KR100965787B1

KR100965787B1 - 리본의 쏠더링장치

Info

Publication number: KR100965787B1
Application number: KR1020090103584A
Authority: KR
Inventors: 하태익; 김래홍
Original assignee: 주식회사 톱텍
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2010-06-24

Abstract

본 발명은 셀 표면에 리본을 스팟용접 방식으로 쏠더링할 수 있는 리본의 쏠더링장치에 관한 것으로, 로봇팔의 단부에 상하 이동 가능하게 구비되는 핀 고정부재와, 상기 핀 고정부재의 폭 방향을 따라 소정간격 이격 배치되며 상기 핀 고정부재의 저부면에서 돌출되어 셀의 상부에 위치하는 리본에 압력을 가하여 상기 셀에 가접합하는 프로브핀으로 이루어지는 본딩부와; 컨베이어 벨트의 이동 방향을 따라 상기 본딩부의 후위에 상하 이동이 가능하게 지지대에 설치되는 이동부재와, 상기 이동부재의 일측에 고정 결합되며 그 내부에 구비되는 전원공급부와 상기 전원공급부에 전원이 인가되면 가열되며 상기 이동부재의 저부면에서 소정의 길이로 돌출 형성되는 히팅바로 이루어지는 쏠더링부;를 포함하여 구성됨으로써, 쏠더링시 셀에 가해지는 열적 스트레스를 줄이고 리본을 쏠더링할 수 있는 온도를 정확하게 제어하여 작업 품질을 향상시킴과 동시에 리본 표면의 쏠더링 자국을 최소화하여 제품의 질적 향상을 도모할 수 있다.

리본, 쏠더링, 스팟용접

Description

리본의 쏠더링장치{SOLDERING APPARATUS FOR LEAD FRAME}

본 발명은 리본의 쏠더링장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 쏠더링시 셀에 가해지는 열적 스트레스를 줄이고 리본을 쏠더링할 수 있는 온도를 정확하게 제어하여 작업 품질을 향상시킴과 동시에 리본 표면의 쏠더링 자국을 최소화하여 제품의 질적 향상을 도모할 수 있는 리본의 쏠더링장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양열 전지판은 광전효과를 이용하여 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 반도체 소자로서 그 각각이 플러스(+), 마이너스(-) 극성을 띠는 2장의 반도체 박막으로 구성되며, 이러한 박막을 직/병렬로 연결하여 사용자가 필요로 하는 전압 및 전류를 발생시키도록 만든 제품이다.

도 1은 종래의 태양열 전지판을 제작하는 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이고, 도 2는 종래의 태양열 전지판의 구조를 도시한 평면도이며, 도 3은 도 2를 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이고, 도 4는 태양열 전지판의 적층 구조를 도시한 측면도이고, 도 5는 종래의 리본의 쏠더링장치를 정면에서 바라본 구조를 도시한 평면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 태양열 전지판을 제작하기 위해서는 우 선, 제1단계로서 사용전류 및 전압에 따라 태양열 전지판의 크기를 조절할 수 있도록 다이아몬드 칼로 박막 형태의 반도체 소자를 절단하여 단위 셀을 마련한 후, 단위 셀을 공정의 초기 단계로 투입한다.

단위 셀(10)은 (-)극성을 갖는 제1박막(11)과, (+)극성을 갖는 제2박막(12)으로 구성되며, 제1박막(11)과 제2박막(12)에는 각각 다수개의 그리드(미도시)가 접합되어 서로 평행하게 배열되며, 다수개의 그리드(미도시)에는 그리드(미도시)의 배열 방향과 수직을 이루는 방향으로 서로 평행하게 그리드선(11a, 12a)이 접합된다.

제2단계로는 단위 셀(10)의 표면에 스크래치나 혹은 크랙 등과 같은 흠이 없는지 여부를 검사하여 이상이 없는 단위 셀(10)은 태양열 전지판을 제조하는데 사용되고 표면에 손상이 있는 경우에는 폐기처리 된다.

