CN110476258B - 用于形成用于半导体器件的连接导体的加工装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于形成用于半导体器件的连接导体的加工装置，具体为用于形成周期式结构的加工装置，所述装置具有用于使至少一个连接导体成形的成形单元。本发明的特征在于，所述加工装置具有构造成使得连接导体和成形单元沿进给方向相对于彼此运动的进给单元，所述成形单元具有至少一个止挡元件、至少一个能够相对于所述止挡元件移动的成形元件和用于使成形元件相对于止挡元件移动的成形元件移动单元，成形元件、止挡元件和成形元件移动单元构造成相互配合作用，使得能够通过成形元件移动单元使成形元件移动，从而使所述连接导体在止挡元件和成形元件之间弯曲。本发明还涉及一种用于对半导体器件的连接导体进行成形的方法。

Description

用于形成用于半导体器件的连接导体的加工装置和方法
本发明涉及一种用于形成用于半导体器件的连接导体的加工装置和方法。
为了电接通半导体器件，使用连接导体。这种连接导体特别是在电路连接多个半导体器件时使用，例如当在太阳能电池模块中电路连接太阳能电池时使用。这里已知的是，通过使用电池连接器作为连接导体，按串联电路连接相邻的太阳能电池。
在通过连接导体这样电连接以及机械连接半导体器件时，例如由于不同的热膨胀系数或不对称的电路连接，可能在半导体器件的正面和背面出现热机械应力以及出现半导体器件的变形。这种热机械应力可能是导致半导体器件退化或失效的原因。变形也使得进一步处理已连接的半导体器件变得困难。
为了降低这种热机械应力，已知的是，采用具有周期式的波状的结构的连接导体。EP 2 466 648 A1记载了一种用于制造这种波状地弯曲的连接导体的装置，其中，引导直线的连接导体在两个相互啮合的齿轮之间通过并由此获得通过所述齿轮给定的周期式的波状结构。
本发明的目的在于，改进在先已知的用于形成用于半导体器件的连接导体的加工装置并扩展使用范围。
所述目的通过本公开的用于形成用于半导体器件的连接导体的加工装置以及本公开的用于形成用于半导体器件的连接导体的方法来实现。所述加工装置的有利的实施例在本公开的方案中给出。所述方法的有利的实施例在本公开的方案中给出。
根据本发明的加工装置优选设计成用于执行根据本发明的方法，特别是用于执行所述方法的一个优选实施例。根据本发明的方法优选设计成通过根据本发明的加工装置、特别是通过所述加工装置的一个优选实施例来执行。
根据本发明的用于形成用于半导体器件的连接导体的加工装置具有用于形成至少一个连接导体的成形单元。
重要的是，所述加工装置具有构造成使得连接导体和成形单元沿进给方向相对于彼此运动的进给单元，所述成形单元具有至少一个止挡元件、至少一个能够相对于所述止挡元件移动的成形元件和用于使成形元件相对于止挡元件移动的成形元件移动单元。成形元件、止挡元件和成形元件移动单元构造成相互配合作用，使得能够通过成形元件移动单元使成形元件移动，从而使所述连接导体在止挡元件和成形元件之间弯曲。
在现有技术中，使用相互啮合的反向转动的齿轮作为成形单元，由此，与这种现有技术不同，根据本发明的加工装置具有成形元件，所述成形元件通过成形元件移动单元而相对于止挡元件移动。由此，所述连接导体能够通过所述移动运动发生弯曲，其方式是，所述连接导体一方面贴合在止挡元件上，另一方面贴合在成形元件上。
本发明的基础是发明人的这样的认知，即，通过在两个相互啮合的齿轮之间弯曲连接导体来制作周期式的波状结构，通常会导致连接导体发生损坏：在两个齿轮之间对连接导体进行成形，导致在连接导体的部分区域中发生拉伸，从而会导致以周期性的间距出现连接导体的横截面收缩。由此会出现不同的线路电阻，特别是由于具有收缩的横截面的区域会使线路电阻提高。此外，试验表明，由于连接导体的变形会发生连接导体的损坏，例如在通过齿轮进行加工时会在连接导体中形成棱边和/或压印部位，如发明人的试验表明的那样。
此外，通过齿轮的几何形状确定了通过两个反向运转的齿轮建立的连接导体的周期式结构的周期长度以及幅值。
根据本发明的加工装置避免了这些缺点，其方式是，成形元件相对于止挡元件移动，并由此使设置在成形元件和止挡元件之间的连接导体弯曲。这种加工方式不会导致连接导体发生损坏或者至少只导致明显更小的损坏，并且也不会导致横截面变化或只导致可忽略的横截面变化。
此外，通过选择进给速度或进给路程以及与成形元件和止挡元件之间的移动位移相配合，能够实现改变所加工的连接导体的所述结构的幅值和周期长度，特别是能够可选择地预先规定以及改变幅值和/或周期长度。
由此，由于连接导体的损坏和/或收缩较小，这样就减少了所连接的半导体器件的退化乃至失效。此外，所述加工装置能够灵活地用于要求连接导体的周期式结构具有不同的周期长度和/或幅值的不同的应用场合和不同的半导体器件。同样可以生成具有变化的幅值和/或具有变化的周期长度的连接导体。
根据本发明的用于形成用于半导体器件的连接导体的方法、特别是用于形成周期式结构的方法，具有以下方法步骤：
在方法步骤A中，将连接导体设置在成形单元的止挡元件和成形元件之间。在方法步骤B中，通过使成形元件相对于止挡元件移动来弯曲所述连接导体；在方法步骤C中，使连接导体相对于成形单元运动。
