[发明专利]真空回流排空的返工系统

说明书

技术领域

本发明涉及返工光电池以减少焊料空隙的领域。更具体而言，本发明涉及使用真空回流来返工光电池以减少光电池中的空隙的系统和方法。

背景技术

太阳能电池模块包括焊接到基板的太阳能电池裸片。在制造太阳能电池模块中已知的缺陷是太阳能电池裸片和基板之间的焊料中出现的空隙。焊料中的空隙可能在太阳能电池模块中引入至少两个问题。第一，太阳能电池裸片和基板之间的焊料接触面积减少焊料中的全部空隙面积的总和。接触面积的减少增加了将太阳能电池裸片电耦合至基板的焊料中出现的电流密度。第二，在聚光(CPV)系统中，光线聚焦到太阳能电池裸片上，以最大化太阳能转换。在CPV系统中，光线的集中也将热量基本集中到太阳能电池裸片上，通过裸片到达焊料，从焊料到达基板，并到达下层的片金属平面。焊料空隙包括减少热能传递面积并且增加结温的大气。增加的结温需要使用散热器来保持太阳能电池冷却，否则太阳能电池的操作效率将会明显地下降。由于增加的电路密度，接触面积的减少进一步加剧加热，并且可能导致太阳能电池模块故障。

为了解决这些问题，优选地控制任何单个焊料空隙的面积低于太阳能电池裸片和基板之间的全部焊料面积的1％。进一步优选地，控制空隙的总面积低于太阳能电池裸片和基板之间的全部焊料面积的5％。

发明内容

为了减少在太阳能电池裸片和所述裸片焊接至其的基板之间的太阳能电池模块中焊接空隙的出现，可以将所述太阳能电池模块在真空腔室中返工。所述返工包括施加热量以熔化包含焊料空隙的一些或全部焊料，将真空施加到密封腔室内部。所述密封腔室优选地为至少部分由所述基板和其上安装有所述太阳能电池模块的外罩中的一个形成。所述真空抽出所述空隙中的空气，术语为脱气，从而通过将焊料抽彩到空隙区域来压缩所述空隙。真空回流排空的返工系统和方法还可以应用到其他类型的相似地焊接到基板的电子部件，特别是由于电流密度而经受高热量聚集的部件，如连接格阵列(L.A.)集成电路表面安装封装和方形扁平无引线(QF)集成电路表面安装封装。所述系统和方法还可以被用于在需要减少或消除焊接接头中的空隙的非电子部件。

在第一方面中，一种减少模块中的焊接空隙的方法，包括：加热焊料到预定温度，并且施加真空到密封腔室。所述模块包括焊接到基板的部件，基板安装在外罩内且耦合到热源，模块耦合到真空源，并且该方法在至少部分由外罩形成的密封腔室内实行。在优选的实施例中，预定温度为焊料的熔点。在将热源耦合到基板之前，可以加热热源到一个温度。该方法优选地进一步包括：将真空罩放低到外罩上，从而由外罩、真空罩、以及基板形成密封腔室。在一些实施例中，加热焊料包括加热基本上包含焊料中的空隙的焊料的区域。在其他的实施例中，加热焊料包括加热焊料的基本全部焊料。可以在施加真空到腔室之后，执行加热焊料的基本上全部焊料。在一些实施例中，调节真空压力。又在其他的实施例中，该方法进一步包括：施加压力到部件和基板中的一个，使得焊料处于压缩力下。

在第二方面中，一种用处理器可执行的指令编程的计算机可读介质，该指令用于实现上述减少包括焊接到基板的部件的模块中的焊料空隙的任何方法。计算机可读介质可以包括用可执行指令编码的处理器。在一些实施例中，计算机可读介质包括可编程逻辑阵列。

在第三方面中，一种用于减少模块中的焊料空隙的系统，包括：包括模块和真空的密封腔室，耦合到密封腔室的热源，以及耦合到密封腔室的真空源。所述模块包括焊接到基板且安装在外罩内的部件。在优选的实施例中，热源是可从密封腔室收回的。在这样的实施例中，热源可以在将热源耦合到密封腔室之前进行预加热。热源被配置用于施加热量到基板和焊料中的一个，使得基板的至少一部分被熔化。在一些实施例中，热源包括多个加热模块。在这样的实施例中，多个加热模块独立可控制。真空源可以被配置用于在腔室内生产调节后的真空。在优选实施例中，真空源可调整。在优选的实施例中，该系统进一步包括：热传感器阵列，其被配置用于检测部件、基板、以及焊料中的一个的至少一部分的温度。优选地，该系统进一步包括：控制系统，其有效地耦合到热源和真空源，该控制系统包括处理器和存储器，其被配置用于控制热源、真空源。在一些实施例中，控制系统可以被配置用于控制热源的收回。

贯穿本公开内容，所引用的太阳能模块包括焊接到基板的太阳能电池裸片。本领域内的技术人员将认识到，本公开一般应用于焊接到基板的具有焊料空隙的部件，如焊接到基板的二极管阵列。

附图说明

图1A示出了本领域内已知的具有焊料空隙的太阳能电池模块。