CN202412866U - 光伏玻璃覆铜箔线路板真空压合机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光伏玻璃覆铜箔线路板真空压合机，属于机械装备制造技术领域，其主要技术特点是在热压主机的框架体的顶部连接设有悬挂式平衡机构，将整机不可能达到的综合位置精度提高到±0.030mm/m。在热压板内部的设置的热油孔道设计，使其温度均匀度从±3℃提高到±1℃。在热媒循环控制系统上新设计有冷却控温系统，加热板的热油通道外部采用双进单出的方式，内部采用双通道的形式，使得降温曲线控制平滑、零冲击。本实用新型结构简单，精度高，工作可靠。具有运行费用低廉，压力均匀，生产成品率高，对于无延伸性、弯曲性差、脆性基板材料线路板均匀性要比较高，冷却速度非常平稳，生产出的玻璃表面非常光滑。

Description

光伏玻璃覆铜箔线路板真空压合机

一、技术领域

本实用新型是涉及光伏玻璃覆铜箔线路板、陶瓷基板、脆性基材线路板生产工艺用压合设备，是一种在既定温度、压力、真空条件下，采用微机自动在线控制加工，生产太阳能发电所用的新型覆铜箔线路板的真空压合装备。具体的说是一种光伏玻璃覆铜箔线路板真空压合机，属于机械装备制造技术领域。

二、背景技术

太阳能发电是一种无污染的洁净绿色能源，低碳社会的到来大大地促进了光伏发电技术的发展。随着科学技术的不断进步，光伏发电对人类可持续发展提供了必要的条件。

光伏玻璃覆铜箔线路板是目前新一代光伏发电最基础的元器件。由于玻璃具有耐腐蚀、高透过率(90％)、成本相对低等特点和优势，第三代光伏发电技术把其作为背板与电池片有效的串并联，使得形成兆瓦极发电站将成为可能。

把玻璃、连接片及形成电路的铜箔牢固的连接在一起，就是说必须把铜箔、玻璃、粘结片在一定的温度、压力和真空条件下粘接为一体，并满足其电气参数要求和机械参数要求。为此，需要有专用的压合设备为第三代光伏发电技术提供装备支持。

目前我国已有的压制线路板、绝缘材料的层压板及覆铜板所生产的产品基板材料构成：是金属、树脂片、纤维布、纸板和有一定延伸率和有一定弯曲度的材料为线路板的基板材料。但是，光伏玻璃基材有着无延伸性，弯曲性差，脆性极大等特点。因此，现有压合技术及设备不适合于光伏玻璃基板的层压制造。

详细而言，现有的压合设备存在以下不足：①国内设备的整机精度相对较低，如平面度、平行度整机要求±0.20mm/m，而光伏玻璃覆铜线路板压机要求整机±0.03mm/m，现有的设备无法达到此要求。而国外目前也无同类机器参照。②现有压合机的温度均匀性相对较低，大都在±3℃左右。而玻璃覆铜线路板，因为有很高的透光性，若温度误差大，造成压成的板材表面色差较大，反映表面质量影响明显，同时，将明显降低剥离强度，这对高可靠度、高安全性的光伏产业而言，将是致命的。所以，要求温度均匀性要在±1℃以内，由此对热板内部加热通道设计严格。③热板降温要求。现有压合机大都采取水冷式冷却，冷却速度没有严格要求，一般采取平均值，对一般基材线路板影响不大。若光伏玻璃基板冷却速度不加比例式控制，急速冷却会造成玻璃基板变性严重甚至炸裂的情况。④现有的压合机，其抽真空度大都只能满足60torr，由于玻璃表面光滑，若连接片在压合时把空气和分解的气体不能及时排出，则会造成粘接不牢固，导致存在气泡、影响产品质量等缺陷。所以，其要求真空度相对要求较高，必须达到20torr以下。现有设备无法满足此要求。⑤现有压合设备全部采用下顶式和上顶梁固定式，生产产品时只能靠死压硬挤，而玻璃基板的零塑性和大的脆性将不允许这种受力状态，否则将导致压制时的大量碎裂。⑥现有压合设备的压力控制精度不足，只能达到±2kgf/cm²的控制要求，液压控制阀均属于开关型，不适合玻璃基板压力控制精度±1kgf/cm²的控制要求。

三、实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有压合设备在压制光伏玻璃覆铜箔线路板的整机精度低，压力不均匀，热板温度误差大，加工产品时真空度相对较低，从而为光伏玻璃及脆性材料、覆铜箔线路板材料生产、冲击大等提供一种新的装备。