제3단계로는 절단된 단위 셀(10)의 제1박막(11) 및 제2박막(12) 상에 배열된 각각의 그리드선(11a, 12a)에 리본(13)을 붙이는 태빙 공정을 실시한다.

상기 태빙 공정은 제1박막(11)과 제2박막(12)에 접합된 그리드선(11a, 12a)에 디스펜서를 이용하여 솔더 페이스트(solder paste)를 바르고, 리본(13)을 솔더 페이스트를 바른 그리드선(11a, 12a) 상에 올려 놓은 후 핫 플레이트(hot plate)로 가열하여 리본(13)과 그리드선(11a, 12a)이 잘 부착되도록 하는 것이다.

그 후, 제4단계로서 그리드선(11a, 12a) 상에 부착된 리본(13)을 이용하여 절단된 여러개의 상기 단위 셀을 상호 접합시키는 스트링 공정을 실시한다.

상기 스트링 공정은 제1박막(11)은 (-)극성을 가지고, 제2박막(12)은 (+)극 성을 가지므로 제1박막(11)에 부착된 리본(13)과 제2박막(12)의 그리드선(12b)에 솔더 페이스트를 바른 후 핫 플레이트로 가열하여 서로 다른 극성을 갖는 단위 셀들이 상호 연결되도록 하는 공정이다.

이어서, 제5단계로서 상호 연결된 단위 셀 1개당 발생되는 전압이 약 0.45볼트 정도이므로 필요로 하는 전압만큼 매트릭스 형태로 태양전지를 직렬로 연결한다.

제6단계로서 상기와 같이 회로가 구성된 단위 셀(10) 그룹은 요구되는 전압 및 전류가 제대로 발생되는지 전류 전압 시험을 실시하게 되며, 이때 리본(13)에 의하여 상호 접합된 단위 셀(10) 그룹의 운반시에 그 움직임을 방지하기 위하여 테이프가 부착한 후, 셀(10)의 파손 여부를 검사한다.

제7단계로서 전류와 전압시험을 거친 후, 태양전지의 진공 라미네이션을 하기 위하여 도 4에 도시된 바와 같은 적층 구조, 예컨대 강화유리 기판(20)상에 제1EVA(Ethyl Violet Azide)막(30)과, 매트릭스 형상으로 구성된 단위 셀(10) 그룹과, 제2EVA막(40) 및 PVF(Peripheral Visual Field)막(50)이 순차적으로 연속 증착하여 적층막 구조를 형성한다.

이후 상기와 같은 구조로 이루어진 적층막에 라미네이션 공정을 실시하게 되면, 적층된 제1EVA막(30) 및 제2EVA막(40)이 강화유리 기판(20) 가장자리로 흘러내리게 되므로 제1EVA막(30)과 제2EVA막(40)을 강화유리 기판(20)과 일치하도록 칼로 제거해야 한다.

상기 공정후 제8단계로서 트리밍을 실시하고, 제9단계로서 단자를 접속하는 공정을 실시한다. 단자를 접속하여 부하에 전원을 공급하기 위해서는 태양열 전지판의 플러스(+)단자와 마이너스(-)단자는 각각 접속용 구멍을 통하여 리드 와이어와 연결된다.

이때, 진공 라미네이션 시 적층된 제1EVA(30)막과 제2EVA(40)막이 녹아내려 강화유리 기판(20)상에 관통 형성된 접속용 구멍을 막게 될 경우에는 녹아내린 제1EVA막(30)과 제2EVA막(40)을 제거한 후, 태양열 전지판의 플러스(+), 마이너스(-)단자와 리드 와이어를 납땜으로 접합하여 프레임을 조립하고, 프레임의 조립이 완료되어 모듈의 생성이 완료되면 모듈의 이상 유무를 확인하기 위하여 모듈 검사를 실시함으로써 태양열 전지판의 제조가 완료된다.