由此实现了前面所述的优点。
有利地，在方法步骤B和方法步骤C之间，沿与方法步骤B相比的相反方向进行成形元件相对于止挡元件的移动。通过在方法步骤C的连接导体相对于成形单元运动之前的成形元件的反向移动，简化了连接导体与成形单元之间的相对运动，因为通过连接导体、成形元件和止挡元件之间的摩擦不发生或仅发生很小的制动作用。特别有利的是，在方法步骤B和方法步骤C之间，使成形元件这样移动，即，在方法步骤C中，在连接导体相对于成形单元运动期间，在连接导体和成形元件之间不发生接触。因此，在连接导体进给之前，成形元件移动到进给位置中，此时，成形元件沿进给方向位于止挡元件的后面，优选相对于止挡元件处于居中的位置。由此，避免了或至少明显减少了在进给期间连接导体和成形元件之间的接触。
有利地，所述成形单元除具有作为第一子止挡元件的所述止挡元件外，还具有至少一个第二子止挡元件，并且所述成形元件除具有作为第一子成形元件的所述成形元件外，还具有至少一个第二子成形元件，所述止挡元件和成形元件设置成：使得连接导体能够设置在第一子止挡元件和第二子止挡元件之间以及第一子成形元件和第二子成形元件之间。
优选这样进行加工，即，通过成形元件的移动，使得连接导体与所述成形元件和止挡元件发生接触，并且由此实现连接导体沿第一弯曲方向的弯曲。接着，进行另一个成形元件的移动，使得连接导体与另一个成形元件和另一个止挡元件发生接触，以实现连接导体沿相反的方向弯曲。
有利地，第一子成形元件和第一子止挡元件设置在连接导体的一侧，而第二子成形元件和第二子止挡元件设置在连接导体相对的一侧。因此，在这种配置结构中，通过第一子成形元件和第二子止挡元件进行沿第一方向的弯曲，并且相应地沿相反方向的弯曲通过第二子成形元件和第一子止挡元件进行。由此，通过循环地重复这种移动连同中间进行的连接导体的进给，能够以简单的方式产生连接导体的周期式结构。
有利地，成形元件移动单元与第一子成形元件和第二子成形元件连接，从而第一子成形元件和第二子成形元件能通过成形元件移动单元相对于第一子止挡元件和第二子止挡元件移动。
通过将第一子成形元件和第二子成形元件设置在共同的成形元件载体上，得到了一种有利的、结构上简单的设计方案。由此能够以简单的方式通过成形元件移动单元实现使第一子成形元件和第二子成形元件同时移动。
这里，对连接导体的加工优选这样进行，即，使成形元件载体沿第一方向移动，以实现沿第一弯曲方向的移位，接着，成形元件载体沿相反方向移动，从而使成形元件和连接导体之间不再存在接触。接着，进行连接导体的进给，此后进行成形元件载体沿相反方向的另一次移动，以实现沿相反方向的弯曲。接下来再次进行成形元件载体沿原始方向的移动，使得成形元件和连接导体之间不存在接触，并且最终再次进行连接导体的进给。通过这些方法步骤的循环序列，可以以简单的方式建立周期式结构。
进给单元优选沿连接导体的进给方向设置在成形单元的上游或下游。特别有利的是，进给单元沿连接导体的进给方向设置在成形单元的上游。由此实现了这样的优点，即，进给单元作用在尚未加工的、通常为直线的连接导体上。此外，不会对连接导体的已加工的结构（这种结构可以通过设置在下游的进给单元实现）产生影响。
成形元件有利地能通过成形元件移动单元沿移动方向移动，所述移动方向与进给方向所成角度的范围为45°C至90°C、优选70°C至90°C、特别是80°C至90°C，优选为90°C。由此对于连接导体的弯曲的条件得到了改进。特别有利的是，成形元件垂直于连接导体的进给方向移动。此外，由此还可以使得所述加工装置具有紧凑的结构。
根据本发明的加工装置的另一个优点在于能简单地实现并行运行：
在一个优选的实施形式中，所述加工装置构造成用于加工多个平行引导的连接导体。因此，成形单元优选具有多个止挡元件和多个成形元件。
特别有利的是，所述加工装置具有多个止挡元件，这些止挡元件优选成排设置，在两个相邻的止挡元件之间分别能够设置一个连接导体。此外，在这个优选的实施形式中，所述加工装置具有多个成形元件，所述成形元件的数量优选对应于止挡元件的数量，并且这些成形元件优选成排设置，特别是所述成形元件平行于所述止挡元件设置，在两个相邻的成形元件之间分别能够设置一个连接导体。
由此可以同时弯曲多个平行设置的连接导体。这里优选所有成形元件沿共同的第一移动方向移动，以实现沿第一弯曲方向弯曲连接导体。接着，优选使得所有成形元件沿第二移动方向移动，所述第二移动方向优选与第一移动方向相反，以实现沿第二弯曲方向使连接导体弯曲，此时优选在两个弯曲过程之间使所有连接导体进行进给。
有利地，在同时加工至少两个平行设置的连接导体时，设置在两个连接导体之间的成形元件用于加工这两个连接导体：通过成形元件朝第一连接导体方向移动，对这个连接导体进行成形，相反，通过成形元件朝另一个连接导体的方向移动，优选通过沿相反方向的移动，实现所述另一个连接导体的成形。由此，在根据本发明的加工装置的一个优选的实施例中，为了对n个连接导体进行并行的成形，优选设有n+1个成形元件。
