WO2011009948A1 - Verfahren zum stoffschlüssigen verbinden von fügepartnern mit zeitlich versetzen einzelnen induktoren - Google Patents

Verfahren zum stoffschlüssigen verbinden von fügepartnern mit zeitlich versetzen einzelnen induktoren Download PDF

Info

Publication number
WO2011009948A1
WO2011009948A1 PCT/EP2010/060728 EP2010060728W WO2011009948A1 WO 2011009948 A1 WO2011009948 A1 WO 2011009948A1 EP 2010060728 W EP2010060728 W EP 2010060728W WO 2011009948 A1 WO2011009948 A1 WO 2011009948A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
soldering
inductors
heads
solder
joining
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/060728
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Vogel
Paul Merz
Original Assignee
Reis Gmbh & Co. Kg Maschinenfabrik
Atn Automatisierungstechnik Niemeier Gmbh
NIEMEIER, Jörg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Reis Gmbh & Co. Kg Maschinenfabrik, Atn Automatisierungstechnik Niemeier Gmbh, NIEMEIER, Jörg filed Critical Reis Gmbh & Co. Kg Maschinenfabrik
Publication of WO2011009948A1 publication Critical patent/WO2011009948A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/002—Soldering by means of induction heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0016—Brazing of electronic components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1876—Particular processes or apparatus for batch treatment of the devices
    • H01L31/188—Apparatus specially adapted for automatic interconnection of solar cells in a module
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/42—Printed circuits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a method for the substance-coherent connection of first joining partners such as current collectors (busbars) of a solar cell with at least one second joining partner such as cross-connector by means of induction soldering using multiple inductors connected to a power source such as high frequency generator, which simultaneously aligned to a corresponding number of solder joints become.
  • first joining partners such as current collectors (busbars) of a solar cell
  • second joining partner such as cross-connector
  • a power source such as high frequency generator
  • induction brazing In induction brazing, a medium or high frequency current source is applied to a secondary coil, a so-called inductor. The alternating current flowing in the inductor induces a magnetic field which generates eddy currents in joining partners of a solder joint which bring about the heating to soldering temperature. Induction brazing has also proven itself in the integral connection of conductors for interconnecting solar cells to form solar cell strings or modules.
  • soldering strips connecting the solar cells are connected by means of induction soldering.
  • the present invention has the object of providing a method of the type mentioned in such a way that reproducibly connected in a short cycle a plurality of joining partners fabric interconnected, in particular solar cells are interconnected, at the same time a plurality of current bus bars to be connected to a cross connector.
  • the invention essentially provides that the individual inductors are connected in time offset with the one power source such that during the heating of a solder joint soldering to the connection of the other inductors is interrupted with the power source.
  • a plurality of unit-adjustable inductors are connected to a common power source, wherein the power source by switching the induction coils temporally offset applied with power.
  • the coupled inductors do not have to be moved separately and with a time offset. As a result, the time required for the soldering of the strings can be significantly reduced. The throughput is increased significantly.
  • solder joints are arranged in rows, that the solder joints n inductors n> 3, preferably n> 6, are assigned, and that the n inductors are connected to a single power source such as high frequency generator offset in time.
  • Each inductor starts from a soldering head.
  • the invention provides that the soldering joints arranged in rows are assigned six soldering heads, wherein in each case three soldering heads are connected via a changeover switch, each with a separate current source.
  • soldering results are also obtained when successive soldering heads are alternately connected to one of the two current sources.
  • the inductors emanate from soldering heads, which are arranged such that successive soldering heads extend on opposite sides of a plane passing through the solder joints and perpendicular or nearly perpendicular to this.
  • solder heads should assume inherently rigid guides for the supply of the inductors, the guides of successive probes, viewed in the direction of the row of solder joints, forming a symmetrical Y.
  • the solder is pressurized via a heat dissipating An umanstkov, in which the inductor can be cast.
  • the pressure temple should be cooled at least after the cohesive joining of the joining partners.
  • solder joint can be pressurized independently or in addition to the An horrstempel means of a hold-down.
  • the hold-down device preferably consists of two sections which act on at least one of the joining partners on both sides of the soldering point, namely on the joining part facing directly in relation to the inductor.
  • soldering heads are aligned by means of a handling device on the solder joints, in particular, a linear drive can be used.
  • 1 is a schematic diagram of emanating from a linear drive soldering heads
  • Fig. 6 shows a second layout for soldering connectors of solar cells
  • induction soldering For cohesive joining of the joining partners induction soldering is used.
  • This well-known method uses the electromagnetic induction effect for heat generation.
  • the changing electric field generates in the joining partners an alternating magnetic field, which in turn generates the heat necessary for soldering by means of an electric vortex field in the joining partners.
  • at least two, preferably at least three inductors are assigned to a common power source.
  • the simplified hereinafter referred to as a high-frequency generator power source is connected via a switch with the inductors such that the inductors are traversed in time offset from the alternating current.
