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KR20110122790A - 공작물에 땜납을 제공하는 방법 및 장치 - Google Patents

공작물에 땜납을 제공하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR20110122790A
KR20110122790A KR1020110041816A KR20110041816A KR20110122790A KR 20110122790 A KR20110122790 A KR 20110122790A KR 1020110041816 A KR1020110041816 A KR 1020110041816A KR 20110041816 A KR20110041816 A KR 20110041816A KR 20110122790 A KR20110122790 A KR 20110122790A
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workpiece
solder
gap
heating
rod
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KR1020110041816A
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힐마르 폰 캄페
슈테판 마이어
슈테판 후버
Original Assignee
쇼오트 솔라 아게
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Abstract

본 발명은 태양 전지(10)에 땜납을 제공하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 납땜 와이어를 사용해서 소노트로드(18)에 의해 발생한 초음파 진동의 작용 하에 상기 납땜 와이어를 용융된 상태로 상기 태양 전지에 제공한다. 태양 전지가 바람직하지 않게 높은 온도에 노출되지 않으면서 태양 전지에 땜납을 정확히 제공하기 위해, 상기 납땜 와이어가 상기 가열 장치(16, 17)와 초음파 진동을 발생시키는 소노트로드(18) 사이에 연장하는 갭(24)에 공급되어, 용융되고 상기 갭을 통해 상기 공작물(10)로 흐른다.

Description

공작물에 땜납을 제공하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR APPLYING SOLDER ON A WORKPIECE}
본 발명은 공작물, 바람직하게는 태양 전지와 같은 반도체 소자에 땜납을 제공하는 방법으로서, 납땜 와이어를 사용해서 땜납을 초음파 작용 하에 용융된 상태로 공작물에 제공하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 공작물, 특히 태양 전지와 같은 반도체 소자 상에 땜납을 제공하는 장치에 관한 것으로서, 상기 장치는 납땜 와이어 공급 장치, 납땜 와이어용 가열 장치, 초음파 소노트로드, 및 상기 가열 장치 및 상기 초음파 소노트로드에 대해 공작물을 운반하기 위한 운반 장치를 포함하고, 상기 납땜 와이어는 가열 장치에 할당된 가열 구역에서 용융된다.
WO-A-2008/014900(DE-A-10 2006 035 626)에는 태양 전지에 접속 케이블을 부착하기 위한 방법이 공지되어 있으며, 이 방법에서는 초음파 납땜을 이용해서 땜납을 태양 전지에 제공한다. 이를 위해, 납땜 와이어 또는 성형된 땜납 형태의 땜납이 초음파 소노트로드에 의해 납땜 온도에서 납땜된다.
초음파에 의해 특히 태양 전지 상에 땜납을 납땜하는 것은 플럭스가 사용되지 않아도 되므로, 태양 전지의 손상 위험이 없다는 장점을 갖는다. 초음파 작용에 의해, 태양 전지에 있는 산화물 층이 깨지므로, 태양 전지의 금속 층과 땜납 사이에 기계적으로 견고하고 전기적으로 양호한 도전성의 결합이 보장된다. 이는 특히 금속 층이 알루미늄으로 이루어진 후면 콘택과 같은 알루미늄 층인 경우에 바람직하다.
상응하는 초음파 납땜 방법은 예컨대 US-B-6,357,649 호 또는 문헌 Mardesich 등: " A Low-Cost Photovoltaic Cell Process Based on Thick Film Techniques; 14th IEEE PV, Sp.Conf.Proc.,1980, 페이지 943-947 에 나타나있다.
본 발명의 과제는 공작물이 바람직하지 않게 높은 온도에 노출되지 않으면서, 땜납이 공작물 상에 정확히 제공되도록 전술한 방식의 방법 및 장치를 개선하는 것이다.
상기 과제의 해결을 위해, 본 발명에 따라 납땜 와이어가 가열 장치와 초음파 진동을 발생시키는 소노트로드 사이에 연장하는 갭에 공급되고, 상기 갭에서 용융되어 상기 갭을 통해 공작물로 흐른다.