이러한 태양열 전지판을 제조하는 여러 단계 중에서 태빙 공정에서 이용되는 리본의 쏠더링장치의 구조는 다음과 같다.

도 5에 도시한 바와 같이, 종래의 리본의 쏠더링장치는, 지지대(10)에 결합되어 상하 이동이 가능한 이동부(20)와, 다수의 공급포트(31)를 통해 에어를 공급하는 에어공급부(30)와, 이동부(20)의 저면부에서 돌출되어 셀(1)의 상부에 위치하는 본딩할 리본(2)에 압력을 가하는 프로브핀(41)을 포함하는 압력기재(40)와, 에어공급부(30)에서 공급된 에어를 가열하고, 프로브핀(41)의 주변을 통해 리본(2)의 본딩위치에 분사하는 가열분사부(50)와, 가열분사부(50)의 열풍을 버퍼링하여 압력기재(40)의 프로브핀(41)의 주변을 통해 리본(2) 측에 고르게 분사하도록 하며, 이동부(20)에 결합되어 상하로 이동이 가능한 이동몸체부(60)를 포함하여 구성된다.

지지대(10)는 셀(1)과 리본(2)이 본딩되는 작업공간의 측면에 수직방향으로 길게 고정되어 있으며, 이동부(20)가 그 지지대(10)를 따라 상하로 이동할 수 있도록 결합되어 있으며, 이동을 위한 구동력은 실린더를 사용할 수 있다.

이동부(20)에는 이동몸체부(60)가 고정 결합되어 이동부(20)의 상하 이동에 따라 이동몸체부(60) 또한 상하 이동이 가능하게 된다.

복수의 이동몸체부(60)의 사이에는 이동부(20)에 연결되어 그 이동몸체부(60)와 동일하게 상하 이동하는 냉각부(미도시)가 마련되어 있다.

이동몸체부(60)에는 다수의 가열분사부(50)가 마련되어 있으며, 그 가열분사부(50)의 내측에는 전류의 공급에 따라 열을 발생시키는 코일(도면 미도시)을 포함하고 있으며, 상하로 관통된 형태를 가지고 있다.

따라서, 에어공급부(30)에서 공급되는 에어는 다수의 공급포트(31)를 통해 상기 가열분사부(50) 각각의 상부 측으로 공급되어, 그 코일에 의해 가열되어 하부측으로 분사된다.

에어공급부(30)의 에어를 공급하는 공급포트(31)에는 각각 에어의 압력을 조절할 수 있는 레귤레이터(32)가 마련되어 있어, 각 가열분사부(50) 마다의 에어 분사압력을 균일하게 조절할 수 있다. 보통 공급되는 에어의 공급압력을 0.5kgf/cm² 가열분사부(50)는 코일에서 가열된 핫에어가 하향으로 분사될 수 있도록 하되, 그 분사위치가 압력기재(40)의 프로브핀(41)들과 동일한 선상에 있도록 배출한다.

복수의 가열분사부(50)와 압력기재(40)가 내측에 마련되어 있는, 이동몸체부(60)는 가열분사부(50)의 핫에어가 분사되는 부분에 핫에어를 일시 저장하는 버 퍼부(미도시)가 마련되어 있다.

이러한 종래의 리본 쏠더링장치가 작동하는 방법은 다음과 같다.

본딩 위치에 셀(1)과 리본(2)이 각각 이송되어 위치하는 상태에서 이동부(20)의 하향 이동에 의해 이동몸체부(60)가 하향 이동하고, 그 이동몸체부(60)의 저면부에 돌출된 프로브핀(41)이 리본(2)들 에 각각 접촉되어 리본(2)을 셀(1)의 상면에 가접합한다.

이때, 슬릿(620)을 통해 리본(2)의 전체에 고르게 핫에어가 분사되고 있어 리본(2)을 균일한 온도분포가 되도록 가열할 수 있으며, 리본(2)을 균일하게 핫에어로 가열하는 상태로 프로브핀(41)들이 리본(2)에 압력을 가하면 리본(2)의 표면에 코팅된 코팅소재에 의해 셀(1)의 특정위치에 쏠더링 된다.