  • the alternating field generating inductor is based on a soldering head 10, 12, which in turn is connected to a handling device.
  • the handling device is a linear drive 14, by means of which the soldering heads 10, 12 can be aligned with the soldering points and lowered onto them in such a way that the magnetic field required for heat generation is induced and, at the same time, the joining partners are aligned with exact position relative to the inductor ,
  • each soldering body 10, 12 the unrecognizable inductor is surrounded by a ceramic stamp 16, 18, i. poured into this, which is placed on the solder joint.
  • a hold-down 20, 22, 24, 26 may be provided on both sides of the particular ceramic stamp 16, 18, which is in fixed relation to the punch 16, 18 and extends from the soldering head 10, 12.
  • the stamp 16, 18 can be cooled and, for example, flowed through by a fluid such as water.
  • soldering heads 28, 30, 32 can be arranged in series or according to FIG. 3 form a V arrangement.
  • the latter offers the advantage that the soldering heads 36, 38, 40 connected to the handling device, such as the linear drive 14, can be aligned with one another in such a way that, despite rather large head portions of the soldering heads, it is possible to position the inductors closely to one another.
  • the inductors 34 surrounding the ceramic stamps 16 can be aligned in a relatively small distance of, for example, 50 mm in series with each other, as long as the heads 36, 38, 40, ie their head part, in their Sized in the direction of the series considered to have significantly larger dimensions.
  • the invention provides that successive solder heads and thus head parts 36, 38 and 38, 40 are arranged on opposite sides of a plane 42 which passes through the inductors 34 and perpendicular to the plane defined by these plane and thus perpendicular to that of the solder joints spanned levels. This results self-explanatory from FIG. 3.
  • joining partners 44, 46 are pressurized in the region of their solder joint 48, on the one hand directly in the solder joint 48 by the preferably made of ceramic and the inductor having punch 16 and the other of In the exemplary embodiment, these are supported on the joining partner 44, which represents a transverse connector, below which a bus bar 46 extends. Furthermore, one recognizes in FIG. 4 solar cells 50, 52, which are interconnected via the transverse connector 44.
  • a power generator is connected to a plurality of inductors via a changeover switch, in order successively to flow through an inductor with current in succession.
  • a changeover switch in order successively to flow through an inductor with current in succession.
  • solar cells 54, 56, 58, 60, 62, 64 are shown, whose busbars A, B, C are to be coherently connected to cross connectors 66, 68.
  • busbars A, B, C are to be coherently connected to cross connectors 66, 68.
  • the inductors emanating from the soldering heads 1, 2, 3, 4, 5, 6 are aligned with one another in such a way that they can be aligned simultaneously with one of the busbars A, B, C of the solar cells 54, 56, 58, 60, 62, 64.
  • the inductors are first aligned with the busbars A of the solar cells 54, 56, 58, 60, 62, 64. Then, successively, the busbars A connected to the cross connectors 66, 68 substance conclusive, so first the busbar A of the solar cell with the cross connector 66, the busbar A of the solar cell 56 with the Cross connector 68, etc., until the busbar A of the solar cell 64 is connected to the cross connector 66.
  • the linear actuator 14 is adjusted so that the inductors are aligned with the busbars B of the solar cells 54, 56, 58, 60, 62, 64, then then according to the described type, the busbars B consecutive time with the cross connectors 66, 68 material conclusive connect to.
  • the busbars C of the solar cells 54, 56, 58, 60, 62, 64 are soldered to the cross connectors 66, 68.
  • the time sequence of the soldering results also from the inscription Al, A2,... C8 in FIG. 5.
  • the punches or hold-downs of the individual soldering heads 1, 2, 3, 4, 5, 6 remain in contact with the soldering points A, B and C, respectively, so that as far as possible heat dissipation can take place.
  • solar cells 54, 56, 58, 60, 62, 64 are also connected to cross connectors 66, 68 via busbars A, B, C according to FIG. 5.
  • two generators 86, 88 are used, which are each connected via a switch 90, 92, each with three solder heads 1, 3, 5 or 2, 4, 6 corresponding to the darg Crowen layout.
  • FIGS. 7 to 9 show further layouts, wherein in FIG. 7 a high-frequency generator 94 has a total of 12 inductors and the high-frequency generator is connected to two switches 96, 98, over which time offset in each case arranged in a row six inductors can be acted upon with electricity.
  • each high-frequency generator 100, 102 is provided, each with a changeover switch 104, 106, wherein each changeover switch 104, 106 leads to three inductors, which connect cross-connectors to busbars of solar cells arranged in two rows.
  • the invention is also realized when solar cells arranged in two rows are connected in a staggered manner by means of inductors, to which a total of four generators 108, 110, 112, 114 are assigned, which in turn each have one Switches 116, 118, 120, 112 are connected to the soldering heads or inductors.
