KR20100048582A - 태양전지모듈 제조를 위한 솔더링 설비 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지모듈의 단위 태양전지를 전기적으로 연결하는 데 사용되는 얇고 좁은 띠 모양의 도체 리본(conductor ribbon)을 자동으로 솔더링하는 태양전지모듈의 솔더링 설비에 관한 것으로, 본 발명의 태양전지모듈의 솔더링 설비는 태양전지들을 갖는 기판이 놓여지는 스테이지 유닛; 상기 스테이지 유닛의 상부에 제1방향으로 이동되는 제1직선 이동유닛; 상기 제1직선 이동유닛에 제2방향으로 이동 가능하게 설치되는 제2직선 이동유닛; 및 상기 제2직선 이동수단에 설치되어 상기 기판에 도체 리본을 솔더링하는 솔더 헤드 유닛을 포함한다.
솔더링, 리본, 초음파
Description
본 발명은 태양전지모듈의 솔더링 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양전지모듈의 단위 태양전지를 전기적으로 연결하는 데 사용되는 얇고 좁은 띠 모양의 도체 리본(conductor ribbon)을 자동으로 솔더링하는 태양전지모듈의 솔더링 설비 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지는 태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지로서, 통상 실리콘 등과 같은 반도체 재료로 제작되며, 빛을 받았을 때 전류가 발생되는 광전효과를 이용한다.
그런데, 태양전지는 단위 소자에서 발생되는 기전력이 실용상 매우 작기 때문에 다수개의 태양전지소자를 연결하여 적정 기전력을 갖는 태양전지모듈을 구성하여 사용하게 된다.
따라서, 태양전지를 소정의 용도로 사용하기 위해서는 그 용도에 알맞게 태양전지모듈의 용량을 조정하게 되는데, 태양전지모듈의 단위면적당 발생 전압을 높이기 위해 태양전지소자들은 도체 리본에 의해 서로 직렬 연결되는 것이 일반적이 다. 이렇게 해서 하나의 직렬 회로로 연결된 태양전지소자들은 뒤이어 물리적, 환경적인 외부요인으로부터의 보호를 위해 복층구조의 보강재가 상하면에 적층된 후 라미네이터(laminator) 등에 의해 밀봉된다.
위와 같은 태양전지모듈 제작 과정 중, 태양전지소자들을 도체 리본에 의해 직렬 연결하는 솔더링 단계는 다른 제조 단계보다 가장 복잡하고 예민한 공정중에 하나에 해당된다. 이러한 솔더링 단계는 도체 리본을 각각의 태양전지소자들 간의 간격 및 솔더링 길이를 감안하여 알맞게 절단한 후, 솔더링으로 고정하는 작업으로 이루어지는데 지금까지는 주로 수작업에 의존해 왔다. 따라서, 도체 리본의 길이를 균일하게 유지할 수 없는 등 작업 정밀도가 떨어지고, 작업 공수가 늘어 전체 라인의 작업 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 도체 리본의 솔더링이 자동으로 이루어지는 태양전지모듈의 솔더링 설비 및 방법을 제공한다.
본 발명은 접착 플럭스 도포, 도체 리본 공급, 도체 리본 솔더링 그리고 도체 리본 절단이 연속적으로 이루어지는 태양전지모듈의 솔더링 설비 및 방법을 제공한다.
본 발명은 작업성이 우수한 태양전지모듈의 솔더링 설비 및 방법을 제공한다.
