(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池のリード線取付け領域にリード線を取付ける太陽電池用リード線半田付け装置において、
前記リード線取付け領域に列状に半田バンプが形成された太陽電池を載置する載置部と、
前記太陽電池の半田バンプ列上にリード線を連続的に案内するガイドを有し、前記ガイドの少なくとも案内面には前記ガイドを形成する素材よりも摩擦係数の小さい材料によってコーティングを施したリード線供給部と、
前記リード線を前記半田バンプに押し付け、前記リード線を半田バンプに接続するリード線半田こてと、
を具備したことを特徴とする太陽電池用リード線半田付け装置。
【請求項２】
前記コーティングは、ポリテトラフルオロエチレンコーティング或いはナイロンコーティングであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用リード線半田付け装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽電池パネルの正負の電極にリード線を接続して出力を取出すための太陽電池用リード線半田付け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽エネルギーを直接電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールは、ガラス基板等の絶縁基板上に、透明電極層、半導体光電変換層及び裏面電極層が順次形成された積層体を備えている。この積層体は、レーザスクライブ等によって複数の光電変換セルに分離されるとともに、各光電変換セルは電気的に直列または並列に接続されている。
【０００３】
また、例えば，特開平９‐３２６４９７号公報、特開平９‐１３５０３５号公報及び特開平９‐８３００１号公報等に示すように，太陽電池モジュールの両端にはリード線取付け領域が設けられ、このリード線取付け領域には正負の電極として半田バンプが形成され、この半田バンプにリード線を接続することにより、太陽電池モジュールの出力を取出すようにしている。そして、リード線は太陽電池モジュールの裏面に取付けられる端子ボックスに接続される。
【０００４】
また、リード線取付け領域に半田バンプを形成する超音波半田付け装置としては，例えば、特許第２６９１６８５号公報、特開平９−２９５１３３号公報で知られており、半田こてに超音波振動を付与して効率的に、しかも確実に半田付けされるように構成されている。
【０００５】
これらは、太陽電池モジュールの両端のリード線取付け領域に、超音波半田付け法によってスポット径が２ｍｍ程度の半田バンプを２０ｍｍ間隔程度で、列状に形成したのち、前記半田バンプの列上に半田メッキされた銅箔等のリード線を沿わせ、リード線の上方から半田こてによって半田バンプに対してリード線を加熱しながら押圧して半田付けしている。
【０００６】
ところで、従来、太陽電池モジュールの両端のリード線取付け領域にリード線を取付けるには，リード線取付け領域に予備半田として半田バンプを形成したのち、この半田バンプの列上に半田メッキされた銅箔等のリード線を沿わせ、リード線を半田バンプに対して半田付けする作業は手作業によって行われている。
【０００７】
すなわち、半田バンプの列上にリード線を沿わせ、リード線の上面から半田こてを押し当てて半田付けする際に、リード線がずれたり、皺が発生することがある。そこで、リード線の端部に重りを吊り下げ、リード線にテンションを付与しながら半田付けを行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半田バンプに対してリード線を手作業によって半田付けする作業は非能率的であり、大量生産には多くの工数を要し、コストアップの原因となる。また、リード線に重りによってテンションを付与して半田付けを行うと、半田付けされた半田バンプ相互間のリード線が張設された状態となり、太陽電池モジュールを建造物の屋根等に設置したとき、リード線の熱収縮によってリード線が半田バンプから外れたり破損する虞がある。
【０００９】
また，リード線を半田バンプの列上に連続的に供給して自動半田付け装置によって自動的に半田付けすることが試みられているが，リード線は，前述したように，半田メッキされた銅箔等で形成されているため，リード線を案内する案内面との摩擦によって半田が案内面に付着して詰まったり，リード線に皺が発生したり，破断することがあり，リード線を円滑に供給できないという問題がある。