在一个实施例中，将所述多个成形元件设置在共同的成形元件载体上，所述成形元件载体能通过成形元件移动单元相对于止挡元件移动，由此得到了一种结构上坚固并且节省空间的设计方案。
此外，所述进给单元优选构造成，用于同时使所有连接导体相对于成形单元沿进给方向运动。
所述加工装置优选具有控制单元，所述控制单元与成形元件移动单元和进给单元连接，并且构造成，能够通过所述控制单元有选择地预先规定通过所述加工装置生成的连接导体的周期式结构的幅值和周期长度。
由此可以以简单的方式使所形成的结构与期望的几何要求相适配。
有利地，所述加工装置具有位置检测单元，用于检测半导体器件的接触点。由此，通过这种位置检测单元可以单独地确定相关元件在半导体器件上的位置。这使得可以对半导体器件的加工单独地适配。
特别有利的是，所述加工装置具有前面所述的控制单元，并且所述位置检测单元构造成与所述控制单元配合作用，从而根据位置检测单元的检测数据预先规定通过加工装置生成的连接导体的形状，优选预先规定用于构成所述周期式结构的幅值和/或周期长度和/或偏移。由此，特别是可以基于半导体器件上的接触点变化的位置对缺陷接触进行补偿：这样，在根据本发明的方法的一个优选的实施形式中，可以通过位置检测单元实现检测半导体器件的接触点，并将所述接触点的位置（特别是其间距）与预先给定的数据（特别是预先给定的周期长度和/或幅值）进行比较。也可以将所述间距与预先给定的标准间距进行比较。
如果偏差超过预先给定的容许阈值，则可以对周期长度和/或幅值进行适配调整。为此，优选规定了这样函数，所述函数根据接触点的间距描述周期长度和/或幅值。利用这种函数，此时可以根据通过位置检测单元确定的接触点间距来确定用于相应半导体器件的单独的周期长度和/或幅值。
在通过连接导体连接半导体器件时，除了前面所述的导致接触点沿对应于连接导体的延伸方向的水平方向的间距变化的效应以外，还出现导致竖直偏移的效应，就是说大致垂直于连接导体的延伸方向的偏移：
这样，例如相邻设置的半导体器件可能没有精确地对齐，使得半导体器件不是精确地位于一排中，而是会出现高度偏差，这种高度偏差因此也会导致要接通的接触点的竖直偏移。同样，在半导体器件的制造过程中可能出现缺陷，例如在构成触点时出现误调节，特别是在通过丝网印刷构成触点时出现误调节，从而使得半导体器件本身具有用于电连接的接触点相对于标准的高度偏差。由此，在这些情况下，在一个优选的设计方案中有利的是，通过检测单元分析高度偏差，并且在高度偏差超过预先给定的阈值时，对连接导体的加工进行补偿，使得在对连接导体进行成形时仿效所述高度偏差。这里，特别有利的是，当连接两个相邻的半导体器件时，在半导体器件之间的连接导体的区域内对检测到的高度偏差进行补偿。
因此，如前面所述有利的是，根据位置检测单元的检测数据预先规定通过所述加工装置产生的连接导体的形状，特别是根据位置检测单元的检测数据至少在连接导体的部分区域内预先规定所述周期式结构的幅值、周期长度或竖直偏移，优选用于在半导体器件的接触点的空间位置方面补偿所检测到的偏差。
此外，本发明涉及一种用于接通至少一个半导体器件的半导体接通单元，具有根据本发明的加工装置，特别是根据其一个优选实施例的加工装置，并具有用于将一个或多个连接导体与所述至少一个半导体器件电连接的接通单元，所述接通单元设置在加工装置的下游，从而使得所述加工装置加工的一个或多个连接导体能够通过所述接通装置与所述半导体器件电连接。
所述接通单元优选构造成通过焊接建立电接触。这里，可以采用本身已知的接通单元，所述接通单元具有加热板和/或加热灯，用于加热半导体器件并使焊料熔化。
在另一个有利的实施形式中，所述接通单元构造成通过粘合（利用导电的粘合剂）建立电接触。由此，与焊接过程相比，可以输入较少的热而建立连接。粘合连接也可以降低机械应力。
此外，所述半导体接通单元优选具有用于将用于焊接过程的焊料或用于粘合过程的粘合剂供应到接触点的供应单元和用于将已加工的连接导体引导到半导体器件的导向单元。也可以使用自带焊料的连接导体。由此得到这样的优点，即不必供应焊料。
在根据本发明的方法中，在弯曲连接导体期间，连接导体没有通过进给单元相对于成形单元进行运动。由此避免了连接导体发生损坏，此外，避免出现在同时弯曲和移动时，可能降低弯曲操作的精度的情况。
有利地，在根据本发明的方法中，在方法步骤B中，通过使成形元件相对于止挡元件沿第一移动方向移动来实现弯曲连接导体，而在方法步骤C之后的方法步骤D中，通过使另一个成形元件相对于另一个止挡元件沿第二移动方向移动来实现弯曲连接导体，第一移动方向和第二移动方向不同，优选为相反。如前面已经说明的那样，由此可以以简单的方式制作周期式结构。
有利地，按B－C－D－C顺序多次重复这些方法步骤，以产生周期式结构。这里有利地，在方法步骤B和D中，连接导体没有通过进给单元进行运动，以避免出现损坏并且在弯曲时提高精度。
有利地，根据本发明的方法，检测半导体器件上的识别点（特别是接触点）的位置，并且根据检测数据预先规定所述连接导体的加工的参数，特别优选的是根据位置检测单元的测量数据预先规定用于构成所述周期式结构的幅值和/或周期长度。因此，可以调整在半导体器件的制造中的不精确。
