JP5242363B2 - 太陽電池用リード線半田付け装置 - Google Patents

Description

この発明は、太陽電池用リード線半田付け装置に関する。

近年、環境悪化を防止する発電方式の一つとして、太陽電池を用いた太陽光発電が実用化されてきている。太陽電池は、Ｐ型半導体とＮ型半導体との２種類の半導体を積層してなる半導体層に光を照射することにより生ずる起電力を利用して光エネルギーを直接電気エネルギーに変換する装置である。

太陽電池は、通常、本体がパネル状に成形され、この本体の一面又は両面にリード線（リボン線，導線）を半田付けして配線を行うことにより、発電した電力が効率良く取出し可能（利用可能）な状態になるが、このリード線の半田付けを手作業で行うと手間が増加してコストを低く抑えることが困難になるため、太陽電池の配線に用いるリード線が繰出される繰出し部と、該繰出されたリード線を太陽電池に押付けるとともに加熱してリード線を配線方向に沿って太陽電池に半田付けする半田付けユニットとを備え、リード線による太陽電池の配線作業の少なくとも一部を自動的に行う特許文献１に示す太陽電池用リード線半田付け装置が公知になっている。
特開２００１−１７７１３１号公報

上記文献の太陽電池用リード線半田付け装置は、半田付けユニットを配線方向に沿って移動させてリード線の太陽電池への半田付け作業を行うが、半田付けユニットが移動する過程で、半田付けユニットからリード線に伝導された熱が太陽電池側に順次伝えられ、その一部が拡散され、半田を融解させるために必要な熱量が得られず、リード線の半田付け作業に支障をきたす場合がある。

上記熱量不足に備えてリード線等を補助的に加熱する補助加熱手段が設けることが望ましいが、例えば、リード線に熱風を吹付けることによりリード線を補助加熱する熱風装置により補助加熱手段を構成した場合には、不要な部分も加熱してしまい、効率良く低コストでリード線を加熱するという観点から課題があるとともに、不要な部分の加熱により太陽電池の破損等、不測の事態が生ずるおそれがあるという課題もある。
本発明は、上記課題を解決し、リード線を効率良く加熱して半田の融解に必要な熱量を確実に確保せしめることにより、リード線の太陽電池への半田付け作業の質を低コストで向上させた太陽電池用リード線半田付け装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の太陽電池用リード線半田付け装置は、第１に、光を受けることにより発電する太陽電池９の配線に用いるリード線１２が繰出される繰出し部１３と、該繰出されたリード線１２を太陽電池９に押付けるとともに加熱してリード線１２を配線方向に沿って太陽電池９に半田付けする半田付けユニット１１とを備え、リード線１２による太陽電池９の配線作業の少なくとも一部を自動的に行う太陽電池用リード線半田付け装置において、太陽電池９に押付けられたリード線１２に通電させる印加回路３２，３３を設けて、該リード線１２を抵抗熱が発生する抵抗Ｒとすることにより、該リード線１２を半田付けユニット１１からの加熱とは別に補助的に加熱する補助加熱手段を構成した特徴としている。

第２に、リード線１２繰出し時にリード線１２と当接して回転作動されることによりリード線１２をガイド又は送出すローラ１９Ａ，１９Ｂを備え、前記印加回路３３を、上記ローラ１９Ａ，１９Ｂと半田付けユニット１１との間に電圧を印加する構成としたことを特徴としている。

第３に、リード線１２繰出し時にリード線１２と当接して回転作動されることによりリード線１２をガイド又は送出すローラ１９Ａ，１９Ｂを備え、繰出されたリード線１２を保持する保持機構２４を半田付けユニット１１よりも繰出し下流側に設け、前記印加回路３２を、前記ローラ１９Ａ，１９Ｂと保持機構２４との間に電圧を印加する構成としたことを特徴としている。

第４に、保持機構２４が、リード線１２を挟持するクランプ装置よりなることを特徴としている。

第５に、リード線１２を挟持してガイド又は送出しするように前記ローラ１９Ａ，１９Ｂを一対備えたことを特徴としている。

第６に、繰出し部１３から繰出されるリード線１２が半田コーティングされてなることを特徴としている。

以上のように構成される本発明によれば、リード線を通電させることによりリード線のみを抵抗熱によって加熱することができるため、半田の融解に必要な熱量を効率良く確実に確保し、低コストで半田付け作業の質を向上させることが可能になるという効果がある。