본 발명은 연속적인 솔더링 작업이 가능한 태양전지모듈의 솔더링 설비 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 태양전지모듈의 솔더링 설비를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 태양전지모듈의 솔더링 설비는 태양전지들을 갖는 기판이 놓여지는 스테이지 유닛; 상기 스테이지 유닛의 상부에 제1방향으로 이동되는 제1직선 이동유닛; 상기 제1직선 이동유닛에 제2방향으로 이동 가능하게 설치되는 제2직선 이동유닛; 및 상기 제2직선 이동수단에 설치되어 상기 기판에 도체 리본을 솔더링하는 솔더 헤드 유닛을 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 솔더 헤드 유닛은 접착 플럭스를 상기 기판에 도포하는 플럭스 디스펜서; 상기 접착 플럭스가 도포된 상기 기판으로 상기 도체 리본을 공급하는 리본 공급부재; 리본이 상기 접착 플럭스에 부착되도록 상기 도체 리본을 상기 기판에 솔더링하는 솔더링부재; 및 상기 도체 리본을 절단하는 커터부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 커터부재는 초음파 커터기이고,상기 솔더링부재는 초음파 솔더링기이다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 솔더 헤드 유닛은 상기 솔더링부재와 상기 커터부재를 대기위치 또는 작업위치로 각각 이동시키는 승강부재를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 솔더 헤드 유닛은 상기 도체 리본을 가열 하는 가열부재를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 솔더 헤드 유닛은 상기 도체 리본을 상기 기판으로 가압하는 가압롤러를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 솔더 헤드 유닛은 상기 커터부에 의해 절단된 상기 도체 리본의 선단을 잡아주는 진공 홀더를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 도체 리본 공급부재는 상기 도체 리본이 릴형태로 감겨져 있는 리본롤; 상기 도체 리본이 풀리도록 상기 리본롤을 구동시키는 모터; 상기 리본롤로부터 풀어진 상기 도체 리본이 통과하면서 평탄도가 교정되도록 지그재그로 배치되는 교정 롤러들을 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 스테이지 유닛은 기판이 공급되는 로더 컨베이어부; 상기 로더 컨베이어부와 연결되고 상기 솔더 헤드 유닛이 위치하는 프로세스 컨베이어부; 상기 프로세스 컨베이어부에서 솔더링을 마친 기판이 언로딩되는 언로더 컨베이어부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 프로세스 컨베이어부는 기판을 이송하는 이송 롤러들; 상기 이송 롤러들 아래에 위치되며, 기판이 위치되면 승강하여 기판을 상기 이송롤러로부터 이격시킨 후 기판의 위치를 정렬하여 고정하는 작업 스테이지 부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 작업 스테이지 부재는 베이스; 상기 베이스의 가장자리에 설치되며, 상기 기판의 위치를 정렬시키는 정렬유닛들; 상기 베이스 상부에 설치되며 기판의 저면을 진공으로 흡착 지지하는 지지유닛; 및 상기 베 이스를 승강시키는 승강부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 프로세스 컨베이어부는 기판의 정렬 상태를 확인하기 위한 비젼 카메라를 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지모듈의 솔더링 설비은 태양전지들을 갖는 기판이 놓여지는 스테이지 유닛; 및 상기 스테이지 유닛에 놓여진 상기 기판의 상부에서 X축 및 Y축 방향으로 이동하면서 도체 리본을 상기 기판에 솔더링하는 솔더 헤드 유닛을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지모듈의 솔더링 방법은 태양전지들을 갖는 기판이 스테이지 유닛에 로딩되는 단계; 상기 스테이지 유닛에 놓여진 기판으로 도체 리본을 솔더링하는 단계를 포함하되; 상기 솔더링 단계는 접착 플럭스를 기판에 도포하는 단계; 기판에 도포된 상기 접착 플럭스 위로 상기 도체 리본을 올려놓는 단계; 상기 도체 리본을 상기 기판에 솔더링하는 솔더링 단계; 기판의 끝단에서 상기 도체 리본을 절단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 솔더링 단계는 상기 솔더링 단계 전에 상기 도체 리본을 예열하는 예열 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 솔더링 단계는 기판에 도포된 상기 접착 플럭스 위로 올려진 상기 도체 리본을 가압하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 절단된 상기 도체 리본의 선단을 진공으로 흡착하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 의하면, 도체 리본의 솔더링이 자동으로 이루어짐으로써 처리 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명에 의하면 접착 플럭스 도포, 도체 리본 공급, 도체 리본 솔더링 그리고 도체 리본 절단 작업이 연속적으로 이루지는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명에 의하면서 연속적인 솔더링 작업이 가능하기 때문에 태양전지모듈 제조 공정의 자동화 라인에 적용 가능하다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 9c를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 실시예에서 기판은 아몰퍼스 실리콘(비결정 실리콘), CIGS(구리인듐갈륨셀레늄), CdTe(카드늄텔루리늄)등을 이용한 박막형 태양전지, 건축 재료용 등에 이용되는 외벽재나 지붕재와 일체화되는 태양 전지를 갖으며, 기판에는 도면 편의상 단위 태양전지를 생략하였다. 참고로, 박막형 태양 전지는 여러 기판 위에 진공화학증착, spray 증착, Evaporation 증착 등의 여러가지 방법으로 박막 층을 형성하고, 각 전지의 특성에 따라 단위 셀로 패터닝하게 된다. 이와 같이 패터닝된 단위 셀을 하나로 연결하여 외부로 연결하기 위한 전극을 형성하는 공정이 솔더링 공정 이다. 결정질 실리콘 태양전지는 솔더링을 통해 셀 각각을 연결해야 되는 것과 다르게 이미 패터닝을 통해 각각의 셀이 연결되어 있는 박막 태양전지는 외부로 연결되는 (+)(-)전극 각각 한줄만 솔더링 연결하면 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지모듈의 솔더링 설비의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지모듈의 솔더링 설비의 평면도이다. 도면 편의상 도 1 및 도 2에는 프로세스 컨베이어부에 설치된 작업 스테이지 부재를 생략하였다.
