SISTEMA Y PROCEDIMIENTO PARA PRODUCIR UN CONJUNTO DE CÉLULAS SOLARES.
Un procedimiento para soldar al menos un terminal sustancialmente grande de un componente eléctrico de gran potencia a una superficie (104) de contacto de área sustancialmente grande,
comprendiendo el procedimiento los procedimientos de: depositar material de soldadura sobre dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande según un patrón en relieve, definiendo dicho patrón en relieve una pluralidad de pasos que conducen hacia el perímetro de dicha superficie de contacto sustancialmente grande; colocar dicho al menos un terminal sustancialmente grande (112, 114, 116) sobre dicho material depositado (118) de soldadura, solapándose sustancialmente el área de dicho al menos un terminal con una porción de dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande; y calentar dicho al menos un terminal sustancialmente grande, dicho material de soldadura y dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande, según un perfil predeterminado de calentamiento, proporcionando dichos pasos una descarga del gas atrapado entre dicho material de soldadura y dicho al menos un terminal sustancialmente grande, hacia dicho perímetro, para producir un material sólido de soldadura sustancialmente libre de espacios vacíos.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IL2006/001340.
Solicitante: ISRAEL AEROSPACE INDUSTRIES LTD..
Nacionalidad solicitante: Israel.
Dirección: BEN GURION INTERNATIONAL AIRPORT 70100 LOD ISRAEL.
Inventor/es: HALFON,Moshe, LEIBOVITZ,Jonathan, RUZANSKY,Shaya, SHALOM,Mor, STEINMAN,Abraham.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 21 de Noviembre de 2006.
Clasificación PCT:
- H01L23/498 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 23/00 Detalles de dispositivos semiconductores o de otros dispositivos de estado sólido (H01L 25/00 tiene prioridad). › Conexiones eléctricas sobre sustratos aislantes.
- H01L31/18 H01L […] › H01L 31/00 Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación infrarroja, a la luz, a la radiación electromagnética de ondas más cortas, o a la radiación corpuscular, y adaptados bien para la conversión de la energía de tales radiaciones en energía eléctrica, o bien para el control de la energía eléctrica por dicha radiación; Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Sus detalles (H01L 51/42 tiene prioridad; dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común, diferentes a las combinaciones de componentes sensibles a la radiación con una o varias fuentes de luz eléctrica H01L 27/00). › Procesos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas.
- H05K3/34 H […] › H05 TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR. › H05K CIRCUITOS IMPRESOS; ENCAPSULADOS O DETALLES DE LA CONSTRUCCIÓN DE APARATOS ELECTRICOS; FABRICACION DE CONJUNTOS DE COMPONENTES ELECTRICOS. › H05K 3/00 Aparatos o procedimientos para la fabricación de circuitos impresos. › Conexiones soldadas.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.
PDF original: ES-2366922_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Campo de la técnica dada a conocer
La técnica dada a conocer versa acerca de sistemas solares en general, y acerca de procedimientos y sistemas para conectar eléctricamente una pluralidad de células fotovoltaicas a un sustrato, en particular.
Antecedentes de la técnica dada a conocer
Se puede generar energía eléctrica bien de una fuente no renovable (por ejemplo, carbón, gas natural licuado, crudo, hidrógeno) o bien de una fuente renovable (por ejemplo, eólica, solar, de oleaje, biocombustible, hidráulica). Se produce energía eléctrica extraída del sol al exponer un panel solar a la radiación solar. Un panel solar incluye una pluralidad de células fotovoltaicas fabricadas de un semiconductor que están conectadas de forma eléctrica y mecánica a un sustrato plano, en un circuito eléctrico. Cuando los fotones chocan con las células fotovoltaicas, cada una de las células fotovoltaicas genera energía eléctrica. El circuito eléctrico está construido de tal forma que la energía eléctrica producida es máxima.
