CN102142371B - 光伏旁路肖特基二极管的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于二极管的生产工艺，特别涉及一种光伏旁路肖特基二极管的制造工艺。本发明改进浇铸模压过程中采用的黑胶的成分组，本发明对肖特基二极管的生产工艺进行改进，对引线的回火处理、增大直径以及对引线端部的镦粗处理，降低了引线中的应力，提高了引线的散热能力同时还提高了二极管的抗浪涌电流冲击的能力，采用高导热低应力的黑胶，提高了肖特基二极管的导热性能，降低了二极管的表面温度，使光伏肖特基二极管能够满足接线盒内使用的要求。
Description
技术领域
本发明属于二极管的生产工艺，特别涉及一种光伏旁路肖特基二极管的制造工艺。
背景技术
光伏旁路二极管主要用于太阳能电池组件的接线盒内，保护太阳能电池板正常工作。太阳能电池在正常有光照的情况下，光伏二极管工作在反向截止状态，此时对电池组件并不起保护作用，而太阳能电池组件往往是安装在室外或远离城市比较空旷的地方，当太阳能电池组件中有一片或几片电池被其它物体(如鸟粪、树荫等)长时间遮挡时，被遮挡的太阳能电池片此时将会严重发热甚至烧坏，这就是“热斑效应”。这种效应对太阳能电池会造成很严重地破坏作用。有光照的电池所产生的部分能量或所有的能量，都可能被遮蔽的电池所消耗。
为了防止太阳能电池由于热班效应而被破坏，需要在太阳能电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被遮蔽的组件所消耗。由于大多数二极管安装在接线盒内，盒内受有限的散热空间及结构和材料的限制，要求二极管的热性能一定要好。热斑发生时，组件电流基本上都流经旁路二极管，有电流流过就会有热产生，
下式为二极管结温的计算公式：Tj＝Tcase+R*U*I
其中R为热阻系数，由二极管厂家给出，Tcase是二极管表面温度(用热电偶测出)，U是二极管两端压降(实测值)，I为组件短路电流。由此可见，从二极管本身看，二极管的热性能与其封装形式、正向导通压降、热阻系数、经电流有直接关系。这两年来因为光伏产业的快速发展，接线盒二极管的问题造成退货事件逐渐增多。主要还是因为二极管的正向压降偏大，二极管本身发热量较大，而接线盒的散热效果不好，造成二极管的热击穿，并带有接线盒烧毁等现象。故对现有的二极管的生产工艺进行改进。
发明内容
本发明对肖特基二极管的生产工艺进行改进，对引线的回火处理、增大直径以及对引线端部的镦粗处理，降低了引线中的应力，提高了引线的散热能力同时还提高了二极管的抗浪涌电流冲击的能力，采用高导热低应力的黑胶，提高了肖特基二极管的导热性能，降低了二极管的表面温度，使光伏肖特基二极管能够满足接线盒内使用的要求。
本发明通过以下技术方案实现：
光伏旁路肖特基二极管的制造工艺，其工艺步骤如下：
1)将引线放置在定位夹具上进行排向，
2)对引线进行回火处理，
3)将焊片、芯粒定位固定到夹具上并进行焊接，得到半成品的二极管，
4)对半成品的二极管进行IPA浸泡，浸泡完成后并进行烘烤，
5)采用高导热低应力黑胶进行浇铸模压，
6)模压完成后进行稳定烘烤，
7)烘烤完成后对引线进行电镀，
8)电镀完成后二极管进过一贯机的检测并进行包装，
所述的步骤5中的高导热低应力黑胶由环氧树脂、固化剂和铝粉构成，所述的环氧树脂、固化剂和铝粉进行混合的质量比为22～25％∶1.5～2.5％∶73～76％。