선행 기술과는 달리, 납땜 재료가 가열 장치를 통해 안내된 다음, 초음파 작용 하에 공작물을 납땜(on-soldering)하기 위해 개구를 통해 배출되지 않는다. 오히려, 납땜 와이어가 측면 자유 갭에 공급되고, 상기 갭의 폭은 가열 장치와 소노트로드 사이의 간격에 의해 미리 주어진다. 소노트로드와 가열 장치 사이의 갭은 바람직하게는 약 ½D ≤B ≤ D(D=납땜 와이어의 직경)인 폭을 갖도록 설계된다.
본 발명에 따라, 가열 장치가 납땜 와이어의 용점보다 높은 온도로 가열될 뿐만 아니라, 소노트로드도 가열되며, 온도 조절은 서로 독립적으로 이루어진다.
갭이 길이 방향 진동으로 여기된 소노트로드에 의해 제한되기 때문에, 용융된 땜납이 갖는 높은 표면 장력에도 불구하고, 상기 땜납은 갭을 통해 인출된다. 그러한 점에서, 상기 갭은 모세관 작용을 한다.
이와 관련한 조치에 의해, 공작물, 특히 태양 전지의 납땜을 위해 통상의 납땜 재료, 예컨대 주석-아연 베이스의, 주석-은 베이스의 또는 순수 주석으로 된 납땜 재료가 사용될 수 있다는 장점이 얻어진다.
개선예에서, 태양 전지의 표면에 연장하는 SiNx-층과 같은 표면 층의 스루 접속(shunt)을 피하기 위해, 소노트로드가 낮은 주파수, 바람직하게는 10 kHz 내지 40 kHz 범위의 주파수로 작동된다. 또한, 소노트로드 길이 방향 축선은 태양 전지와 같은 공작물의 표면으로부터 연장하는 법선에 대해 각 < 90°을 형성하므로, 완전한 수평 배치, 즉 수평 분리가 가능하다.
또한, 소노트로드의 진동이 공진 주파수와 다를 수 있다. 이는 소노트로드의 이조에 의해 또는 정수의 λ/2가 아닌 소노트로드 길이에 의해 달성될 수 있고, 상기 λ는 초음파 진동의 진폭이다.
땜납의 제공 속도는 0.1 ㎜/sec 내지 200 ㎜/sec, 특히 20 ㎜/sec 내지 80 ㎜/sec의 범위에 놓여야 한다.
또한, 본 발명에 따른 방법에 의해 통상 태양 전지 상에 제공되는 부스바(busbar)의 기능을 하는 땜납 밴드가 제공될 수 있다. 바람직하게는 주석으로 이루어진 예컨대 2개 이상의 부스바가 태양 전지의 전방 면에 제공될 수 있다. 부스바의 기능을 하는 땜납 밴드는 0.5 ㎜ 내지 15 ㎜, 바람직하게는 약 2 ㎜의 폭을 가져야 한다.
충분한 프로세스 안정성을 얻기 위해, 또한 사용된 초음파 시스템이 중단없이 액티브함으로써, 즉 소노트로드가 계속 진동함으로써, 초음파 시스템의 제어시 경우에 따라 발생하는 공진 편차가 피해진다. 중단없는 진동 여기는 또한 가열 장치와 소노트로드 사이의 가열 구역에서 납땜에 기인한 습윤 특성이 안정화되게 하는 장점을 갖는다.
또한, 하나의 공작물 또는 미리 정해진 수의 공작물을 납땜한 후 갭이 블로잉 임펄스의 제공에 의해 세정됨으로서, 용융된 땜납의 공급 영역에 있는 크러스트가 문제없이 제거될 수 있는 것이 특히 바람직하다. 이는 새로운 공작물을 소노트로드의 영역에 위치 설정하기 위해 가열 장치 및 소노트로드를 포함하는 장치가 분리될 때 이루어진다.
블로잉은 특히 N2, 공기, 아르곤 또는 다른 적합한 불활성 가스와 같은 가스에 의해 이루어진다. 그러나, 유체에 의한 플러싱도 제공될 수 있다.