Cada una de las células fotovoltaicas incluye un terminal positivo de la célula y un terminal negativo de la célula. Cada uno del terminal positivo de la célula y el terminal negativo de la célula está producido al revestir una de las superficies planas de la célula fotovoltaica con un material conductor (por ejemplo, aleación de cobre). El circuito eléctrico incluye una pluralidad de terminales positivos del circuito y de terminales negativos del circuito. Cada uno de los terminales positivos del circuito y de los terminales negativos del circuito está producido al revestir el sustrato plano con un material conductor (por ejemplo, aleación de cobre). Cada terminal positivo de la célula está conectado de forma eléctrica y mecánica a un terminal positivo respectivo del circuito. Cada terminal negativo de la célula está conectado de forma eléctrica y mecánica a un terminal negativo respectivo del circuito.
Son conocidos en la técnica los procedimientos para conectar un terminal de célula de la célula fotovoltaica a un terminal del circuito del sustrato plano. En un caso, se proporciona la conexión por medio de un adhesivo eléctricamente y térmicamente conductor. En otro caso, se coloca una aleación para soldar en forma de una chapa delgada entre el terminal de la célula y el terminal del circuito, y se calienta, para fundir el terminal de la célula con el terminal del circuito. En otro caso más, la célula fotovoltaica tiene forma de una micropastilla volante (es decir, un chip montado en la superficie), que incluye dos protuberancias de soldadura en una superficie inferior de la misma. La célula fotovoltaica está colocada en una posición apropiada encima del terminal del circuito, y se aplica calor a las protuberancias de soldadura, al terminal de la célula y al terminal del circuito. Este calor funde las protuberancias de soldadura, uniendo de forma eléctrica y mecánica la célula fotovoltaica al sustrato.
Los coeficientes de dilatación térmica de la micropastilla volante y del sustrato son generalmente distintos. Por lo tanto, la micropastilla volante y el sustrato se contraen o se dilatan de forma distinta según cambia la temperatura ambiente, y como resultado se desarrollan esfuerzos mecánicos en una unión entre la micropastilla volante y el sustrato. Se introduce un material en un hueco entre la micropastilla volante y el sustrato, para igualar el esfuerzo sobre la unión. Dado que el material de relleno con imperfecciones se introduce en el hueco mediante una acción capilar, el material de relleno con imperfecciones puede contener bolsas de aire. Este relleno no uniforme con imperfecciones reduce la capacidad de que el material de relleno con imperfecciones proteja las interconexiones entre la micropastilla volante y el sustrato, provocando de esta manera que se deteriore la fiabilidad del chip. Son conocidos en la técnica procedimientos para producir un material de relleno uniforme con imperfecciones. Un procedimiento tal utiliza una fuente de vacío para aspirar el material de relleno con imperfecciones de un extremo, mientras que se introduce desde el otro extremo material de relleno con imperfecciones.
Cuanto más fría sea la temperatura de la célula fotovoltaica durante su operación, mayor será la eficacia de la misma, y mayor será la energía eléctrica que genere la célula fotovoltaica. Son conocidos en la técnica procedimientos para disipar el calor generado por la célula fotovoltaica y para alejar este calor de la célula fotovoltaica. Por ejemplo, la célula fotovoltaica es refrigerada al proporcionar una vía térmica desde la célula fotovoltaica al aire ambiental, que tiene una resistencia pequeña. Como ejemplo adicional, el sustrato sobre el que se monta la célula fotovoltaica está conectado a un refrigerador desde abajo, para alejar este calor.
La patente US nº 6.906.253 B2 expedida a Bauman et al., y titulada “Method for Fabricating a Solar Tile”, está dirigida a una teja solar que incluye un circuito flexible y una pluralidad de células solares. Se aplica una capa adhesiva a una lámina aislante frontal del circuito flexible. La capa adhesiva incluye una lámina retirable. Se crea una pluralidad de aberturas a través de la lámina aislante frontal y la capa adhesiva, y se crea una pluralidad de agujeros correspondientes a través de una lámina aislante trasera del circuito flexible. Se deposita un material de soldadura tal como plomo, plata o estaño en cada uno de los agujeros y de las aberturas. Se quita la lámina retirable de la capa adhesiva, y se transfieren y se fijan las células solares al circuito flexible para crear un circuito solar resultante. El documento EP 1 298 726 A da a conocer un procedimiento para proporcionar una composición de aleación para soldar para circuitos semiconductores.
