制備焊帶的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種制備焊帶的裝置，所述裝置包括放線機構和收線機構，還包括等離子模塊和錫爐機構，所述等離子模塊包括等離子裝置和內部導輪，所述放線機構與所述等離子裝置的入口端連接，所述內部導輪與所述等離子裝置的出口端連接，所述錫爐機構包括錫爐和工裝導輪，所述工裝導輪設在所述錫爐內，所述工裝導輪的一端與所述內部導輪連接，所述工裝導輪的另一端與所述收線機構連接。本實用新型的制備焊帶的裝置，通過等離子退火模塊能夠即時調整工藝參數，且等離子設備自身的能耗也更低。等離子退火對原材料表面狀態的容忍度更高，制備的焊帶品質差異更小，穩定生產時能自主調整到的屈服強度下限更低。
【專利說明】
制備焊帶的裝置
技術領域
[0001] 本實用新型屬于焊帶加工技術領域，具體涉及一種制備焊帶的裝置。
【背景技術】
[0002] 涂錫焊帶(或鍍錫銅帶，PV焊帶)是每一種主流光伏組件的關鍵部件，是關系光伏 組件功率高低和使用壽命的重要因素，只有優質穩定的光伏涂錫焊帶才能配合光伏電池生 產出高功率和高耐久的光伏組件。當今新型的高速串焊機及高效光伏電池的發展對涂錫焊 帶提出了更為苛刻的性能要求:新需求對涂錫焊帶的涂層厚度的穩定性以及焊帶的側邊彎 曲度要求越來越高，更薄的硅電池片要求焊帶有更小的屈服強度(Rp〇.2)等。在現有的焊帶 制造方法中，退火工序對焊帶的前述性能有著至關重要的作用，而國內目前普遍采用管道 退火(也稱隧道退火)和短路退火兩種退火方法，本文提出了一種應用于光伏焊帶生產的等 離子退火涂錫一體化的新方法。
[0003] 目前的管道退火方法為了保證合適的屈服強度，生產速度一般在80~120m/min， 隨著太陽電池片主柵數目的增多，焊帶寬度呈變窄趨勢，同樣的生產速度意味著產能的下 降；管道退火方法的在針對精細化的產品生產時需要調整至對應的溫度，該過程耗時很長 且耗能高;管道退火的焊帶生產中需要使用助焊劑等化學品，對生產環境有一定的負面影 響，且操作控制更為復雜，清潔和維護成本較等離子退火方法更高，間接地降低了生產效 率。此外，管道退火的實際退火溫度難以進行精確控制，因而生產出的產品一致性略差。
[0004] 短路退火方法的退火效果不如管道退火，并且在去除銅基材表面的氧化層方面效 果不佳，對銅基材的質量狀況容忍度低。與管道退火一樣，短路退火在后續工序中必須使用 助焊劑，這不僅影響環境，也使得工藝參數難以精確控制。 【實用新型內容】
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型的目的在于提供一種制備焊帶的裝置及其制備 焊帶的方法，從而制備的焊帶的品質差異更小，穩定生產時能自主調整到的屈服強度下限 更低，并且生產速度更快且無需使用助焊劑，工藝參數的調節也更為精確、快速。
[0006] 為達到上述目的，本實用新型的技術方案如下：
[0007] -方面，本實用新型提供一種制備焊帶的裝置，包括放線機構和收線機構，還包括 等離子模塊和錫爐機構，所述等離子模塊包括等離子裝置和內部導輪，所述放線機構與所 述等離子裝置的入口端連接，所述內部導輪與所述等離子裝置的出口端連接，所述錫爐機 構包括錫爐和工裝導輪，所述工裝導輪設在所述錫爐內，所述工裝導輪的一端與所述內部 導輪連接，所述工裝導輪的另一端與所述收線機構連接。
[0008]本實用新型的制備焊帶的裝置，通過等離子退火模塊能夠即時調整工藝參數，且 等離子設備自身的能耗也更低。等離子退火模塊對原材料表面狀態的容忍度更高，制備的 焊帶品質差異更小，穩定生產時能自主調整到的屈服強度下限更低。
[0009] 在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可作出如下改進：
[0010] 作為優選的方案，所述錫爐機構還包括至少一個風刀，所述風刀設在所述錫爐上 方，并且所述風刀的口與水平面成夾角設置。
[0011] 作為優選的方案，所述夾角為5°~85°，優選為25°~45°。
[0012] 采用上述優選的方案，能夠使焊帶涂錫均勻，使整個焊帶的厚度保持在指定范圍 內。
[0013]作為優選的方案，所述錫爐機構還包括電機驅動裝置和主動上升式儲線架，所述 主動上升式儲線架一端與所述工裝導輪連接，所述主動上升式儲線架的另一端與所述收線 機構連接，所述電機驅動裝置驅動主動上升式儲線架將制備的焊帶輸送至收線機構。