설명의 편의를 위해 후술한 기판의 직선 이동 방향을 제1방향(X축 방향)이라 하고, 수평면 상에서 제1방향(X축 방향)에 수직한 방향을 제2방향(Y축 방향)이라 하며, 상하 방향을 수직 방향(Z축 방향)이라 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지모듈의 솔더링 설비(1)는 스테이지 유닛(50), 제 1 직선 이동유닛(40), 제2직선 이동유닛(30) 그리고 솔더 헤드 유닛(10)으로 크게 구분된다.
(스테이지 유닛)
스테이지 유닛(50)은 기판(S)이 공급되는 로더 컨베이어부(510), 로더 컨베이어부(510)와 연결되고 상부에 솔더 헤드 유닛(10)이 위치하는 프로세스 컨베이어부(530) 그리고 프로세스 컨베이어부(530)에서 솔더링을 마친 기판이 언로딩되는 언로더 컨베이어부(520)를 포함한다. 로더 컨베이어부(510), 프로세스 컨베이어부(530), 언로더 컨베이어부(520)는 상부에서 바라볼 때 제1방향을 따라 일렬로 순차적으로 배치된다.
로더 컨베이어부(510)는 태양전지가 구비된 기판(S)을 프로세스 컨베이어부(530)로 공급하는 반입부로써, 로더 컨베이어부(510)는 기판을 이송하는 이송롤러들을 포함하는 롤러 컨베이어(512)로 이루어진다. 롤러 컨베이어(512)는 로더 컨베이어부(510)에서 기판을 일방향(프로세스 컨베이어부 방향)으로 이송하기 위한 통상의 구성들로 이루어진다.
로더 컨베이어부(510)에는 기판이 대기하며, 프로세스 컨베이어부(530)에서 솔더링 공정을 마친 기판(S)이 언로더 컨베이어부(520)로 반출되면, 로더 컨베이어부(510)에서 대기하고 있던 기판(S)이 롤러 컨베이어(512)에 의해 프로세스 컨베이어부(530)로 반입됨으로써 연속적인 공정 처리가 가능하게된다.
언로더 컨베이어부(520)는 프로세스 컨베이어부(530)에 솔더링 공정을 마친 기판이 반출되는 반출부로써, 언로더 컨베이어부(520)는 로더 컨베이어부와 동일하게 기판을 이송하는 롤러 컨베이어(522)로 이루어진다.
도 3은 프로세스 컨베이어부를 보여주는 평면도이고, 도 4는 프로세스 컨베이어부를 보여주는 측면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 프로세스 컨베이어부(530)는 기판 이송을 위한 이송롤러들을 포함하는 롤러 컨베이어(532)와, 롤러 컨베이어(532) 아래에 위치되며, 기판(S)이 위치되면 수직방향으로 상승하여 기판을 롤러 컨베이어(532)로부터 이격시킨 후 기판의 위치를 정렬 및 척킹하는 작업 스테이지 부재(540)를 포함한다.
작업 스테이지 부재(540)는 베이스(542)와, 베이스(542)의 가장자리에 설치 되며, 기판 정렬을 위한 정렬핀(545)들을 갖는 4개의 정렬유닛(544), 그리고 베이스(542) 상부에 설치되며 기판의 저면을 진공으로 흡착 지지하는 진공흡착핀(548)들을 갖는 지지유닛(546) 그리고 베이스(542)를 승강시키는 승강부재(580)를 포함한다.