핫에어의 분사와 프로브핀(41)의 접촉에 의해 리본(2)이 본딩된 후, 상기 이동몸체부(60)가 상승하여 다음 리본(2)의 본딩을 준비한다.

이때, 상기 이동몸체부(60)의 상승 과정에서 리본(2)의 코팅소재가 위로 들려 올라가 그 표면이 매끄럽게 형성되지 않을 수 있으며, 이를 방지하기 위하여 냉각부(미도시)를 사용하여 가열되지 않은 에어를 프로브핀(41)의 끝부분에 분사한다.

그런데, 이러한 종래의 리본의 쏠더링장치에 있어서는, 가열분사부(50)에서 핫에어를 셀(1)의 상면에 안착된 리본(2)의 주변에 분사하여 리본(2)을 셀(1)의 특정 위치에 쏠더링하는 구조이다.

따라서, 리본(2)을 셀(1)의 표면에 쏠더링하기 위해서는 리본(2)을 쏠더링하 기 위한 온도보다 높은 온도로 세팅하여 계속적으로 셀(1)의 표면에 안착된 리본(2) 측으로 분사해야 하므로 셀(1)이 받는 열적 스트레스가 증가할 뿐만 아니라, 셀(1) 표면의 코팅 물질이 기화하여 작업 공간 내부의 공기를 오염시키므로 작업 품질이 저하된다는 문제점이 있다.

또한, 가열분사부(50)에서 분사되는 핫에어를 이용하여 셀(1)의 표면에 리본(2)을 쏠더링하는 방식은 쏠더링 자국이 크게 남아 제품의 질적 저하를 초해한다는 문제점이 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 쏠더링시 셀에 가해지는 열적 스트레스를 줄이고 리본을 쏠더링할 수 있는 온도를 정확하게 제어하여 작업 품질을 향상시킴과 동시에 리본 표면의 쏠더링 자국을 최소화하여 제품의 질적 향상을 도모할 수 있는 리본의 쏠더링장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 리본의 쏠더링장치는 로봇팔의 단부에 상하 이동 가능하게 구비되는 핀 고정부재와, 상기 핀 고정부재의 폭 방향을 따라 소정간격 이격 배치되며 상기 핀 고정부재의 저부면에서 돌출되어 셀의 상부에 위치하는 리본에 압력을 가하여 상기 셀에 가접합하는 프로브핀으로 이루어지는 본딩부와; 컨베이어 벨트의 이동 방향을 따라 상기 본딩부의 후위에 상하 이동이 가능하게 지지대에 설치되는 이동부재와, 상기 이동부재의 일측에 고정 결합 되며 그 내부에 구비되는 전원공급부와 상기 전원공급부에 전원이 인가되면 가열되며 상기 이동부재의 저부면에서 소정의 길이로 돌출 형성되는 히팅바로 이루어지는 쏠더링부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 프로브핀과 상기 쏠더링부의 히팅바는 상기 컨베이어 벨트의 이동 방향을 따라 동일선상에 배치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 이동부재의 저부면에서 돌출되도록 구비되는 상기 히팅바의 단부에는 특수강 재질로 형성된 팁이 구비되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 리본의 쏠더링장치는 쏠더링시 셀에 가해지는 열적 스트레스를 줄이고 리본을 쏠더링할 수 있는 온도를 정확하게 제어하여 작업 품질을 향상시킴과 동시에 리본 표면의 쏠더링 자국을 최소화하여 제품의 질적 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 리본의 쏠더링장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리본의 쏠더링장치의 구조를 도시한 정면도이고, 도 7은 도 6을 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 리본의 쏠더링장치는, 로봇팔(3)의 단부에 상하 이동 가능하게 구비되는 핀 고정부재(110)와, 핀 고정부재(110)의 폭 방향을 따라 소정간격 이격 배치되며 핀 고정부재(110)의 저부 면에서 돌출되어 셀(1)의 상부에 위치하는 리본(2)에 압력을 가하여 셀(1)에 가접합하는 프로브핀(120)으로 이루어지는 본딩부(100)와, 컨베이어 벨트(B)의 이동 방향을 따라 본딩부(100)의 후위에 상하 이동이 가능하게 지지대(10)에 설치되는 이동부재(210)와, 이동부재(210)의 일측에 고정 결합되며 그 내부에 구비되는 전원공급부(221)와 전원공급부(221)에 전원이 인가되면 가열되며 이동부재(210)의 저부면에서 소정의 길이로 돌출 형성되는 히팅바(222)를 갖는 이동몸체부(220)로 이루어지는 쏠더링부(220)를 포함하여 구성되어 있다.

