N型セル用ノークリーニングハロゲンフリーフラックス：残留物がモジュール寿命を決める理由

フラックスはモジュールライン上で最も小さな消耗品であり、25年間の保証が耐湿熱性を乗り越えられるかを左右する最も可能性の高いものでもあります。 N型セル — TOPCon、HJT、XBC — がPERCに取って代わるにつれ、厚いウェハーと広いフィンガーで機能していたフラックスは不十分になりました。かつてバスバーをきれいに洗浄していた同じ活性が、今では超微細フィンガーと薄いパッシベーション層を侵し、かつて無害に蒸発していた溶剤が、85 °C / 85 %RHのエージング後に絶縁低下や層間剥離として現れる残渣を残すようになりました。N型時代に必要なのは、より強力なフラックスではありません。よりマイルドで、よりクリーンで、より予測可能なフラックスです。

従来のフラックスが機能しなくなった理由

故障モードは理論上のものではありません。それぞれが、ストリンガーオペレーターがすでに認識している欠陥に対応しています。

最もコストがかかり、最も遅れて現れるのは3行目です。ストリンガー終端では見えないフラックス残渣が、モジュールが耐湿熱工程に入る時点でもセル表面に残っている可能性があり、そこでイオン経路となります。だからこそ業界の捉え方は、フラックスを消耗品として扱うことから、信頼性に影響を及ぼすプロセス材料として扱うことへと移行しています。

現在、太陽電池用フラックスを定義するもの

4つの特性が、あれば望ましいものから仕様項目へと移行しました。

• マイルドで制御可能な活性。 低温でリボンとパッドの酸化膜を破るには十分であり、フィンガーやパッシベーション層をエッチングするには不十分であること。
• 極めて低い残渣、真のノンクリーニング。 はんだ付け後に単に見えないだけでなく — 加速エージング後も電気的に無害であること。
• グローバルコンプライアンス。 ハロゲンフリーかつ低VOCで、国境でそれを証明する試験文書を備えること。
• 量産安定性。 保管温度範囲全体で結晶化せず、ロット活性が季節によって変動しないこと。

これらは異なる方向に引っ張り合い、そこがまさに難しさのすべてです。より高い活性は濡れ性を改善しコールドジョイントを減らしますが、微細な形状を侵します。より低い活性は穏やかですが、酸化膜除去が不十分になるリスクがあります。より多くの溶剤は広がりを助けますが、より多くの残渣を残します。配合は妥協であり、製品を比較する際に有用な問いは、 どの妥協 を行ったかです。

配合が実際に変えるもの

ハロゲンフリー・ノンクリーニングの1つの製品ファミリーを実例として取り上げます — 長先のCX700/B/Dシリーズで、本稿の出典である中国業界記事に記載されています — 3つのレバーは溶剤系、活性剤系、機能性添加剤です。

溶剤系

市場の多くのフラックスはブチルエーテル型溶剤に依存しています。高粘度で蒸発しにくく、目に見えない残渣問題の根源です。ここで説明されている代替案は、低粘度の特殊溶剤とジプロピレングリコールメチルエーテル（DPM）を組み合わせています。特殊溶剤はエーテル結合を持たず、ノズルを詰まらせることなく微細に霧化し、活性剤が作用する前にプリヒートで飛散しない程度に早く蒸発します。DPMは濡れ性と可溶化のために、また低温での結晶化を抑制するために添加されています。

活性剤系

単一の攻撃的な酸の代わりに、説明されているアプローチでは3つのマイルドな有機酸 — コハク酸、グルタル酸、アジピン酸 — と炭化水素型活性剤を併用し、それぞれが定義された役割を担います。意図される挙動は、混合物が低温で作用してリボン酸化膜を破り、高温段階で完全に活性化して微細フィンガーを腐食せず、その後大部分が揮発して酸性残渣がPIDを引き起こすために残らないことです。

添加剤

低泡性ノニオン界面活性剤は高速スプレーラインを支えます — 泡の蓄積は自動スプレーフラクサーで実際の問題であり、不均一な付着を引き起こします。ベンゾトリアゾール（BTA）腐食防止剤は、リボンの銅側の酸化変色を抑制し、接合部の機械的強度を改善するために含まれています。

この配合に付随するベンダーの主張 — 固形分含有量1.4–1.7 %、5 °Cでの長期保管後の結晶化なし、RoHSおよびREACH試験報告書、TOPConラインで3–5 %の歩留まり改善とHJTラインでのマイクロクラック低減を主張するGW規模ラインの結果 — は、 フラックスサプライヤーが公表したとおりのものです。これらはサプライヤー自身の数値であり、独立した試験ではないため、そのように読むべきです。

フラックスの不具合がライン上でどのように現れるか

ここが設備に関する疑問になるところであり、私たちが日常的に対応している部分です。顧客がはんだ付け不良を報告した場合、フラックスが最初に疑われることはほとんどなく、しばしば実際の原因となります。診断パターンは次のとおりです。

コールドジョイントと低いピール強度

ピール強度が均一に低いのではなくばらついている場合は、機械ではなくフラックスとプロファイルを疑ってください。プリヒート中に揮発してしまう活性剤は、はんだ付けされたように見えても引張試験で失敗する接合部を生み出します。その手がかりは、不良が配置精度ではなく、プリヒート滞留時間や周囲湿度と相関していることです。

リボンがパッドを濡らさない

正しい配置と正しい温度で濡れ不良が発生する場合、通常はその温度でフラックスが酸化物を十分速く除去できていないか、不均一に付着していることを意味します。自動スプレーフラクサーでは、フォームの蓄積とノズル詰まりがそのメカニズムであり、どちらも機械の故障である前に配合上の特性です。