4개의 정렬유닛(544)은 기판 외곽에 위치되도록 베이스(542)의 4방향에 각각 설치된다. 각각의 정렬유닛(544)은 4개의 정렬핀(545)들과 정렬핀(545)들을 전후 직선 이동 시키는 실린더(545a)를 포함한다. 한편, 지지유닛(546)은 X-Y-θ 위치보정유닛(570)에 의해 위치 보정이 가능하다. 위치 보정은 기판의 정렬 상태를 확인하기 위한 비젼 카메라(572)에서 촬상된 영상을 통해 작업자가 기판의 정위치 상태를 확인하면서 수동으로 X-Y-θ 위치보정유닛(570)을 조작해서 기판의 위치 보정이 가능하다. 또는, 비젼 카메라(572)에서 촬영된 영상을 제어부에서 그 위치값을 계산하고, 제어부(컴퓨터)(미도시됨)에서 처리된 기판의 위치 보정값에 따라 X-Y-θ 위치보정유닛(570)을 제어부가 자동 제어함으로써 기판의 위치 보정이 이루어질 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 프로세스 컨베이어부에서의 기판 정렬 및 기판 척킹 과정을 보여주는 도면들이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 기판(S)이 프로세스 컨베이어부(530)로 진입하여 롤러 컨베이어(532) 중앙에 위치되면, 작업 스테이지 부재(540)의 베이스(542)는 승각부재(580)의 동작에 의해 수직 상승된다. 베이스(542)의 상승 이동에 의해 진공흡착핀(548)들과 정렬핀(545)들은 롤러 컨베이어(532)의 롤러들 사이 사이로 상승하게 되고, 기판(S)은 진공흡착핀(548)들에 의해 롤러 컨베이어(532)로부터로부터 들어올려진다. 이때, 정렬핀(545)들은 기판(S)의 측면으로부터 이격된 위치에 대기하게 된다. 기판(S)은 진공흡착핀(545)들에 의해 지지된 상태에서 4개의 정렬유닛(544)들에 의해 위치가 정렬된다. 즉, 정렬핀(545)들이 실린더(545a) 구동에 의해 기판의 중심방향(도 5a에 화살표로 표시됨)으로 이동하면서 기판을 정위치시킨다. 이렇게 정렬유닛(544)들에 의해 정위치된 기판은 지지유닛(546)의 진공흡착핀(548)들에 의해 진공 흡착된다. 한편, 지지유닛(546)은 X-Y-θ 위치보정유닛(570)에 의한 위치 보정으로 기판 정렬이 가능하다. 지지유닛(546)에 의한 기판 정렬은 기판의 정렬 상태를 비젼 카메라(572)를 통해 확인할 수 있다.
상술한 바와같이, 프로세스 컨베이어부(530)에서는 솔더헤드 유닛(10)이 기판(S)에 도체 리본(R)을 솔더링할 수 있도록 기판을 정렬하고 기판의 유동 방지를 위한 척킹이 선행된다. 또한, 본 실시예에서는 컨베이어 방식으로 기판을 반입반출하는 방식이 적용되었으나, 이러한 방식 이외에도 반송로봇이 직접 기판을 반입반출하고, 스테이지에는 반송로봇에 의해 제공되는 기판을 고정하는 수단을 구비하여 기판에 대한 솔더링 작업을 실시할 수도 있다.
도 6은 제1직선 이동유닛과 제2직선 이동유닛 그리고 솔더 헤드 유닛을 보여주는 사시도이다.
(제1직선 이동유닛)
도 1, 도 2 그리고 도 6을 참조하면, 제1직선 이동유닛(40)은 제1지지프레임(410), 제1모터(420), 제1구동축(430), 한 쌍의 제1리드 스크류(440), 제1가이드 레일(450) 그리고 이동 프레임(460)을 포함한다.
제1지지프레임(410)은 스테이지 유닛(50)의 양측에 제1방향으로 설치되는 측면 프레임(412)들과, 측면 프레임(412)들에 연결되는 연결 프레임(414)을 포함한다. 연결 프레임(414)은 제2방향으로 스테이지 유닛(50)의 상부를 가로질러 측면 프레임(412)들에 고정된다. 연결 프레임(414)에는 제1모터(420)과, 제1모터(420)의 구동에 의해 회전되는 제1구동축(430)이 설치된다. 제1구동축(430)은 제2방향으로 설치된다. 제1모터(420)의 구동력은 제1구동축(430)으로 전달된다. 제1구동축(430) 양단에는 각각 제1리드 스크류(440)가 기어박스(432)를 통해 연결되어 제1모터(420)의 구동력을 전달받아 회전된다. 제1리드스크류(440)는 측면 프레임(412)들에 제1방향으로 길게 설치된다. 측면 프레임(412)에는 이동 프레임(460)의 직선 이동을 가이드하는 제1가이드레일(450)이 설치된다. 이동 프레임(460)은 제1가이드레일(450)을 따라 제1방향으로 이동 가능하게 설치되며, 양단에는 제1리드스크류(440)가 각각 연결되어 제1리드스크류(440)의 회전에 의해 제1방향으로 이동된다.