핀 고정부재(110)에는 그 폭방향을 따라 소정 간격으로 이격 배치되며, 핀 고정부재(110)를 관통하여 그 저부면에서 소정 길이 하측으로 돌출되는 복수의 프로브핀(120)이 설치되어 있다.

지지대(10)는 셀(1)과 리본(2)이 본딩되는 작업공간의 측면에 수직방향으로 길게 고정되어 있으며, 이동부재(210)가 지지대(10)의 높이 방향을 따라 상하로 이동할 수 있도록 결합되어 있다.

이동부재(210)의 일측면에는 이동몸체부(220)가 고정 결합되는데, 이동몸체부(220)는 셀(1)의 폭 방향을 따라 상면에 안착된 레임프레임(2)의 개수와 동일한 개수가 되도록 복수로 설치되는게 효과적이며, 본 발명의 일 실시예에서는 3개의 이동몸체부(220)가 상호 동일한 높이로 고정 결합되어 있다.

이동몸체부(220)의 내부에는 그 저부면을 관통하여 소정 길이로 돌출되는 히팅바(222)가 외부로 노출되도록 설치되며, 이동몸체부(220)의 측면을 통하여 공급된 전원을 히팅바(222)로 전달하여 히팅바(222)를 가열시킬 수 있도록 하는 전원공 급부가(221)가 더 설치되어 있다.

그리고, 쏠더링부(100)의 히팅바(222)는 컨베이어 벨트(B)에 의하여 이송되는 셀(1)의 상면에 가접합된 리본(2)을 좌우 위치이동 없이 쏠더링 할 수 있도록 컨베이어 벨트(B)의 이동 방향을 따라 고정부(100)의 프로브핀(120)과 동일선상에 배치되는 것이 바람직하다.

즉, 상면에 프로브핀(120)에 의하여 리본(2)이 가접합된 셀(2)이 컨베이어 벨트(B)에 의하여 쏠더링부(200)의 하측에 이송시에 리본(2)의 바로 상측에 히팅바(222)가 위치하게 된다.

이동몸체부(220)의 저부면을 통하여 돌출 구비된 히팅바(222)의 하단면에는 쏠더링 작업 후에 쏠더링 자국을 최소화 할 수 있도록 히팅바(222)의 직경보다 작은 직경을 갖는 팁(212a)이 구비되어 있다.

팁(212a)은 가열된 히팅바(222)의 열이 잘 전달됨과 동시에 리본(2)을 쏠더링하는 작업이 반복되더라도 손상되지 않도록 내마모성을 갖는 특수강 재질로 형성되는 것이 효과적이다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 리본의 쏠더링장치가 작동되는 과정은 다음과 같다.

컨베이어 벨트(B)의 상면에 안착되어 이송되는 셀(1)의 특정 위치에 리본(2)이 안착된 후, 본딩부(100)의 하측으로 셀(1)이 이동하게 되면 로봇팔(3)에 상하 이동가능하게 구비된 핀 고정부재(110)가 하측으로 이동한다.

