太阳能电池2的元件主体的半导体也可使用p型或n型的Ge，也可以使用各种化合物半导体(例如，GaAs、CaSb、InSb、InP、InAs等等)。
11]能够将由太阳能电池板发电的直流电力转换为交流电力的反相器电路、各种开关类及配线等嵌入太阳能电池板的外周侧的空余的空间。
12]上述实施形态是作为受光面板的太阳能电池板35，以采用粒状的半导体元件的太阳能电池2的太阳能电池板35为例说明的。但是，采用具有光电转换功能的粒状发光二极管替代太阳能电池2，将这些发光二极管多段串联连接，若构成为在各段发光二极管施加接近规定的直流电压结构，就能够构成面发光的发光面板和显示器。
这种粒状发光二极管(球状的发光二极管)的制造方法，由于与本申请发明者在WO98/15983号公报中提出的方法相同，在这里，简单说明球状发光二极管的结构。
如图26所示，球状发光二极管50包括：由直径1.0～1.5mm的n型GaAs构成的元件主体51，在其表面附近部形成的近似球面状的p型扩散层52，近似球面状的pn结53，阳极54及阴极55，荧光体包覆膜56。元件主体51由填加了使由pn结53产生的红外线的峰值波长为940～980nm的Si的n型GaAs构成。P型扩散层52是热扩散了Zn的p型杂质，p型扩散层52的表面杂质浓度是2～8×1019cm-3。
荧光体包覆膜56采用了与相应的发光的光的颜色不同的荧光物质。作为产生红色光的荧光物质可适当使用Y0.74Yb0.25Er0.01OCl，作为产生绿色光的荧光物质可适当使用Y0.84Yb0.15Er0.01F3，作为产生蓝色光的荧光物质可适当使用Y0.65Yb0.35Tm0.001F3。上述阳极54(厚度1μm)由添加了1％的Zn的Au构成，阴极55(厚度1μm)由添加了少量的Ge和Ni的Au构成。
在此粒状发光二极管50中，从阳极54向阴极55施加约1.4V的电压时，就会自GaAs的pn结53产生波长约940～980nm的红外线，通过此红外线激励荧光体包覆膜56的荧光物质，将红外线转换为对应于荧光物质的可见光(红色光、绿色光或蓝色光)，并从荧光体包覆膜56的整个表面向外部输出。
例如，在上述印刷配线板26的所有保持孔25内装入产生红色光的发光二极管，并串联连接各行的60个发光二极管，当从阳极侧的端子向阴极侧的端子施加约60×1.4V的直流电压时，利用3600个发光二极管就形成了面发光红色光的发光面板。同样地，也能够构成产生绿色光的发光面板，产生蓝色光的发光面板。
进一步地，还能够构成能适用于作为利用单色或多色能够显示文字和记号和图像的显示器的发光面板。如上述WO98/15983号公报中提案所示，也能够构成嵌入上述R、G、B(红、绿、蓝)用粒状发光二极管的彩色显示器或彩色电视机。但是，对于在发光二极管内嵌入的发光二极管的种类及其组合的多个发光二极管的配置形态(多行多列的矩阵配置形态的行数和列数)等，根据显示器和电视机的尺寸及功能来设定的。此外，粒状发光二极管50元件主体51的直径并没有仅限于上述尺寸，也可是为1.0mm以下，或1.5mm以上。
此外，对于上述球状的发光二极管50的元件主体51而言，也能够使用空心状的元件主体，或还可使用嵌入由绝缘体构成的绝缘球体的元件主体替代空心部。
再有，对于上述发光二极管用半导体而言，可使用GaP、GaN、其它各种半导体替代作为构成上述元件主体的半导体的GaAs。
13]在将如上述12]栏说明的发光面板构成以二维曲面和三维曲面可变形的结构的情况下，如图27、28所示，使用该发光面板能够制作圆筒形的发光器件60。
此发光器件60由用透明或不透明的合成树脂、或金属等的材料构成的内筒61，在此内筒61的表面按圆筒状弯曲并粘贴的发光面板62，嵌在此发光面板62外的玻璃或透明合成树脂制的作为表面保护体的外筒63等构成。此发光面板62中，与上述太阳能电池板相同，以多行多列的矩阵状装入具有电光转换功能的多个半导体元件64。
但是，替代上述内筒61，也可采用由与上述相同材料构成的圆筒体、部分圆筒体、空心球体、半空心球体、部分空心球体或具有弯曲面的弯曲面体，在这些表面粘贴发光面板，并在此发光面板的表面粘贴玻璃或透明合成树脂制的表面保护体。
