太阳能发电组件用芯片低压封装式接线盒及其加工方法技术

技术编号:15394596 阅读:235 留言:0更新日期:2017-05-19 06:26
太阳能发电组件用芯片低压封装式接线盒及其加工方法。提供了一种将接线盒的开发制造与半导体封装技术融为一体,提升产品自动化程度的太阳能发电组件用芯片低压封装式接线盒及其加工方法。包括盒体、N个芯片、N个连接片和N+1个铜导体,N≥1,盒体设有至少一个容置槽,盒体上设有一个横筋;N个铜导体上设有芯片安置位,N+1个铜导体上设有位于所述横筋顶面的引出位;芯片固定焊接在所述铜导体的安置位上;N+1个铜导体通过所述芯片、连接片串联连接;所述铜导体的安置位、芯片和连接片被灌封胶浇灌固定封装在所述容置槽内。本发明专利技术使接线盒产品结构更加紧凑,物料使用更加合理,产品开发速度更快、更易实现自动化生产,更具有市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】
太阳能发电组件用芯片低压封装式接线盒及其加工方法
本专利技术涉及太阳能发电组件用接线盒,尤其涉及一种太阳能发电组件用芯片低压封装式接线盒及其加工方法。
技术介绍
太阳能发电组件用接线盒是安装在太阳能发电组件中的重要部件,它具有为组件中电池片提供旁路保护作用和将组件所发电能向外传输的作用。太阳能发电系统就是通过组件中接线盒输出电缆及接插将若干块发电组件,进行串、并联连接实现大功率发电,并通过蓄电或者逆变,向用电者提供电力或并网供电的。接线盒为电池片提供旁路保护的原理是:太阳能电站系统中的太阳能发电组件在阳光的正常照射下发电,向外输出电能。但当照射发电组件中某一个部位的阳光被物体或者物体阴影所遮挡,该部位的硅电池片即由发电状态转变成为电阻状态,与其串联的其它发电组件在阳光照射下正常发电,电流通过电阻状态的电池片,产生较大的功耗发热,使电池片及组件背板烧毁,这种现象称为组件的热斑现象。为防止热斑现象的发生,采用在太阳能发电组件中的每串硅电池片组中,反向并联一只旁路二极管,当热斑条件出现时,二极管正向导通,电流通过旁路二极管向外输出,保护了硅电池片不被烧毁和发电组件的安全工作。旁路二极管被设计安装在接线盒内,目前常用的接线盒内一般安装有三只旁路二极管,分别为太阳能发电组件中的三分之一电池片提供旁路保护。因此太阳能发电组件用接线盒同时具有旁路保护和电能输出功能。多年来,接线盒经过了多次的改进和发展。现有技术制造的接线盒,一般由单体二极管封装器件、接线盒盒体(盒体、盒盖)、内部铜导电散热片(铜导体)、输出电缆线和接插件组成。二极管通过卡接装配或者用贴片式二极管通过回流焊接,组装到接线盒内部的铜导电散热片上;组装好二极管的铜导电散热片再通过塑料热铆安装到接线盒盒体中。因此接线盒生产安装工艺步骤繁多,人工消耗较大。接线盒的生产、销售有较高的准入门坎,目前按照IEC-61215标准执行,现有技术生产的接线盒在解决密封性能、温升性能和内部气体膨胀等问题,均有一定的难度。当前市场上出现了众多用多颗二极管芯片封装的光伏模块产品。其方案是将三只二极管芯片集成在一个注塑体内,可简化接线盒厂商焊接组装二极管的工艺步骤。但从结构和应用要求看,模块还是用安装的方法固定在接线盒内部,在太阳能组件厂商将接线盒安装到发电组件中后,对盒体内膛仍需要灌注密封胶,产品在生产和应用中无明显优势。由于光伏模块受结构和工艺的影响,其较大的封装体体积和不同材料在工作中,受温度变化的作用,使材料膨胀对芯片产生应力,会对产品使用寿命存在着一定的影响。光伏旁路二极管模块与接线盒盒体通过塑料托盘固定卡接,使有限的接线盒内部散热空间不能得到有效的利用,从而限制了工作电流通过能力。