대안으로서 또는 보완적으로, 예컨대 회전하는 브러시 또는 그밖의 적합한 부재에 의해 소노트로드와 가열 장치 사이의 갭에서 예컨대 납땜에 기인한 크러스트를 제거하기 위해 세정 장치가 제공될 수 있다. 오염물을 제거하기 위해 흡입 장치가 배치될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 갭의 영역에 소정의 일정한 온도가 주어지게 하는, 큰 열량을 가진 블록형 바디가 가열 장치로서 사용된다. 블록형 또는 입방형 가열 바디는, 가열 바디의 길이 방향 축선이 공작물의 표면에 대해 소노트로드에 가까운 단부로부터 20°까지의, 바람직하게는 0°내지 50°범위의 예각을 형성하도록, 소노트로드에 대해 배치될 수 있다. 이로 인해, 공작물의 바람직하지 않은 가열이 이루어지지 않는데, 그 이유는 가열 바디의 하부 면이 충분한 간격을 얻기 위해 공작물 표면에 대해 기울어져 연장하기 때문이다.
갭은 바람직하게 가열 바디의 실린더 세그먼트형 돌출부에 의해 제한되고, 갭은 그 높이에 걸쳐 동일한 횡방향 길이 -땜납의 제공 방향에 대해 횡방향- 를 갖고, 공작물의 방향으로, 즉 땜납의 제공 방향으로 원추형으로 확대될 수 있다. 갭의 절반에 걸쳐 일정한 폭도 가능하다.
전술한 방식의 장치는 가열 장치가 가열 장치 및 초음파 소노트로드에 의해 제한되는 갭을 포함하고, 상기 갭은 공작물에 대한 땜납 공급부인 것을 특징으로 한다. 특히, 소노트로드와 가열 장치 사이의 갭이 바람직하게는 ½D ≤B ≤ D(D=납땜 와이어의 직경)인 폭 B를 갖는다.
갭은 그 높이에 걸쳐 일정한 폭을 가질 수 있다. 물론, 갭이 공작물의 방향으로 원추형으로 확대될 수도 있다.
가열 장치는 특히 실린더(½ 실린더) 형상을 가진 돌출부를 소노트로드 측에 가지며 가열 카트리지가 장착될 수 있는 입방형 바디이다.
블록형 또는 입방형 가열 바디는 또한 소노트로드로부터 가열 장치의 하부 면이 공작물에 대해 약 20°까지의 예각을 형성하도록 공작물에 대해 배치된다. 상기 각은 바람직하게 0°내지 50°이어야 한다. 이로 인해, 가열 장치와 공작물이 이격됨으로써, 공작물이 바람직하지 않게 가열되지 않는다.
납땜 재료의 융점 이상의 온도로 가열되는 소노트로드는 또한 가열 장치 상부에서 열 절연 관, 예컨대 세라믹 관에 의해 둘러싸인다.
또한, 가열 구역, 즉 갭 영역의 세정을 위해 블로잉 임펄스를 제공하는 세정 장치가 제공된다. 세정 매체로는 유체 또는 가스, 예컨대 N2, 공기, 아르곤 또는 그밖의 불활성 가스가 사용될 수 있다.
대안으로서 또는 보완적으로 갭 또는 가열 구역을 세정하기 위한 세정 장치가 소노트로드 및 가열 장치에 할당될 수 있다. 따라서, 가열 장치 또는 가열 바디와 소노트로드 사이에 있는 납땜에 기인한 크러스트가 문제없이 제거될 수 있다.
납땜에 기인한 오염물이 흡입 장치에 의해서도 제거될 수 있다.
본 발명에 의해, 공작물이 바람직하지 않게 높은 온도에 노출되지 않으면서, 땜납이 공작물 상에 정확히 제공된다.
본 발명의 다른 세부 사항들, 장점들 및 특징들은 청구범위, 청구범위에 나타나는 특징들 -개별적으로 및/또는 조합해서-, 및 도면을 참고로 하는 바람직한 실시예의 하기 설명에 제시된다.
도 1은 공작물 상에 납땜 재료를 제공하는 장치의 일부를 도시한 개략도.
