焊接工艺简介 (2).ppt

太阳能电池组件生产工艺 焊接工艺简介 2 第四章电池片的焊接工艺 焊接工艺简介焊带的制备电池片的单片焊接操作工艺电池片的串联焊接操作工艺 3 4 1焊接工艺简介 在光伏组件生产和制造过程中 电池片的焊接是重要的工序之一 焊接工艺分为 单焊 单片焊接 和串焊 串联焊接 单焊 指在电池片的正面主栅线上焊接两条焊带 串焊 指将单片焊接好的电池片按照工艺要求的数量一片片串联焊接在一起 在自动焊接中 单焊和串焊是通过自动焊接机同时完成的 4 4 1焊接工艺简介 一 焊接及其工艺定义 利用加热或其他方法 使两种材料产生有效 牢固 永久的物理连接 焊接方法 熔焊 钎焊 接触焊 硬焊 软焊 熔点不高于450 熔焊 指焊接过程中 将焊接接头在高温等的作用下至熔化状态 由于被焊工件是紧密贴在一起的 在温度场 重力等的作用下 不加压力 两个工件熔化的融液会发生混合现象 待温度降低后 熔化部分凝结 两个工件就被牢固的焊在一起 完成焊接的方法 常见的有电弧焊 激光焊 等离子焊及气焊等 5 4 1焊接工艺简介 接触焊 接触焊接是在加热的烙铁嘴 tip 或环 collar 直接接触焊接点时完成的 常用的方法有对接焊 点焊 缝焊等 熔焊 接触焊 6 4 1焊接工艺简介 钎焊 在焊件不熔化的状况下 将熔点较低的钎料金属加热至熔化状态 并使之填充到焊件的间隙中 与被焊金属相互扩散达到金属间结合的焊接方法 在光伏组件生产过程中主要采用的焊接方法就是钎焊 钎焊 7 4 1焊接工艺简介 1 焊接工艺参数焊接温度 高于焊料熔点25 60 以保证焊料填满空隙 加热速度 根据电池片的厚薄程度 焊带的材料 形状和大小等因素确定 焊件越薄 尺寸越小 焊接加热速度越快 冷却速度 根据电池片和焊带的材料 形状和大小确定 快冷有利于韩风组织细化 提高其力学性能 但对于较脆的电池片 应注意不能快冷 以防产生冷裂纹 8 4 1焊接工艺简介 焊接时间 根据焊件的的大小及焊料与电池片相互作用的剧烈程度决定 大尺寸的焊件焊接时间较长 小尺寸的焊件时间较短 预热温度 焊接电池片时 在焊接工作台要配备电池片自动恒温加热控制器及加热板 对准备焊接的电池片进行预热 加热板的温度决定了电池片的整体温度 温度过高会导致待焊电池片变形 加热温度过低会使待焊电池片和电烙铁之间温差过大 造成电池片碎裂 9 4 1焊接工艺简介 2 焊接工具的使用及辅助设备 1 焊接工具在光伏组件生产中 常用的焊接工具是恒温电烙铁 常用的焊接设备是自动电焊机 恒温电烙铁 10 4 1焊接工艺简介 光伏组件自动焊接机 11 恒温电烙铁 恒温烙铁PACEHW100 12 13 恒温电烙铁的使用过程 1 工作台烙铁的摆放 1 恒温烙铁PACEHW100的摆放见下图所示 14 内部公开 2 恒温烙铁WELLERWSD81的摆放见下图所示2 烙铁温度的设定 每班次使用烙铁之前按工艺文件要求对本工位烙铁的温度进行设定确认 一般情况 有铅焊接温度要求350 20 无铅焊接温度要求370 20 15 3 烙铁温度的点检 每班次使用烙铁之前需用专用的烙铁点检仪对本工位烙铁的设定温度进行点检 点检温度方法 将开关拨到ON位置 显示室温 25 左右 将待测烙铁头蘸上焊锡 把上锡的烙铁头触及感应器感应点 在2 3秒内 LCD上将显示烙铁头的温度 温度感应器一定要按标识连接并保持绷紧状态 无铅焊接使用无铅专用点检仪 内部公开 16 