[0014]作為優選的方案，所述收線機構包括追隨式收線導槽和氣缸，所述追隨式收線導 槽在氣缸的壓力作用下上下運動。
[0015]采用上述優選的方案，收線導槽收取的焊帶，擁有更好的排線精度。
[0016] 作為優選的方案，所述主動上升式儲線架和所述工裝導輪之間還設有冷卻塔。 [0017]采用上述優選的方案，在收線機構中可以設有焊帶質量檢控裝置，收線機構可以 采用自動換盤技術予以優化。
[0018]另一方面，本實用新型還提供一種上述制備焊帶的裝置制備焊帶的方法，所述方 法包括以下步驟：
[0019] 1)將銅基材置于放線機構上；
[0020] 2)然后再將所述銅基材輸送至等離子模塊的等離子裝置中，于500°C~1000°C下， 通入0.1~IMPa的等離子氣體將銅基材進行等離子退火，得到等離子退火后的銅基材；
[0021] 3)再將所述等離子退火后的銅基材輸送至錫爐機構的錫爐中涂錫，得到焊帶；
[0022] 4)最后將所述焊帶輸出，并通過收線機構收線，即得。
[0023]在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可作出如下改進：
[0024]作為優選的方案，所述銅基材或所述焊帶的進給速度為50~300m/min，優選為100 ~150m/min，更優選為 150m/min〇
[0025]采用上述優選的方案，能夠在較高的生產速度下，生產效率高，并且制備的焊帶的 屈服強度能夠滿足要求，而現有技術中的制備方法在較高的生產速度下，制備的焊帶屈服 強度高，在150m/min以上的生產速度下制備的焊帶已經不能滿足使用要求。
[0026]作為優選的方案，在步驟2)中，等離子退火頻率為1~20MHz。
[0027]作為優選的方案，在步驟3)中，所述等離子退火后的銅基材穿過工裝導輪，然后在 風刀下，于壓縮空氣溫度為20~150°C，風力為0.4~0.7MPa涂錫。
[0028]作為優選的方案，所述等離子退火后的銅基材在穿過工裝導輪前，還包括以下步 驟:所述等離子退火后的銅基材通過氣體降溫，所述氣體優選為氮氣，然后經內部導輪垂直 進入到錫爐中，并且錫爐溫度為150~300°C，優選為220°C。
[0029]作為優選的方案，所述等離子氣體選自氫氣、氮氣、氦氣和氬氣氣體中的至少一 種。
[0030] 本實用新型的制備焊帶的方法，通過等離子退火方法，由于瞬時溫度高，在同等性 能的條件下速度可達200m/min。等離子退火方法能夠即時調整工藝參數，切換不同規格的 產品相對節能省時，且等離子設備自身的能耗也更低。等離子退火方法可在退火的同時對 銅基材表面作清潔處理，因此對銅基材的適應性比其他方法更好，由此產生的產品品質差 異更小，穩定生產時能自主調整到的屈服強度下限更低；
[0031] 此外，相比傳統方法，等離子退火方法可適應更長的連續基材放線時間，有著高度 的品質穩定性和一致性，指定規格的銅基材經放線機構通過相應的導槽導輪引入到等離子 退火模塊中；
[0032]等離子退火模塊可以在短時間內迅冷啟動，而等離子退火方法中特有的表面離子 濺射技術使得基材表面清潔干燥(省去了前置清潔工序），還可以去除表面氧化物，這對后 續的涂錫工序十分必要。銅帶進入錫爐前，傳統方法要通過助焊劑浸泡進行清潔和表面激 活，鍍錫時的金屬間鍵合只有在基材表面清潔且適當激活時才能實現。等離子退火方法不 需要使用助焊劑，在退火的同時完成清洗和激活，并且由于沒有助焊劑，鍍錫的速度會更 快，這也是該方法能夠實現更高速涂錫的原因之一。使用等離子退火模塊的方法參數簡單 可控，能使產品的性能穩定，質量一致，返工率和廢品率更低。
【附圖說明】
[0033]圖1為本實用新型的制備焊帶的裝置的結構示意圖；
[0034]其中：
[0035] 1.放線機構，2 .收線機構，201.追隨式收線導槽，202 .氣缸，203 .軸，3 .等離子模 塊，301.等離子裝置，302.內部導輪，4.錫爐機構，401.錫爐，402.工裝導輪，403.風刀，404. 主動上升式儲線架，405.冷卻塔。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖詳細說明本實用新型的優選實施方式。