  • successive inductors assigned to one row are alternately connected to one of the generators 108, 110 and 112, 114 via the switches 116, 118 and 120, 122, respectively.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Stoffschlüssigen Verbinden von ersten Fügepartnern wie Stromsammeileiter (Busbar) einer Solarzelle mit zumindest einem zweiten Fügepartner wie Querverbinder mittels Induktionslötens unter Verwendung mehrerer mit einer Stromquelle verbundenen Induktoren (34), die gleichzeitig auf eine entsprechende Anzahl von Lötstellen ausgerichtet werden. Um reproduzierbar in kurzer Taktfolge eine Vielzahl von Fügepartnern Stoffschlüssig miteinander zu verbinden, wird vorgeschlagen, dass die einzelnen Induktoren (34) zeitlich versetzt mit der einen Stromquelle derart verbunden werden, dass während der Erwärmung einer Lötstelle auf Löttemperatur die Verbindung der anderen Induktoren (34) mit der Stromquelle unterbrochen ist.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUM STOFFSCHLUSSIGEN VERBINDEN VON FUGEPARTNERN MIT ZEITLICH VERSETZEN EINZELNEN INDUKTOREN
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Stoff schlüssigen Verbinden von ersten Fügepartnern wie Stromsammeileitern (Busbars) einer Solarzelle mit zumindest einem zweiten Fügepartner wie Querverbinder mittels Induktionslötens unter Verwendung mehrerer mit einer Stromquelle wie Hochfrequenzgenerator verbundenen Induktoren, die gleichzeitig auf eine entsprechende Anzahl von Lötstellen ausgerichtet werden.
Beim Induktionslöten wird an eine Sekundärspule, einem sogenannten Induktor, eine Mittel- oder Hochfrequenzstromquelle angelegt. Der im Induktor fließende Wechselstrom induziert ein Magnetfeld, das in Fügepartnern einer Lötstelle Wirbelströme erzeugt, die die Erwärmung auf Löttemperatur bewirken. Das Induktionslöten hat sich auch beim stoffschlüssigen Verbinden von Leitern zum Verschalten von Solarzellen zu Solarzellenstrings bzw. -modulen bewährt.
So ist aus der DE-B- 103 35 438 ein Verfahren zum Löten von Stromsammelleitern mehrerer Solarzellen mit einem gemeinsamen Querverbinder bekannt. Hierzu werden die einzelnen Lötstellen nacheinander von einem Induktor einer Induktionslötvorrichtung angefahren, wobei während des stoffschlüssigen Verbindens die Lötstelle mittels einer Andruckplatte kraftbeaufschlagt wird, in der der Induktor, also die Sekundärspule einer Mittel- oder Hochfrequenzstromquelle eingebettet ist.
Um Solarzellen zu einem String zu verschalten, werden nach der DE-A-10 2005 036 130 die die Solarzellen verbindenden Lötbänder mittels Induktionslöten verbunden.
Bei einem Verfahren zum Verschalten von Solarzellen nach der DE-A-10 2006 022 818 werden gleichzeitig mehrere Fügestellen eines Leitungsverbinders kontaktiert.
Nach der US-A-4,685,608 werden gleichzeitig mehrere Leiter auf einer Solarzelle mittels Induktoren Stoff schlüssig verbunden, die von einem einzigen Generator versorgt werden. In der Praxis hat sich gezeigt, dass die gleichzeitig mit Hochfrequenzstrom beaufschlagten Spulen nicht gleichmäßig mit Energie versorgt werden, so dass sich unterschiedliche Wärme Verteilungen mit der Folge ergeben, dass reproduzierbare Lötergebnisse nicht erzielbar sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass reproduzierbar in kurzer Taktfolge eine Vielzahl von Fügepartnern Stoff schlüssig miteinander verbunden, insbesondere Solarzellen verschaltet werden, wobei gleichzeitig mehrere Stromsammelleiter mit einem Querverbinder verbunden werden sollen.
Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung im Wesentlichen vor, dass die einzelnen Induktoren zeitlich versetzt mit der einen Stromquelle derart verbunden werden, dass während der Erwärmung einer Lötstelle auf Löttemperatur die Verbindung der anderen Induktoren mit der Stromquelle unterbrochen wird.
Abweichend vom vorbekannten Stand der Technik sind mehrere als Einheit verstellbare Induktoren an einer gemeinsamen Stromquelle angeschlossen, wobei die Stromquelle durch Umschalten die Induktionsspulen zeitlich versetzt mit Strom beaufschlagt. Hierdurch bedingt ist eine gleichmäßige Energie- und Wärmeverteilung gewährleistet. Weiterhin müssen die gekoppelten Induktoren - im Gegensatz zu der bekannten Einfachinduktorlösung - nicht separat und zeitlich versetzt verfahren werden. Hierdurch lässt sich die für die Verlötung der Strings benötigte Zeit deutlich reduzieren. Der Durchsatz wird deutlich gesteigert.
