專利名稱：光伏玻璃覆銅箔線路板真空壓合機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是涉及光伏玻璃覆銅箔線路板、陶瓷基板、脆性基材線路板生產(chǎn)エ藝用壓合設(shè)備，是ー種在既定溫度、壓力、真空條件下，采用微機自動在線控制加工，生產(chǎn)太陽能發(fā)電所用的新型覆銅箔線路板的真空壓合裝備。具體的說是ー種光伏玻璃覆銅箔線路板真空壓合機，屬于機械裝備制造技術(shù)領(lǐng)域。
ニ背景技術(shù)：
太陽能發(fā)電是ー種無污染的潔凈綠色能源，低碳社會的到來大大地促進了光伏發(fā) 電技術(shù)的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，光伏發(fā)電對人類可持續(xù)發(fā)展提供了必要的條件。光伏玻璃覆銅箔線路板是目前新一代光伏發(fā)電最基礎(chǔ)的元器件。由于玻璃具有耐腐蝕、高透過率(90% )、成本相對低等特點和優(yōu)勢，第三代光伏發(fā)電技術(shù)把其作為背板與電池片有效的串并聯(lián)，使得形成兆瓦極發(fā)電站將成為可能。把玻璃、連接片及形成電路的銅箔牢固的連接在一起，就是說必須把銅箔、玻璃、粘結(jié)片在一定的溫度、壓カ和真空條件下粘接為一體，并滿足其電氣參數(shù)要求和機械參數(shù)要求。為此，需要有專用的壓合設(shè)備為第三代光伏發(fā)電技術(shù)提供裝備支持。目前我國已有的壓制線路板、絕緣材料的層壓板及覆銅板所生產(chǎn)的產(chǎn)品基板材料構(gòu)成是金屬、樹脂片、纖維布、紙板和有一定延伸率和有一定彎曲度的材料為線路板的基板材料。但是，光伏玻璃基材有著無延伸性，彎曲性差，脆性極大等特點。因此，現(xiàn)有壓合技術(shù)及設(shè)備不適合于光伏玻璃基板的層壓制造。詳細而言，現(xiàn)有的壓合設(shè)備存在以下不足①國內(nèi)設(shè)備的整機精度相對較低，如平面度、平行度整機要求±0. 20mm/m，而光伏玻璃覆銅線路板壓機要求整機±0. 03mm/m，現(xiàn)有的設(shè)備無法達到此要求。而國外目前也無同類機器參照。②現(xiàn)有壓合機的溫度均勻性相對較低，大都在±3°C左右。而玻璃覆銅線路板，因為有很高的透光性，若溫度誤差大，造成壓成的板材表面色差較大，反映表面質(zhì)量影響明顯，同吋，將明顯降低剝離強度，這對高可靠度、高安全性的光伏產(chǎn)業(yè)而言，將是致命的。所以，要求溫度均勻性要在±1°C以內(nèi)，由此對熱板內(nèi)部加熱通道設(shè)計嚴格。③熱板降溫要求?，F(xiàn)有壓合機大都采取水冷式冷卻，冷卻速度沒有嚴格要求，一般采取平均值，對一般基材線路板影響不大。若光伏玻璃基板冷卻速度不加比例式控制，急速冷卻會造成玻璃基板變性嚴重甚至炸裂的情況。④現(xiàn)有的壓合機，其抽真空度大都只能滿足60torr，由于玻璃表面光滑，若連接片在壓合時把空氣和分解的氣體不能及時排出，則會造成粘接不牢固，導(dǎo)致存在氣泡、影響產(chǎn)品質(zhì)量等缺陷。所以，其要求真空度相對要求較高，必須達到20torr以下?，F(xiàn)有設(shè)備無法滿足此要求。⑤現(xiàn)有壓合設(shè)備全部采用下頂式和上頂梁固定式，生產(chǎn)產(chǎn)品時只能靠死壓硬擠，而玻璃基板的零塑性和大的脆性將不允許這種受カ狀態(tài)，否則將導(dǎo)致壓制時的大量碎裂。⑥現(xiàn)有壓合設(shè)備的壓力控制精度不足，只能達到±2kgf/cm2的控制要求，液壓控制閥均屬于開關(guān)型，不適合玻璃基板壓カ控制精度± Ikgf/cm2的控制要求。三