【００１０】
この発明は，前記事情に着目してなされたもので，その目的とするところは，太陽電池のリード線取付け領域に対してリード線を円滑に供給でき，半田バンプに対するリード線の接続が自動的に行え、作業能率の向上を図ることができる太陽電池用リード線半田付け装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を達成するために、太陽電池のリード線取付け領域にリード線を取付ける太陽電池用リード線半田付け装置において、前記リード線取付け領域に列状に半田バンプが形成された太陽電池を載置する載置部と、
前記太陽電池の半田バンプ列上にリード線を連続的に案内するガイドを有し、前記ガイドの少なくとも案内面には前記ガイドを形成する素材よりも摩擦係数の小さい材料によってコーティングを施したリード線供給部と、前記リード線を前記半田バンプに押し付け、前記リード線を半田バンプに接続するリード線半田こてと，を具備したことを特徴とする。
【００１２】
前記構成によれば、リード線供給部のリード線案内面が摩擦係数の小さい，例えばテフロン（ポリテトラフルオロエチレン、登録商標）あるいはナイロンによって形成されているため，リード線が円滑に半田バンプ列上に供給でき，リード線にメッキされている半田が摩擦によって案内面に付着することはなく，半田バンプに対するリード線の接続が自動的に行える。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図３は太陽電池用のリード線半田付け装置を示し，図１は側面図，図２は一部を拡大した側面図，図３は半田付け部を示す側面図，図４は太陽電池の断面図，図５は太陽電池に半田バンプを形成した状態の斜視図、図６は太陽電池にリード線を取付けた状態の斜視図である。
【００１５】
まず、太陽電池１について説明すると，図４に示すように，ガラス基板等の絶縁基板２上に、透明電極層３、半導体光電変換層４及び裏面電極層５が順次形成された積層体６を備えている。積層体６は複数の光電変換セル７に分離されるとともに、各光電変換セル７は電気的に接続されている。
【００１６】
さらに、図５に示すように，太陽電池１の両端にはリード線取付け領域８が設けられ，このリード線取付け領域８には所定間隔を存して列状に半田バンプ１０が形成されている。半田バンプ１０の列上には後述するリード線半田付け装置によって図６に示すように，リード線１１が半田バンプ１０に押し付けられ，リード線１１が半田バンプ１０に接続されるようになっている。
【００１７】
次に，図１〜図３に基づいてリード線半田付け装置について説明する。
【００１８】
載置部１２には太陽電池１が固定的に支持され，太陽電池１の両端のリード線取付け領域８には列状に半田バンプ１０が形成されている。載置部１２の上方には矢印Ａ方向に１ピッチずつ間欠移動する可動フレーム１３が設けられ，この可動フレーム１３にはＺ方向駆動機構（図示しない）を介してリード線半田付け装置１４が上下動自在に設けられている。
【００１９】
リード線半田付け装置１４にはＺ方向駆動機構によって上下動自在で、鉛直方向に延びる取付けプレート１５が設けられ，この取付けプレート１５の上部にはリード線１１を繰り出すリード線繰出し部１６が設けられている。このリード線１１は幅が約２ｍｍの帯状の半田メッキ銅箔であり、取付けプレート１５に回転自在に支持されたボビン１７に巻回されている。
【００２０】
ボビン１７の下方には取付けプレート１５に沿ってリード線供給部１８が設けられている。リード線供給部１８は垂直ガイド１９とこの垂直ガイド１９の下端部から円弧ガイド２０が連続して設けられ，さらに、円弧ガイド２０から水平ガイド２１が連続して設けられている。そして、ボビン１７から繰り出されたリード線１１はガイドローラ２１を介して垂直ガイド１９，円弧ガイド２０、水平ガイド２１の順に挿通され、載置部１２上の太陽電池１に導かれるようになっている。
【００２１】
垂直ガイド１９にはリード線押えシリンダ２２が設けられている。また、円弧ガイド２０の湾曲部２０ａの曲率半径は，Ｒ４０ｍｍ以上，好ましくはＲ６０ｍｍ以上に設定されている。さらに、水平ガイド２１には下面、すなわち太陽電池１に向かって開口するガイド溝２３が設けられている。
【００２２】