[0037]為了達到本實用新型的目的，如圖1所示，本實用新型的制備焊帶的裝置，包括放 線機構1和收線機構2,還包括等離子模塊3和錫爐機構4,等離子模塊3包括等離子裝置301 和內部導輪302，放線機構1與等離子裝置301的入口端連接，內部導輪302與等離子裝置301 的出口端連接，錫爐機構4包括錫爐401和工裝導輪402，工裝導輪402設在錫爐401內，工裝 導輪402-端與內部導輪302連接，工裝導輪402的另一端與收線機構2連接。該制備焊帶的 裝置，通過等離子退火模塊能夠即時調整工藝參數，且等離子設備自身的能耗也更低。等離 子退火模塊對原材料表面狀態的容忍度更高，制備的焊帶品質差異更小，穩定生產時能自 主調整到的屈服強度下限更低。
[0038]為了進一步地優化本實用新型的實施效果，錫爐機構4還包括至少一個風刀403， 風刀403設在錫爐401上方，并且風刀403的口與水平面成夾角設置。
[0039]為了進一步地優化本實用新型的實施效果，該夾角可為5°~85°，優選為25°~45°。能夠使焊帶涂錫均勻，使整個焊帶的厚度保持在所需尺寸精度。
[0040]為了進一步地優化本實用新型的實施效果，錫爐機構4還包括電機驅動裝置和主 動上升式儲線架404，主動上升式儲線架404-端與工裝導輪402連接，主動上升式儲線架 404的另一端與收線機構2連接，電機驅動裝置驅動主動上升式儲線架404將制備的焊帶輸 送至收線機構2。
[0041]為了進一步地優化本實用新型的實施效果，收線機構2包括追隨式收線導槽201和 氣缸202,追隨式收線導槽201在氣缸202的壓力作用下上下運動，從而將制備的焊帶收在軸 203上。該收線導槽收取的焊帶，擁有更好的排線精度。
[0042]為了進一步地優化本實用新型的實施效果，主動上升式儲線架404和工裝導輪402 之間還設有冷卻塔405。在收線機構中可以設有焊帶質量檢控裝置，收線機構可以采用自動 換盤技術予以優化。
[0043]實施例1
[0044]使用等離子退火涂錫一體化的方法進行主流的0.25_X1.2mm規格焊帶的批量生 產:放線機構上使用規格為0.2mmX1.2mm銅基材，再將銅基材引入到等離子模塊入口端，從 出口端引出；給等離子模塊中通入〇.3MPa壓力的純度99.9%以上的氮氣（可選摻入1 %氫 氣)作為工作氣體，在操作面板調節等離子電壓使得目標溫度為700°C，設置頻率為10MHz; 銅基材使用氮氣降溫到200°C以下，經內部導輪垂直進入到錫爐中，錫爐溫度設置為220°C， 穿過工裝導輪后垂直離開錫液面，在離開錫液面的地方裝有溫度角度可控制的風刀，設置 風刀口方向對水平線的夾角為30°，干燥的壓縮空氣溫度為20°C，風力設置為0.4MPa，控制 產品厚度為〇. 25mm;從錫爐引出的焊帶經過由電機驅動裝置驅動的主動上升式儲線架到達 收線機構（區別于傳統的依靠重力下降的被動式儲線架），收線機構采用由氣缸壓力控制的 追隨式收線導槽(區別于傳統的固定式收線導輪），收線過程中導槽位置會隨著軸的滿度同 步升高，整個收線過程收線角度可始終保持一致(一直線），擁有更好的排線精度。
[0045] 如此，生產速度為100m/min時的制備的焊帶的主要性能(0.25mmX1.2mm)，如下述 表1所示：
[0046]表1
[0047]
[0048] 現使用管道退火方法的常規配置(具體參見CN202072737U)，以100m/min的速度生 產0.25mmX1.2mm規格焊帶的性能如下，如下述表2所示：
[0049]表2
[0050]
[0051] 現使用短路退火方法的常規配置(短路退火的方法是通過包括以下步驟的方法進 行:帶有交流或直流電的電極輪，向運行中的銅基材導入大的電流，電流與銅基材自身電阻 作用而發熱升溫，到達退火溫度后，再淬水使其快速地冷卻下來），以l〇〇m/min的速度生產 同規格焊帶的性能如下，如下述表3所示：
[0052]表3
[0053]
[0054」從上還表1-3W以宥出，営道退火與短路退火網柙萬法制備的焊帶的屈服強度值 (RpO.2)大大高于本實用新型的制備方法制備的焊帶。其中管道退火制備的焊帶的屈服強 度值波動最大，極差為8MPa，而短路退火和本實用新型的制備方法制備的焊帶的波動分別 為5MPa和3MPa。
[0055] 實施例2
[0056]使用等離子退火涂錫一體化方法，放線機構上使用規格為0.2mmX1.2mm銅基材， 再將銅基材引入到等離子模塊入口端，從出口端引出；給等離子模塊中通入〇.4MPa壓力的 氮氣(摻入1%氫氣)作為工作氣體，在操作面板調節等離子電壓使得目標溫度為750°C，設 置頻率為5MHz;銅基材經氮氣冷卻降溫到200°C以下，經內部導輪垂直進入到錫爐中，錫爐 溫度設置為220°C，穿過工裝導輪后垂直離開錫液面，在離開錫液面的地方裝有溫度角度可 控制的風刀，設置風刀口方向對水平線的夾角為35°，干燥的壓縮空氣溫度為50°C，風力設 置為0.5MPa，控制產品厚度為0.25mm，經儲線機構進行收線。生產速度為150m/min時的制備 的焊帶的主要性能為(〇.25mmX1.2mm)，如下述表4所示：