도 2는 도 1에 따른 장치 부분을 90°회전한 도면.
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 장치 부분의 저면도.
도 4는 도 3의 부분의 확대도.
도 5는 납땜 재료로 습윤된 그리고 습윤되지 않은 갭을 나타낸 개략도.
도면들에는 공작물(10)에 바람직하게는 스트립형 땜납 스트립을 제공하는 장치의 일부 또는 세부가 나타난다. 공작물(10)은 공작물 상에 납땜 재료를 제공한 후 예컨대 전기 콘택을 납땜하는, 태양 전지와 같은 반도체 소자이다. 여기서는 셀 커넥터일 수 있다.
납땜 재료의 제공은, 태양 전지 상에 제공되어 특히 축전지(그리드 핑거)와 연결되는 부스바의 기능을 하는 땜납 스트립이 형성되도록 이루어질 수 있다.
땜납을 공작물(10) 상에 제공하기 위해, 도시되지 않은 납땜 와이어 공급 장치에 의해 납땜 와이어(12)가 가열 구역(14)에 공급된다. 상기 가열 구역은 초음파 장치의 소노트로드(18)와 가열 장치(16) 사이에 연장된다.
도면에서 로드 형상을 가진 소노트로드(18)는 가열 장치(16) 상부에서 열선을 가진 세라믹 관(20)에 의해 둘러싸임으로써, 소노트로드가 납땜 재료의 융점 보다 높은 온도로 가열된다. 소노트로드(18)는 또한 공지된 방식으로 초음파 발생기(22)로부터 연장되고, 상기 초음파 발생기를 통해 소노트로드(18)는 예컨대 수치로 제시하기 위해 10 kHz 내지 80 kHz, 특히 10 kHz 내지 40 kHz 범위의 초음파 진동으로 여기된다.
가열 장치(16)는 실시예에서 가열 카트리지를 구비한 입방형 또는 블록형 가열 바디(17)이다. 가열 바디(17)는 가열 구역(14)에서 소정의 일정한 온도를 보장하기 위해 높은 열량을 갖는다.
가열 구역(14) 내로 납땜 와이어(12)가 삽입되고, 특히 실시예에서는 도면들의 비교로부터 나타나는 바와 같이 측면으로부터 비스듬이 삽입된다. 그러나, 본 발명에 따른 사상이 이것에 의해 제한되지는 않는다.
본 발명에 따라 가열 구역(14)은 갭(24)을 가지며, 상기 갭은 도 3 및 도 4에 나타나는 바와 같이, 한편으로는 소노트로드(18) 그리고 다른 한편으로는 가열 장치(16) 또는 가열 바디(17)의 1/2 실린더형 돌출부(26)에 의해 제한된다. 그러나, 가열 바디(17)가 반드시 상응하는 돌출부를 가져야 하는 것은 아니다. 오히려, 가열 바디(17)는 소노트로드 측에, 상응하는 갭을 제한하는 매끄러운 면을 가질 수 있다.
바람직하게는 소노트로드(18)를 향한 가열 바디(17)의 면으로부터 돌출부(26)가 나오지만, 상기 돌출부는 도면에 나타난 단면이 활꼴인 형상과는 다른 형상을 가질 수 있다.
도 4에 나타나는 바와 같이, 갭 폭 B, 즉 소노트로드(18)와 돌출부(26) 사이의 내부 간격은 바람직하게는 ½D 내지 D(D=납땜 와이어의 직경) 이도록 선택된다. 폭 B는 공작물 상에 땝납(10)을 제공하는 방향으로, 즉 도 1에서 도면 평면에 그리고 공작물(10)의 도시된 부분에 대해 평행하게 연장된다. 폭 B는 일정하거나 또는 공작물의 방향으로 원추형으로 확대될 수 있다.
가열 바디(17) 및 소노트로드(18)는 납땜 와이어(12)의 융점보다 높은 온도로 조절된다. 80℃ 내지 600℃의 온도 범위가 주어질 수 있음에도 불구하고, 바람직하게는 100℃ 내지 350℃ 범위에서 용융되는 납땜 재료가 사용된다. 돌출부(26)의 영역에서 가열 바디(17)의 온도 조절은 소노트로드(18)의 온도 조절과는 관계없이 이루어진다.