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有壓合設(shè)備在壓制光伏玻璃覆銅箔線路板的整機精度低，壓カ不均勻，熱板溫度誤差大，加工產(chǎn)品時真空度相對較低，從而為光伏玻璃及脆性材料、覆銅箔線路板材料生產(chǎn)、沖擊大等提供一種新的裝備。為達 到上述目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是一種光伏玻璃覆銅箔線路板真空壓合機，它是由熱壓主機、熱媒循環(huán)控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、液壓動カ単元和電氣控制系統(tǒng)組成。熱壓主機是在框架體內(nèi)的下端設(shè)有壓力油缸，在壓カ油缸頂部連接有下頂板，在熱壓主機的框架體頂部活動連接設(shè)置有懸掛式平衡機構(gòu)；在框架體內(nèi)對稱設(shè)有支架，在支架上設(shè)有滑槽，在滑槽上設(shè)置有一組加熱板，加熱板與第二活動板之間設(shè)有隔熱板，四角通過螺釘相連接，加熱板通過管子與熱媒循環(huán)控制系統(tǒng)相連接；真空壓合室由側(cè)門和前門及后門閉合后密封形成真空結(jié)構(gòu)；在真空壓合室內(nèi)設(shè)有熱油管路系統(tǒng)和加熱板；懸掛式平衡機構(gòu)設(shè)置在熱壓主機框架體的頂端；懸掛式平衡機構(gòu)由固定板、第一活動板、第二活動板、加熱板、掛板、隔熱板組成，固定板用螺釘固定于框架體上，第一活動板通過兩側(cè)四塊掛板與固定板相活動連接；在另外兩側(cè)也通過四塊掛板將第一活動板與第二活動板活動連接，可旋轉(zhuǎn)一定的角度；加熱板內(nèi)設(shè)有熱油通道和冷油通道，加熱板的熱油通道外部采用雙進單出的方式，內(nèi)部采用雙通道的形式；在熱媒循環(huán)控制系統(tǒng)與加熱板管連接之間設(shè)有冷熱開關(guān)；側(cè)門、后門與框架體上在各門內(nèi)設(shè)有密封條；前門與框架體通過左右導(dǎo)軌相活動連接，壓緊氣缸與真空壓合室通過壓カ油管相連接。懸掛式平衡機構(gòu)通過固定板在與第一活動板的接觸面上有兩條燕尾槽狀的凹槽，第一活動板的一面有兩條半圓柱狀凸模，凹凸面線接觸，另一面有兩條燕尾槽狀的凹槽，與第二活動板上的兩條半圓柱狀凸模接觸。液壓動カ単元、熱媒循環(huán)控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、懸掛式平衡機構(gòu)及真空壓合室由可視儀器儀表及電子電路完成對制品壓力、溫度和真空的自動控制。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，精度高，工作可靠。具有運行費用低廉，壓カ均勻，生產(chǎn)成品率高，對于無延伸性、彎曲性差、脆性基板材料線路板均勻性要比較高，冷卻速度非常平穩(wěn)，生產(chǎn)出的玻璃表面非常光滑。在框架體頂部活動連接懸掛式平衡機構(gòu)，將整機不可能達到的綜合位置精度提高到±0. 030mm/m。熱壓板內(nèi)部的熱油孔道經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，使其溫度均勻度從±3°C提高到±1°C。在熱媒循環(huán)控制系統(tǒng)上新設(shè)計有冷卻控溫系統(tǒng)，使得降溫曲線控制平滑、零沖擊。柔性機架的設(shè)計和采用具有自鎖、補償功能的密封元件，使機器在加熱、加壓階段的變形得以充分補償，極大提高了靜、動態(tài)的密封性能。油缸主密封采用組合密封元件，液壓動カ單元采用伺服控制單元。保證控制的實時性、寬范圍、高響應(yīng)和控制精度。