また、垂直ガイド１９、円弧ガイド２０，水平ガイド２１は、リード線１１の肉厚より若干広い幅の隙間によって形成され，その少なくとも内面のリード線１１と接触する部分は摩擦係数の小さい，例えばテフロンコーティングあるいはナイロンコーティングが施され，リード線１１が円滑に摺動して案内供給されるようになっている。なお、テフロンコーティングあるいはナイロンコーティングに限定されるものではなく，垂直ガイド１９、円弧ガイド２０，水平ガイド２１自体をテフロンあるいはナイロンによって形成してもよい。
【００２３】
さらに、水平ガイド２１にはガイド溝２３に向かって貫通する大径孔２４と、この大径孔２４を挟んで水平ガイド２１の先端側に長孔２５が、基端側に小径孔２６が穿設されている。，
さらに、前記取付けプレート１５には側板２７が一体に設けられ，この側板２７には第１のエアシリンダ２８が鉛直方向に取付けられている。第１のエアシリンダ２８の昇降ロッド２９にはブラケット３０を介してリード線用半田こて３１が鉛直方向に取付けられている。
【００２４】
リード線用半田こて３１は、超音波振動子３２と、この超音波振動子３２に直結され，内部に電気ヒータ（図示しない）を有したこて３３とからなり，こて３３の先端部は先細に形成されている。超音波を印加しない場合、超音波振動子もなく、電気ヒータ（図示しない）とこて３１，３３のみが存在する。そして、こて３３は前記水平ガイド２１の大径孔２４に対向し，大径孔２４を貫通してリード線１１の上面を圧接できるようになっている。
【００２５】
側板２７にはリード線用半田こて３１の軸線を中心として山形状に傾斜するブラケット３４が設けられ，このブラケット３４にはリード線用半田こて３１を挟んで第２のエアシリンダ３５と第３のエアシリンダ３６が傾斜して設けられている。第２のエアシリンダ３５の昇降ロッド３７にはピン３８によってリード線押え部材３９が取付けられている。このリード線押え部材３９は、略三角形プレートからなり，半田付け後のリード線１１を長い範囲を押えるためにリード線１１の長さ方向に沿って長い押え部３９ａを有し、前記水平ガイド２１の長孔２５を貫通してリード線１１の上面を押えるようになっている。
【００２６】
第３のエアシリンダ３６の昇降ロッド４０にはリード線押えピン４１が取付けられている。このリード線押えピン４１は先端部が先細で，水平ガイド２１の小径孔２６を貫通して半田付け前のリード線１１を押えるようになっている。
【００２７】
そして、第２のエアシリンダ３５、第１のエアシリンダ２８、第３のエアシリンダ３６の順に作動してリード線１１を太陽電池１のリード線取付け領域８に形成された半田バンプ１０にリード線押え部材３９によって長い範囲を押え付けるようになっている。さらに，リード線半田こて３１によってリード線１１を半田バンプ１０に圧接し、次にリード線押えピン４１によってリード線１１を半田バンプ１０に押えた状態でリード線１１を半田バンプ１０に半田付けするようになっている。
【００２８】
次に，前述のように構成された太陽電池用リード線半田付け装置の作用について説明する。
【００２９】
リード線半田付け装置１４の載置部１２に搬入される太陽電池１は、両端のリード線取付け領域８に列状に半田バンプ１０が形成されたもので，可動フレーム１３が矢印Ａ方向に１ピッチずつ間欠移動し，この可動フレーム１３に搭載されたリード線半田付け装置１４によって載置部１２に載置された太陽電池１の半田バンプ１０にリード線１１が半田付けされる。
【００３０】
まず，リード線半田付け装置１４が太陽電池１の両端の半田バンプ１０が形成されたリード線取付け領域８に対向する。このとき、カメラ（図示しない）によって太陽電池１に付されたアライメントマークを読み取って位置決めを行う。
【００３１】
カメラとアライメントマークではなく、太陽電池を位置決めバーに押し当てることによって、太陽電池の位置決めをする場合には、カメラは取り付けておらず、図示しない位置決めバーが取り付けられ、固定された位置決めバーを基準とし、可動する位置決めバーにて太陽電池の基準面を固定された位置決めバーに押し当てることにより位置決めする。
【００３２】
次に，Ｚ方向駆動機構によってリード線半田付け装置１４が下降すると，取付けプレート１５に取り付けられた水平ガイド２１が半田バンプ１０を有するリード線取付け領域８に接近する。
【００３３】