4 烙铁接地电阻点检 烙铁接地电阻由点检员完成点检 并填写电烙铁接地电阻测试表 内部公开 17 点检方法 使用万用表测量烙铁的接地电阻 万用表打开电源并置于欧姆档 然后将其中一个表笔可靠触及烙铁头 另一个烙铁头触及点检工位最近的防静电接地裸露导线 万用表显示稳定的阻值后 把该阻值填写在相应的表格中 接地电阻 不通电时测量 10 或通电测量 100 一般情况下 以烙铁不通电点检 超标处理措施 1 遇点检异常时 阻值不在要求范围内 及时通知设备技术员进行处理 更换烙铁或确认地线实际接地状况 直到点检值在要求范围内 18 4 电烙铁的握法 1 正握法 适用中功率烙铁或带弯头烙铁的操作 2 反握法 适用大功率烙铁的操作 3 握笔法 适用操作台上焊接印制板等组件 目前电池片生产中手工焊接电烙铁的握法一般采用握笔法 反握法正握法握笔法 内部公开 19 5 手工焊接的方法 1 三步法 适用于热量小的较小元器件引脚的焊接 准备 处于随时可以进行焊接的状态 在焊点放上烙铁和锡丝 从焊点上拿开锡丝和烙铁 内部公开 20 2 焊接五步法适用于焊点较大的元器件的焊接 准备 烙铁头和焊锡丝靠近焊点 处于随时可以进行焊接的状态 放上烙铁 烙铁头放到焊点上进行加热 熔化焊锡丝 焊锡丝放在焊点上 熔化适量焊锡丝 拿开焊锡丝 熔化适量焊锡丝后迅速拿开焊锡丝 拿开烙铁 焊锡的扩展范围达到要求后 拿开烙铁 内部公开 21 6 焊接操作基本要求 1 保持烙铁头的清洁 及时在烙铁架上的湿海绵蹭去烙铁头的杂质和氧化物 2 烙铁的湿海绵潮湿即可 水过少烙铁容易烫伤海绵 水过多烙铁头温度下降太大影响焊接 3 焊接时间 有铅焊接1 2秒 无铅焊接2 3秒 4 烙铁撤离要及时 撤离角度与水平面约45度 5 加锡的方法 内部公开 22 6 焊接后形成的润湿角0 90 焊接良好 实际焊接时是以 45 为焊接良好的检验依据 7 焊锡用量要适中 偏少正常偏多 内部公开 23 8 在焊锡凝固之前焊件不能摇动 9 对引线较多的元器件应按对角线的方法焊接固定其位置 然后依次焊接其余焊脚 10 当焊点助焊剂残留较多或工艺文件有特别要求时 用无尘布沾适量清洁剂清洁焊点 内部公开 24 焊接质量检查 1 焊点外观检查要求表面有光泽且平滑无裂纹 针孔 夹渣 漏焊 错焊 虚焊 拉尖 桥连等焊点焊盘部位无热损伤 焊盘无剥离 翘起 25 2 焊点检查示图 内部公开 26 3 焊点良品 不良品对比 内部公开 27 内部公开 28 4 参考 贴片元件经SMT回流焊焊点不良实例 内部公开 29 内部公开 30 内部公开 31 15 拉尖16 锡珠 内部公开 32 焊接操作注意事项1 烙铁应有接地线 工作台和人体要有防静电措施 2 注意烙铁头应随时保持有锡在上面 防止烙铁头被氧化而减少了烙铁头的使用寿命 3 不焊接时应关掉烙铁电源 烙铁放置位置正确 防止烧伤人和产品 远离易燃物品 4 不应乱甩烙铁头上的焊锡 5 焊接 检焊过程中严防印制板金手指部位弄上焊锡和其他污物 严防金手指损伤 6 严禁无铅产品使用有铅焊接烙铁 及焊锡丝 助焊剂等辅料 没用特别说明 有铅产品不能使用无铅焊接烙铁 及焊锡丝 助焊剂等辅料 内部公开 33 焊接操作注意事项烙铁应有接地线 工作台和人体要有防静电措施 注意烙铁头应随时保持有锡在上面 防止烙铁头被氧化而减少了烙铁头的使用寿命 不焊接时应关掉烙铁电源 烙铁放置位置正确 防止烧伤人和产品 