为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是：

一种光伏玻璃覆铜箔线路板真空压合机，它是由热压主机、热媒循环控制系统、真空系统、液压动力单元和电气控制系统组成。热压主机是在框架体内的下端设有压力油缸，在压力油缸顶部连接有下顶板，在热压主机的框架体顶部活动连接设置有悬挂式平衡机构；在框架体内对称设有支架，在支架上设有滑槽，在滑槽上设置有一组加热板，加热板与第二活动板之间设有隔热板，四角通过螺钉相连接，加热板通过管子与热媒循环控制系统相连接；真空压合室由侧门和前门及后门闭合后密封形成真空结构；在真空压合室内设有热油管路系统和加热板；悬挂式平衡机构设置在热压主机框架体的顶端；悬挂式平衡机构由固定板、第一活动板、第二活动板、加热板、挂板、隔热板组成，固定板用螺钉固定于框架体上，第一活动板通过两侧四块挂板与固定板相活动连接；在另外两侧也通过四块挂板将第一活动板与第二活动板活动连接，可旋转一定的角度；加热板内设有热油通道和冷油通道，加热板的热油通道外部采用双进单出的方式，内部采用双通道的形式；在热媒循环控制系统与加热板管连接之间设有冷热开关；侧门、后门与框架体上在各门内设有密封条；前门与框架体通过左右导轨相活动连接，压紧气缸与真空压合室通过压力油管相连接。

悬挂式平衡机构通过固定板在与第一活动板的接触面上有两条燕尾槽状的凹槽，第一活动板的一面有两条半圆柱状凸模，凹凸面线接触，另一面有两条燕尾槽状的凹槽，与第二活动板上的两条半圆柱状凸模接触。

液压动力单元、热媒循环控制系统、真空系统、悬挂式平衡机构及真空压合室由可视仪器仪表及电子电路完成对制品压力、温度和真空的自动控制。

本实用新型与现有技术相比所具有的优点是：结构简单，精度高，工作可靠。具有运行费用低廉，压力均匀，生产成品率高，对于无延伸性、弯曲性差、脆性基板材料线路板均匀性要比较高，冷却速度非常平稳，生产出的玻璃表面非常光滑。在框架体顶部活动连接悬挂式平衡机构，将整机不可能达到的综合位置精度提高到±0.030mm/m。热压板内部的热油孔道经过优化设计，使其温度均匀度从±3℃提高到±1℃。在热媒循环控制系统上新设计有冷却控温系统，使得降温曲线控制平滑、零冲击。柔性机架的设计和采用具有自锁、补偿功能的密封元件，使机器在加热、加压阶段的变形得以充分补偿，极大提高了静、动态的密封性能。油缸主密封采用组合密封元件，液压动力单元采用伺服控制单元。保证控制的实时性、宽范围、高响应和控制精度。

四、附图说明

附图1是本实用新型一种实施例结构示意图；

附图2是本实用新型附图1中热压主机的左视图；

附图3是本实用新型附图1中悬挂式平衡机构(6)放大示意图；

附图4是本实用新型附图3的左视示意图。

附图中：1.液压动力单元、2.压力油缸、3.下顶板、4.加热板、5.热媒循环控制系统、6.悬挂式平衡机构、7.真空室压合室、8.框架体、9.真空系统、10.前门、11.侧门、12.后门、13.压紧气缸、14.热油管路系统、15.固定板、16.第一活动板、17.第二活动板、18.挂板、19.隔热板。

五、具体实施方式

现结合附图对本实用新型做进一步详细说明：

一种光伏玻璃覆铜箔线路板真空压合机，它是由热压主机、热媒循环控制系统5、真空系统9、液压动力单元1和电气控制系统组成。热压主机是在框架体8内的下端设有压力油缸2，在压力油缸2顶部连接有下顶板3，在框架体8内的上端活动连接设有悬挂式平衡机构6；在框架体8内对称设有支架，在支架上设有滑槽，在滑槽上设置有一组加热板4，加热板4通过管路与热媒循环控制系统5相连接；真空压合室7由左右设置的侧门11和前门10及后门12闭合后密封形成真空室；在真空压合室7内设有热油管路系统14和加热板4；在压力油缸2作用下，所述的加热板4可沿框架体8内侧导向装置上下移动及对各真空空间内的产品加压和卸压；悬挂式平衡机构6设在热压主机框架体8的顶端，它可依据制品、全部的加热板4、下顶板3的平面度及平行度调整整机的综合平面度及平行度精度，也即压力自平衡；悬挂式平衡机构6由固定板15、第一活动板16、第二活动板17、加热板4、挂板18、隔热板19组成；加热板4内设有热油通道和冷油通道，并独立设置，保证对工件加热或降温时的温度均匀性要求；液压动力单元1与压力油缸2连接并为其提供稳定的可精密控制的压力油、维系机器压力的提供；真空系统9与真空压合室7相通提供所需真空度要求；侧门11、后门12固定设置在框架体8上，正常工况条件下不打开(在维修时可手动打开)；在各门内设有密封条进行密封，以便为真空形成提供条件；前门10与框架体8通过上部导轨相活动连接，由压紧气缸13推动，与推料架紧密贴合形成密封。