본 실시예에서는 한 쌍의 제1리드스크류(440)가 하나의 모터(420)에 의해 동시 구동되는 것으로 도시하고 설명하였으나 이는 하나의 예에 불과하며, 한 쌍의 제1리드스크류는 2개의 모터를 사용하여 각각 직접 구동될 수 있음은 물론이다.
본 실시예에서는 제1직선 이동 유닛(40)에 모터와 리드스크류를 포함한 구동방식이 사용되었으나 이 방식에만 한정되는 것은 아니며, 선택적으로 모터, 벨트, 그리고 풀리의 조합으로 구성되는 구동방식, 또는 리니어 모터(Linear Motor)를 포 함한 구동방식이 사용될 수 있다. 상술한 다양한 직선 구동 방식의 구체적인 구성은 관련 기술 분야의 당업자에게 널리 알려져 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
(제2직선 이동유닛)
제2직선 이동유닛(30)은 제2모터(310), 제2리드 스크류(320), 제2가이드 레일(330) 그리고 이동 플레이트(340)를 포함한다.
제2모터(310)는 이동 프레임(460)의 일단에 설치된다. 제2리드 스크류(320)는 제2모터(310)에 의해 회전되며, 이동 프레임(460)의 측면에 제2방향을 따라 길게 설치된다. 제2가이드 레일(330)은 이동 프레임(460)의 상면에 제2방향을 따라 길게 설치된다. 이동 플레이트(340)는 이동 프레임(460)에 제2방향으로 이동 가능하게 설치된다. 이동 플레이트(340)는 제2가이드레일(330)에 지지되며, 제2리드 스크류(320)의 회전에 의해 제2방향으로 이동된다.
본 실시예에서는 제2직선 이동 유닛(30)에 모터와 리드스크류를 포함한 구동방식이 사용되었으나 이 방식에만 한정되는 것은 아니며, 선택적으로 모터, 벨트, 그리고 풀리의 조합으로 구성되는 구동방식, 또는 리니어 모터(Linear Motor)를 포함한 구동방식이 사용될 수 있다. 상술한 다양한 직선 구동 방식의 구체적인 구성은 관련 기술 분야의 당업자에게 널리 알려져 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 7은 솔더 헤드 유닛을 보여주는 사시도이다. 도 8은 솔더 헤드 유닛의 정면도이다.
(솔더 헤드 유닛)
솔더 헤드 유닛(10)은 본 발명에서 가장 중요한 구성에 해당된다. 솔더 헤드 유닛(10)은 제2직선 이동 유닛(30)의 이동 플레이트(340)에 설치되며, 이동 플레이트(340)와 함께 이동하면서 기판에 도체 리본(R)을 솔더링하게 된다.
여기서, 도전 리본(R)은 얇고 좁은 띠 모양의 적절한 도전성 재료(예컨대 구리, 알루미늄, 또는 구리, 알루미늄, 인바, 주석, 또는 납과 같은 도전성 재료의 합금이나 라미네이트로 이루어진 평평한 리본 등이 바람직함)로 이루어질 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 솔더 헤드 유닛(10)의 구성을 살펴보면, 리본 공급부재(110), 플럭스 디스펜서(120), 솔더링부재(130), 커터부재(140), 가열부재(150), 가압롤러(160), 진공 홀더(170) 그리고 승강부재(180) 등을 포함한다.
리본 공급부재(110)는 도체 리본(R)이 릴형태로 감겨져 있는 리본롤(112), 리본롤(112)을 회전시키는 모터(113), 리본롤(112)로부터 풀어진 도체 리본(R)이 통과하면서 평탄도가 교정되도록 지그재그로 배치되는 교정 롤러(114)들 및 도체 리본(R)의 이동 경로상에 설치된 제1,2가이드롤러(115,116)들을 포함한다.
리본롤(112)과 모터(113) 그리고 제1가이드 롤러(115)는 이동 플레이트 상면에 설치되며, 교정 롤러(114)들과 제2가이드롤러(116)는 전면 플레이트(192)에 설치된다. 전면 플레이트(192)와 후면 플레이트(194)는 이동 플레이트(340)의 아래에 고정 설치된다.
가열부재(150)는 교정 롤러(114)들과 제2가이드롤러(116) 사이의 도체 리 본(R) 이동 경로상에 설치되며, 솔더링이 잘되도록 도체 리본(R)을 예열한다. 가열부재(120)는 원적외선히터(IR Heater)로 이루어진다.