본 발명에 따라, 납땜 와이어(12)는 가열 구역(14)에서 갭(24)에 공급된다. 여기서, 납땜 와이어는 용융된다. 큰 표면 장력에도 불구하고, 초음파 진동으로 여기된 소노트로드(18)에 의한 갭(24)의 경계의 습윤이 이루어짐으로써(도 5의 우측 도면 참고), 용융된 땜납이 갭(24)을 통해 공작물(10)의 표면으로 흐른 다음, 공작물(10)에 제공된 땜납에는 공작물(10)을 향한 소노트로드(18)의 편평한 단부면(28)을 통해 초음파가 제공됨으로써, 공작물(10)의 납땜이 이루어진다. 단부면(28)의 영역에는, 여기된 소노트로드(18)의 진동 파복이 생긴다.
도 5의 좌측 도면에는 소노트로드(18)가 진동하지 않을 때 용융된 땜납이 도시된다.
도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이, 입방형 또는 블록형 가열 바디(17)의 하부면(30)은 공작물 표면에 대해, 소노트로드(18)로부터 0 °내지 20°, 특히 0°내지 50°의 예각 α을 형성하도록 배치된다. 이로 인해, 공작물(10)이 가열 바디(17)에 의해 바람직하지 않게 가열되지 않는 것이 추가로 보장된다.
갭(24)은 그 높이에 걸쳐 일정한 폭을 가질 수 있다. 그러나, 특히 가열 바디(17)에 의해 제한된 갭(24)의 영역이 가열 바디(17)의 하부면(30)에 대해 수직으로 연장하는 경우, 갭이 공작물(10)의 방향으로 확대될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따라 도시되지 않은 세정 장치를 사용해서, 가열 장치(16)와 초음파 장치의 분리 후 갭 영역을 세정하기 위한 블로잉 임펄스가 방출된다. 이 경우, 임펄스 형태로 갭 영역에 가해지는 가스 또는 유체가 사용될 수 있으므로, 납땜에 기인한 크러스트가 제거된다.
대안으로서 또는 보완적으로, 납땜에 기인한 크러스트를 제거하기 위해 기계식 세정 장치가 제공될 수 있다. 이 세정 장치는 회전 브러시 또는 크러스트를 제거할 수 있는 다른 부재일 수 있다.
또한, 납땜에 기인한 오염물을 흡수 또는 흡입할 수 있는 흡입 장치가 제공될 수 있다.
프로세스 안정성을 얻기 위해, 납땜 와이어가 공급되지 않을 때도 소노트로드가 계속 여기된 상태로 유지될 수 있다. 이로 인해, 공진 편차가 방지된다. 또한 갭 내에서 납땜에 기인한 습윤 특성이 안정화된다.
공작물(10)에 땜납의 제공 속도는 2 ㎜ 내지 200 ㎜, 바람직하게는 20 ㎜ 내지 80 ㎜/sec 이어야 한다.
실시예에서, 소노트로드 길이 방향이 공작물(10)으로부터 연장한 법선을 따라 배치되면, 다른 각도 가능하다. 특히, 초음파의 비스듬한 분리도 가능하다. 즉, 소노트로드(18)의 길이 방향 축선이 공작물(10)로부터 연장한 법선에 대해 각 > 0°을 형성한다. 경우에 따라 공작물(10)의 표면에 대해 평행한 배치도 이루어질 수 있다. 따라서, 납땜 와이어에 필요한 갭을 제공하기 위해, 소노트로드 정점 또는 가열 바디(17)의 관련 면이 형성되어야 한다.
예컨대, 정수의 λ/2 (λ=진폭)가 아닌 길이를 가진 소노트로드(18)의 사용에 의해 또는 소노트로드(18)의 이조에 의해 공진 주파수의 의도된 편차가 주어질 때도 본 발명이 적용된다.