また、リード線繰出し時にリード線と当接して回転作動されることによりリード線をガイド又は送出すローラを備え、該ローラと半田付けユニットとの間に電圧を印加する印加回路を形成することにより前記補助加熱手段を構成し、該印加回路によってリード線に通電させれば、作業中、リード線と常時当接するローラと半田付けユニットによってリード線に確実に通電させることが可能になるため、より効率良くリード線を加熱することが可能になるという効果がある。

また、繰出されたリード線を保持する保持機構を半田付けユニットよりも繰出し下流側に設け、前記ローラと保持機構との間に電圧を印加する印加回路を形成することにより前記補助加熱手段を構成し、該印加回路によってリード線に通電させれば、作業中、リード線と常時当接するローラと保持機構によってリード線に確実に通電させることが可能になるため、より効率良くリード線を加熱することが可能になるという効果がある。

さらに、繰出し部から繰出されるリード線が半田コーティングされてなることにより、作業中に半田を別途用意する必要がなくなるため、より効率の良い半田付け作業を行うことができるという効果がある。

以下、図示する例に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を適用した太陽電池用リード線半田付け装置の要部構成を示す模式図である。同図に示す太陽電池用リード線半田付け装置１は、基台２と、基台２に支持されて左右方向（同図における紙面に対して垂直な方向）に延びる前後一対のベルトコンベヤ（搬送装置）３と、基台２から上方に向かって突設されて上記２つのベルトコンベヤ３，３を前後で挟むように配置された前後一対の支持フレーム４，４と、２つの支持フレーム４，４の上部間に架設固定されて前後方向及び上下方向に広がり且つ前後方向に長い方形状の固定プレート（固定体）６と、固定プレート６の一方面（表面）に固定設置（固設）されて互いが平行になるように前後方向に延びる上下一対の横レール７，７と、横レール７にスライド自在に係合支持された可動プレート（可動体）８とを備えている。

上記一対のベルトコンベヤ３、３上には太陽電池９が位置決め載置され、ベルトコンベア３，３を駆動することにより、可動プレート８に対して太陽電池９の左右位置調整を行う。

上記可動プレート８には、可動プレート８側に回転自在に支持されて横レール７に当接することにより可動プレート８を横レール７に沿って前後方向に往復スライド移動させる駆動ローラ及びこの駆動ローラを回転駆動させるモータ等を有する水平駆動装置（図示しない）と、ベルトコンベヤ３に位置決め載置された太陽電池９に対して半田付け作業を行う半田付けユニット１１と、表面に半田がコーティングされたリード線（導線）１２が繰出される繰出し部１３と、を備えている。

半田付けユニット１１は、可動プレート８に固設される上下方向の縦レール１４と、縦レール１４にスライド自在に係合支持される支持部材１６と、支持部材１６を縦レール１４に沿って上下スライド移動駆動させる鉛直駆動装置（図示しない）と、支持部材１６に取付支持される導体よりなる超音波ホーン１７と、超音波ホーン１７内部に収容されて超音波ホーン１７を加熱するヒータ（図示しない）とを備えている。

超音波振動が増幅されて伝えられる超音波ホーン１７は、下方スライド移動されることにより、繰出し部１３から繰出されたリード線１２を、太陽電池９上面の半田付けユニット１１真下位置（半田付け位置）Ｐに押付ける。この際、ヒータによって加熱された状態で高速に振動している超音波ホーン１７は、リード線１２表面にコーティングされた半田を融解させ、リード線１２を太陽電池上面に効率良く半田付けしていく。

繰出し部１３には、リード線１２が巻付けられるボビン１８と、可動プレート８におけるボビン１８よりも下方且つ半田付け位置Ｐ寄り位置に回転自在に支持されてボビン１８から引出されたリード線１２を挟持する一対の導体よりなるローラ１９Ａ，１９Ｂと、この一対のガイドローラ１９Ａ，１９Ｂの間から繰出されるリード線１２が挿通されるガイド筒（ガイド体）２１とが設けられている。

一対のローラ１９Ａ，１９Ｂは、リード線１２繰出し時に、当接されたリード線１２によって回転作動され、リード線１２をガイド筒２１（半田付け位置Ｐ側）にガイドするガイドローラとして機能する。なお、一対のローラ１９Ａ，１９Ｂを、モータ等によって回転駆動させてローラ１９Ａ，１９Ｂ自体によって挟持したリード線１２をガイド筒２１側に強制的に送出す一対の送りローラによって構成してもよい。