四
附圖I是本實用新型一種實施例結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是本實用新型附圖I中熱壓主機的左視圖；附圖3是本實用新型附圖I中懸掛式平衡機構(gòu)(6)放大示意圖；附圖4是本實用新型附圖3的左視示意圖。附圖中1.液壓動カ單元、2.壓カ油缸、3.下頂板、4.加熱板、5.熱媒循環(huán)控制系統(tǒng)、6.懸掛式平衡機構(gòu)、7.真空室壓合室、8.框架體、9.真空系統(tǒng)、10.前門、11.側(cè)門、12.后門、13.壓緊氣缸、14.熱油管路系統(tǒng)、15.固定板、16.第一活動板、17.第二活動板、18.掛板、19.隔熱板。
五具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對本實用新型做進ー步詳細說明一種光伏玻璃覆銅箔線路板真空壓合機，它是由熱壓主機、熱媒循環(huán)控制系統(tǒng)5、真空系統(tǒng)9、液壓動カ単元I和電氣控制系統(tǒng)組成。熱壓主機是在框架體8內(nèi)的下端設(shè)有壓カ油缸2，在壓カ油缸2頂部連接有下頂板3，在框架體8內(nèi)的上端活動連接設(shè)有懸掛式平衡機構(gòu)6 ;在框架體8內(nèi)對稱設(shè)有支架，在支架上設(shè)有滑槽，在滑槽上設(shè)置有一組加熱板4，加熱板4通過管路與熱媒循環(huán)控制系統(tǒng)5相連接；真空壓合室7由左右設(shè)置的側(cè)門11和前門10及后門12閉合后密封形成真空室；在真空壓合室7內(nèi)設(shè)有熱油管路系統(tǒng)14和加熱板4 ;在壓カ油缸2作用下，所述的加熱板4可沿框架體8內(nèi)側(cè)導(dǎo)向裝置上下移動及對各真空空間內(nèi)的產(chǎn)品加壓和卸壓；懸掛式平衡機構(gòu)6設(shè)在熱壓主機框架體8的頂端，它可依據(jù)制品、全部的加熱板4、下頂板3的平面度及平行度調(diào)整整機的綜合平面度及平行度精度，也即壓カ自平衡；懸掛式平衡機構(gòu)6由固定板15、第一活動板16、第二活動板17、加熱板4、掛板18、隔熱板19組成；加熱板4內(nèi)設(shè)有熱油通道和冷油通道，并獨立設(shè)置，保證對エ件加熱或降溫時的溫度均勻性要求；液壓動カ単元I與壓カ油缸2連接并為其提供穩(wěn)定的可精密控制的壓カ油、維系機器壓カ的提供；真空系統(tǒng)9與真空壓合室7相通提供所需真空度要求；側(cè)門11、后門12固定設(shè)置在框架體8上，正常エ況條件下不打開(在維修時可手動打開)；在各門內(nèi)設(shè)有密封條進行密封，以便為真空形成提供條件；前門10與框架體8通過上部導(dǎo)軌相活動連接，由壓緊氣缸13推動，與推料架緊密貼合形成密封。在框架體8的頂部設(shè)有懸掛式平衡機構(gòu)6，用以調(diào)整補償由制品、加熱板4、下頂板3的平面度及平行度所造成的誤差積累，以提高壓合機的綜合位置精度，滿足對光伏玻璃基板壓制的精度要求。其通過將傳統(tǒng)的面接觸低副運動副改為線接觸的高副運動副，使得該機構(gòu)具有自動化調(diào)整。補償制造誤差以提高整機位置精度的特殊功能，同吋，采用優(yōu)化設(shè)計運動高副的截面曲線、采用Cr鋼材料和熱處理，使得該機構(gòu)可承受巨大的壓合閉模力。