远离易燃物品 不应乱甩烙铁头上的焊锡 34 用到助焊膏的焊接工位 焊锡丝和助焊膏的摆放 现有的各种焊锡丝中都含有助焊剂 烙铁加取焊锡丝时就包含少量的助焊剂 因为助焊剂挥发的原因 每次烙铁头所加的助焊剂的量基本是一样的 时间越长挥发越多 所以焊点不良时 要用烙铁单独再加助焊剂操作 焊接工位将焊锡丝放到助焊膏盒中 不仅起不到多加助焊剂的作用 还会污染助焊膏 35 不正确正确 虚焊是焊点处只有少量锡焊住 造成接触不良 时通时断 假焊是指表面上好像焊住了 但实际上并没有焊上 有时用手一拨 引线就可以从焊点中拔出 这两种情况将给电子制造的调试和检修带来极大的困难 36 电烙铁的保养掌握烙铁正确的使用方法和良好清洁保养习惯对每位焊接都很重要 不单延长烙铁头的寿命 还可以保证良好的焊接质量 1 烙铁中海绵保持干净 每天将海绵上的锡渣敲到锡渣收集桶中 注入适当的水分 保持海绵潮湿即可 当烙铁头上有较多的焊锡时 应当敲到烙铁架上的锡渣槽内 再在海绵上擦拭干净 2 在间隔使用情况下 即停止一段时间后再使用 使用前烙铁头必须清理擦拭后再使用 避免焊锡氧化 造成焊点不良 内部公开 5 6mm 37 3 当不使用烙铁时 应及时关闭烙铁电源 最好拔掉插头 4 在焊接时 在焊点上勿施压过大 5 在焊接时长时间连续使用烙铁时 应每周一次拆开烙铁头清除氧化物 防止烙铁头受损而减低温度 6 如果焊头不上锡 利用焊锡丝和清洁海绵来清洁烙铁头表面 内部公开 38 全自动焊接机 太阳能全自动焊接机可以按照设定要求对电池片正反面同时自动连续焊接 组成电池串 焊接时焊带自动送料 自动切断 焊接完成后电池串自动收料 焊接方式有红外线灯焊接方式和高频电磁感应焊接方式 39 全自动焊接机具有自动化程度高 操作安全 可靠 简便 运转平稳 噪声小 焊接时间短 快速节能 融合强度高等特点 焊接后的太阳能电池导电性好 焊接机系统还可以根据设定的串接片数自动调整焊接动作 使输出的电池片数达到要求片数 40 全自动焊接机工作过程 全自动焊接机内部结构图 41 取料 为保证轻柔可靠地将电池盒内的电池片取出 采用压缩空气分层 配合柔软的硅橡胶吸盘 在精准的机械手动作下 可靠而无损伤地将电池片送入工作区 检测 在检测环节中 可将上道工序未检出外观缺陷及主栅线印刷异常的电池片移出 42 喷涂助焊剂 采用无接触的助焊剂喷涂方式 可使助焊剂准确喷涂到需要的位置 为可靠焊接提供保障 预升温 大家知道 所有人工焊接中都要使用加热台 提高焊接台的温度 可减少焊接中电池片的破损 但焊接台温度过高时 焊接人员无法操作 而串焊机对电池片的预热温度共分三次预升温 并且温度是可控的 在正式焊接前已有超过100 的温度 更加接近焊接温度 最大程度地减少因温度快速上升对电池片的损伤 焊带铺设 焊带铺设前由机械臂校直后裁切 长度精确 焊接后外形美观 焊带与电池片铺设好后 进入下一步骤焊接过程 43 无接触电磁感应焊接 在组件生产过程中焊接工序是最重要的环接 人工焊接过程中电烙铁的移动速度是无法控制的 因人而异 移动速度过快或速度不匀会导致焊接不牢及焊接面减少 为提高工作效率 熟练工一般每条焊带的焊接时间约为2 3秒 如焊接156毫米电池片按每条焊带用时3秒计算 每毫米长度烙铁移动的时间仅为0 019秒 烙铁头接触焊带的宽度约为5毫米 5 0 019秒为0 095秒 也就是说焊锡保持融化的时间每点仅为0 1秒 由于融化保持时间太短 