ガイド筒２１は、ローラ１９Ａ，１９近傍から半田付け位置Ｐ近傍に至り平面視前後方向を向いた状態で繰出し側に向かって下降傾斜する直線状に延びる両端が開放された筒状部材であり、ローラ１９Ａ、１９Ｂからのリード線１２を半田付け位置Ｐに向かって案内するように構成されている。

以上のように可動プレート８に設置された各種機器等は、ハーネス２２によって、固定プレート６の裏面側等に設置されたマイコン等からなる図示しない制御基盤（制御部）に電気的に接続され、この制御基盤によって、上記温度検出や位置検出や駆動制御等の各種制御が行われる。

上記固定プレート６の繰出し下流側端部（始端部）には、ブラケット２３を介して、クランプ装置（保持機構）２４が取付けられている。クランプ装置２４は、互いが離間・近接するように上下動する導体よりなる一対の挟持体２６Ａ，２６Ｂを備え、この一対の挟持体２６Ａ，２６Ｂが近接することにより、繰出し部１３から繰出されて半田付け位置Ｐを通過して太陽電池９からはみ出した状態のリード線の繰出し下流側端部（先端部）１２ａを挟持して保持固定する一方で、この一対の挟持体２６Ａ，２６Ｂが離間することにより、リード線１２の先端部１２ａのクランプ装置２４による保持固定が解除される。

次に、図２に基づき、太陽電池９の構成について簡単に説明する。
図２（Ａ）は太陽電池の全体平面図であり、（Ｂ）は太陽電池の構成を示す要部断面図である。太陽電池９は、従来公知の方形状の薄型ソーラーパネルであり、同形状の方形板状に成形された複数の太陽電池セル（発電モジュール）２７を複数有している。各太陽電池セル２７の表面には正極集電極（集電極）２７ａが形成され、裏面には負極集電極（集電極）２７ｂが形成されている。

複数の太陽電池セル２７が前後左右方向に並列配置されて格子状をなしており、隣接する一対の太陽電池セル２７における一方側太陽電池セル２７の正極集電極２７ａと他方側太陽電池セル２７の負極集電極２７ｂとに半田付けされたリード線１２によって、隣接する太陽電池セル２７同士が順次電気的に直列接続される。

そして、リード線１２によって電気的に直列接続された状態で格子状に配置された複数の太陽電池セル２７を、表面側に位置する単一の透明な（透光性を有する）表面保護ガラス（表面保護パネル，保護パネル）２８と、裏面側に位置する単一の裏面保護パネル（保護パネル）２９とで挟み込み、この一対の保護パネル２８，２９の間に透明な充填剤（図示しない）を充填することにより、一対の保護パネル２８，２９、充填剤及び複数の太陽電池セル２７が一体化され、この一体化された方形状部材の外縁部に枠体３１を組付けることにより太陽電池９の完成品が製造される。

以上、太陽電池セル２７の表裏面にリード線１２を直接半田付けすることにより太陽電池９の配線を行う例につき示しているが、集電極２７ａ，２７ｂに電気的な接続されたバンプ等の導体（図示しない）を保護パネル２８，２９外面まで導出させ、保護パネル２８，２９外面にリード線１２を半田付けして保護パネル２８，２９外面の上記導体同士を電気的に接続することにより、太陽電池９の配線を行ってもよい。

上記太陽電池用リード線半田付け装置１は、製造過程の太陽電池９にリード線１２を半田付けして、配線作業を行うように構成されている。

次に、図１に基づいて、太陽電池用リード線半田付け装置１の半田付け作業について説明する。
太陽電池用リード線半田付け装置１は、まず、可動プレート８を始端部に位置させた状態で、繰出し部１３から繰出されたリード線１２の先端部１２ａをクランプ装置２４によって保持固定する。

続いて、一対のコンベヤ３，３を駆動させ、半田付けユニット１１の真下に、太陽電池９のリード線１２配線箇所が位置するように、太陽電池９の左右位置調整を行った後、超音波ホーン１７によってリード線１２を太陽電池９に押付けるように、支持部材１６を下方スライド駆動させる。

続いて、超音波ホーン１７をヒータによって加熱するとともに高速振動させた状態で、可動プレート８を、固定プレート６の始端と反対側の端部（終端部）に移動させる。この過程で、繰出し部１３からリード線１２が引出され（繰出され）、太陽電池９における半田付けユニット１１との対向箇所に、リード線１２が前後方向を向いた状態で半田付けされる。すなわち、可動プレート８のスライド方向が太陽電池９の配線方向となる。