這種結(jié)構(gòu)，將保證每層熱壓板4之間的玻璃基板得到均勻的壓力，不會偏載而出現(xiàn)玻璃的脆裂現(xiàn)象，成品率因之而極大提高，便于エ業(yè)化生產(chǎn)。熱壓板4內(nèi)部的熱油孔通道經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，保證其溫度場的一致性。通過油道結(jié)構(gòu)和尺寸控制熱油和熱壓板的換熱功率，實現(xiàn)熱板散熱和供熱的平衡。同時，在框架體8兩側(cè)的熱油管路系統(tǒng)的合理布置，滿足其熱油傳輸?shù)囊恢滦?。該方案可以將熱壓板的溫度均勻度從?°C提高到±1°C。在熱媒循環(huán)控制系統(tǒng)5上新設(shè)計有冷卻控溫系統(tǒng)，通過增加相應(yīng)控制元件實現(xiàn)降溫的程序控制。加之上述新技術(shù)的應(yīng)用，使得降溫曲線控制平滑、零沖擊。完全滿足玻璃基板的層壓的エ藝要求。壓合機的密封結(jié)構(gòu)采用新型結(jié)構(gòu)，包括柔性機架的設(shè)計、采用具有自鎖功能和補償功能的密封元件等新技術(shù)方案，均可使機器在加熱、加壓階段機架的變形得以充分補償，極大提高了壓合機的靜、動態(tài)密封性能。滿足真空度20Torr的要求。[0024]壓カ油缸2主密封采用組合密封元件，實現(xiàn)零泄漏。液壓動カ単元I采用伺服控制単元。上述兩項技術(shù)保證控制的實時性、寬范圍、高響應(yīng)和控制精度。壓カ控制精度滿足土 lkgf/c m2的控制要求在液壓動カ単元1、熱媒循環(huán)控制系統(tǒng)5、真空系統(tǒng)9、懸掛式平衡機構(gòu)6及真空壓合室7的相互作用下，完成對壓力、溫度和真空的控制，實現(xiàn)對光伏玻璃覆銅箔線路板的合格壓制。對光伏玻璃或其它脆性基板覆銅箔線路板的壓制，對真空壓合機整機精度、壓カ 平穩(wěn)性要求及熱板平整度要求等是現(xiàn)有壓機無法達到的。特別是壓カ平穩(wěn)性和整機平面度、平行度以現(xiàn)有壓機設(shè)備的結(jié)構(gòu)是無法達到的±0. 030mm/m，因為脆性基材難以壓縮，硬度高，脆性大，加熱板稍有不平，就會造成產(chǎn)品炸裂。新型光伏用玻璃基板是用玻璃和中間的連接片及覆銅箔通過一定的溫度、壓カ緊緊粘貼在一起的，而中間的連接片在壓制過程中會產(chǎn)生一定的揮發(fā)性氣體，這就需要把這些氣體抽出達到一定的真空度，而現(xiàn)有的壓合機真空度只能達到93% -95%，但光伏玻璃覆銅線路板真空壓合機要求98%以上的真空度；光伏玻璃覆銅線路板真空壓合機的加熱板，采用常規(guī)材料而無法保證其機械性能，經(jīng)常會產(chǎn)生變形，不能保證產(chǎn)品的平行度為±0. 030mm/m要求；現(xiàn)有壓合機中的壓カ油控制精度最好也只有±2kg/cm2 ;對光伏玻璃基板而言，對壓カ油的沖擊誤差要求很嚴格，要求在lkg/cm2以內(nèi)。壓合溫度要求均勻，溫度誤差要求在2°C以內(nèi)，現(xiàn)有設(shè)備溫度誤差大都在4°C以上，光伏玻璃覆銅箔線路板壓合設(shè)備冷卻速度要求比例式下降，防止因為冷卻速度過快造成光伏玻璃基材炸裂，現(xiàn)有壓合設(shè)備大都采用直通式冷卻，降溫速度難以控制。采用新型設(shè)計原理與結(jié)構(gòu)理念，對該設(shè)備整機進行壓カ自平衡創(chuàng)新設(shè)計。即對該設(shè)備上頂梁設(shè)置懸掛式平衡機構(gòu)6進行多方位平面度自動調(diào)整的設(shè)計理念，解決由于整機加工時的誤差積累問題，保證了光伏玻璃表面覆銅箔線路時，由于整機下頂板3與原上頂板不平行的狀況，現(xiàn)將上頂板用懸掛式平衡機構(gòu)6來代替。