如前面所述，通过成形元件的移动实现弯曲。因此，在弯曲过程中，连接导体优选位于止挡元件和成形元件之间，就是说，止挡元件和成形元件位于连接导体的相对的侧面上。
有利地，连接导体通过进给单元运动的进给方向平行于尚未加工的连接导体的纵向延伸方向。由此，避免了由于进给单元内部可能的摩擦导致连接元件损坏。
在本发明范围内的是，为了加工连接导体，位置固定地设置所述连接导体，并且通过进给单元使成形单元相对于位置固定的连接导体运动。由此，在这种有利的设计方案中，可以进行顺序的加工，其方式是，交替地加工一个或多个平行设置的连接导体，此时，连接导体是位置固定的，接着将经加工的连接导体供应给一个或多个半导体器件，以建立连接，特别是建立电连接。
有利地，连接导体首先在第一区域中成形，以与第一半导体器件连接。接着，将该半导体器件设置在这个成形的区域上并与连接导体机械连接和电连接。接着，加工另外的尚未成形的连接导体，并且此后使其与另一个半导体器件机械连接和电连接。由此得到这样的优点，即，连接过程顺序地进行，并且不必对于所有要与连接导体连接的半导体器件同时进行所述连接过程。
在一个有利的备选实施例中，首先使各连接导体完整地成形，并且接着将半导体器件定位在所述连接导体上，并且进行机械连接和电连接。
在加工装置的一个有利的实施例中，成形单元位置是固定的，而连接导体通过进给单元运动。由此得到这样的优点，即，可以省去使成形单元运动的复杂的部件。
根据本发明的加工装置和根据本发明的方法原则上适于给任意长度的连接导体建立结构、特别是周期式结构。所述加工装置有利地具有至少一个限制元件，所述限制元件设置在成形单元的下游。所述限制元件优选构造成壁部、特别优选构造成板条，并且设置成，使得避免或至少减少所加工的连接导体沿弯曲方向的运动。特别是在加工装置的这个有利的构成方案中，为了加工多个平行的连接导体，优选在成形单元下游设置多个平行设置的限制元件。
由此，通过一个或多个如前面所述的限制元件，还能在通过进给单元使未加工的连接导体进给期间，确保已加工的连接导体沿进给方向进给。
所述限制元件优选相互间隔开间距，所述间距至少相当于连接导体所产生的结构的最大总幅值。如下面还将说明的那样，有利地，半导体器件的接触点的竖直偏移可以通过连接导体的形状来补偿。因此，有利地，限制元件具有这样的间距，所述间距至少等于所述总幅值与可选地要通过连接导体的形状补偿的预先给定的最大竖直偏移的和。
有利地，所述加工装置具有分离单元，所述分离单元具有分离刀具，特别是切割刀具，以分割已加工的连接导体。所述分离单元设置在成形单元的下游，并且特别优选设置在限制元件的下游。在加工装置用于加工多个平行设置的连接导体的构成方案中，分离单元优选具有用于每个连接导体的分离刀具。
本发明特别适于在连接导体上形成周期式结构，特别是矩形的、特别是具有倾斜侧边的矩形的结构，波形、正弦形、三角形或锯齿形的结构，或者至少近似地构成这种周期式结构形状。
优选地，成形元件的形状和/或成形元件和止挡元件的水平间距（即沿连接导体的延伸方向的间距）与通过成形产生的连接导体的形状相适配。
成形元件优选具有圆形的或至少倒圆的形状，以降低损伤连接导体的风险。同样的情况也适用于止挡元件。
有利地，成形元件沿进给方向具有这样的长度，所述长度小于要制造的周期式结构的一半周期长度。
有利地，使用柱形的成形元件，其柱形轴线垂直于进给方向设置。特别是使用具有圆形或椭圆形横截面的柱形成形元件是有利的。也在本发明的范围内的是，使用具有其他横截面、特别是优选具有倒圆棱边的矩形横截面的柱形成形元件。
下面参考实施例和附图说明其他有利的特征和优选实施例。其中：
图1示出了根据本发明的加工装置的第一实施例的侧视图；
图2示出了图1的第一实施例的俯视图；
图3示出了根据本发明的带有可移动的成形单元的加工装置的第二实施例的俯视图；
图4示出已加工的连接导体用于电串联接通两侧的太阳能电池的应用示例；
图5示出已加工的连接导体用于电串联背面触点太阳能电池的应用示例；
图6示出用于说明针对不同的电池间距对周期长度进行适配调整的应用示例；
图7示出用于说明针对不同的接触点间距对周期长度进行适配调整的实施例；以及
图8示出用于说明针对竖直偏移对连接导体的形状进行适配调整的实施例。
在附图中，相同的附图标记代表相同或等同的元件。
在图1中示出了根据本发明的加工装置的第一实施例的侧视图。所述加工装置构造成用于对多个平行设置的用于半导体器件的连接导体进行成形。在本公开中，光伏太阳能电池作为用于通过连接导体连接的半导体器件。同样可以使用其他半导体器件，特别是大面积的半导体器件，例如OLED。
在图2中用从上面的俯视图示出加工装置。下面参考图1和图2说明其他细节：
加工装置具有成形单元1，用于对平行设置的连接导体2进行成形。
此外，所述加工装置还具有进给单元3，本公开中，所述进给单元3包括两个马达驱动的、反向转动的辊子3a和3b。通过所述进给单元3，连接导体2被同时地沿平行于连接导体的纵向延伸的进给方向V向成形单元1供应，并且由此使连接导体和成形单元沿进给方向相对于彼此运动。由此，在本公开实施例中，成形单元构造成位置固定的，而通过进给单元使连接导体相对于成形单元运动。
