涂锡焊带涂层厚度及合金比例对焊接效果的研究

发表时间:2020/5/18   来源:《中国电业》2020年第2期   作者:王锐
[导读] 目前常规使用涂锡焊带规格为Sn60/Pb40,锡层厚度要求为15~40μm
         摘要:目前常规使用涂锡焊带规格为Sn60/Pb40,锡层厚度要求为15~40μm,生产过程中发现破片率、虚焊及返修比例较高,影响制造成本及生产效率,本文从焊带涂锡层不同厚度、Sn/Pb含量比例、屈服强度等几个方面深入研究,达到与产线设备及生产工艺相匹配的规格涂锡焊带,对比不同涂锡厚度及Sn/pb比例对返工率和破片虚焊的影响效果,以达到光伏组件生产返工率降低的目的。

         关键词:涂锡焊带;锡层厚度;Sn/Pb比例;屈服强度、破片率;返工率;虚焊率;

1.前沿
         光伏组件生产过程中,电池片的破片率、返工率是衡量制造端产线工艺控制优劣的重要指标;在光伏组件众多封装材料(助焊剂、胶膜、玻璃、背板、接线盒、边框、硅胶)中,涂锡焊带直接关系到电池串的焊接质量,自身性能优异的涂锡焊带可有效提升设备的工艺窗口,降低焊接破片率、虚焊以降低层压前的产品返工率;光伏原辅材料市场上涂锡焊带众多,性能指标各异,其中锡层厚度、锡铅比例、屈服强度和抗拉强度对电池片的焊接质量存在直接影响;本文以现场实验方式,在同一设备、电池片批次一致的条件下,针对市场上两家主流企业的涂锡焊带焊接质量进行对比,通过实际数据(破片和虚焊率、返工率)两项关键指标,对焊接质量优异的涂锡焊带进行定向分析(性能指标),表明不同的涂锡焊带工艺技术参数对焊接质量的影响。
2.实验部分
         分别选取A厂家和B厂家的的涂锡焊带同时焊接电池片,对比层压前的破片和虚焊率和返工率数据。

         说明:11月27日至30日夜使用B厂家涂锡焊带在线连续生产,层压前平均破片、虚焊率为0.56%,12月1日至3日夜使用A厂家涂锡焊带在线连续生产,层压前破片、虚焊率为0.34%,远低于B厂家涂锡焊带造成的破片和虚焊率。

         说明:11月27日至30日夜使用B厂家涂锡焊带在线连续生产,层压前平均返工率为20.5%,12月1日至3日夜使用A厂家涂锡焊带在线连续生产,层压前平均返工率为24.2%,且上下质量波动较大。
通过实验对比发现,B厂家的涂锡焊带对应的生产质量远远优于A厂家的涂锡焊带生产质量。
         进一步通过测试对比两家涂锡焊带的主要性能指标,结果如下:
         (1)A厂家与B厂家焊带镀锡层中锡含量对比

         说明:1)测试结果显示B厂家焊带与A厂家焊带均满足企业标准要求,但B厂家焊带锡含量64.24明显高于A厂家涂锡焊带61.07。
         2)对比测试数据发现A厂家焊带锡层中除锡铅外还存在一些杂质。此外发现锡层中的杂质可能会导致焊接不良,需进一步排查研究。
         (2)B厂家焊带与A厂家焊带镀锡层厚度对比

         说明:1)企业标准要求14-40μm,两家公司均符合要求。
         2)B厂家涂锡焊带的镀锡层厚度24.07μm比A厂家涂锡焊带的涂锡层厚度21.44μm大,锡层较厚有利于熔锡和焊接,电池片焊接过程中产生的虚焊率便会降低。
         (3)屈服强度对比(单位:MPa)

         说明:1)公司及行业内标准小于65 MPa,符合要求,两家焊带均符合要求。
         2)B厂家焊带屈服强度小于A厂家焊带,理论分析屈服强度越小焊接产生的破片率越低但对虚焊影响比较小。

3.结论:
         光伏制造生产工艺质量控制过程中,涂锡焊带的性能指标参数对光伏组件的串焊质量影响较大,使用B厂家焊带以来产线因隐裂、虚焊原因返工率明显降低,B厂家与A厂家涂锡焊带锡铅比例、镀锡层厚度以及屈服强度均存在差异;使用B厂家涂锡焊带的焊接质量效果得到明显改善;结果表明涂锡焊带的锡铅比例控制在Sn63/Pb37的焊带,涂锡层厚度25±5μm以及屈服强度处于50~55Mpa范围内的涂锡焊带对焊接效果提升有明显改善。
        
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