소노트로드(18)는 갭의 영역에서 0.5 ㎜ 내지 4 ㎜, 바람직하게는 1 ㎜ 내지 2 ㎜의 직경을 가진 실린더 형상을 가져야 한다.
10 공작물
14 가열 구역
16, 17 가열 장치
18 소노트로드
24 갭
26 돌출부
30 하부면

Claims (20)

  1. 공작물(10), 바람직하게는 태양 전지와 같은 반도체 소자에 땜납을 제공하는 방법으로서, 납땜 와이어를 사용해서 소노트로드(18)에 의해 발생한 초음파 진동의 작용 하에 상기 납땜 와이어를 용융된 상태로 공작물에 제공하는 방법에 있어서,
    상기 납땜 와이어가 가열 장치(16, 17)와 초음파 진동을 발생시키는 소노트로드(18) 사이에 연장하는 갭(24)에 공급되어, 용융되고 상기 갭을 통해 상기 공작물(10)로 흐르는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 소노트로드(18)와 상기 가열 장치(16, 17) 사이의 상기 갭(24)은 ½D ≤ B ≤ D(D=납땜 와이어의 직경)인 폭 B로 조절되는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 소노트로드(18) 및 상기 가열 장치(16, 17)는 각각 땜납의 용점보다 높은 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 가열 장치(16, 17)의 온도는 상기 소노트로드(18)의 온도와 관계없이 조절되는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 가열 장치(16, 17)로서 블록형 또는 입방형 가열 바디가 사용되고, 상기 가열 바디는 소노트로드 측에 바람직하게는 상기 갭(24)을 제한하는 돌출부(26)를 가지며, 상기 돌출부는 바람직하게 실린더 세그먼트 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 가열 장치(16, 17) 또는 상기 돌출부(26)는 상기 갭(24)이 그 높이에 걸쳐 동일한 폭을 갖거나 또는 상기 공작물(10)의 방향으로 확대되도록, 상기 소노트로드(18)에 대해 배치되는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 공작물(10)에 땜납을 제공한 후에 그리고 다른 공작물에 땜납을 제공하기 전에 상기 갭(24)은 바람직하게 공기, N2, 아르곤 또는 그밖의 불활성 가스와 같은 가스 또는 유체의 임펄스 형태의 제공에 의해 세정되는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 납땜 재료로서, Sn-Zn-베이스로, Sn-Ag 베이스로 또는 특히 순수 주석으로 이루어진 재료가 사용되는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 소노트로드(18)의 길이 방향 축선이 공작물 표면으로부터 연장된 법선에 대해 0°< α ≤ 90°인 각 α를 형성하는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 땜납의 제공은 0.1 ㎜/s ≤ V ≤ 200 ㎜/s, 특히 20 ㎜/s ≤ V ≤ 80 ㎜/s의 속도 V로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 공작물(10)로서 태양 전지가 사용되고, 상기 태양 전지 상에 땜납이 부스바로서 특히 0.5 ㎜ ≤ A ≤ 15 ㎜, 바람직하게는 A
    Figure pat00001
    2 ㎜인 폭 A으로 제공되는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 프로세스 안정성을 위해 상기 소노트로드(18)는 납땜 와이어의 공급 중단시 진동 여기된 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 방법.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 소노트로드(18)는 그 공진 주파수와는 다른 주파수로 진동되는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 방법.
  14. 공작물(10), 특히 태양 전지와 같은 반도체 소자에 땜납을 제공하는 장치로서, 상기 장치는 납땜 와이어 공급 장치, 가열 장치(16, 17), 초음파를 발생시키는 초음파 소노트로드(18), 및 상기 가열 장치 및 상기 소노트로드에 대해 상기 공작물을 운반하기 위한 운반 장치를 포함하고, 상기 납땜 와이어는 상기 가열 장치에 할당된 가열 구역(14) 내에서 용융되는, 장치에 있어서,
    상기 가열 구역(14)은 상기 가열 장치(16, 17) 및 상기 소노트로드(18)에 의해 제한되는 갭(24)을 포함하고, 상기 갭은 상기 공작물(10)에 대한 땜납 공급부인 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 장치.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 가열 장치(16)는 블록형 또는 입방형 가열 바디(7)이고, 상기 가열 바디는 상기 갭(24)을 제한하는 돌출부(26)를 소노트로드 측에 포함하며, 상기 돌출부는 바람직하게 실린더 세그먼트 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 가열 바디(17)의 하부 면(30)은 상기 공작물(10)의 표면에 대해 상기 소노트로드(18)로부터 바람직하게는 0°< α ≤ 20°, 특히 0°< α ≤ 5°의 예각 α를 형성하는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 장치.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 갭(24)은 그 높이에 걸쳐 일정한 폭 B를 갖거나 또는 상기 공작물(10)의 방향으로 확대되는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 장치.