[0057] 表 4
[0058]
[0059」從上述表3可以看出，在該較高進給速度下制備的焊帶的屈服強度只有50MPa左 右，且波動小，不但生產效率高，還能夠滿足實際使用要求。
[0060] 實施例3
[0061 ]使用等離子退火涂錫一體化方法，放線機構上使用規格為0.2mmX1.2mm銅基材， 再將銅基材引入到等離子模塊入口端，從出口端引出；給等離子模塊中通入〇.4MPa壓力的 氮氣(摻入1%氫氣)作為工作氣體，在操作面板調節電壓使得目標溫度為850°C，設置頻率 為1MHz;銅基材經氮氣冷卻降溫到200°C以下，經內部導輪垂直進入到錫爐中，錫爐溫度設 置為220°C，穿過工裝導輪后垂直離開錫液面，在離開錫液面的地方裝有溫度角度可控制的 風刀，設置風刀口方向對水平線的夾角為40°，干燥的壓縮空氣溫度為70°C，風力設置為 0.7MPa，控制產品厚度為0.25mm，經儲線機構進行軸收線。
[0062] 生產速度為200m/min時的制備的焊帶的主要性能(0.25mmX 1.2mm)如下，如下述 表5所示：
[0063] 表 5
[0064]
[0065] 而使用管道退火或者短路退火，在生產速度為150m/min和200m/min時，焊帶出現 露銅，毛刺等不良品質，屈服強度值不能穩定地滿足客戶需求，無法批量生產。
[0066] 實施例4-5
[0067]制備方法與實施例3相同，不同的為給等離子模塊中分別通入0.IMPa和IMPa壓力 的氮氣（摻入1%氫氣）作為工作氣體，在操作面板調節電壓使得目標溫度分別為500°C和 1000°C，設置頻率分別為20MHz和1MHz。
[0068]以上所述的僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術 人員來說，在不脫離本實用新型創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬 于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1. 一種制備焊帶的裝置，包括放線機構和收線機構，其特征在于，還包括等離子模塊和 錫爐機構，所述等離子模塊包括等離子裝置和內部導輪，所述放線機構與所述等離子裝置 的入口端連接，所述內部導輪與所述等離子裝置的出口端連接，所述錫爐機構包括錫爐和 工裝導輪，所述工裝導輪設在所述錫爐內，所述工裝導輪的一端與所述內部導輪連接，所述 工裝導輪的另一端與所述收線機構連接。2. 根據權利要求1所述的制備焊帶的裝置，其特征在于，所述錫爐機構還包括至少一個 風刀，所述風刀設在所述錫爐上方，并且所述風刀的口與水平面成夾角設置。3. 根據權利要求2所述的制備焊帶的裝置，其特征在于，所述夾角為5°~85°。4. 根據權利要求1至3中任一項所述的制備焊帶的裝置，其特征在于，所述錫爐機構還 包括電機驅動裝置和主動上升式儲線架，所述主動上升式儲線架的一端與所述工裝導輪連 接，所述主動上升式儲線架的另一端與所述收線機構連接，所述電機驅動裝置驅動主動上 升式儲線架將制備的焊帶輸送至所述收線機構。5. 根據權利要求4所述的制備焊帶的裝置，其特征在于，所述收線機構包括追隨式收線 導槽和氣缸，所述追隨式收線導槽在氣缸的壓力作用下上下運動。6. 根據權利要求4所述的制備焊帶的裝置，其特征在于，所述主動上升式儲線架和所述 工裝導輪之間還設有冷卻塔。
【文檔編號】C22F1/08GK205687993SQ201620533419
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月3日 公開號201620533419.8, CN 201620533419, CN 205687993 U, CN 205687993U, CN-U-205687993, CN201620533419, CN201620533419.8, CN205687993 U, CN205687993U
【發明人】肖鋒, 張昱, 朱驕峰
【申請人】蘇州宇邦新型材料股份有限公司