因此焊接的可靠性难以保证 44 人工焊接另一个弊端是单焊串焊分别完成 电池片会受热变形两次 在单片焊接时 因为只有正面的焊带 焊接后电池片两面的应力不同导致电池片弯曲变形 串联焊接电池片同样会受到弯曲变形 极大的增加了电池片的隐裂机会 全自动焊机是利用高频交变磁场在金属内产生涡电流发热而进行焊接的 在磁场区域内 焊带 电池片正 反面主栅线均会发热 可对正反两面的焊带同时焊接 由于是焊带及电池片的电极发热 所以高频感应焊接在所有焊接方式中 有最小的热 惯性 即当加热关闭后 电池片的升温立即停止 从而为焊接过程中的温度控制提供保证 由于电磁感应加热的特点 再配合响应速度高达25毫秒的红外线温度传感器 使整个焊接过程中的温度控制在相对精度为 3 以内 45 缓降温区 电池串焊好后 为了消除焊带与电池片急速冷却产生的内应力 串焊机还设置了缓降温区 降温是逐渐下降过程 从而更附合焊接工艺的要求 电池串翻面收集机构 由于焊接过程中为了保护电池面的正面 所以焊接好后电池片的正面是向上的 由于电池片易碎 为了后序的铺设工序 特设立了翻面机构 避免人工翻面时造成不必要的损失 为减少环境温度对电池串的影响 此机构中摆放电池串的工作台均为加热工作台 46 手工焊接注意事项 在光伏组件的焊接中应尽可能使用低温焊接 无铅焊带所需温度400 如果温度超过450 其氧化速度是370 的两倍 应随时保持烙铁头涂覆有锡层 防止氧化 焊接时 勿对电烙铁施加过大压力 以免烙铁头受损变形 在焊接中只要烙铁头能充分接触焊点 热量就可以充分传递 选择合适的烙铁头也能达到更好的效果 长时间不进行焊接操作时 应关闭焊台电源 使用电烙铁前先准备一块用水浸湿的清洁海绵 在挤去多余的水分后擦拭烙铁头 47 2 焊接工作台工作台一侧为单焊工位 各工位台面上放有单焊加热板 台面下方有各自的加热板恒温控制器 工作台另一侧为串焊工位 各工位台面上放有串焊加热板以及加热板恒温控制器 一般两个单焊工位对应一个串焊工艺 48 3 加热板和恒温控制器加热板分为单焊加热板和串焊加热板 加热板采用优质铝板制成 表面通过电泳氧化处理加热升温快 温度均匀 安全性能高 整个平板温度差小于 2 单焊加热板外形尺寸一般为270mm 200mm 20mm 串焊加热板外形尺寸一般为2000mm 160mm 20mm 49 4 串焊模板用于串焊时电池片的定位 每块模板最多能放12片电池片 50 5 电烙铁测温仪主要用于对恒温电烙铁烙铁头温度的检测与校正 以保证焊接温度在正常范围 51 6 焊带裁切机用于自动裁切制备互联条 汇流条等多种规格的焊带 52 4 2焊带的制备 一 焊带的裁切焊带是光伏组件焊接过程中的重要辅助材料 其质量的好坏直接影响到光伏组件的电流通过效率 对光伏组件的影响较大 裁切焊带前 首先要对焊带进行检查 看规格尺寸 厚度是否正确 焊带表面是否镀锡均匀 色泽鲜亮 如果有局部漏铜部分要裁掉 裁切好的焊带不得有小的折弯与毛刺 长短要一致 53 1 手工裁切手工裁切焊带一般是用裁纸台进行裁切 裁切时按需要选取1 5盘经检查合格的涂锡铜合金焊带盘 装在滚轮支架上 匀速抽取相对应的焊带头 平铺在裁切台上 量好需要裁切的长度尺寸 带尺寸确定后 快速落下裁切刀 确定裁切的焊带长度尺寸合格后 就可以进行批量裁切 小批量试用的焊带也可用手工剪刀进行裁切 54 2 机器裁切机器裁切就是在焊带裁切机上进行裁切 