成形单元1具有多个止挡元件4和多个成形元件5。止挡元件4和成形元件5分别成排设置在，两排相互平行并且垂直于进给方向V延伸。为了清楚起见，在图2中，成排设置的多个止挡元件中的仅第一个止挡元件和最后一个止挡元件标注了附图标记4。同样的情况也适用于成排设置的成形元件5。
所有成形元件5都设置在一个共同的成形元件载体6上。在根据图2的从上面观察的俯视图中，成形元件载体6位于连接导体2的下方。
通过马达驱动的成形元件移动单元，使得成形元件载体6以及由此还有成形元件5沿第一移动方向A或与第一移动方向相反的第二移动方向B（见图2）移动。
由此，通过所述成形元件移动单元，成形元件5能相对于止挡元件4移动，移动方向（A、D）垂直于进给方向V，就是说成90°的角度。
如果现在使成形元件载体6移动，则每个连接导体2都与一个成形元件5和一个止挡元件4发生接触，并且进行连接导体的弯曲。根据所选择的移动方向A或B，在弯曲过程中也相应地改变弯曲方向。
如图2中所示，连接导体由此分别设置在两个止挡元件4和两个成形元件5之间。
所述加工装置因此构造成用于平行地加工六个连接导体2，并且为此具有七个成形元件5。对于常见的应用场合，在制造太阳能电池模块时，加工更多数量的平行连接导体是合理的，特别是加工在十至五十个范围内的平行的连接导体。
进给单元3设置在成形单元1的上游。由此确保了无故障的进给，因为进给单元的辊子3a和3b作用在直线的、未加工的连接导体上。此外，以这种方式避免了由于进给单元3改变已加工的连接导体的形状。
在进给单元3的上游设置附加的导向元件7，所述导向元件同样成排布置，并与止挡元件4的排平行。所述导向元件7在将连接导体供应给进给单元时实现了精确的定位。
成形单元1的下游设置加工装置的多个限制元件。所述限制元件8构造成板条并且相互平行且平行于进给方向V设置，从而如图2所示，每个经加工的连接导体2在两侧由限制元件包围，就是说，在移动方向A上以及在移动方向B上都设有一个限制元件。由此对于数量为n的连接导体设有n＋1个限制元件8。
限制元件8使得在弯曲过程期间，连接导体已经加工的区域的位置沿弯曲方向不发生改变或仅发生很小的改变。
此外，加工装置具有分离装置9，所述分离装置具有切割刀具9a和9b。由此可以通过所述分离装置9对已加工的连接导体2进行分离。
在图1和2中还示出了接通单元10，所述接通单元具有加热板11和构造成焊接灯12的焊接装置。在这种情况下，半导体器件13构造为光伏太阳能电池设置在加热板11和焊接灯12之间。
如下面详细说明的那样，为了串联两个相邻的太阳能电池，连接导体在一个太阳能电池中设置在背面，并接着在相邻的太阳能电池中设置在正面，并且分别通过供应焊料和利用加热板11和焊接灯12进行加热而与相应的太阳能电池机械连接且电连接。
接通单元10和前面说明的加工装置由此构成用于接通半导体器件的半导体接通单元。
成形元件5具有横截面为圆形的柱形形状，圆柱轴线在图2中垂直于图平面。止挡元件4具有近似于长方体的形状，但棱边是倒圆的，以避免损伤连接导体。
如图2所示，利用所述加工装置能够建立波状的周期式结构：
在根据本发明的方法的一个实施例中，在方法步骤A中进行的是，将连接导体2设置在成形单元1的止挡元件4和成形元件5之间。在方法步骤B中进行的是，通过使成形元件5沿移动方向A相对于止挡元件4移动而弯曲连接导体2。
接着进行的是，通过沿移动方向B使成形元件5移动返回，从而使得成形元件5沿进给方向V居中地或至少大致居中地设置在止挡元件4后面。因此，在成形元件5的这个进给位置中，成形元件5和连接导体2之间不存在接触。在方法步骤C中进行的是，通过进给单元3使连接导体沿进给方向V运动。在方法步骤D中进行的是，使成形元件5沿移动方向B移动，由此使连接导体2沿相反的方向弯曲。接着进行的是，使成形元件5沿移动方向A移动返回，以如前面所述和如图2所示到达进给位置。方法步骤的这个序列循环地重复，从而使连接导体2得到在图2中示出的周期式结构。
在图3中示出根据本发明的加工装置的第二实施例。为了避免重复，下面仅说明与根据图1的加工装置的主要区别：根据图3的加工装置具有进给单元3'，所述进给单元构造成能由马达驱动沿方向V移动的支撑件。在进给单元3'上设置有止挡元件4、成形元件移动单元、带有成形元件5的成形元件载体6、限制元件8以及切割刀具9a和9b。连接导体固定在支架14上。因此，在这个实施例中，连接导体2是位置固定的，相反，止挡元件4、成形元件移动单元以及带有成形元件5的成形元件载体6在弯曲过程之间沿方向V运动。
在图4中示出利用在图1和图2中示出的加工装置制造的连接导体来串联半导体器件13的应用。这里，分图a示出了从上面观察的俯视图，而分图b示出的侧视图，半导体器件13构造成连接导体2在两侧接通的光伏太阳能电池，分图a中在正面交替地示出。每个半导体器件13还与相邻的半导体器件在其背面接通，以构成串联电路。由此在根据分图b的侧视图中，连接导体2从半导体器件13的正面延伸到相邻的半导体器件的背面。
在图5中示出背面触点太阳能电池的连接。在这个实施例中，半导体器件13构造成背面触点太阳能电池。在这种太阳能电池中，用于接通太阳能电池的金属结构以及n极、以及p极位于背面上。由此可以不必将连接导体从正面引导到背面而连接相邻的太阳能电池。同样也可以使用具有互换的n极和p极的太阳能电池。