  18. 제 14항에 있어서, 상기 장치는 N2, 공기, 아르곤, 불활성 가스 또는 유체와 같은 세정 매체를 임펄스 형태로 상기 갭(24)에 공급할 수 있는 세정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 장치.
  19. 제 14항에 있어서, 기계식으로 예컨대 회전 브러시에 의해 상기 갭을 세정할 수 있는 세정 장치가 상기 장치에 할당 배치되는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 장치.
  20. 제 14항에 있어서, 상기 장치는 납땜에 기인한 오염물을 흡입하기 위한 흡입 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작물에 땜납을 제공하는 장치.
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011051024A1 (de) * 2011-05-17 2012-11-22 Schott Solar Ag Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Elementen
DE102011051511A1 (de) 2011-05-17 2012-11-22 Schott Solar Ag Rückkontaktsolarzelle und Verfahren zum Herstellen einer solchen
TWI535043B (zh) * 2011-06-29 2016-05-21 國立屏東科技大學 以活性焊料製做的太陽能電池電極及其方法
DE102012100535A1 (de) 2012-01-23 2013-07-25 Schott Solar Ag Verfahren zum Herstellen eines elektrisch leitenden Kontakts auf einer Solarzelle
CH706712A1 (de) * 2012-07-05 2014-01-15 Besi Switzerland Ag Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen von Lot auf ein Substrat.
CN103658919B (zh) * 2012-09-24 2017-08-04 陈光焕 触点三合一自动送料器
CN102969406A (zh) * 2012-12-13 2013-03-13 常州比太科技有限公司 晶硅太阳能电池片电极的制造方法
DE102013204828A1 (de) 2013-03-19 2014-09-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Rückseitenkontaktiertes Halbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
CN103394819B (zh) * 2013-08-23 2015-07-15 山东力诺光伏高科技有限公司 一种太阳能电池焊带焊接用装置
CN103785916B (zh) * 2014-01-20 2016-09-14 苏州爱康光电科技有限公司 太阳能电池片上焊接焊带的焊接工装
DE102014103437A1 (de) 2014-03-13 2015-09-17 Solarworld Innovations Gmbh Solarzellenmodul und Verfahren zum Herstellen eines Solarzellenmoduls
US9573221B2 (en) * 2014-06-25 2017-02-21 GM Global Technology Operations LLC Elimination of tool adhesion in an ultrasonic welding process
CN105489688A (zh) * 2016-01-04 2016-04-13 协鑫集成科技股份有限公司 太阳能电池组件及其制备方法
CN105598541B (zh) * 2016-02-23 2018-03-30 深圳市昌龙盛机电技术有限公司 一种Ni‑Cr合金丝表面低温镀锡的方法
CN106356424B (zh) * 2016-09-20 2019-03-29 哈尔滨工业大学 太阳能电池Si片Al背电极与Cu电极引线绿色环保钎焊的方法
CN107221576A (zh) * 2017-05-02 2017-09-29 中盛阳光新能源科技有限公司 一种可降低组件封装损耗的电气连接方法
CN108381000A (zh) * 2018-05-16 2018-08-10 常州机电职业技术学院 一种超声助焊电烙铁
TWI671131B (zh) * 2018-06-12 2019-09-11 睿健邦生醫股份有限公司 高黏度材料均勻塗佈方法
TWI699899B (zh) * 2018-06-26 2020-07-21 日商亞特比目有限公司 太陽能電池及太陽能電池的製造方法
CN108838507A (zh) * 2018-06-28 2018-11-20 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 一种汇流条的焊接方法
DE102019103140A1 (de) * 2019-02-08 2020-08-13 Jenoptik Optical Systems Gmbh Verfahren zum Löten eines oder mehrerer Bauteile
CN110963716A (zh) * 2019-12-18 2020-04-07 深圳孔雀科技开发有限公司 真空玻璃预涂覆金属焊料的装置和方法
CN111097982B (zh) * 2020-01-03 2021-09-14 广州市鸿利显示电子有限公司 一种超声波焊锡方法
