[发明专利]超声波焊接系统及利用该超声波焊接系统的方法

说明书

交叉相关申请

本发明专利申请要求2010年3月31日提交的美国临时专利申请No.61/319605的优先权，其全文结合在此引作参考。

技术领域

本发明涉及超声波焊接操作，并且更具体地讲涉及用于太阳能电池、半导体器件等的线材和带焊接系统。

背景技术

在半导体器件的处理与包装中，超声波焊接（例如，线材焊接、带焊接等）继续是在包装体内两个部位之间提供电互连的宽广使用的方法（例如，在半导体模具的冲模垫与引线框的引线之间）。例如带焊接机被用于在将电互连的对应部位之间形成带互连。焊接工具的上末端在多数情况中被构造成在带焊接系统的换能器（例如，超声波换能器）中接合，这造成了在焊接时焊接工具振动。

在太阳能电池应用（例如，晶状硅太阳能电池、薄膜太阳能电池等）中提供互连时，诸如焊接或导电粘结的技术被用于将相连的电池电连接、汇聚来自多个电池的电流等。

在特定的应用中，已经出现了关于焊接工具粘附至焊接的带的问题。也就是说，在已经形成焊接之后，期望的是将焊接工具在焊接后的带上方抬起。如果焊接工具粘附至（或者否则焊接至）带材料，则在工具抬起的过程中，可能出现带（或太阳能基板的其它部分）受损。例如，粘附至工具的带材料可以从基板脱掉，并且可以在周围的基板的部分附近被进一步撕裂（或否则受损）。

因此，期望的是提供改进的超声波焊接系统以及使用方法。

发明内容

根据本发明的示意性实施例，提供了一种超声波焊接系统。超声波焊接系统包括焊接头组件以及由焊接头组件承载的焊接工具。该系统还包括加压构件，其适于压靠着利用焊接工具被焊接的焊接材料。加压构件还由焊接头组件支承并且可以相对于焊接头组件且与焊接工具独立地移动。超声波焊接系统还可以是超声波带焊接系统或太阳能电池带焊接系统，以便将带材料焊接至太阳能电池的一部分。

根据本发明的另一示意性实施例，提供了将带焊接至基板的方法。所述方法包括以下步骤：（1）将带的一部分与焊接工具的末端部分接触，所述带覆盖基板的一部分；（2）将超声波能量施加至焊接工具，以在带与位于下方的基板部分之间形成焊接部；（3）使得加压构件与带的邻近焊接工具末端的部分接触；（4）在将焊接工具从焊接部向上抬起直至焊接工具不再与焊接部接触之前，维持加压构件与带的接触的部分之间的接触；以及（5）直至加压构件不再与带的接触的部分接触之前，将加压构件从带的接触的部分抬起。

附图说明

在结合附图阅读时通过以下详细的说明更好地理解本发明。主要注意的是，根据常识，附图的各个特征并非等比例的。相反地，为了清楚，各个特征的尺寸被任意地扩展或减小。在附图中示出了：

图1是太阳能基板的俯视图；

图2A至2B是根据本发明的不同示意性实施例的焊接系统的各部分的侧框图；

图3A至3F是根据本发明的不同示意性实施例的焊接系统的各部分的透视框图；

图4A至4C是根据本发明的不同示意性实施例的焊接系统的各部分的侧框图；

图5是根据本发明的不同示意性实施例的焊接系统的俯视框图；

图6是根据本发明的不同示意性实施例的另一个焊接系统的俯视框图；

图7是根据本发明的不同示意性实施例的另一个焊接系统的俯视框图；并且

图8是与根据本发明的示意性实施例的超声波焊接操作有关的时序图。

具体实施方式

在导电材料（例如带材料（ribbon material））与基板的超声波焊接的过程中，带通过焊接工具相对于位于下方的基板而移动，以促进焊接形成。大体上，焊接工具与带之间的运动是不期望的。基于将带焊接至基板表面的同样的机制，这种相对运动可以造成焊接工具粘附至或焊接至带。如果焊接工具在焊接过程中粘附至带的话，则带的一部分（以及或许位于带下方和/或邻近带的基板的一部分）可以由焊接工具抬起（例如在焊接完成之后并且工具升高之后），因而损坏或甚至破坏了基板。这种粘附的问题可以在太阳能电池焊接（例如，由于在焊接的过程中用于固定太阳能基板的机构，例如，这是由于太阳能基板的几何形状）的过程中变差。随着晶状太阳能电池的厚度将减小，这种问题甚至在将来更差。此外，因为焊接工具在反复焊接的过程中被不断地污染，这种粘附问题将变得更差。