在接线盒生产应用中需要较复杂的生产设备,才能进行自动化装配。光伏模块产品在实际生产和应用中会存在以下缺陷:1、大多数光伏模块产品采用图35所示的超声波铝丝键合工艺,超声波焊头10将铝丝连接至二极管芯片上和光伏模块的导体上。这种方式存在两点问题,一、光伏二极管均采用肖特基工艺芯片,该工艺的二极管PN结位于芯片的表面铝金属层下方,超声波键合应力会作用在二极管芯片上,其压力和震幅稍大,即容易使PN结受到伤害,影响产品使用寿命,偏小则容易出现假性连接。因此,需要采用非常额昂贵的工艺设备,才能满足工艺要求及稳定性;二、由于采用铝丝作为焊接材料,其导电性和导热性均低于铜、银等金属材料,造成光伏模块产品的压降较高,在工作时,光伏模块产品发热量较高,功耗较高,散热差。2、采用高压注射的工艺,如图36所示,将热固性树脂材料包裹到焊接好的芯片周围。这种注射工艺在注塑过程中,塑料在注塑头的作用下,以极高的射流速度和压力,喷射到模具腔体内,会直接作用在二极管芯片及连接铝带上,造成芯片受到来自来自树脂材料的压应力,以及铝带的拉应力。由于注塑过程中的应力集中,引起模块内部结构形变,降低了模块的可靠性能。3、现有光伏模块产品普遍采用将三只二极管芯片分布在铜导体一侧,用热固性树脂材料将该侧密封。在光伏组件局部产生热斑效应时,其中一个或两个芯片开始工作产生热量,由于外封装材料和铜铜导体的导热性,发热芯片的温度会迅速传替到附近芯片上,使其温度上升。而此时光伏组件未出现热斑效应的局部还在正常发电,其发电电压反向作用于对应的二极管芯片上。基于肖特基二极管芯片的高温特性,此时反向漏电流增加,由于漏电流不会饱和,会引起芯片PN结的结温进一步升高,从而使得反向漏电流再次增加,此时形成二极管芯片发热恶性循环,严重时超过平衡点,二极管芯片会被击穿,光伏模块产品失效。4、现有光伏模块产品的二极管芯片集中一起,并采用热固性树脂包裹。在工作状态下二极管芯片产生的热量无法快速散开,使接线盒的工作电流受到限制。5、现有技术生产的接线盒对半导体器件均存在二次加工的过程:单体封装二极管需要通过压接或者回流焊接与铜导体连接;光伏模块需要通过压装与接线盒盒体内的塑料托盘固定卡接;回流焊的高温对不同材料引起不同膨胀,会影响器件的内应力和致密性;压接会使器件受外部压力影响,光伏模块容易出现塑料体崩裂和断裂,以及受压带来的质量隐患;6、光伏模块需要较高的开发费用,且与接线盒型号对应关系单一,无法适应接线盒的开发和发展,两者之间的安装配合要求较高,增加了双方的开发配合难度。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题,提供了一种解决光伏模块应力大,局部温度高,散热不均匀、接线盒内部散热空间利用率低、产品开发投入较大的问题。将接线盒的开发制造与半导体封装技术融为一体,有效提升产品性能同时降低产品成本和开发成本,提升产品自动化程度的太阳能发电组件用芯片低压封装式接线盒及其加工方法。本专利技术的技术方案是:包括盒体、N个芯片、N个连接片和N+1个铜导体,N≥1,所述盒体设有至少一个容置槽,所述盒体上设有一个顶面高度高于所述容置槽槽底的横筋;N+1个铜导体中N个铜导体与N个芯片一一对应,N个铜导体上设有芯片安置位,N+1个铜导体上设有位于所述横筋顶面的引出位;所述芯片固定焊接在所述铜导体的安置位上、且通过连接片连接在相邻的铜导体的连接位上;N+1个铜导体通过所述芯片、连接片串联连接,形成具有输出端的旁路电路;所述铜导体的安置位、芯片和连接片被灌封胶浇灌固定封装在所述容置槽内,所述铜导体的引出位位于所述横筋之上、高于所述灌封胶的顶面。