按工艺要求在机器上设置好焊带的长度 裁切速度 裁切数量等参数后 进行试裁切 将裁切下的焊带进行尺寸检查 尺寸符合要求后即可进行批量裁切 试裁切尺寸有偏差时要重新调整长度尺寸参数 直到尺寸正确为止 裁切过程中要随时整理 随时检查 将裁切好的焊带摆放整齐 挑拣出不合格的焊带 55 二 焊带的浸泡与烘干 1 焊带的浸泡在尺寸合适的塑料盆或不锈钢盆中倒入助焊剂 将裁切完并且已捆扎好的焊带分批放到助焊剂中浸泡 浸泡的时间为3 5min 在浸泡的同时要用不锈钢镊子夹住焊带在助焊剂中来回涮一涮 使助焊剂最大限度地粘在韩带上 便于焊接 56 57 2 焊带的烘干把浸泡好的焊带从浸泡盘中取出 沥干后放在泡沫垫上 用电吹风烘干焊带上的溶剂 烘干的同时要翻动焊带 使焊带上的溶剂充分挥发掉 此时焊带表面就已经均匀的涂敷上了一层助焊剂 把烘干后的焊带整理顺抚平 整理捆扎好 放入托盘中 供单焊岗位领用 如果有烘干机 把浸泡好的焊带从浸泡盘中取出 沥干后放在烘干机进行烘干 58 烘干机 59 3 注意事项 操作者在浸泡和烘干焊带时 要注意戴好口罩及胶皮防护手套 如操作中不慎 皮肤直接接触了助焊剂 要及时用清水冲洗 如助焊剂不慎入眼 应立即用清水冲洗 严重者要立即就医 用完废旧的助焊剂要放入专用容器中集中妥善处理 不得随意倒入下水道中 浸泡和烘干现场要通风良好 存放助焊剂的容器要密封 避光 助焊剂必须在有效期内使用 过期的助焊剂也应集中妥善处理 60 焊带的浸泡与烘干 61 4 3电池片的单焊操作 一 单焊工艺要求和焊前准备 1 工艺要求电池片表面清洁完整 无隐裂现象 焊带要均匀地焊接在主栅线内 焊带与电池片主栅线的错位不大于0 5mm 焊带焊接后要平直 光滑 牢固 用手沿45 角方向轻轻提拉焊带不应脱落 焊接后的焊带表面不应有焊锡的堆积 焊接参数要求 电烙铁温度设定范围为350 380 工作台加热板温度设定为范围45 50 具体参数值由现场技术人员确定 烙铁头与桌面成40 50 夹角 62 2 焊前准备穿好工作衣或者工作鞋 戴好工作帽和手套或手指套 清洁工作台面 清理无关物品 清理工作区域表面 做好工艺卫生 备好所需工具和材料 并摆放整齐有序 做好生产准备 将电烙铁接上电源预热 并用测温仪检测电烙铁实际温度是否正常 当测试温度与实际温度差异较大时要及时修正 并且在操作中每4h校正一次 待电烙铁温度达到设定值后 将烙铁头放于清洁海绵上擦拭干净 并在烙铁头上镀一层锡 以便进行焊接 63 二 单焊操作步骤 1 焊接前要对领取的电池片进行检查 要求无碎片 无隐裂 无崩边 无崩点 同一批次电池片无色差 表面细栅线 3条断栅 无栅线脱落 表面无色斑 无污迹 2 领取已经经过浸泡的焊带 把焊带放在加热台前 待焊接的电池片放置在左上方顺手的位置 取电池片时每次只能取一根 3 将电池片正面向上放在单焊加热台上 4 用左手直接拿或用镊子夹住焊带前端1 3处 平放在电池片的主栅线上 焊带要与主栅线对齐 焊带的前端要和电池片的第一条栅线对齐 右手拿电烙铁手柄 电烙铁和电池片成45 角焊接 64 65 5 焊接时将烙铁头置于焊带上 烙铁头的起焊点应超出焊带端头约1mm处 待焊带头上的焊锡熔化之后 从右往左用力均匀的一次性推焊 焊接中烙铁头的平面应始终紧贴焊带 不能停顿且焊接速度控制在每条3 5s 当焊到末端时 烙铁头应走到离电池片左边沿4 6mm处停止 并顺势轻提电烙铁 快速离开电池片 66 6 