在框架体8的顶部设有悬挂式平衡机构6，用以调整补偿由制品、加热板4、下顶板3的平面度及平行度所造成的误差积累，以提高压合机的综合位置精度，满足对光伏玻璃基板压制的精度要求。其通过将传统的面接触低副运动副改为线接触的高副运动副，使得该机构具有自动化调整。补偿制造误差以提高整机位置精度的特殊功能，同时，采用优化设计运动高副的截面曲线、采用Cr钢材料和热处理，使得该机构可承受巨大的压合闭模力。这种结构，将保证每层热压板4之间的玻璃基板得到均匀的压力，不会偏载而出现玻璃的脆裂现象，成品率因之而极大提高，便于工业化生产。

热压板4内部的热油孔通道经过优化设计，保证其温度场的一致性。通过油道结构和尺寸控制热油和热压板的换热功率，实现热板散热和供热的平衡。同时，在框架体8两侧的热油管路系统的合理布置，满足其热油传输的一致性。该方案可以将热压板的温度均匀度从±3℃提高到±1℃。

在热媒循环控制系统5上新设计有冷却控温系统，通过增加相应控制元件实现降温的程序控制。加之上述新技术的应用，使得降温曲线控制平滑、零冲击。完全满足玻璃基板的层压的工艺要求。

压合机的密封结构采用新型结构，包括柔性机架的设计、采用具有自锁功能和补偿功能的密封元件等新技术方案，均可使机器在加热、加压阶段机架的变形得以充分补偿，极大提高了压合机的静、动态密封性能。满足真空度20Torr的要求。

压力油缸2主密封采用组合密封元件，实现零泄漏。液压动力单元1采用伺服控制单元。上述两项技术保证控制的实时性、宽范围、高响应和控制精度。压力控制精度满足±1kgf/c m²的控制要求

在液压动力单元1、热媒循环控制系统5、真空系统9、悬挂式平衡机构6及真空压合室7的相互作用下，完成对压力、温度和真空的控制，实现对光伏玻璃覆铜箔线路板的合格压制。

对光伏玻璃或其它脆性基板覆铜箔线路板的压制，对真空压合机整机精度、压力平稳性要求及热板平整度要求等是现有压机无法达到的。特别是压力平稳性和整机平面度、平行度以现有压机设备的结构是无法达到的±0.030mm/m，因为脆性基材难以压缩，硬度高，脆性大，加热板稍有不平，就会造成产品炸裂。

新型光伏用玻璃基板是用玻璃和中间的连接片及覆铜箔通过一定的温度、压力紧紧粘贴在一起的，而中间的连接片在压制过程中会产生一定的挥发性气体，这就需要把这些气体抽出达到一定的真空度，而现有的压合机真空度只能达到93％-95％，但光伏玻璃覆铜线路板真空压合机要求98％以上的真空度；光伏玻璃覆铜线路板真空压合机的加热板，采用常规材料而无法保证其机械性能，经常会产生变形，不能保证产品的平行度为±0.030mm/m要求；现有压合机中的压力油控制精度最好也只有±2kg/cm²；对光伏玻璃基板而言，对压力油的冲击误差要求很严格，要求在1kg/cm²以内。压合温度要求均匀，温度误差要求在2℃以内，现有设备温度误差大都在4℃以上，光伏玻璃覆铜箔线路板压合设备冷却速度要求比例式下降，防止因为冷却速度过快造成光伏玻璃基材炸裂，现有压合设备大都采用直通式冷却，降温速度难以控制。

采用新型设计原理与结构理念，对该设备整机进行压力自平衡创新设计。即对该设备上顶梁设置悬挂式平衡机构6进行多方位平面度自动调整的设计理念，解决由于整机加工时的误差积累问题，保证了光伏玻璃表面覆铜箔线路时，由于整机下顶板3与原上顶板不平行的状况，现将上顶板用悬挂式平衡机构6来代替。也就是说，压机的平面度随光伏玻璃平面度自行调整。解决了光伏玻璃及脆性基板由于生产设备中的加热板4与该机框架体8装配时的不平行而引起的产品报废。

提高液压系统的制造精度和控制精度，解决油压冲击引起的制品损坏。对此，首先解决液压油冷却问题，对该机下顶板3以及液压动力单元1进行通水冷却，以对液压油冷却，减少温度传导到油缸柱塞和油泵运转时产生的热量，导致液压油温度升高而引起的压力变化。