플럭스 디스펜서(120)는 접착 플럭스를 기판(S)에 도포하기 위한 것으로 이동 플레이트(340)가 이동되는 제2방향의 최전방에 위치되도록 전면 플레이트(192)에 설치된다. 여기서 제2방향의 최전방은 전면 플레이트(192)를 전방에서 바라보았을때 좌측 끝을 가르킨다. 참고로, 솔더 헤드 유닛(10)은 이동 플레이트(340)에 의해 제2방향의 우측에서 좌측방향(화살표 방향)으로 이동하면서 가장 먼저 접착 플럭스를 기판(S)에 도포해야 하기 때문에 플럭스 디스펜서(120)가 좌측 끝에 배치된다.
솔더링부재(130)는 도체 리본(R)을 접착 플럭스가 도포된 기판(S)에 솔더링하기 위한 것으로, 기판에 대한 데미지를 최소화하기 위하여 초음파 방식의 솔더링기로 이루어지는 것이 바람직하다. 솔더링부재(130)는 이동 플레이트(340)가 이동되는 방향의 최후방에 위치되도록 전면 플레이트(192)에 설치된다.
커터부재(140)는 기판(S)의 끝단에서 도체 리본(R)을 절단하기 위한 것으로, 초음파 방식의 커터기로 이루어진다. 커터부재(140)는 솔더링부재(130)와 진공 홀더(170) 사이에 위치되도록 전면 플레이트(192)에 설치된다. 솔더링부재(130)와 커터부재(140)는 승강부재(180)에 의해 대기위치 또는 작업위치로 이동된다. 즉, 솔더링부재(130)와 커터부재(140)는 상승 위치에서 대기하며, 솔더링 작업을 위해서는 기판에 놓여진 도체 리본(R)과 인접한 위치(작업 위치)까지 하강하게 된다. 승강부재(180)는 전면 플레이트(192)와 후면 플레이트(194) 사이에 설치되며, 도면 편의상 전면 플레이트(192)에 의해 가려져 잘 보이지 않지만, 실린더 구동 방식이 사용된다.
가압 롤러(160)는 도체 리본(R)을 기판(S)으로 가압하기 위한 것으로 커터부재(140)와 솔더링부재(130) 사이에 위치되도록 전면 플레이트(192)에 설치된다.
진공 홀더(170)는 커터부재(140)에 의해 절단된 도체 리본(R)의 선단을 진공으로 잡아주기 위한 것으로 커터부재(140)와 인접하게 위치되도록 전면 플레이트(192)에 설치된다. 진공 홀더(170)는 도체 리본(R)이 커터부재(140)에 의해 절단된 후 다음 위치까지 이동되는 동안 그리고 도체 리본(R)의 절단된 끝부분이 솔더링하고자 하는 위치에 도달할때까지 도체 리본을 진공으로 흡착 고정하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 솔더 헤드 유닛(10)의 플럭스 디스펜서(120), 솔더링부재(130), 커터부재(140), 가열부재(150), 가압롤러(160) 그리고 진공 홀더(170)는 도체 리본(R)의 이동 경로와 동일선상에 배치된다.
상술한 구성을 갖는 태양전지모듈의 솔더링 설비에서의 공정 진행은 다음과 같다. 우선, 기판 로딩 단계와, 솔더링 단계 그리고 언로딩 단계로 크게 이루어진다. 로딩 단계는 로더 컨베이어부(510)에서 프로세스 컨베이어부(530)로 기판(S)이 반입되고, 프로세스 컨베이어부(530)에 기판(S)이 위치되면, 기판 정렬 및 기판 척킹이 이루어진다.
솔더링 단계는 접착 플럭스를 기판(S)에 도포하는 단계, 기판에 도포된 접착 플럭스 위로 도체 리본(R)을 올려놓는 단계, 도체 리본(R)을 기판(S)에 솔더링하는 솔더링 단계 그리고 기판(S)의 끝단에서 도체 리본(R)을 절단하는 단계로 이루어진다.
도 9a 및 도 9c를 참조하면서 솔더 헤드 유닛을 이용한 도체 리본 솔더링 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 9a에서와 같이, 솔더 헤드 유닛(10)은 플럭스 디스펜서(120)가 기판(S)의 일측에 위치된 상태에서 제2방향의 우측에서 좌측(화살표로 표시됨)으로 이동된다. 플럭스 디스펜서(120)는 기판(S)의 우측에서 좌측방향으로 이동하면서 기판(S)에 접착 플럭스를 도포한다.