続いて、切断刃等の図示しない任意の切断手段によって、太陽電池９に半田付けされたリード線９を、繰出し部１３側から繰出されているリード線９から切断処理するとともに、太陽電池９に半田付けされたリード線１２の先端部１２ａのクランプ装置２４による保持を解除し、半田付けユニット１１を上方スライド移動させ、現工程の作業を終了させる。

続いて、可動プレート８を始端部に移動させ、繰出し部１３から繰出されたリード線１２の先端部１２ａをクランプ装置２４によって保持固定し、コンベヤ３によって、太陽電池９の半田付けユニット１１に対する相対的な左右位置を再度調整することにより、次工程に移行し、前述の処理を再度繰返す。

上記構成の太陽電池用リード線半田付け装置１には、ヒータや振動熱によって半田を融解させるために必要な熱量が得られない場合に備えて、リード線１２を補助的に加熱する補助加熱手段が設けられており、この補助加熱手段によってスムーズで質の高い半田付け作業を行うことが可能になる。

次に、図１及び３に基づき、上記補助加熱手段の構成について説明する。
図３（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ補助加熱手段の一例を示す概念図である。補助加熱手段は、同図（Ａ）に示す通り、クランプ装置２４と繰出し部１３と間に電位差を生じさせる交流式又は直流式の電源装置Ｖを備えている。

電源装置Ｖの両電極の内、一方側の電極は繰出し部１３の一対のローラ１９Ａ，１９Ｂの両方又は一方に電気的に接続され、他方側の電極はクランプ装置２４の一対の挟持体２６Ａ，２６Ｂの両方又は一方に電気的に接続されている。各ローラ１９Ａ，１９Ｂ及び挟持対２６Ａ，２６Ｂは、導体により構成されているため、リード線１２における一対のローラ１９Ａ，１９Ｂによる挟持箇所と、一対の挟持体２６Ａ，２６Ｂによる挟持箇所との間には、電圧が印加され、電流が流れる。

すなわち、電源装置Ｖと、一対のローラ１９Ａ，１９Ｂと、一対の挟持体２６Ａ，２６Ｂとによって、リード線１２に通電させる印加回路３２が形成される。リード線１２に電流が流れると、リード線１２が抵抗熱を発生する抵抗Ｒになり、リード線１２自体が発熱する。このようにして、前述の補助加熱手段が構成される。

また、補助加熱手段は、同図（Ｂ）に示すように、半田付けユニット１１と繰出し部１３と間に電位差を生じさせる交流式又は直流式の電源装置Ｖを設けることにより構成してもよい。この場合には、電源装置Ｖの両電極の内、一方側の電極は繰出し部１３の一対のローラ１９Ａ，１９Ｂの両方又は一方に電気的に接続され、他方側の電極は超音波ホーン１７に電気的に接続されている。各ローラ１９Ａ，１９Ｂ及び超音波ホーン１７は、導体で構成されているため、リード線１２における一対のローラ１９Ａ，１９Ｂによる挟持箇所と、超音波ホーン１７で押圧される箇所との間には、電圧が印加され、電流が流れる。

すなわち、電源装置Ｖと、一対のローラ１９Ａ，１９Ｂと、超音波ホーン１７とによって、リード線１２に通電させる印加回路３３が形成される。リード線１２に電流が流れると、リード線１２が抵抗熱を発生する抵抗Ｒになり、リード線１２自体が発熱する。このようにして、前述の補助加熱手段が構成される。

以上、リード線１２の外周面に半田をコーティングする例につき説明したが、バンプ等を形成してこれを用いてリード線１２の半田付けを行ってもよい。くわえて、ヒータ及び超音波ホーン１７に代えて、通常の半田鏝を用いてもよい。また、上記２つの印加回路３２，３３を両方設けてもよい。

次に、図４に基づき、太陽電池９の他の実施形態について説明する。
図４（Ａ），（Ｂ）は、別形態の太陽電池の構成を概念的に示す平面図及び要部断面図である。図示する太陽電池９は、ガラス等の透光性を有する板状の基盤３４の一方側面に、裏面電極層（裏面電極）３６と半導体層３７と表面電極層（表面電極）３８とを、この順序で積層化することによりなり、全体として方形板状に成形されている。一対の電極層３６，３８の内、少なくとも光を照射する側は、透光性を有する透明電極により構成されており、太陽電池９に向かって照射した光が透明電極を透過して半導体層に届くことにより、電力が発電される。