Dadurch, dass eine Stromquelle mehreren Induktoren zugeordnet ist, sind zudem kostenmäßige Vorteile gegeben, da die Zahl der Bauelemente im Vergleich zu bekannten Techniken, bei denen jeder Induktor mit einer gesonderten Stromquelle verbunden ist, reduziert wird.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Lötstellen in Reihen angeordnet werden, dass den Lötstellen n Induktoren mit n > 3, vorzugsweise n > 6, zugeordnet werden, und dass die n Induktoren mit einer einzigen Stromquelle wie Hochfrequenzgenerator zeitlich versetzt verbunden werden. Dabei geht jeder Induktor von einem Lötkopf aus.
Nach einem weiteren Vorschlag sieht die Erfindung vor, dass den in Reihen angeordneten Lötstellen sechs Lötköpfe zugeordnet werden, wobei jeweils drei Lötköpfe über einen Umschalter mit jeweils einer gesonderten Stromquelle verbunden werden.
Besonders gute Lötergebnisse ergeben sich auch dann, wenn aufeinanderfolgende Lötköpfe alternierend mit einer der zwei Stromquellen verbunden werden.
Um aufeinanderfolgenden eng benachbarten Lötstellen jeweils einen Induktor zuzuordnen, ist vorgesehen, dass die Induktoren von Lötköpfen ausgehen, die derart angeordnet werden, dass aufeinanderfolgende Lötköpfe auf gegenüberliegenden Seiten einer Ebene verlaufen, die die Lötstellen durchsetzt und senkrecht oder nahezu senkrecht zu diesen verläuft. Dabei sollten von den Lötköpfen eigensteife Führungen für die Zuleitung der Induktoren ausgehen, wobei die Führungen aufeinanderfolgender Prüfköpfe in Richtung der Reihe der Lötstellen betrachtet ein symmetrisches Y bilden. Um eine gezielte Abkühlung der Lötstellen nach Aufheizen auf Löttemperatur sicherzustellen, wodurch die Reproduzierbarkeit der stoffschlüssigen Verbindungen weiter verbessert wird, ist vorgesehen, dass während des stoffschlüssigen Verbindens die Lötstelle über einen Wärme ableitenden Andruckstempel druckbeaufschlagt wird, in den der Induktor eingegossen sein kann. Dabei sollte der Andruckstempel zumindest nach dem stoffschlüssigen Verbinden der Fügepartner gekühlt werden.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, Andruckstempel und Induktor getrennt auszubilden.
Des Weiteren kann die Lötstelle unabhängig oder ergänzend zu dem Andruckstempel mittels eines Niederhalters druckbeaufschlagt werden. Der Niederhalter besteht dabei vorzugsweise aus zwei Abschnitten, die zu beiden Seiten der Lötstelle auf zumindest einen der Fügepartner einwirkt, und zwar auf den in Bezug auf den Induktor diesem unmittelbar zugewandten Fügepartner.
Die Lötköpfe werden mittels einer Handhabungseinrichtung auf die Lötstellen ausgerichtet, wobei insbesondere ein Linearantrieb zum Einsatz gelangen kann.
Im Vergleich zu der Technik, bei der die Lötstellen nacheinander mittels eines einzigen Induktors angefahren werden, ergibt sich der Vorteil, dass die Lötstellen insgesamt während des Induktionslötens druckbeaufschlagt bleiben, so dass im erforderlichen Umfang eine gezielte Wärmeabfuhr ermöglicht wird. Will man dies mit einem einzigen Lötkopf erreichen, so können sich unerwünschte Haltezeiten des Induktors auf einer Lötstelle nach dem Stoff schlüssigen Verbinden ergeben, die von der erforderlichen Abkühlzeit abhängig sind.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung von von einem Linearantrieb ausgehenden Lötköpfen,
Fig. 2 drei in einer Reihe angeordnete Lötköpfe,
Fig. 3 drei Lötköpfe in V- Anordnung,
Fig. 4 einen Ausschnitt eines Lötkopfbereichs eines Induktors,
Fig. 5 ein erstes Layout zum Löten von Verbindern von Solarzallen,
Fig. 6 ein zweites Layout zum Löten von Verbindern von Solarzellen und
Fig. 7 - 9 weitere Layouts zum Löten von Verbindern von Solarzellen.
In den Figuren, in denen grundsätzlich für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden, sind rein prinzipielle Anordnungen zum Verschalten von Solarzellen dargestellt, in denen die sogenannten Busbars oder Stromsammelleiter einzelner Solarzellen mit Querverbindern stoffschlüssig verbunden werden, über die die einzelnen Solarzellen untereinander verschaltet werden. Auch wenn die erfindungsgemäße Lehre für andere Anwendungsfälle geeignet ist, ist in dem Verschalten von Solarzellen ein bevorzugter Einsatz zu sehen.