핀 고정부재(110)의 하측 이동에 의하여 핀 고정부재(110)에 고정 결합된 복 수의 프로브핀(120)은 리본(2)의 다수 개소를 누르게 되어 리본(2)이 셀(1)의 특정 위치에 본딩된다.

그 후, 리본(2)이 특정 위치에 본딩된 셀(1)은 쏠더링부(200)의 하측으로 이송되면, 리본(2)의 상측에 히팅바(222)가 위치하게 되며, 히팅바(222)는 전원공급부(221)에 의하여 전원이 인가되면 서서히 가열되기 시작한다.

리본(2)을 셀(1)의 표면에 쏠더링시킬 수 있는 적정 온도가 되면 이동부재(210)가 지지부(10)의 높이 방향을 따라 하측으로 이동하며, 그와 동시에 이동부재(210)의 일측에 고정 결합된 이동몸체부(220)가 하측으로 이동하여 히팅바(222)의 단부에 결합된 팁(212a)이 리본(2)과 접촉하게 된다.

히팅바(222)의 단부에 결합되어 히팅바(222)로부터 열을 전달받아 가열된 팁(212a)이 리본(2)과 접촉하게 되면 리본(2)에 코팅된 코팅 물질이 융화되면서 리본(2)이 셀(1)의 표면에 쏠더링된다.

리본(2)의 쏠더링이 완료되면 이동부재(210)가 지지부(10)의 높이 방향을 따라 상측으로 이동하면서 팁(212a)이 리본(2)에서 이탈되고 후속 셀(1)을 전달받기 위한 대기 상태가 되어 리본(2)의 쏠더링 공정은 완료된다.

이상, 본 발명의 리본의 쏠더링장치를 바람직한 실시예를 통해 설명하였으나 이는 발명의 이해를 돕고자 하는 것일 뿐, 본 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 하는 것이 아님은 물론이다.

본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능한 것은 물론이고, 그 와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.

도 1은 종래의 태양열 전지판을 제작하는 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이고,

도 2는 종래의 태양열 전지판의 구조를 도시한 평면도이며,

도 3은 도 2를 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이고,

도 4는 태양열 전지판의 적층 구조를 도시한 측면도이고,

도 5는 종래의 리본의 쏠더링장치를 정면에서 바라본 구조를 도시한 평면도이며,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리본의 쏠더링장치의 구조를 도시한 정면도이고,

도 7은 도 6을 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이다.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

100 : 고정부 110 : 핀 고정부재

120 : 프로브핀 200 : 쏠더링부

210 : 이동부 212a : 팁

220 : 이동몸체부 221 : 전원인가부

222 : 히팅바

Claims

로봇팔의 단부에 상하 이동 가능하게 구비되는 핀 고정부재와, 상기 핀 고정부재의 폭 방향을 따라 소정간격 이격 배치되며 상기 핀 고정부재의 저부면에서 돌출되어 셀의 상부에 위치하는 리본에 압력을 가하여 상기 셀에 고정하는 프로브핀으로 이루어지는 본딩부와;

컨베이어 벨트의 이동 방향을 따라 상기 본딩부의 후위에 상하 이동이 가능하게 지지대에 설치되는 이동부재와, 상기 이동부재의 일측에 고정 결합되며 그 내부에 구비되는 전원공급부와 상기 전원공급부에 전원이 인가되면 가열되며 상기 이동부재의 저부면에서 소정의 길이로 돌출 형성되는 히팅바로 이루어지는 쏠더링부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 리본의 쏠더링장치.
제1항에 있어서,

상기 프로브핀과 상기 쏠더링부의 히팅바는 상기 컨베이어 벨트의 이동 방향을 따라 동일선상에 배치되는 것을 특징으로 하는 리본의 쏠더링장치.
제2항에 있어서,

상기 이동부재의 저부면에서 돌출되도록 구비되는 상기 히팅바의 단부에는 특수강 재질로 형성된 팁이 구비되는 것을 특징으로 하는 리본의 쏠더링장치.