因此，背面触点太阳能电池在背面上以交替的序列具有p型接触结构和n型接触结构。相应地，可以将连接导体分成两组：
如图5a所示，两个相邻的太阳能电池以交替地A组连接导体和B组连接导体进行电连接。在所示示例中，根据在图5a中示出的从下面观察的俯视图，A组连接导体将左边的太阳能电池的n接触元件与中间的太阳能电池的p接触元件连接。因此，中间的太阳能电池相对于左边的（并且也相对于右边的）太阳能电池转过180°，从而存在相反交替的n接触元件和p接触元件的序列。因此B组连接导体2实现将中间的太阳能电池的n型连接元件与右边的太阳能电池的p型连接元件连接。
图5b示出通过连接导体2连接的这三个背面触点太阳能电池的侧视图。
在图6、图7和图8中用圆形示出构造成背面触点太阳能电池的半导体器件13的接触点。在这些接触点上，应实现与连接导体2的机械连接和电连接。为了清楚起见，这里仅在右边的太阳能电池中分别标注了四个接触点14。
在图6中示出根据本发明的装置和根据本发明的方法的一个实施例用于针对不同的电池间距适配调整连接导体的周期长度的应用：在此可以使用根据图1的加工装置，此外，所述加工装置还具有控制单元，所述控制单元与进给单元3和用于使成形元件载体6移动的成形元件移动单元连接。通过所述控制单元能够预先规定连接导体所产生的周期式结构的周期长度和幅值。如在图6中在分图a中示出的那样，在本公开中，在设置同样构造成背面触点电池的半导体器件13时，可能出现不同的电池间距。在本公开中，例如，中间的电池和右边的电池之间的电池间距ZA相对于左边的电池和中间的电池之间的电池间距增加。如在图6中在分图a中示出的那样，恒定的周期长度和存在在左边的电池和中间的电池之间的正确电池间距，使得能正确地接通所有接触点（用圆形示出）。但在电池间距ZA增加时，接触点相对于周期式结构发生移动，只要间距变化不是周期式结构的一半周期长度的整数倍。在图6a所示示例中，在右边示出的半导体器件13的接触点没有电接通或者仅不充分地电接通。
因此，在根据本发明的方法的这个实施例中，半导体器件13的边缘作为识别点被检测。备选地，也可以替代边缘使用其他位置上的标记点，例如接触点、特别是接触盘、对齐标志（Alignierungsmarker）、特别是用于前面的丝网印刷过程的对齐标志或者专门为了这种检测而设置在半导体器件上的标志。
通过控制单元进行检查，以确定识别点的间距是否等于预先规定的值，从而以恒定的周期长度实现正确地接通所述接触点14。但如果半导体器件13之间的间距与预先给定的标准值存在偏差，则控制单元计算发生偏差的周期长度，以补偿间距ZA中的偏差。本公开实施例中，这种有偏差的周期长度在制作用于将中间的半导体器件13和右边的半导体器件13连接的连接导体时，用作平均周期。如图6b中所示，将中间的半导体器件13与右边的半导体器件13连接的连接导体2，在这两个半导体器件之间的空隙中具有增加的周期长度。这种增加的周期长度用P'标注。
因此，在根据本发明的方法的这个实施例中，以识别点检测半导体器件13之间的间距，在存在偏差时，可以这样来控制进给单元3和成形元件移动单元：使得相关的连接导体2的改变的周期长度P'大致居中地在两个相邻的半导体器件的最靠外的接触点14之间，以补偿半导体器件的间距上的差别。
这里，这种检测可以通过拍摄平面图像的照相机、特别是CCD相机以及图像分析单元来进行。例如这些元件可以集成在图1中的焊接灯12的位置处。这种图像拍摄也可以集成在其他用于成排地布置半导体器件的装置中、特别是用于建立用于太阳能电池模块的串的装置中，以检测识别点的空间位置。
在图7中示出另外两个实施例，其中，根据所检测到的识别点对连接导体的周期式结构的周期长度进行适配调整。
在图7a中示出一个示例，其中，检测相应的第一接触点14到所属的边缘的边缘距离RA。由此，如前面所述，通过CCD相机检测边缘的位置和下一个接触点14的位置，并由此确定所述距离。如果这个距离与预先给定的标准距离存在偏差，则如针对图6说明的那样，在位于两个相邻的构造成背面触点太阳能电池的半导体器件13之间的区域中，对连接导体2的周期长度进行适配调整，以补偿与标准间距的偏差。如图7a中所示，在保护结构（Protektion）中在位于右边的太阳能电池F中出现故障，所述故障导致所有接触点14向右移动，从而相应的第一接触点14与太阳能电池F的左边缘的距离RA大于对应标准的距离（见左边或中间的太阳能电池）。相应地，相关连接导体2在中间的太阳能电池和右边的太阳能电池之间的区域中的周期长度（见附图标记P'）增大，从而通过连接导体2实现了正确地接通接触点14。
在图7b中示出一个示例，其中，n接触结构相互之间的间距与p接触结构相互之间的间距不同：
如前面已经说明的那样，构造成背面触点太阳能电池的半导体器件13具有成排设置的接触元件14（用圆形示出）。如示例示出的那样，在左边的太阳能电池的上面一排具有n接触结构。相应地，位于下面的一排具有p接触结构。这种成排交替的布置形式在所有示出为背面触点太阳能电池的附图中都存在。但如同样已经说明的那样，中间的太阳能电池转过180°C，使得这里上面一排具有p型接触结构，并且位于其下面的一排具有n型接触结构，这里这些排的接触结构交替变换地延续下去。