CN112247310B (zh) * 2020-10-26 2023-12-15 配天机器人技术有限公司 一种机器人及其焊接浸润装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3029766A (en) * 1956-05-02 1962-04-17 Aeroprojects Inc Ultrasonic tool
US3222776A (en) * 1961-12-04 1965-12-14 Ibm Method and apparatus for treating molten material
US3430331A (en) * 1963-09-30 1969-03-04 Philips Corp Apparatus and process for ultrasonically welding a wire to the surface of an object
JPS55136562A (en) * 1979-04-09 1980-10-24 Hitachi Ltd Ultrasonic pre-soldering method and apparatus thereof
JPS57188833A (en) * 1981-05-18 1982-11-19 Hitachi Ltd Connecting method for material to be connected
JPS63157767A (ja) * 1986-12-19 1988-06-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 加振溶接方法
US4898117A (en) 1988-04-15 1990-02-06 International Business Machines Corporation Solder deposition system
US6861159B2 (en) * 1992-03-27 2005-03-01 The Louis Berkman Company Corrosion-resistant coated copper and method for making the same
US5298715A (en) * 1992-04-27 1994-03-29 International Business Machines Corporation Lasersonic soldering of fine insulated wires to heat-sensitive substrates
JP3605447B2 (ja) * 1995-08-02 2004-12-22 大日本印刷株式会社 画像形成方法
US6047876A (en) * 1997-09-12 2000-04-11 Materials Resources International Process of using an active solder alloy
AU4247100A (en) * 1999-04-16 2000-11-02 Edison Welding Institute Soldering alloy
EP1089347B1 (en) * 1999-09-29 2010-11-03 Kaneka Corporation Method and apparatus for automatically soldering a lead wire to a solar battery
JP2001102610A (ja) * 1999-09-29 2001-04-13 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 半田バンプ付きリード線、太陽電池用リード線取付け装置及び太陽電池の製造方法
JP4504485B2 (ja) * 1999-10-27 2010-07-14 株式会社カネカ 太陽電池用リード線半田付け装置
EP1833658B1 (en) * 2005-01-03 2016-07-27 3M Innovative Properties Company Gap adjustment for an ultrasonic welding system
JP4640170B2 (ja) * 2005-12-28 2011-03-02 株式会社豊田自動織機 半田付け方法及び半導体モジュールの製造方法並びに半田付け装置
JP4170345B2 (ja) * 2006-01-31 2008-10-22 三菱電機株式会社 内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置
DE102006035626A1 (de) 2006-07-31 2008-02-07 Zentrum für Material- und Umwelttechnik GmbH Verfahren zum Anbringen eines Verbindungsleiters an einer photovoltaischen Solarzelle
CN101512786A (zh) * 2006-09-01 2009-08-19 必能信超声公司 使用振幅调整的超声波焊接
JP2008296264A (ja) * 2007-06-01 2008-12-11 Canon Inc ハンダ供給装置及びハンダ付け装置
JP2008296265A (ja) * 2007-06-01 2008-12-11 Canon Inc はんだ付け装置
EP2022589A1 (de) * 2007-08-03 2009-02-11 Imk Automotive Gmbh Fügeverfahren für Metallbauteile und Vorrichtung zum Beloten eines Metallbauteils
JP5313751B2 (ja) * 2008-05-07 2013-10-09 パナソニック株式会社 電子部品装着装置

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Publication number Publication date
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