Zum stoffschlüssigen Verbinden der Fügepartner wird das Induktionslöten eingesetzt. Dieses hinlänglich bekannte Verfahren nutzt den elektromagnetischen Induktionseffekt zur Wärmeerzeugung aus. Dabei wird eine in einem Wechselstromkreis befindliche Sekundärspule - auch Induktor genannt - auf eine Lötstelle derart ausgerichtet, dass die Fügepartner in der Lötstelle erhitzt werden. Das sich verändernde elektrische Feld erzeugt in den Fügepartnern ein wechselndes Magnetfeld, welches wiederum durch ein elektrisches Wirbelfeld in den Fügepartnern die zum Löten notwendige Wärme erzeugt. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei Induktoren einer gemeinsamen Stromquelle zugeordnet werden. Die nachstehend vereinfacht als Hochfrequenzgenerator bezeichnete Stromquelle ist dabei über einen Umschalter mit den Induktoren derart verbunden, dass die Induktoren zeitlich versetzt von dem Wechselstrom durchflössen werden. Hierdurch bedingt ist eine gleichmäßige Energie- und Wärmeverteilung gewährleistet. Der das Wechselfeld erzeugende Induktor geht von einem Lötkopf 10, 12 aus, der wiederum mit einer Handhabungseinrichtung verbunden ist. In den Ausführungsbeispielen handelt es sich bei der Handhabungseinrichtung um einen Linearantrieb 14, mittels dem die Lötköpfe 10, 12 auf die Lötstellen ausrichtbar und auf diese derart absenkbar sind, dass das zur Wärmeerzeugung benötigte Magnetfeld induziert wird und gleichzeitig die Fügepartner positionsgenau zu dem Induktor ausgerichtet sind.
Hierzu ist entsprechend der Fig. 1 in jedem Lötkörper 10, 12 der nicht erkennbare Induktor von einem Keramikstempel 16, 18 umgeben, d.h. in diesen eingegossen, der auf die Lötstelle aufsetzbar ist. Gegebenenfalls kann zu beiden Seiten des insbesondere aus Keramik bestehenden Stempels 16, 18 ein Niederhalter 20, 22, 24, 26 vorgesehen sein, der in ortsfester Beziehung zu dem Stempel 16, 18 steht und von dem Lötkopf 10, 12 ausgeht.
Um nach dem Fügen im erforderlichen Umfang Wärme abzuleiten, kann der Stempel 16, 18 gekühlt werden und zum Beispiel von einem Fluid wie Wasser durchströmt werden.
Insoweit wird jedoch auf hinlänglich bekannte Konstruktionen von Lötköpfen Bezug genommen, die beim Induktionslöten zum Einsatz gelangen.
Aus den Fig. 2 und 3 ergibt sich, dass nebeneinander angeordnete Lötköpfe 28, 30, 32 in Reihe angeordnet sein können oder gemäß der Fig. 3 eine V-Anordnung bilden. Letztere bietet den Vorteil, dass der mit der Handhabungseinrichtung wie dem Linearantrieb 14 verbundene Lötköpfe 36, 38, 40 derart zueinander ausgerichtet werden können, dass ungeachtet recht großer Kopfteile der Lötköpfe die Möglichkeit besteht, die Induktoren eng zueinander zu positionieren.
Aus der Fig. 3 wird ersichtlich, dass die von Keramikstempeln 16 umgebenden Induktoren 34 im relativ geringen Abstand von z.B. 50 mm in Reihe zueinander ausgerichtet sein können, gleichwenn die Köpfe 36, 38, 40, d.h. deren Kopfteil, in ihren Dimensionierungen in Richtung der Reihe betrachtet erheblich größere Abmessungen aufweisen. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass aufeinanderfolgende Lötköpfe und damit Kopf teile 36, 38 bzw. 38, 40 auf gegenüberliegenden Seiten einer Ebene 42 angeordnet sind, die die Induktoren 34 durchsetzt und senkrecht zu der von diesen aufgespannten Ebene und somit senkrecht zu der von den Lötstellen aufgespannten Ebenen verlaufen. Dies ergibt sich selbsterklärend aus der Fig. 3.
Anhand der Fig. 4 soll noch einmal verdeutlicht werden, dass Fügepartner 44, 46 im Bereich ihrer Lötstelle 48 druckbeaufschlagt werden, und zwar zum einen unmittelbar in der Lötstelle 48 durch den vorzugsweise aus Keramik bestehenden und den Induktor aufweisenden Stempel 16 und zum anderen von zu beiden Seiten des Stempels 12 angeordneten Niederhaltern 20, 22. Diese stützen sich im Ausführungsbeispiel auf den einen Querverbinder darstellenden Fügepartner 44 ab, unterhalb von dem ein Busbar 46 verläuft. Ferner erkennt man in der Fig. 4 Solarzellen 50, 52, die über den Querverbinder 44 verschaltet werden.
Entsprechend der erfindungs gemäßen Lehre wird ein Stromgenerator mit mehreren Induktoren über einen Umschalter verbunden, um zeitlich versetzt nacheinander jeweils einen Induktor mit Strom durchfließen zu lassen. Entsprechende Anordnungen bzw. Layouts ergeben sich aus den Fig. 5 - 9.