再有，上述说明以发光器件为例加以说明的，但若采用受光面板替代发光面板，也能够实现上述各种形态的发光器件。

Claims (16)

1.一种受光或发光用面板，以平面状排列组装多个粒状的具有光电转换功能或电光转换功能的半导体元件，其特征在于，
设置透光性印刷配线板，用于定位、保持、电连接上述多个半导体元件；
上述印刷配线板包括：
配置为多行多列的矩阵状，使多个半导体元件分别贯通，并支持半导体元件的高度中段部的多个保持孔；以及
在印刷配线板表面形成，电连接多个半导体元件的印刷配线。
2.根据权利要求1记载的太阳能电池板，其特征在于，设置以填埋状覆盖上述印刷配线板和保持在此印刷配线板上的多个半导体元件的透明覆盖材料。
3.根据权利要求2记载的受光或发光用面板，其特征在于，上述印刷配线板是以透明硬质合成树脂制的薄板材料为素材构成的。
4.根据权利要求2记载的受光或发光用面板，其特征在于，上述覆盖材料由软质合成树脂材料构成，上述太阳能电池板形成能够变形为二维曲面或三维曲面的结构。
5.根据权利要求2记载的受光或发光用面板，其特征在于，上述覆盖材料由硬质合成树脂材料构成，上述太阳能电池板形成硬质平板结构。
6.根据权利要求2记载的受光或发光用面板，其特征在于，上述半导体元件具备p型或n型的半导体制的球状元件主体、pn结、在夹持元件主体中心的两端部形成，且连接在pn结两端的一对电极；该一对电极连接于印刷配线板的印刷配线上。
7.根据权利要求2记载的受光或发光用面板，其特征在于，上述半导体元件具备p型或n型的半导体制的圆筒体状元件主体、pn结、在元件主体的轴心方向两端部形成，且连接在pn结两端的一对电极；该一对电极连接于印刷配线板的印刷配线上。
8.根据权利要求2记载的受光或发光用面板，其特征在于，在上述受光或发光用面板的覆盖材料的受光或发光侧表面部分，在与多个半导体元件相对应的位置形成多个部分球状的透镜部。
9.根据权利要求2记载的受光或发光用面板，其特征在于，在上述受光或发光用面板的覆盖材料的受光或发光侧表面部分，在与多个半导体元件的各列或各行相对应的位置上形成多个部分圆柱状的透镜部。
10.根据权利要求2记载的受光或发光用面板，其特征在于，在上述受光或发光用面板的与受光或发光侧的相反一侧的表面部分，设置反射光的反射膜。
11.根据权利要求4记载的受光或发光用面板，其特征在于，在上述印刷配线板的各保持孔的外边缘部中，在与半导体元件的至少一对电极相连的外边缘部部分中排列有印刷配线。
12.根据权利要求4记载的受光或发光用面板，其特征在于，在上述印刷配线板的各保持孔的外边缘部，具有与半导体元件的至少一对电极相对应的一对突出片，将该突出片弯曲，形成与一对电极抵接的一对突出片。
13.根据权利要求2记载的受光或发光用面板，其特征在于，上述覆盖材料的两面形成为平行的平面，在这两面上设置玻璃板或玻璃制薄板。
14.根据权利要求2记载的受光或发光用面板，其特征在于，上述覆盖材料的两面形成为平行的平面，在受光或发光侧的平面上设置玻璃板或玻璃制薄板，在与上述平面相反一侧的平面上设置使光反射的反射膜。
15.一种受光用或发光用面板的制造方法，制造以平面状排列嵌入有多个粒状且具有光电转换功能或电光转换功能的半导体元件的受光或发光用面板，其特征在于，包括：
准备多个半导体元件、透光性印刷配线板素材的第一工序；
形成用于将上述多个半导体元件连接于上述印刷配线板素材上的印刷配线的第二工序；
在上述印刷配线板素材上以多行多列的矩阵状冲压加工多个保持孔，制作印刷配线板的第三工序；以及
在上述印刷配线板的多个保持孔中分别镶入半导体元件并保持其高度方向中段位置，将半导体元件的一对电极电连接于上述印刷配线上的第四工序。
16.根据权利要求15记载的受光或发光用面板的制造方法，其特征在于，在上述第四工序中，在半导体元件的一对电极的邻近部配置低熔点金属片，并通过照射加热用光束，将一对电极电连接于上述印刷配线上。
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