도 9b에서와 같이, 진공 홀더(170)는 도체 리본(R)을 진공으로 흡착 고정한 상태에서 도체 리본(R)의 끝단이 기판의 일측에 위치되면 진공을 해제하여 도체 리본(R)을 기판(S)에 내려놓는다. 기판(S)에 놓여진 도체 리본(R)은 가압롤러(160)에 의해 눌려지고, 그 뒤로 따라오는 솔더링부재(130)에 의해 솔더링된다. 솔더링부재(130)는 도체 리본(R) 전체를 솔더링하는 것이 아니라 부분적으로 포인트를 정해 일정간격으로 솔더링을 실시하게 된다.
도 9c에서와 같이, 솔더 헤드 유닛(10)이 기판(S)의 좌측까지 이동하고, 솔더링부재(130)의 위치가 기판의 좌측 끝단에 위치하게 되면, 진공 홀더(170)가 도체 리본(R)을 진공으로 흡착 고정하고, 동시에 커터부재(140)가 도체 리본(R)을 커팅함으로써 솔더링 과정이 완료된다. 이러한 일련의 과정이 끝나면, 솔더 헤드 유닛(10)은 제 1 직선 이동유닛(40)과 제2직선 이동유닛(30)에 의해 또다른 위치로 이동한 후 앞에서 언급한 일련의 과정을 거치게 된다.
이상에서, 본 발명에 따른 태양전지모듈의 솔더링 설비의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지모듈의 솔더링 설비의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지모듈의 솔더링 설비의 평면도이다.
도 3은 프로세스 컨베이어부를 보여주는 평면도이ek.
도 4는 프로세스 컨베이어부를 보여주는 측면도이다.
도 5a 및 도 5b는 프로세스 컨베이어부에서의 기판 정렬 및 기판 척킹 과정을 보여주는 도면들이다.
도 6은 제1직선 이동유닛과 제2직선 이동유닛 그리고 솔더 헤드 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 7은 솔더 헤드 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 8은 솔더 헤드 유닛의 정면도이다.
도 9a 및 도 9c는 솔더 헤드 유닛을 이용한 도체 리본 솔더링 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 솔더 헤드 유닛
30 : 제2직선 이동유닛
40 : 제1직선 이동유닛
50 : 스테이지 유닛
110 : 리본 공급부재
120 : 플럭스 디스펜서
130 : 솔더링부재
140 : 커터부재
150 : 가열부재
160 : 가압롤러
170 : 진공 홀더
Claims (20)
- 태양전지모듈의 솔더링 설비에 있어서:태양전지들을 갖는 기판이 놓여지는 스테이지 유닛;상기 스테이지 유닛의 상부에 제1방향으로 이동되는 제1직선 이동유닛;상기 제1직선 이동유닛에 제2방향으로 이동 가능하게 설치되는 제2직선 이동유닛; 및상기 제2직선 이동수단에 설치되어 상기 기판에 도체 리본을 솔더링하는 솔더 헤드 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 솔더링 설비.
- 제1항에 있어서,상기 솔더 헤드 유닛은접착 플럭스를 상기 기판에 도포하는 플럭스 디스펜서;상기 접착 플럭스가 도포된 상기 기판으로 상기 도체 리본을 공급하는 리본 공급부재;상기 도체 리본을 상기 기판에 솔더링하는 솔더링부재; 및상기 도체 리본을 절단하는 커터부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 솔더링 설비.
- 제2항에 있어서,상기 커터부재는 초음파 커터기이고,상기 솔더링부재는 초음파 솔더링기인 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 솔더링 설비.
- 제2항에 있어서,상기 솔더 헤드 유닛은상기 솔더링부재와 상기 커터부재를 대기위치 또는 작업위치로 각각 이동시키는 승강부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 솔더링 설비.
- 제2항에 있어서,상기 솔더 헤드 유닛은상기 도체 리본을 가열하는 가열부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 솔더링 설비.
- 제2항에 있어서,상기 솔더 헤드 유닛은상기 도체 리본을 상기 기판으로 가압하는 가압롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 솔더링 설비.
- 제2항에 있어서,상기 솔더 헤드 유닛은상기 커터부에 의해 절단된 상기 도체 리본의 선단을 잡아주는 진공 홀더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 솔더링 설비.
- 제2항에 있어서,상기 도체 리본 공급부재는상기 도체 리본이 릴형태로 감겨져 있는 리본롤;상기 도체 리본이 풀리도록 상기 리본롤을 구동시키는 모터;상기 리본롤로부터 풀어진 상기 도체 리본이 통과하면서 평탄도가 교정되도록 지그재그로 배치되는 교정 롤러들을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 솔더링 설비.