So sind in Fig. 5 Solarzellen 54, 56, 58, 60, 62, 64 dargestellt, deren Busbars A, B, C mit Querverbindern 66, 68 Stoff schlüssig verbunden werden sollen. Hierzu gehen von dem Linearantrieb 14 Lötköpfe 1, 2, 3, 4, 5, 6 aus, die über Leitungen 72, 74, 76, 78, 80 mit einem Umschalter 96 verbunden sind, der seinerseits mit einem Hochfrequenzgenerator 84 verbunden ist. Die von den Lötköpfen 1, 2, 3, 4, 5, 6 ausgehenden Induktoren sind derart zueinander ausgerichtet, dass diese gleichzeitig auf einen der Busbars A, B, C der Solarzellen 54, 56, 58, 60, 62, 64 ausrichtbar sind. Im Ausführungsbeispiel werden die Induktoren zunächst auf die Busbars A der Solarzellen 54, 56, 58, 60, 62, 64 ausgerichtet. Sodann werden zeitlich nacheinander die Busbars A mit den Querverbindern 66, 68 Stoff schlüssig verbunden, also zunächst der Busbar A der Solarzelle mit dem Querverbinder 66, der Busbar A der Solarzelle 56 mit dem Querverbinder 68 usw., bis der Busbar A der Solarzelle 64 mit dem Querverbinder 66 verbunden ist.
Anschließend wird der Linearantrieb 14 derart verstellt, dass die Induktoren auf die Busbars B der Solarzellen 54, 56, 58, 60, 62, 64 ausgerichtet sind, um sodann entsprechend der beschriebenen Art die Busbars B zeitlich nacheinander mit den Querverbindern 66, 68 Stoff schlüssig zu verbinden. Anschließend werden die Busbars C der Solarzellen 54, 56, 58, 60, 62, 64 an die Querverbinder 66, 68 gelötet. Die Zeitabfolge der Lötungen ergibt sich auch aus der Beschriftung Al, A2, ... C8 in der Fig. 5.
Während des zeitlich versetzten Lötens bleiben die Stempel bzw. Niederhalter der einzelnen Lötköpfe 1, 2, 3, 4, 5, 6 in Kontakt mit den Lötstellen A bzw. B bzw. C, so dass infolgedessen im erforderlichen Umfang eine Wärmeableitung erfolgen kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 werden gleichfalls entsprechend der Fig. 5 Solarzellen 54, 56, 58, 60, 62, 64 über deren Busbars A, B, C mit den Querverbindern 66, 68 verbunden. Allerdings gelangen zwei Generatoren 86, 88 zum Einsatz, die jeweils über einen Umschalter 90, 92 mit jeweils drei Lötköpfen 1, 3, 5 bzw. 2, 4, 6 entsprechend des dargstellten Layouts verbunden sind. Mit einer entsprechenden Anordnung können gleichzeitig zwei Lötungen durchgeführt werden, wobei jedoch stets nur einer der mit einem der Generatoren 86 bzw. 88 verbindbaren Lötköpfe 1, 3, 5 bzw. 2, 4, 6 über den Umschalter 90 bzw. 92 mit Strom beaufschlagt wird. So werden zunächst die Busbars A der Solarzellen 62, 64 an die Querverbinder 66, 68 gelötet (A5, A6), um sodann die Busbars A der Solarzellen 58, 60 zu löten (A3, A4) etc., bis zum Schluss die Busbars C der Solarzellen 54, 56 Stoff schlüssig mit dem Querverbinder 66, 68 verbunden werden (Cl, C2).
Den Fig. 7 - 9 sind weitere Layouts zu entnehmen, wobei in der Fig. 7 ein Hochfrequenzgenerator 94 insgesamt 12 Induktoren beaufschlagt und der Hochfrequenzgenerator mit zwei Umschaltern 96, 98 verbunden ist, über die zeitlich versetzt die in jeweils einer Reihe angeordneten sechs Induktoren mit Strom beaufschlagbar sind.
Bei dem Layout der Fig. 8 sind zwei Hochfrequenzgeneratoren 100, 102 mit jeweils einem Umschalter 104, 106 vorgesehen, wobei jeder Umschalter 104, 106 zu drei Induktoren führt, die Querverbinder mit Busbars von in zwei Reihen angeordneten Solarzellen stoffschlüssig verbinden.
Aus dem Layout der Fig. 9 erkennt man, dass die Erfindung auch dann verwirklicht wird, wenn in zwei Reihen angeordnete Solarzellen mittels Induktoren zeitlich versetzt verschaltet werden, denen insgesamt vier Generatoren 108, 110, 112, 114 zugeordnet sind, die wiederum über jeweils einen Umschalter 116, 118, 120, 112 mit den Lötköpfen bzw. Induktoren verbunden sind.
Dabei werden aufeinanderfolgende und einer Reihe zugeordnete Induktoren abwechselnd mit einem der Generatoren 108, 110 bzw. 112, 114 über die Umschalter 116, 118 bzw. 120, 122 verbunden.