也就是說，壓機的平面度隨光伏玻璃平面度自行調(diào)整。解決了光伏玻璃及脆性基板由于生產(chǎn)設(shè)備中的加熱板4與該機框架體8裝配時的不平行而引起的產(chǎn)品報廢。提聞液壓系統(tǒng)的制造精度和控制精度，解決油壓沖擊引起的制品損壞。對此，首先解決液壓油冷卻問題，對該機下頂板3以及液壓動カ単元I進行通水冷卻，以對液壓油冷卻，減少溫度傳導(dǎo)到油缸柱塞和油泵運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)致液壓油溫度升高而引起的壓カ變化。采用比例式液壓油控制方法，經(jīng)過電氣系統(tǒng)程式化的在線控制，解決了由于油壓沖擊對光伏玻璃及脆性基板的損壞，保證了產(chǎn)品勻カ加壓和可靠的動力。為防止降溫時，溫度聚變造成光伏玻璃及脆性基板炸裂，對冷卻油進行了比例式的冷卻控制，解決了炸裂問題。由于連接片、光伏玻璃及銅箔的粘結(jié)時產(chǎn)生氣體，若氣體排不出，會造成產(chǎn)品報廢。采用抽真空技術(shù)使產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中進行全程抽真空，保證了產(chǎn)品不起泡、光伏玻璃及脆性基板的緊密粘結(jié)。該機的上頂板上設(shè)置的懸掛式平衡機構(gòu)6可根據(jù)光伏玻璃平面度自動調(diào)整自身的平面度，來適應(yīng)光伏玻璃覆銅箔線路板的平面度要求。也可以說，該機的自身平衡壓カ特性，解決了脆性基材線路產(chǎn)品在壓制過程中，由于機器本身制造中誤差積累難以解決造成產(chǎn)品受カ不均而報廢，降低了設(shè)備各組件的相對制造成本，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的死壓硬擠，不適合脆性基材線路板的壓制生產(chǎn)狀況。加熱板4中巧妙地內(nèi)部雙通道分布，保證了加熱板4的熱傳導(dǎo)均勻性，解決了產(chǎn)品生產(chǎn)過程中由此引起的表面質(zhì)量問題。比例程式的壓カ油供給與加熱系統(tǒng)導(dǎo)熱油的供給保證了產(chǎn)品壓制時壓カ不沖擊，加熱與降溫的精細可控性，減少了光伏玻璃基板的炸裂情況。緊湊的機電一體化裝備，為該行業(yè)提供了 ー種最新的技術(shù)支撐。實驗顯示本實用新型生產(chǎn)的產(chǎn)品指標參數(shù)如下①能夠達到平面度整機0. 03mm/m的要求；②采用新型加熱板內(nèi)部通道的設(shè)計方法，保證了產(chǎn)品的溫度與冷卻需求； ③比例式的加熱與降溫、加壓技術(shù)保證了產(chǎn)品不受壓カ沖擊，避免急速冷卻與加熱造成廣品報廢；④變現(xiàn)有死壓硬擠的方式為跟隨產(chǎn)品自行平衡技木。在框架體8的上頂板部分，特別設(shè)計了ー個可多面自行調(diào)整平面度及平行度的懸掛式平衡機構(gòu)6，該機構(gòu)除具有調(diào)整、補償功能外，在承載上可代替上頂板。該機構(gòu)極大的保證了加熱板4與下頂板3的整機壓カ自平衡，減小整機的總裝積累誤差，降低了脆性材料的炸裂率。