ラミネーション後または湿熱後にのみ現れる不良

絶縁抵抗のドリフト、セル表面の層間剥離、エージング後にのみ現れる変色は残留物を示唆します。これらが現れる頃にはモジュールはラミネート済みであるため、調査は高コストになります。これは、ストリンガーから降りた接合部の見た目ではなく、加速エージングによってフラックスを認定すべきだという最も強い根拠です。

私たちはこれらのプロセスを稼働させるストリンガー、すなわち SS-1500B、 SS-2500B と AM050FH MBB stringer を製造しており、顧客に伝えている実践的なルールは、 フラックスとはんだ付けプロファイルは、対象セル上で一緒に認定しなければならないというものです。PERC参照セルで美しい性能を発揮するフラックスは、より細いフィンガーとより低い熱予算を持つ0BB TOPConセルに有効である証拠にはなりません。 タバーとストリンガーの仕組み の概要では、6つのステーションとプロセスウィンドウがどこにあるかを説明しています。フラックスは、そのウィンドウが実際にどれだけ広いかを決定するものです。

コンプライアンスは今や購買基準

ハロゲン含有量は、技術的な好奇心から貿易障壁へと移行しました。EU、日本、韓国、およびいくつかの東南アジア市場は現在、入荷する太陽光発電材料のハロゲン、VOC、有害残留物含有量を検査しており、非準拠のフラックスは品質の議論ではなく、拒否される出荷です。実務上の要件は次のとおりです。

• ハロゲンフリーおよび重金属フリーの配合で、明示された限度と試験方法があること
• 製品ファミリーではなく特定グレードを対象としたRoHSおよびREACH文書
• 低VOC。これはコンプライアンスと工場環境の両方にとって重要です
• バッチレベルの証明書。コンプライアンスの問いは出荷ごとに求められるためです

切り替える前に認定すべきこと

フラックスの変更は消耗品の交換ではなく、プロセス変更です。切り替える前に、最低限以下を実施してください。

1. プリヒートウィンドウ全体にわたるピール強度と接合部外観。公称設定ではなく、新しいフラックスが不良発生までにどれだけの余裕を与えるかが問いです。
2. ストリングのEL検査。目視検査では見逃すフィンガーダメージやマイクロクラックを捉えるためです。インラインELがない場合、ここが オフラインEL装置 がそのコストに見合うポイントです。
3. 湿熱後の絶縁抵抗とピール強度。ラミネート済みクーポンで実施します。これが残留物の問題に対処する唯一の試験です。
4. 冷蔵保管チェック。 倉庫が実際に到達する最低温度でサンプルを保管し、活性と外観を確認してください。現場で冬を経験するなら、これは理論上の試験ではありません。
5. 正確なグレードのコンプライアンス文書。最初の出荷前ではなく、最初の生産バッチ前に仕向市場に対して確認してください。

よくある質問

太陽電池用フラックスにとってノークリーニングとは実際に何を意味しますか？

はんだ付け後に残る残留物が電気的に無害であり、除去を必要としないことです。実際には、これは低固形分含有量、大部分が揮発する活性剤、湿熱後に導電性や吸湿性にならない残留物を意味します。これは外観の主張ではなく信頼性の主張です。フラックスは何も見えない残留物を残さずとも、湿熱絶縁試験に失敗することがあります。

ハロゲンフリーフラックスはハロゲン化フラックスより弱いですか？

必ずしもそうではありませんが、活性化化学は異なります。ハロゲン活性剤は非常に効果的な酸化物除去剤であり、まさにそれが規制される理由です。ハロゲンフリー配合は、有機酸系と慎重な溶剤選択によって十分な活性を達成します。トレードオフは、生の活性から配合制御とプロセスウィンドウの広さへと移ります。

なぜフラックス残留物はPERCよりもN型でより重要なのでしょうか？

2つの理由があります。第一に、N型セルは残留物が影響する表面状態により敏感です。第二に、業界の試験体制が同時に厳しくなりました。湿熱試験とPID試験は現在日常的な購買要件であり、以前は見えなかった不良が今では測定されます。

はんだ付けプロファイルを再認定せずにフラックスを変更できますか？

変更はできますが、プロファイルがまだ適用されると仮定すべきではありません。異なる溶剤系はプリヒートでのフラックスの挙動を変え、異なる活性剤は濡れが始まる温度を変えます。コミットする前に、プリヒートウィンドウ全体でピール強度を再実行してください。

フラックスの選択は0BBラインに異なる影響を与えますか？

はい。ゼロバスバー形式はより薄いリボンとより細い接続点を使用するため、熱質量と機械的余裕が少なくなります。低温活性化挙動と活性剤の穏やかさが、より重要になります。バスバー形式の疑問は、上記リンクのストリンガー記事で別途扱いました。

この記事の技術的詳細はどこから来ていますか？

配合の説明、主張されている4つの製品特性、およびライン結果は、 新能供应链Changxian CX700/B/Dハロゲンフリーノークリーニングフラックスシリーズを説明する中国の業界記事から来ています。 これはサプライヤーが執筆したコンテンツであり、性能数値はサプライヤーの主張としてラベル付けしています。 一般的なはんだ付け工学 — 活性化剤の化学、溶剤残留物、耐湿熱信頼性がどのように関連するか — は、エレクトロニクスおよび太陽光発電アセンブリにおける標準的な実務です。ライン単位の診断セクションは、当社が設備側からこれらの不具合をどのように見ているかを反映しています。ここに記載されている内容は、当社自身によるいかなるフラックスの実験室試験にも基づいていません。