Im Übrigen sind die Layouts selbsterklärend und offenbaren erfindungswesentliche Merkmale.

Claims

Patentansprüche Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Fügepartnern
1. Verfahren zum Stoff schlüssigen Verbinden von ersten Fügepartnern wie Stromsammeileiter (Busbar) einer Solarzelle mit zumindest einem zweiten Fügepartner wie Querverbinder mittels Induktionslötens unter Verwendung mehrerer mit einer Stromquelle verbundenen Induktoren, die gleichzeitig auf eine entsprechende Anzahl von Lötstellen ausgerichtet werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass die einzelnen Induktoren zeitlich versetzt mit der einen Stromquelle derart verbunden werden, dass während der Erwärmung einer Lötstelle auf Löttemperatur die Verbindung der anderen Induktoren mit der Stromquelle unterbrochen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass während des stoffschlüssigen Verbindens die Lötstelle über einen Andruckstempel druckbeaufschlagt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass in den Andruckstempel der Induktor eingegossen wird.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Andruckstempel zumindest nach dem stoffschlüssigen Verbinden der Fügepartner gekühlt wird.
5. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lötstelle unabhängig oder ergänzend zu dem Andruckstempel mittels eines Niederhalters druckbeaufschlagt wird.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei jeder Induktor von einem Lötkopf ausgeht,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Lötköpfe mittels einer Handhabungseinrichtung auf die Lötstellen ausgerichtet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lötköpfe mit einem Linearantrieb verbunden werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest drei Lötköpfe in Reihe angeordnet werden, die von der Handhabungseinrichtung wie dem Linearantrieb ausgehen.
9. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Lötstellen in einer Reihe angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lötköpfe mit ihren Induktoren auf aufeinanderfolgende Lötstellen ausgerichtet werden, wobei aufeinanderfolgende Lötköpfe auf gegenüberliegenden Seiten einer Ebene angeordnet werden, die die Induktoren durchsetzt und senkrecht zu einer von diesen aufgespannten Ebene verläuft.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass von den Lötköpfen eigensteife Führungen für die Zuleitungen der Induktoren ausgehen, wobei die Führungen aufeinanderfolgender Lötköpfe in Richtung der entlang einer Geraden angeordneten Induktoren betrachtet ein symmetrisches Y bilden.
11. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass den in Reihe angeordneten Lötstellen sechs Lötköpfe zugeordnet werden, wobei jeweils drei Lötköpfe über einen Umschalter von einer gemeinsamen Stromquelle zeitlich versetzt mit Strom beaufschlagt werden.
12. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass aufeinanderfolgende Lötköpfe mit voneinander unabhängigen Stromquellen mit jeweils einem Umschalter verbunden werden.
PCT/EP2010/060728 2009-07-23 2010-07-23 Verfahren zum stoffschlüssigen verbinden von fügepartnern mit zeitlich versetzen einzelnen induktoren WO2011009948A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009026236.9 2009-07-23
DE102009026236A DE102009026236A1 (de) 2009-07-23 2009-07-23 Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Fügepartnern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011009948A1 true WO2011009948A1 (de) 2011-01-27

Family

ID=43064572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/060728 WO2011009948A1 (de) 2009-07-23 2010-07-23 Verfahren zum stoffschlüssigen verbinden von fügepartnern mit zeitlich versetzen einzelnen induktoren

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102009026236A1 (de)
WO (1) WO2011009948A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102248249A (zh) * 2011-07-11 2011-11-23 无锡市斯威克光伏自动化设备有限公司 一种太阳能电池片涂锡带焊接机用上料装置
CN102626840A (zh) * 2012-05-14 2012-08-08 宁夏小牛自动化设备有限公司 太阳能电池片串焊焊头用压紧装置
WO2013160458A1 (en) * 2012-04-26 2013-10-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. A method of and a system and soldering station for electrically connecting an electrical contact terminal to an electrical contact patch of a photovoltaic device
EP2838123A1 (de) * 2013-08-14 2015-02-18 Komax Holding AG Löteinrichtung zum Verbinden von Solarzellen
CN110508893A (zh) * 2019-08-28 2019-11-29 湖南红太阳新能源科技有限公司 一种光伏组件汇流条焊接装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2496950A (en) * 1946-07-31 1950-02-07 Western Electric Co High-frequency heating apparatus for sequentially brazing a plurality of parts in a protective atmosphere
US4587392A (en) * 1984-01-26 1986-05-06 Cem - Compagnie Electro-Mecanique Electro-magnetic induction scrolling device for heating flat products