相邻铜导体之间设有工艺连接条。当N>1时,至少两个铜导体之间设工艺连接环。当N>1时,第一个和最后一个铜导体上还设有连接输出端的连接位。当N>2时,所述芯片分设在所述横筋的两侧。在所述横筋上设有汇流带穿导孔,所述汇流带穿导孔由所述盒体的背面贯穿所述横筋;所述汇流带穿导孔的下口大、上口小;所述铜导体的引出位上设有汇流带穿导孔相对应的穿线孔。太阳能发电组件用芯片低压封装式接线盒的加工方法,包括以下步骤:1)、铜导体加工,将铜片冲切成型,形成相邻铜导体通过工艺连接结构连为一体、且相互之间具有间隙的铜导体框架;2)、芯片连接,将芯片通过连接片焊接在铜导体上,形成具有旁路电路结构的铜导体框架;3)、灌封,将上步骤所述的铜导体框架放置在盒体内,往容置槽内浇灌环氧树脂胶,将芯片和连接片封装在环氧树脂胶之内,固化;4)、切断,切断工艺连接结构,制得。步骤1)中的工艺连本文档来自技高网
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太阳能发电组件用芯片低压封装式接线盒及其加工方法

【技术保护点】
太阳能发电组件用芯片低压封装式接线盒,包括盒体、N个芯片、N个连接片和N+1个铜导体,N≥1,其特征在于,所述盒体设有至少一个容置槽,所述盒体上设有一个顶面高度高于所述容置槽槽底的横筋;N+1个铜导体中N个铜导体与N个芯片一一对应,N个铜导体上设有芯片安置位,N+1个铜导体上设有位于所述横筋顶面的引出位;所述芯片固定焊接在所述铜导体的安置位上、且通过连接片连接在相邻的铜导体的连接位上;N+1个铜导体通过所述芯片、连接片串联连接,形成具有输出端的旁路电路;所述铜导体的安置位、芯片和连接片被灌封胶浇灌固定封装在所述容置槽内,所述铜导体的引出位位于所述横筋之上、高于所述灌封胶的顶面。

【技术特征摘要】
1.太阳能发电组件用芯片低压封装式接线盒,包括盒体、N个芯片、N个连接片和N+1个铜导体,N≥1,其特征在于,所述盒体设有至少一个容置槽,所述盒体上设有一个顶面高度高于所述容置槽槽底的横筋;N+1个铜导体中N个铜导体与N个芯片一一对应,N个铜导体上设有芯片安置位,N+1个铜导体上设有位于所述横筋顶面的引出位;所述芯片固定焊接在所述铜导体的安置位上、且通过连接片连接在相邻的铜导体的连接位上;N+1个铜导体通过所述芯片、连接片串联连接,形成具有输出端的旁路电路;所述铜导体的安置位、芯片和连接片被灌封胶浇灌固定封装在所述容置槽内,所述铜导体的引出位位于所述横筋之上、高于所述灌封胶的顶面。2.根据权利要求1所述的太阳能发电组件用芯片低压封装式接线盒,其特征在于,相邻铜导体之间设有工艺连接条。3.根据权利要求1所述的太阳能发电组件用芯片低压封装式接线盒,其特征在于,当N>1时,至少两个铜导体之间设工艺连接环。4.根据权利要求1所述的太阳能发电组件用芯片低压封装式接线盒,其特征在于,当N>1时,第一个和最后一个铜导体上还设有连接输出端的连接位。5.根据权利要求1所述的太阳能发电组件用芯片低压封装式接线盒,其特征在于,当N>2时,所述芯片分设在所述横筋的两侧。6.根据权利要求1所述的太阳能发电组件用芯片低压封装式接线盒,其特征在于,在所述横筋上设有汇流带穿导孔,所述汇流带穿导孔由...

【专利技术属性】
技术研发人员:李前进朱第保张道远蒋李望
申请(专利权)人:江苏通灵电器股份有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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