在这个示例中，与p型接触结构相比，n型接触结构相互间具有更大的间距。这样，例如，连接导体2a将中间太阳能电池的n型接触点（具有较大的间距）与右边的太阳能电池的p型接触点（具有较小的间距）连接。连接导体2b将左边的太阳能电池的n型接触点（具有较大的间距）与中间的太阳能电池的p型接触点（具有较小的间距）连接。
因此，连接导体2构造成，使得大致连接导体2的一半预先给定一个较大的周期长度，这种周期长度相当于n型接触结构的间距的两倍。相应地，对于剩余的连接导体，预先规定了较小的周期长度，该周期长度相当于p型接触结构的间距的两倍。因此，在根据本发明的方法的这个实施例中，通过控制单元给连接导体规定一系列周期长度（本公开中为两个周期长度）以及规定了总长度或周期的个数，随后实现更换到下一个规定的周期。
在图8中示出根据本发明的装置和根据本发明的方法的一个实施例用于针对半导体器件13的接触元件14的竖直偏移对连接导体的形状进行适配调整的应用：
对此，也可以使用根据图1的加工装置，在这种情况下，限制元件8相互间的间距是最大期望的总幅值与预先给定的、能被补偿的竖直偏移的最大值相加的和。如已经针对图6和图7说明的那样，通过检测单元检测接触元件14的位置。如图8所示，在这个实施例中，存在设置在右边的有缺陷的太阳能电池F，在这个太阳能电池中，接触元件14的水平排相对于根据左边的太阳能电池和中间的太阳能电池的标准向下移动。因此，存在竖直偏移V，通过位置检测单元确定这个偏移。控制单元对用于连接中间的太阳能电池和右边的太阳能电池的连接导体的成形进行修正，使得在中间的太阳能电池的边缘接触元件与右边的太阳能电池的边缘接触元件之间的区域对应的区域VA中，实现对偏移V的补偿，如图8中示出的那样。
前面的说明，特别是对图6、图7和图8的说明示出识别点的有利的应用，用于检测：
-两个相邻的半导体器件之间的间距，
-半导体器件的接触点到边缘的距离、特别是接触点到该半导体器件的最近的边缘的距离，
-半导体器件的两个接触点之间的间距，和/或
-接触点的竖直偏移，特别是两个相邻的半导体器件的接触点的竖直偏移。
所检测到的间距或偏移优选与预先给定的标准进行比较，并且在存在偏差时，对连接导体所形成的周期式结构的一个或多个周期长度进行适配调整，以补偿所述偏差。由于也可能出现多个前面所述的偏差，特别有利的是，检测多个间距、优选检测所有前面所述的间距，并且必要时通过改变一个或多个周期长度来补偿偏差。

Claims (20)

1.一种用于形成用于半导体器件的连接导体的加工装置，具体为用于形成周期式结构的加工装置，
所述加工装置具有用于使至少一个连接导体成形的成形单元（1），其特征在于，
所述加工装置具有构造成使得连接导体（2）和成形单元（1）沿进给方向相对于彼此运动的进给单元（3），所述成形单元（1）具有至少一个止挡元件（4）、至少一个能够相对于所述止挡元件（4）移动的成形元件（5）和用于使所述成形元件（5）相对于所述止挡元件（4）移动的成形元件移动单元，所述成形元件（5）沿所述进给方向位于所述止挡元件（4）之后，所述成形元件（5）、所述止挡元件（4）和所述成形元件移动单元构造成相互配合作用，使得能够通过所述成形元件移动单元使所述成形元件移动，从而使所述连接导体（2）的两侧分别与所述成形元件和所述止挡元件接触，以在所述止挡元件（4）和所述成形元件（5）之间弯曲，
所述成形单元（1）除具有作为第一子止挡元件的所述止挡元件（4）外，还具有至少一个第二子止挡元件，并且所述成形单元（1）除具有作为第一子成形元件的所述成形元件（5）外，还具有至少一个第二子成形元件，其中，所述连接导体（2）能够设置在所述第一子止挡元件和所述第二子止挡元件之间以及所述连接导体（2）能够设置在所述第一子成形元件和所述第二子成形元件之间，
所述第一子成形元件和所述第二子成形元件能够通过所述成形元件移动单元相对于所述第一子止挡元件和所述第二子止挡元件移动，从而通过所述第一子成形元件的移动，来使所述连接导体（2）沿第一弯曲方向弯曲，而通过所述第二子成形元件的移动，来使所述连接导体（2）沿第二弯曲方向弯曲，所述第一弯曲方向和所述第二弯曲方向不同，
所述第一子成形元件和所述第二子成形元件设置在共同的成形元件载体（6）上。
2.根据权利要求1所述加工装置，其特征在于，所述成形元件（5）相对于所述止挡元件（4）处于居中的位置。
3.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，所述第一弯曲方向和所述第二弯曲方向相反。
4.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，
所述成形单元（1）的所述进给单元（3）沿所述连接导体的所述进给方向设置在所述成形单元（1）的上游或下游。
5.根据权利要求中1所述的加工装置，其特征在于，