本发明通过改变黑胶的组份的配比来提高黑胶的性能，用上述配比的黑胶进行浇铸模压，可以得到导热系数为4.6W/(m.K)黑胶浇铸体，所浇铸形成的浇铸体具有81MPa的拉伸强度和215MPa的压缩强度，在黑胶中增加的铝粉形成的环氧树脂产品能具有良好的导热性，便于二极管中的热能的散发，同时高的拉伸强度和压缩强度使固化形成的环氧黑胶体具有较好的抗冲击能力，减少浇铸模压过程中队芯粒的应力损伤。
步骤3中所示的焊接过程中通入了高纯度氮气和高纯度氢气，高纯度氮气能防止焊接处被氧化，高纯度氢气一方面还原高纯度氮气中存在的氧气，另一方面能控制焊接的温度，改善焊接质量，在焊接的时候通入的氮气对焊接过程形成的一个保护，防止焊接处被氧化，通入的氢气能够还原液氮中含有的氧气，防止氧气氧化焊接处，同时可以控制氢气的通入量来调节焊接的温度，来调整焊接的质量。
所述的步骤4中的烘烤温度为80～100℃，烘烤时间为2～3h，这里设置的烘干用于将前述的IPA浸泡后残留在二极管表面的溶液进行烘干，便于后续的使用。
所述的步骤2中的回火为高温回火，所述的回火温度在490℃～500℃之间，同时控制回火炉的降温斜率为5℃/min，另外升温时间和降温时间之间的比例为1∶2，设置的高温回火用于调整引线的应力，使引线具有较长的使用寿命。
所述的引线的直径为1.28mm，增大引线的直径，即增大了引线的散热面积，便于将二极管的热量散发出去，另外增大了引线的直径还可以提高二极管抗浪涌电流冲击的能力。
所述的步骤2之后会对引线的头部镦粗处理，在头部形成一个圆锥台状，所述的圆锥台的最大直径为4.7mm，在引线端部形成的圆锥台，圆锥台的端面与芯粒进行连接，增大了引线与芯粒的接触面积，有利于热量的散发。
所述的步骤6中的稳定烘烤的烘烤温度为170℃±5℃，烘烤的时间为4～5h，此烘烤设置在浇铸模压以后，进过烘烤后的芯粒外围包裹的黑胶具有较好的稳定性，提高了二极管的稳定性。
所述的步骤7中的电镀时间为35～45min，所述的电镀时间比传统的电镀时间延长了10～15min，这样增加了引线表面金属镀层的厚度，另外所镀的材料为锡，锡的散热性比铜好，有利于二极管热量的散发。
本发明通过对上述工艺参数的改进，提高了光伏旁路肖特基二极管的散热性能，防止了二极管被热击穿，同时也防止了二极管位于的接线盒的烧毁。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的说明：
光伏旁路肖特基二极管的制造工艺，其工艺步骤如下：
1)将引线放置在定位夹具上进行排向，对引线进行一个定位和排向，便于后续加工动作的进行，
2)对引线进行回火处理，所述的回火为高温回火，所述的回火温度在490℃～500℃之间，同时控制回火炉的降温斜率为5℃/min，另外升温时间和降温时间之间的比例为1∶2，设置的高温回火用于调整引线的应力，使引线具有较长的使用寿命，引线中的应力小，也便于后续的镦粗加工的作业，
3)将焊片、芯粒定位固定到夹具上并进行焊接，得到半成品的二极管，首先我们通过脱模机将芯粒从包装薄膜上脱离下来，然后进行定位装架，装架时同时安装焊片，焊接过程中通入了高纯度氮气和高纯度氢气，高纯度氮气能防止焊接处被氧化，高纯度氢气一方面还原高纯度氮气中存在的氧气，另一方面能控制焊接的温度，改善焊接质量，在焊接的时候通入的氮气对焊接过程形成的一个保护，防止焊接处被氧化，通入的氢气能够还原液氮中含有的氧气，防止氧气氧化焊接处，同时可以控制氢气的通入量来调节焊接的温度，来调整焊接的质量，在焊接完后我们还会进行一个电性的检测，检测焊接效果是否良好，剔除一部分不良品，