先焊电池下方的主栅线焊带 后焊电池片上方的主栅线焊带 焊接完成后 进行下一片焊接 对于焊接过程中的裂片以及不良品 到工序负责人处替换并做好相关记录 7 在焊接过程中 个别焊接不牢的地方 需要用棉棒蘸取助焊剂 涂到焊带上 稍微干燥后再次补焊 8 焊接完毕后将每组电池片正面向上放置 叠放整齐 下面垫上较软物品 检查确认无误后 转入下一道工序 并填写好生产流程卡或跟踪单 67 三 单焊工艺技术规程焊接用电烙铁的温度开始作业前以及每使用4h必须用温度测试仪校准一次 加热板温度设定在50 焊接温度为350 380 焊接温度为30 40mm s 即125 125mm电池片每条互联条焊接时间为3 4s 156 156mm电池片每条互联条焊接时间为4 5s 每条互联条的虚焊率 30 68 互联条的浸泡时间浸泡时间不允许超过5s 浸泡互联条的助焊剂每次使用要适度 盖盖浸泡 随时开盖 使用超过16h的助焊剂不得再用 浸泡后的互联条必须带助焊剂晾干后使用 69 四 焊后检查及注意事项1 焊后检查 1 焊接的前三片要做拉力试验并由试验操作员做好操作记录 拉力 3N判定为合格 拉力 3N判定为不合格 2 焊接后检查电池片应无碎裂 缺角现象 电池片上无残留的焊剂 不允许有锡珠或毛刺 3 焊接面应平整光亮 无凸起的锡块 焊带与主栅线重合无弯曲 4 无虚焊 漏焊现象 用手沿45 左右方向轻轻提拉焊带条不脱落 轻拉焊带 检查是否有虚焊 5 对不符合要求的要自行返工 废片和待处理片分类放置 70 2 注意事项 1 焊接时要用力均匀 不能用力过大 应与电烙铁自重力相当 2 浸泡过助焊剂的焊带不能在空气中暴露太长时间 当表面产生白色粉末时 应重新浸泡 3 电烙铁使用中处于高温状态 要注意放置烫伤自己和他人 4 电烙铁使用完毕应放在烙铁架上 不许随意乱放 以免烫伤物品 5 加热台平均每4h要清洗一次 6 使用电烙铁测温仪测量烙铁头的温度 烙铁头的温度高低由现场工艺技术人员根据电池片的厚薄来确定 焊接操作人员不得随意改动 71 单片焊接指导书1单片焊接指导书2 72 4 4电池片的串焊操作 一 串焊工艺要求1 互连条焊接平直光滑 无突起 无毛刺 麻面 2 电池片表面清洁 焊接条要均匀落在背电极内 3 单片完整无碎裂现象 4 不许在焊接条上有焊锡堆积 5 手套和指套 助焊剂须每天更换 玻璃器皿要清洁干净 6 烙铁架上的海棉也要每天清洁 7 参数要求 烙铁温度350 380 工作台板温度50 55 8 在作业过程中触摸材料须戴手套 或指套 73 二 串焊焊前准备1 穿好工作衣工作鞋 穿戴工作衣 鞋 帽 口罩 十个手指必须都戴指套 2 清洁工作台面 清理工作区域地面 做好工艺卫生 工具摆放整齐有序 3 检查辅助工具是否齐备 有无损坏 如不完全或齐备及时申领 4 根据所做组件大小 确定选择定位模板 5 打开电烙铁 检查烙铁是否完好 焊接前用测温仪对电烙铁实际温度进行测量 当测试温度和实际温度差异较大时即时修正 6 将助焊剂倒入玻璃器皿中 将要使用的焊带在助焊剂中浸润后 用镊子将浸润后的焊带取出放在碟内晾干 74 三 串焊操作步骤 75 1 来料检验 1 焊接合格的单个电池片中芯片无碎 无裂缝 裂纹 2 电池片缺角 边上缺块不大于1mm 每片不超过2个 3 焊接合格的单个电池片焊锡条焊接平整 无虚焊现象 2 摆放电池片 1 将单焊好的电池片的互连条均匀地涂上助焊剂 2 将电池片露出互连条的