太陽電池９の方形状の表面電極層３８の一対の各長辺部３８ａ，３８ｂには、半田よりなるバンプ（端子）３９が列状に複数形成されている。くわえて、一方の長辺部３８ａには、裏面電極層３６に至る深さを有して長辺部３８ａに沿う溝９ａ，９ａ，９ａがレーザ処理によって３列形成されている。この３列の溝９ａ，９ａ，９ａの内、真ん中の溝９ａに、裏面電極層３６と電気的に接続されるように、上記バンプ３９が所定間隔を介して複数形成されている。

そして、本太陽電池用リード線半田付け装置１を用いて、長辺部３８ａ，３８ｂに列状形成された複数の各バンプ３９ａを順次融解させ、太陽電池９の一対の長辺部３８ａ，３８ｂに１本のリード線１２をそれぞれ長辺部３８ａ，３８ｂに沿って半田付けすることにより、各リード線１２が対応する電極層３６，３８とそれぞれ電気的に接続される。以上のようにして、裏面電極層３６に電気的に接続された１本のリード線１２と、表面電極層３８に電気的に接続された１本のリード線１２との計２本のリード線１２により、発電された電力を効率良く取出すことが可能になる。

ちなみに、リード線１２の配線が完了した段階で、前述した例と同様に、一対の保護パネル２８，２９及び透明な充填剤によって、太陽電池９のラミネートを行うことにより、製品を完成させる。また、上記３つの溝９ａ，９ａ，９ａの内、端側２つの溝９ａ，９ａは、裏面電極層３６に電気的に接続されたバンプ３９と、表面電極層３８とを電気的に切断するために機能している。

本発明を適用した太陽電池用リード線半田付け装置の要部構成を示す模式図である。 （Ａ）は太陽電池の全体平面図であり、（Ｂ）は太陽電池の構成を示す要部断面図である。 （Ａ），（Ｂ）は、それぞれ補助加熱手段の一例を示す概念図である。 （Ａ），（Ｂ）は、別形態の太陽電池の構成を概念的に示す平面図及び要部断面図である。

９ 太陽電池（薄型ソーラーパネル）
１１ 半田付けユニット
１２ リード線（導線）
１３ 繰出し部
１９Ａ ローラ（ガイドローラ，送りローラ）
１９Ｂ ローラ（ガイドローラ，送りローラ）
２４ クランプ装置（保持機構）
２７ 太陽電池セル（発電モジュール）
３２，３３ 印加回路

Claims (6)

1. 光を受けることにより発電する太陽電池（９）の配線に用いるリード線（１２）が繰出される繰出し部（１３）と、該繰出されたリード線（１２）を太陽電池（９）に押付けるとともに加熱してリード線（１２）を配線方向に沿って太陽電池（９）に半田付けする半田付けユニット（１１）とを備え、リード線（１２）による太陽電池（９）の配線作業の少なくとも一部を自動的に行う太陽電池用リード線半田付け装置において、太陽電池（９）に押付けられたリード線（１２）に通電させる印加回路（３２），（３３）を設けて、該リード線（１２）を抵抗熱が発生する抵抗（Ｒ）とすることにより、該リード線（１２）を半田付けユニット（１１）からの加熱とは別に補助的に加熱する補助加熱手段を構成した太陽電池用リード線半田付け装置。
2. リード線（１２）繰出し時にリード線（１２）と当接して回転作動されることによりリード線（１２）をガイド又は送出すローラ（１９Ａ），（１９Ｂ）を備え、前記印加回路（３３）を、上記ローラ（１９Ａ），（１９Ｂ）と半田付けユニット（１１）との間に電圧を印加する構成とした請求項１に記載の太陽電池用リード線半田付け装置。
3. リード線（１２）繰出し時にリード線（１２）と当接して回転作動されることによりリード線（１２）をガイド又は送出すローラ（１９Ａ），（１９Ｂ）を備え、繰出されたリード線（１２）を保持する保持機構（２４）を半田付けユニット（１１）よりも繰出し下流側に設け、前記印加回路（３２）を、前記ローラ（１９Ａ），（１９Ｂ）と保持機構（２４）との間に電圧を印加する構成とした請求項１に記載の太陽電池用リード線半田付け装置。
4. 保持機構（２４）が、リード線（１２）を挟持するクランプ装置よりなる請求項３に記載の太陽電池用リード線半田付け装置。
5. リード線（１２）を挟持してガイド又は送出しするように前記ローラ（１９Ａ），（１９Ｂ）を一対備えた請求項２乃至４の何れかに記載の太陽電池用リード線半田付け装置。
6. 繰出し部（１３）から繰出されるリード線（１２）が半田コーティングされてなる請求項１乃至５の何れかに記載の太陽電池用リード線半田付け装置。

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