所述成形元件（5）能够通过所述成形元件移动单元沿移动方向移动，所述移动方向与所述进给方向所成角度的范围为45°至90°。
6.根据权利要求5所述的加工装置，其特征在于，所述移动方向与所述进给方向所成角度的范围为70°至90°。
7.根据权利要求6所述的加工装置，其特征在于，所述移动方向与所述进给方向所成角度的范围为80°至90°。
8.根据权利要求7所述的加工装置，其特征在于，所述移动方向与所述进给方向所成角度为90°。
9.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，
所述加工装置构造成用于加工多个被平行引导的连接导体（2），具体地，
所述加工装置具有多个成排设置的止挡元件（4），在两个相邻的所述止挡元件（4）之间分别能够设置一个所述连接导体（2），并且
所述加工装置具有多个成形元件（5），所述成形元件的数量对应于所述止挡元件（4）的数量，并且所述成形元件成排设置，具体地，所述成形元件平行于所述止挡元件（4）设置，在两个相邻的所述成形元件（5）之间分别能够设置一个连接导体（2），具体地，
所述多个成形元件（5）设置在共同的成形元件载体（6）上，所述成形元件载体能够通过所述成形元件移动单元相对于所述止挡元件（4）移动。
10.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，
所述加工装置具有与所述成形元件移动单元和所述进给单元连接的控制单元，所述控制单元构造成：能够通过所述控制单元有选择地预先规定通过所述加工装置生成的连接导体的周期式结构的幅值和周期长度。
11.根据权利要求10所述的加工装置，其特征在于，
所述加工装置具有用于检测半导体器件的接触点的位置检测单元，所述位置检测单元构造成与所述控制单元配合作用，从而根据所述位置检测单元的检测数据预先规定通过所述加工装置生成的所述连接导体的形状，具体地，能够根据所述位置检测单元的所述检测数据预先规定所述周期式结构的幅值和/或周期长度和/或偏移。
12.一种用于接通半导体器件的半导体接通单元（10），具有根据权利要求1-11中任一项所述的加工装置和用于将一个或多个连接导体（2）与所述半导体器件（13）机械连接和电连接的接通单元（10），其中，所述接通单元（10）设置在所述加工装置的下游，使得通过所述加工装置加工的一个或多个连接导体（2）能够与所述半导体器件（13）机械连接和电连接。
13.一种用于形成用于半导体器件的连接导体的方法，具体为用于形成周期式结构的方法，
所述方法包括以下方法步骤：
A）将连接导体设置在成形单元（1）的止挡元件（4）和成形元件（5）之间，且在所述连接导体的进给方向上，所述成形元件（5）设置在所述止挡元件（4）的下游；
B）通过使所述成形元件相对于所述止挡元件（4）沿第一移动方向移动，来使所述连接导体的两侧分别与所述成形元件（5）和所述止挡元件（4）接触，以弯曲所述连接导体；
C）使所述连接导体相对于所述成形单元（1）沿所述进给方向运动，其中，使所述成形元件（5）在所述连接导体进给之前移动到进给位置，使得所述成形元件（5）沿所述进给方向位于所述止挡元件（4）之后；以及
D）通过使另一个成形元件相对于另一个止挡元件（4）沿第二移动方向移动来实现弯曲所述连接导体，所述第一移动方向和所述第二移动方向不同。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述步骤C），使所述成形元件（5）在所述连接导体进给之前移动到进给位置，使得所述成形元件（5）相对于所述止挡元件（4）处于居中的位置。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，
在所述弯曲所述连接导体期间，所述连接导体相对于所述成形单元（1）只进行微小的移动。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，
在所述弯曲所述连接导体期间，所述连接导体相对于所述成形单元（1）不移动。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一移动方向和所述第二移动方向相反。
18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，
按B－C－D－C顺序多次重复这些方法步骤，具体地，在方法步骤B和方法步骤D中，所述连接导体相对于所述成形单元（1）不移动。
19.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，
检测半导体器件上的识别点的位置，并且根据检测数据预先规定用于加工所述连接导体的参数，具体地，根据位置检测单元的检测数据来预先规定通过变形生成的连接导体的形状。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，根据位置检测单元的测量数据预先规定用于形成所述周期式结构的幅值和/或周期长度和/或偏移。
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