4)对半成品的二极管进行IPA浸泡，浸泡完成后并进行烘烤，将焊接后的二极管半成品放入IPA溶液中浸泡，浸泡可以提高二极管以后使用的可靠性，
5)采用高导热低应力黑胶进行浇铸模压，所述的高导热低应力黑胶由环氧树脂、固化剂和铝粉构成，所述的环氧树脂、固化剂和铝粉进行混合的质量比为22～25％∶1.5～2.5％∶73～76％。改变黑胶的组份的配比来提高黑胶的性能，用上述配比的黑胶进行浇铸模压，可以得到导热系数为4.6W/(m.K)黑胶浇铸体，所浇铸形成的浇铸体具有81MPa的拉伸强度和215MPa的压缩强度，在黑胶中增加的铝粉形成的环氧树脂产品能具有良好的导热性，便于二极管中的热能的散发，同时高的拉伸强度和压缩强度使固化形成的环氧黑胶体具有较好的抗冲击能力，减少浇铸模压过程中队芯粒的应力损伤，浇铸模压完成后会对二极管进行一个检测，检测模压过程中对二极管是否造成损伤。
6)模压完成后进行稳定烘烤，稳定烘烤的烘烤温度为170℃±5℃，烘烤的时间为4～5h，此烘烤设置在浇铸模压以后，经过烘烤后的芯粒外围包裹的黑胶具有较好的稳定性，提高了二极管的稳定性，烘烤完成后放入一个5H溶液中进行去胶皮处理，这里对二极管的表面和铜引线的残胶进行一个处理，得到一个外观较好的二极管，
7)烘烤完成后对引线进行电镀，所述的电镀时间为35～45min，所述的电镀时间比传统的电镀时间延长了10～15min，这样增加了引线表面金属镀层的厚度，另外所镀的材料为锡，锡的散热性比铜好，有利于二极管热量的散发，电镀完成后进行检测，检测电镀层的厚度、电镀的牢固性和电镀后的产品外观，剔除镀层厚度和牢固性不够的产品，
8)电镀完成后二极管进过一贯机的检测并进行包装，一贯机用于对二极管的电性进行检测，进一步剔除不良品，同时并对二极管的引线进行压整，保证引线的直线度，并通过人工观测是否有混料的问题存在，及时发现混料的问题，减少客户的投诉，完成上述动作后进行包装。
本发明通过对上述工艺参数的改进，提高了光伏旁路肖特基二极管的散热性能，防止了二极管被热击穿，同时也防止了二极管位于的接线盒的烧毁。
Claims (2)
1.光伏旁路肖特基二极管的制造工艺，其工艺步骤如下：
1)将引线放置在定位夹具上进行排向，
2)对引线进行回火处理，所述的回火处理为高温回火，所述的回火温度在490℃～500℃之间，同时控制回火炉的降温斜率为5℃/min，另外升温时间和降温时间之间的比例为1∶2，并对引线的头部镦粗处理，在头部形成一个圆锥台状，所述的圆锥台的最大直径为4.7mm，
3)将焊片、芯粒定位固定到夹具上并进行焊接，焊接过程中通入了高纯度氮气和高纯度氢气，高纯度氮气能防止焊接处被氧化，高纯度氢气一方面还原高纯度氮气中存在的氧气，另一方面能控制焊接的温度，改善焊接质量，得到半成品的二极管，
4)对半成品的二极管进行IPA浸泡，浸泡完成后并进行烘烤，烘烤的温度为80～100℃，烘烤时间为2～3h，
5)采用高导热低应力黑胶进行浇铸模压，
6)模压完成后进行稳定烘烤，稳定烘烤的烘烤温度为170℃±5℃，烘烤的时间为4～5h，
7)烘烤完成后对引线进行电镀，电镀时间为35～45min，
8)电镀完成后二极管进过一贯机的检测并进行包装，
其特征在于：所述的步骤5中的高导热低应力黑胶由环氧树脂、固化剂和铝粉构成，所述的环氧树脂、固化剂和铝粉进行混合的质量比为22～25％∶1.5～2.5％∶73～76％。
2.根据权利要求1所述的光伏旁路肖特基二极管的制造工艺，其特征在于：所述的引线的直径为1.28mm。
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