[发明专利]用于在工件上涂覆焊料的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在工件上，最好在半导体元件如太阳能电池上涂覆焊料的方法，其中，焊料在焊接温度T_L时和在超声波作用下钎焊。本发明此外涉及一种用于在焊接区内将焊料涂覆和钎焊在工件上，特别是半导体元件如太阳能电池上的装置，包括焊料输送装置、焊料的加热装置、超声波焊接设备以及用于既相对于加热装置也相对于超声波焊接设备运输工件的运输装置。

背景技术

WO-A-2008/014900(DE-A-102006035626)公开了一种用于在太阳能电池上安装连接导体的方法，其中焊料借助超声波焊接涂覆在太阳能电池上。为此焊料以焊丝或者焊料模制件的形式借助超声波焊接设备在焊接温度下钎焊。

焊料借助超声波钎焊在特别是太阳能电池上的优点是无需利用熔剂，否则由此增加太阳能电池损坏的危险。通过超声波的作用使太阳能电池上存在的氧化层破碎，以确保焊料与太阳能电池的相应的金属层之间的在机械上固定的且导电良好的连接。这一点特别是在这种情况下具有优点，即金属层是诸如由铝组成的背面触点的铝层。

相应的超声波焊接方法例如也可以参阅US-B-6,357,649或者Mardesich等人的文献：“A Low-Cost Photovoltaic Cell Process Based on Thick Film Techniques(基于厚膜技术的低成本的光电池处理方法)，1980年IEEE光电专业会议论文集第14期第943-947页”。

在所公开的方法中存在的缺点是，由于将使用超声波的可以是超声波焊接设备的钎焊装置安置在对断裂敏感的薄工件上，造成该工件的损坏。但特别注意到的缺点是，在工件具有不平表面的情况下，不能在所要求的程度内均匀地形成钎焊连接。此外存在的缺点是，焊料被由超声波焊接设备传递的热能熔化，以此方式实现的所需要的热量引入由于超声波焊接设备的尖端与焊料接触这种设计而不能在所要求的程度内再现。

EP-A-1699090公开了用于制造太阳能电池组件的方法和装置。为此在传送带之间引导相互间有待连接的各个太阳能电池，其中，一个传送带输送用于将前后相继的太阳能电池与连接端连接所需的热能，另一个传送带传递连接所需的压力。通过第三传送带将太阳能电池传送到前两个传送带。

JP-A-2844330介绍了一种用来将焊料涂覆在工件上的超声波焊接设备。超声波焊接设备的纵轴线平行于工件的法线伸展。

DE-T-69222611介绍了作为组成部分含有耐磨剂的焊接材料。

发明内容

本发明的目的在于，对开头所称类型的方法和装置加以改进，使焊料可以毫无问题地钎焊在对断裂敏感的工件上，特别是厚度最多200μm和/或者表面呈波形或略微弯曲的工件。在此方面，在确保可再现地钎焊的同时可以实现高产量。

该目的依据本发明通过一种开头所称类型的方法基本上采取如下措施得以实现，即工件在钎焊期间被弹性地支撑，和/或者焊料在完成加热后涂覆在工件上，并在超声波作用下钎焊。

本发明的特征在于，焊料借助加热装置被加热，被涂覆在工件上，并在超声波作用下被钎焊，和/或者工件在钎焊期间通过借助输送工件的运输装置将工件压向超声波焊接设备而受到弹性支撑。在此方面特别是规定，焊料在其加热到焊接温度T_L后借助超声波作用被钎焊。焊接温度T_L≥T_M，其中，T_M为焊接材料的熔点。该熔点例如在Sn-Bi焊接材料中为140℃，在Sn-Pb焊接材料中为180℃。

依据本发明特别是规定，首先将焊料加热到所要求的焊接温度，以便然后将熔化的焊料涂覆在工件上。然后使用所要求的超声波。通过这种措施确保可再现地钎焊或者焊接，其中，工件的加热为了与焊料材料配合地连接而从该焊料本身直接传递到工件内。被加热的焊料本身将对于连接所需的热量输入到工件材料内，而无需通过超声波装置进行热量传递。由此确保可再现的钎焊。

本发明特别是规定，工件的加热方式为，焊料将其热量通过与工件的接触释放到工件上。为确保这一点，加热焊料材料的加热装置在焊接区的区域内被直接引到工件上方，其中，需要时加热装置与工件例如借助从加热装置引出的滑轨进行直接接触。

作为补充，超声波装置可以根据所要求的焊接温度进行调整。此外，只要不从焊料吸取热量，超声波焊接设备的温度就应等于或者略高于焊接温度T_L。