US4685608A (en) 1985-10-29 1987-08-11 Rca Corporation Soldering apparatus
US5818013A (en) * 1994-06-15 1998-10-06 Otto Junker Gmbh Process and device for inductive cross-field heating of flat metallic material
DE10335438B4 (de) 2002-07-31 2006-12-28 Atn Automatisierungstechnik Niemeier Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Löten unter Vorspannung
DE102005036130A1 (de) 2005-07-26 2007-02-01 Ernst Knoll Feinmechanik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Solarzellenstring
DE102006022818A1 (de) 2006-05-13 2007-11-22 Solarwatt Ag Verbindungseinrichtung und Verfahren zur Verschaltung von Solarzellen

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2496950A (en) * 1946-07-31 1950-02-07 Western Electric Co High-frequency heating apparatus for sequentially brazing a plurality of parts in a protective atmosphere
US4587392A (en) * 1984-01-26 1986-05-06 Cem - Compagnie Electro-Mecanique Electro-magnetic induction scrolling device for heating flat products
US4685608A (en) 1985-10-29 1987-08-11 Rca Corporation Soldering apparatus
US5818013A (en) * 1994-06-15 1998-10-06 Otto Junker Gmbh Process and device for inductive cross-field heating of flat metallic material
DE10335438B4 (de) 2002-07-31 2006-12-28 Atn Automatisierungstechnik Niemeier Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Löten unter Vorspannung
DE102005036130A1 (de) 2005-07-26 2007-02-01 Ernst Knoll Feinmechanik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Solarzellenstring
DE102006022818A1 (de) 2006-05-13 2007-11-22 Solarwatt Ag Verbindungseinrichtung und Verfahren zur Verschaltung von Solarzellen

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102248249A (zh) * 2011-07-11 2011-11-23 无锡市斯威克光伏自动化设备有限公司 一种太阳能电池片涂锡带焊接机用上料装置
WO2013160458A1 (en) * 2012-04-26 2013-10-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. A method of and a system and soldering station for electrically connecting an electrical contact terminal to an electrical contact patch of a photovoltaic device
CN102626840A (zh) * 2012-05-14 2012-08-08 宁夏小牛自动化设备有限公司 太阳能电池片串焊焊头用压紧装置
EP2838123A1 (de) * 2013-08-14 2015-02-18 Komax Holding AG Löteinrichtung zum Verbinden von Solarzellen
CN110508893A (zh) * 2019-08-28 2019-11-29 湖南红太阳新能源科技有限公司 一种光伏组件汇流条焊接装置
CN110508893B (zh) * 2019-08-28 2021-07-16 湖南红太阳新能源科技有限公司 一种光伏组件汇流条焊接装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009026236A1 (de) 2011-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012213710B4 (de) Kühlsystem für eine stromumwandlungsvorrichtung
DE10121895B4 (de) Solarzellenmodul und Verfahren zur Herstellung
DE60125493T2 (de) Verbesserter Kühlkörper für einen Wechselrichter eines elektrischen Motors
WO2011009948A1 (de) Verfahren zum stoffschlüssigen verbinden von fügepartnern mit zeitlich versetzen einzelnen induktoren
DE102012210627B4 (de) Thermoelektrisches Modul, Wärmetauscher, Abgasanlage und Brennkraftmaschine
EP2103373A1 (de) Löteinrichtung zum Verbinden von Solarzellen
DE3616494A1 (de) Integrierte schaltungspackung und verfahren zur herstellung einer integrierten schaltungspackung
DE112011101862T5 (de) Elektrische Verbindungsvorrichtung
DE102008050452A1 (de) Kondensatoranordnung und Verfahren zum Herstellen einer Kondensatoranordnung
DE102006035626A1 (de) Verfahren zum Anbringen eines Verbindungsleiters an einer photovoltaischen Solarzelle
DE3722725A1 (de) Geheizter stempel
DE102019128721A1 (de) Leistungselektronikvorrichtung für eine fremderregte Synchronmaschine und Kraftfahrzeug
EP2709786B1 (de) Verfarhen zum stoffschlüssigen verbinden von elementen
EP2098802A2 (de) Warmwassergerät mit einem Elektronikkühlrohr
DE102012025495A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Diodenlasermoduls und Diodenlasermodul
EP2317577B1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Seebeckschenkelmoduls
DE102019115573B4 (de) Leistungselektronische Schalteinrichtung und Verfahren zur Herstellung
DE102011055561A1 (de) Frontseitenkontaktanordnung einer Solarzelle
DE112012002860T5 (de) Solarzellenmodul auf geformtem Lead-Frame und Herstellungsverfahren
DE19631995A1 (de) System zum Verbinden einer Weicheisenstromschiene mit einem Stromleiter
DE102008000371B4 (de) Elektronische Steuereinheit und Verfahren, diese herzustellen
DE102019217525A1 (de) Thermoelektrisches Modul und Verfahren zur Herstellung desselben
WO2022018056A1 (de) Verfahren zur herstellung eines leistungsmoduls, leistungsmodul, elektrische vorrichtung sowie kraftfahrzeug
DE102019206263B4 (de) Halbleiterbauteil, Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils
DE102011110799A1 (de) Substrat für den Aufbau elektronischer Elemente

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10747012

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10747012

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1