- 제1항에 있어서,상기 스테이지 유닛은기판이 공급되는 로더 컨베이어부;상기 로더 컨베이어부와 연결되고 상기 솔더 헤드 유닛이 위치하는 프로세스 컨베이어부;상기 프로세스 컨베이어부에서 솔더링을 마친 기판이 언로딩되는 언로더 컨베이어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 솔더링 설비.
- 제9항에 있어서,상기 프로세스 컨베이어부는기판을 이송하는 이송 롤러들;상기 이송 롤러들 아래에 위치되며, 기판이 위치되면 승강하여 기판을 상기 이송롤러로부터 이격시킨 후 기판의 위치를 정렬하여 고정하는 작업 스테이지 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 솔더링 설비.
- 제10항에 있어서,상기 작업 스테이지 부재는베이스;상기 베이스의 가장자리에 설치되며, 상기 기판의 위치를 정렬시키는 정렬유닛들;상기 베이스 상부에 설치되며 기판의 저면을 진공으로 흡착 지지하는 지지유닛; 및상기 베이스를 승강시키는 승강부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 솔더링 설비.
- 제11항에 있어서,상기 프로세스 컨베이어부는기판의 정렬 상태를 확인하기 위한 비젼 카메라를 더 포함하는 것을 특징으 로 하는 태양전지모듈 솔더링 설비.
- 태양전지모듈의 솔더링 설비에 있어서:태양전지들을 갖는 기판이 놓여지는 스테이지 유닛; 및상기 스테이지 유닛에 놓여진 상기 기판의 상부에서 X축 및 Y축 방향으로 이동하면서 도체 리본을 상기 기판에 솔더링하는 솔더 헤드 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 솔더링 설비.
- 제13항에 있어서,상기 솔더 헤드 유닛은접착 플럭스를 상기 기판에 도포하는 플럭스 디스펜서;상기 접착 플럭스가 도포된 상기 기판으로 상기 도체 리본을 공급하는 리본 공급부재;상기 도체 리본을 상기 기판에 솔더링하는 초음파 솔더링기;상기 기판의 끝단에서 상기 도체 리본을 절단하는 초음파 커터;상기 도체 리본이 상기 초음파 솔더링기에 의해 솔더링 되기 전에 예열하는 가열부재;상기 도체 리본이 상기 초음파 솔더링기에 의해 솔더링 되기 전에 상기 도체 리본을 상기 기판에 밀착시키는 가압롤러; 및상기 커터부에 의해 절단된 상기 도체 리본의 선단을 잡아주는 진공 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 솔더링 설비.
- 제13항에 있어서,상기 스테이지 유닛은기판을 이송하는 이송 롤러들;상기 이송 롤러들 아래에 위치되며, 기판이 위치되면 승강하여 기판을 상기 이송롤러로부터 이격시킨 후 기판의 위치를 정렬하여 고정하는 작업 스테이지 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 솔더링 설비.
- 제15항에 있어서,상기 작업 스테이지 부재는베이스;상기 베이스의 가장자리에 설치되며, 상기 기판의 위치를 정렬시키는 정렬핀들;상기 베이스에 설치되며 기판의 저면을 진공으로 흡착 지지하는 진공흡착핀들;상기 베이스를 승강시키는 승강부재; 및기판의 정렬 상태를 확인하기 위한 비젼 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈 솔더링 설비.
- 태양전지모듈의 솔더링 방법에 있어서:태양전지들을 갖는 기판이 스테이지 유닛에 로딩되는 단계;상기 스테이지 유닛에 놓여진 기판으로 도체 리본을 솔더링하는 단계를 포함하되;상기 솔더링 단계는접착 플럭스를 기판에 도포하는 단계; 기판에 도포된 상기 접착 플럭스 위로 상기 도체 리본을 올려놓는 단계; 상기 도체 리본을 상기 기판에 솔더링하는 솔더링 단계; 기판의 끝단에서 상기 도체 리본을 절단하는 단계가 연속적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈의 솔더링 방법.
- 제17항에 있어서,상기 솔더링 단계는상기 솔더링 단계 전에 상기 도체 리본을 예열하는 예열 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈의 솔더링 방법.
- 제17항에 있어서,상기 솔더링 단계는기판에 도포된 상기 접착 플럭스 위로 올려진 상기 도체 리본을 가압하는 단계를 더 포함하는 것을 태양전지모듈의 솔더링 방법.
- 제17항에 있어서,절단된 상기 도체 리본의 선단을 진공으로 흡착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈의 솔더링 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080107808A KR101042997B1 (ko) | 2008-10-31 | 2008-10-31 | 태양전지모듈 제조를 위한 솔더링 설비 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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