采用比例式液压油控制方法，经过电气系统程式化的在线控制，解决了由于油压冲击对光伏玻璃及脆性基板的损坏，保证了产品匀力加压和可靠的动力。

为防止降温时，温度聚变造成光伏玻璃及脆性基板炸裂，对冷却油进行了比例式的冷却控制，解决了炸裂问题。

由于连接片、光伏玻璃及铜箔的粘结时产生气体，若气体排不出，会造成产品报废。采用抽真空技术使产品在生产过程中进行全程抽真空，保证了产品不起泡、光伏玻璃及脆性基板的紧密粘结。

该机的上顶板上设置的悬挂式平衡机构6可根据光伏玻璃平面度自动调整自身的平面度，来适应光伏玻璃覆铜箔线路板的平面度要求。也可以说，该机的自身平衡压力特性，解决了脆性基材线路产品在压制过程中，由于机器本身制造中误差积累难以解决造成产品受力不均而报废，降低了设备各组件的相对制造成本，克服了现有技术中的死压硬挤，不适合脆性基材线路板的压制生产状况。加热板4中巧妙地内部双通道分布，保证了加热板4的热传导均匀性，解决了产品生产过程中由此引起的表面质量问题。

比例程式的压力油供给与加热系统导热油的供给保证了产品压制时压力不冲击，加热与降温的精细可控性，减少了光伏玻璃基板的炸裂情况。紧凑的机电一体化装备，为该行业提供了一种最新的技术支撑。

实验显示：本实用新型生产的产品指标参数如下：

①能够达到平面度整机0.03mm/m的要求；

②采用新型加热板内部通道的设计方法，保证了产品的温度与冷却需求；

③比例式的加热与降温、加压技术保证了产品不受压力冲击，避免急速冷却与加热造成产品报废；

④变现有死压硬挤的方式为跟随产品自行平衡技术。

在框架体8的上顶板部分，特别设计了一个可多面自行调整平面度及平行度的悬挂式平衡机构6，该机构除具有调整、补偿功能外，在承载上可代替上顶板。该机构极大的保证了加热板4与下顶板3的整机压力自平衡，减小整机的总装积累误差，降低了脆性材料的炸裂率。

Claims (3)

1.一种光伏玻璃覆铜箔线路板真空压合机，它是由热压主机、热媒循环控制系统(5)、真空系统(9)、液压动力单元(1)和电气控制系统组成；其特征是：热压主机是在框架体(8)内的下端设有压力油缸(2)，在压力油缸(2)顶部连接有下顶板(3)，在热压主机的框架体(8)顶部活动连接设置有悬挂式平衡机构(6)；在框架体(8)内对称设有支架，在支架上设有滑槽，在滑槽上设置有一组加热板(4)，加热板(4)与第二活动板(17)之间设有隔热板(19)，四角通过螺钉相连接，加热板(4)通过管子与热媒循环控制系统(5)相连接；真空压合室(7)由侧门(11)和前门(10)及后门(12)闭合后密封形成真空结构；在真空压合室(7)内设有热油管路系统(14)和加热板(4)；悬挂式平衡机构(6)设置在热压主机框架体(8)的顶端；悬挂式平衡机构(6)由固定板(15)、第一活动板(16)、第二活动板(17)、加热板(4)、挂板(18)、隔热板(19)组成，固定板(15)用螺钉固定于框架体(8)上，第一活动板(16)通过两侧四块挂板(18)与固定板(15)相活动连接；在另外两侧也通过四块挂板(18)将第一活动板(16)与第二活动板(17)活动连接，可旋转一定的角度；加热板(4)内设有热油通道和冷油通道，加热板(4)的热油通道外部采用双进单出的方式，内部采用双通道的形式；在热媒循环控制系统(5)与加热板(4)管连接之间设有冷热开关；侧门(11)、后门(12)与框架体(8)上在各门内设有密封条；前门(10)与框架体(8)通过左右导轨相活动连接，压紧气缸(13)与真空压合室(7)通过压力油管相连接。

2.根据权利要求1所述的一种光伏玻璃覆铜箔线路板真空压合机，其特征正是：悬挂式平衡机构(6)通过固定板(15)在与第一活动板(16)的接触面上有两条燕尾槽状的凹槽，第一活动板(16)的一面有两条半圆柱状凸模，凹凸面线接触，另一面有两条燕尾槽状的凹槽，与第二活动板(17)上的两条半圆柱状凸模接触。

3.根据权利要求1所述的一种光伏玻璃覆铜箔线路板真空压合机，其特征是：液压动力单元(1)、热媒循环控制系统(5)、真空系统(9)、悬挂式平衡机构(6)及真空压合室(7)由可视仪器仪表及电子电路完成对制品压力、温度和真空的自动控制。

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