權(quán)利要求1.一種光伏玻璃覆銅箔線路板真空壓合機，它是由熱壓主機、熱媒循環(huán)控制系統(tǒng)(5)、真空系統(tǒng)(9)、液壓動力單元(I)和電氣控制系統(tǒng)組成；其特征是熱壓主機是在框架體(8)內(nèi)的下端設(shè)有壓力油缸(2)，在壓力油缸(2)頂部連接有下頂板(3)，在熱壓主機的框架體(8)頂部活動連接設(shè)置有懸掛式平衡機構(gòu)￠);在框架體(8)內(nèi)對稱設(shè)有支架，在支架上設(shè)有滑槽，在滑槽上設(shè)置有一組加熱板(4)，加熱板(4)與第二活動板(17)之間設(shè)有隔熱板(19)，四角通過螺釘相連接，加熱板(4)通過管子與熱媒循環(huán)控制系統(tǒng)(5)相連接；真空壓合室(7)由側(cè)門(11)和前門(10)及后門(12)閉合后密封形成真空結(jié)構(gòu)；在真空壓合室(7)內(nèi)設(shè)有熱油管路系統(tǒng)(14)和加熱板(4);懸掛式平衡機構(gòu)(6)設(shè)置在熱壓主機框架體(8)的頂端；懸掛式平衡機構(gòu)￠)由固定板(15)、第一活動板(16)、第二活動板(17)、加熱板(4)、掛板(18)、隔熱板(19)組成，固定板(15)用螺釘固定于框架體(8)上，第一活動板(16)通過兩側(cè)四塊掛板(18)與固定板(15)相活動連接；在另外兩側(cè)也通過四塊掛板(18)將第一活動板(16)與第二活動板(17)活動連接，可旋轉(zhuǎn)一定的角度；加熱板(4)內(nèi)設(shè)有熱油通道和冷油通道，加熱板(4)的熱油通道外部采用雙進單出的方式，內(nèi)部采用雙 通道的形式；在熱媒循環(huán)控制系統(tǒng)(5)與加熱板(4)管連接之間設(shè)有冷熱開關(guān)；側(cè)門(11)、后門(12)與框架體(8)上在各門內(nèi)設(shè)有密封條；前門(10)與框架體(8)通過左右導(dǎo)軌相活動連接，壓緊氣缸(13)與真空壓合室(7)通過壓力油管相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光伏玻璃覆銅箔線路板真空壓合機，其特征正是懸掛式平衡機構(gòu)(6)通過固定板(15)在與第一活動板(16)的接觸面上有兩條燕尾槽狀的凹槽，第一活動板(16)的一面有兩條半圓柱狀凸模，凹凸面線接觸，另一面有兩條燕尾槽狀的凹槽，與第二活動板(17)上的兩條半圓柱狀凸模接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光伏玻璃覆銅箔線路板真空壓合機，其特征是液壓動力單元(I)、熱媒循環(huán)控制系統(tǒng)(5)、真空系統(tǒng)(9)、懸掛式平衡機構(gòu)(6)及真空壓合室(7)由可視儀器儀表及電子電路完成對制品壓力、溫度和真空的自動控制。
專利摘要本實用新型涉及一種光伏玻璃覆銅箔線路板真空壓合機，屬于機械裝備制造技術(shù)領(lǐng)域，其主要技術(shù)特點是在熱壓主機的框架體的頂部連接設(shè)有懸掛式平衡機構(gòu)，將整機不可能達到的綜合位置精度提高到±0.030mm/m。在熱壓板內(nèi)部的設(shè)置的熱油孔道設(shè)計，使其溫度均勻度從±3℃提高到±1℃。在熱媒循環(huán)控制系統(tǒng)上新設(shè)計有冷卻控溫系統(tǒng)，加熱板的熱油通道外部采用雙進單出的方式，內(nèi)部采用雙通道的形式，使得降溫曲線控制平滑、零沖擊。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，精度高，工作可靠。具有運行費用低廉，壓力均勻，生產(chǎn)成品率高，對于無延伸性、彎曲性差、脆性基板材料線路板均勻性要比較高，冷卻速度非常平穩(wěn)，生產(chǎn)出的玻璃表面非常光滑。
文檔編號B32B37/10GK202412866SQ20122002924
公開日2012年9月5日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者李庭 申請人:咸陽威迪機電科技有限公司