次に，リード線１１はボビン１７から繰り出され，垂直ガイド１９、円弧ガイド２０及び水平ガイド２１の順にガイドされ，さらにガイド溝２３によって太陽電池１の半田バンプ１０を有するリード線取付け領域８に導かれている。このとき、垂直ガイド１９、円弧ガイド２０，水平ガイド２１の内面は摩擦係数の小さい，例えばテフロンコーティングあるいはナイロンコーティングが施されているため、リード線１１が円滑に摺動して案内供給され、リード線１１とガイド１９，２０，２１の摩擦によりリード線１１の表面の半田が溶け、ガイド１９，２０，２１内に溜まり、リード線１１がつまったり、傷付いたりすることはない。また、Ｒ４０以上、好ましくはＲ６０以上の円弧ガイド２０を用いることで、リード線１１のテンションによる円弧ガイド２０の部分への力は分散され、方向変換部は更に良好となる。
【００３４】
次に，第２のエアシリンダ３５の昇降ロッド３７が下降し、リード線１１を半田バンプ１０にリード線押え部材３９によって押え付ける。次に，第１のエアシリンダ２８の昇降ロッド２９が下降してリード線半田こて３１によってリード線１１を半田バンプ１０に圧接する。次に、第３のエアシリンダ３６の昇降ロッド４０が下降してリード線１１をリード線取付け領域８に押し付ける。
【００３５】
この状態で，リード線半田こて３１の超音波振動子３２が超音波振動すると，てこ３３を介してリード線１１と半田バンプ１０との圧接部に超音波振動が場合によって付与され，しかもリード線半田こて３１に内蔵された電気ヒータの加熱によってリード線１１の半田及び半田バンプ１０が溶融してリード線１１が半田バンプ１０に半田付けされる。
【００３６】
最先端の半田バンプ１０に対してリード線１１の一端部が半田付けされると、第１、第２及び第３のエアシリンダ２８，３５，３６の順に作動して昇降ロッド２９，３７，４０が上昇し，同時に可動フレーム１３が矢印Ａ方向に１ピッチ移動して次の半田バンプ１０に対するリード線１１の半田付けを行い，前記作用を繰り返すことにより，太陽電池１の一端側から他端側に向かって列状の半田バンプ１０に対するリード線１１の接続が行われる。
【００３７】
このとき、リード線１１の半田付け後の部分は、リード線１１の長手方向に沿うプレート状のリード線押え部材３９によって長い範囲を押え付けることができ，半田付け前の部分はリード線押えピン４１によって押え付けられ，その間のリード線１１が半田バンプ１０に半田付けされるため，リード線１１に余分なテンションが加わることはなく，半田付け後のリード線１１の熱収縮によってリード線１１が半田バンプ１０から外れることはない。
【００３８】
このようにしてリード線取付け領域８の全長に亘ってリード線１１の半田付けが完了すると、所定の長さのところでリード線１１を切断する。リード線１１が切断されると，太陽電池１は搬出され，載置部１２には次の太陽電池１が搬入される。従って，太陽電池１の半田バンプ１０に対するリード線１１の取付けが全自動的に行える。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、太陽電池のリード線取付け領域に対してリード線の案内部の表面に摩擦係数が少ない材料を使用することにより、案内部の内部にリード線の半田が付着し、リード線が詰まったり、破損したりすることがなくなり、リード線を円滑に供給でき，リード線取付け領域に形成された半田バンプに対するリード線の接続が自動的に行え、作業能率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す太陽電池用リード線半田付け装置の側面図。
【図２】同実施形態のリード線半田付け装置の一部を拡大した側面図。
【図３】同実施形態のリード線半田付け部を拡大した側面図。
【図４】同実施形態の太陽電池の断面図。
【図５】同実施形態の太陽電池に半田バンプを形成した状態の斜視図。
【図６】同実施形態の太陽電池にリード線を取付けた状態の斜視図。
【符号の説明】
１…太陽電池
８…リード線取付け領域
１０…半田バンプ
１１…リード線
１２…載置部
１４…リード線半田付け装置
１８…リード線供給部
３１…リード線半田こて
【図１】
0004504485.tif 000002
【図２】
0004504485.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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