La patente US nº 6.048.656 expedida a Akram et al., y titulada “Void-Free Underfill of Surface Mounted Chips” está dirigida a un procedimiento para conectar una micropastilla volante a una placa de circuito impreso (PCB), por medio de técnicas convencionales de unión directa de chips. Se forman dos contenciones en la PCB en torno a las cuatro paredes de la micropastilla volante. Una superficie activa de la micropastilla volante incluye circuitería integrada y una pluralidad de patines de contacto, y protuberancias de soldadura correspondientes. Las protuberancias de soldadura están alineadas con los patines de contacto de la circuitería activa de la PCB, y la micropastilla volante está conectada de forma eléctrica y mecánica a la PCB. Las contenciones ayudan a contener el flujo de un material de relleno con imperfecciones de un hueco debajo de la micropastilla volante.
Se aplica el material de relleno con imperfecciones por medio de un distribuidor de material de relleno con imperfecciones a través de una abertura en una primera esquina de la micropastilla volante. Se coloca una ventosa sobre una abertura en una segunda esquina de la micropastilla volante, para aspirar el material de relleno con imperfecciones hasta el hueco. Se emplea la ventosa para desplazar las bolsas de aire, las burbujas, y los espacios vacíos encontrados en el material de relleno con imperfecciones, por material deficiente, según fluye el material de relleno con imperfecciones bajo la micropastilla volante.
La patente US nº 6.881.671 B2 expedida a Jensen et al., y titulada “Process for Depositing Metal Contacts on a Buried Grid Solar Cell and Solar Cell Obtained by the Process”, está dirigida a un procedimiento para aplicar contactos metálicos (surcos) en una superficie frontal en la que incide la luz y en una superficie posterior de una célula solar, mientras que se evita que se formen espacios vacíos en los surcos, para permitir que los electrones libres fotogenerados se pierdan de los contactos metálicos solares.
Se proporciona una superficie superior de revestimiento de una capa aislante eléctricamente en la superficie celular solar, y se cortan los surcos en esa superficie. Se aplica una capa delgada de capa de semilla de níquel no electrolítico seguido de un procedimiento de sinterización. Se deposita una capa gruesa de base de níquel por medio de un procedimiento de deposición no electrolítica, encima de la capa de semilla. Los surcos son rellenados por medio de un galvanizado electrolítico de cobre, mientras que se evita que se formen espacios vacíos en los surcos.
La patente US nº 6.121.689 expedida a Capote et al., y titulada “Semiconductor Flip-Chip Package and Method for the Fabrication Thereof”, está dirigida a un... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un procedimiento para soldar al menos un terminal sustancialmente grande de un componente eléctrico de gran potencia a una superficie (104) de contacto de área sustancialmente grande, comprendiendo el procedimiento los procedimientos de:
depositar material de soldadura sobre dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande según un patrón en relieve, definiendo dicho patrón en relieve una pluralidad de pasos que conducen hacia el perímetro de dicha superficie de contacto sustancialmente grande;
colocar dicho al menos un terminal sustancialmente grande (112, 114, 116) sobre dicho material depositado
(118) de soldadura, solapándose sustancialmente el área de dicho al menos un terminal con una porción de dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande; y
calentar dicho al menos un terminal sustancialmente grande, dicho material de soldadura y dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande, según un perfil predeterminado de calentamiento, proporcionando dichos pasos una descarga del gas atrapado entre dicho material de soldadura y dicho al menos un terminal sustancialmente grande, hacia dicho perímetro, para producir un material sólido de soldadura sustancialmente libre de espacios vacíos.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende, además, antes de dicho procedimiento de depositar dicho material de soldadura, el procedimiento de colocar un limitador de flujo sobre dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande, entre dos porciones de dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande que exhiben distintos potenciales de flujo.
3. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende, además, el procedimiento de eliminar dichos restos de material de soldadura de dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande, después de dicho procedimiento de calentamiento.
4. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho componente eléctrico de gran potencia es una célula fotovoltaica.
5. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho componente eléctrico de gran potencia es una antena activa.
6. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho componente eléctrico de gran potencia es un circuito integrado monolítico de microondas.
7. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande es conductora eléctricamente.
8. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande es conductora térmicamente.
9. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho patrón en relieve está determinado según una plantilla de estarcido para pasta de soldadura colocado sobre dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande, y
en el que se deposita dicho material de soldadura a través de dicha plantilla de estarcido para pasta de soldadura.
10. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que se deposita dicho material de soldadura sobre dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande con una pluralidad de inyectores, para producir dicho patrón en relieve.
11. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho perfil predeterminado de calentamiento incluye calentar de forma sucesiva dicho terminal de área sustancialmente grande, dicho material depositado de soldadura y dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande a una pluralidad de temperaturas, durante un periodo determinado de tiempo a cada una de dichas temperaturas.
12. Una plataforma altamente conductora térmicamente de gran potencia que comprende:
un sustrato (102)
al menos una superficie de contacto de área sustancialmente grande acoplada a dicho sustrato; y
un componente eléctrico (338) de gran potencia, que incluye al menos un terminal de área sustancialmente grande, estando soldado dicho al menos un terminal de área sustancialmente grande a dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande,
en la que dicho componente eléctrico de gran potencia está soldado a dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande al depositar material de soldadura sobre dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande, según un patrón en relieve, definiendo dicho patrón en relieve una pluralidad de pasos que conducen hacia un perímetro de dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande, al colocar dicho al menos un terminal de área sustancialmente grande sobre dicho material de soldadura, solapándose sustancialmente un área de dicho al menos un terminal de área sustancialmente grande con una porción de dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande, al calentar dicho terminal de área sustancialmente grande, dicho material de soldadura y dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande, según un perfil predeterminado de calentamiento, y
en la que el gas ocluido en dicho material de soldadura se descarga de dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande, a través de dichos pasos, para producir un material sólido de soldadura sustancialmente libre de espacios vacíos.
13. La plataforma según la reivindicación 12, en la que se coloca al menos un limitador de flujo sobre dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande entre dos porciones de dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande que exhiben distintos potenciales de flujo.
14. La plataforma según la reivindicación 12, en la que se eliminan los restos de dicho material de soldadura de dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande, en la que se deposita dicho material de soldadura.
15. La plataforma según la reivindicación 12, en la que dicho componente eléctrico de gran potencia es una célula fotovoltaica.
16. La plataforma según la reivindicación 12, en la que dicho componente eléctrico de gran potencia es una antena activa.
17. La plataforma según la reivindicación 12, en la que dicho componente eléctrico es un circuito integrado monolítico de microondas.
18. La plataforma según la reivindicación 12, en la que dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande es conductora eléctricamente.
19. La plataforma según la reivindicación 12, en la que dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande es conductora térmicamente.
20. La plataforma según la reivindicación 12, en la que se determina dicho patrón en relieve según una plantilla de estarcido para pasta de soldadura colocado sobre dicha superficie conductora de área sustancialmente grande, y
en la que se deposita dicho material de soldadura a través de dicha plantilla de estarcido para pasta de soldadura.
21. La plataforma según la reivindicación 12, en la que se deposita dicho material de soldadura sobre dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande con una pluralidad de inyectores, para producir dicho patrón en relieve.
22. La plataforma según la reivindicación 12, en la que dicho perfil predeterminado de calentamiento incluye calentar de forma sucesiva dicho terminal de área sustancialmente grande, dicho material de soldadura y dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande a una pluralidad de temperaturas, durante un periodo predeterminado de tiempo a cada una de dichas temperaturas.
23. La plataforma según la reivindicación 12, que comprende, además, un compartimento de enfriamiento acoplado a dicho sustrato para disipar el calor generado por dicho componente eléctrico de gran potencia.
24. La plataforma según la reivindicación 23, que comprende, además, otro sustrato acoplado a una superficie opuesta de dicho compartimento de enfriamiento para proporcionar un equilibrio de carga térmica.
25. La plataforma según la reivindicación 23, que comprende, además, al menos un pasador, acoplado a dicha al menos una superficie de contacto de área sustancialmente grande, para acoplar dicha al menos una superficie de contacto de área sustancialmente grande a un módulo eléctrico externo.
26. La plataforma según la reivindicación 25, en la que dicho sustrato está dotado de al menos un agujero para proporcionar un paso para dicho al menos un pasador, desde dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande, a través de dicho compartimento de enfriamiento, hasta dicho módulo eléctrico externo.
27. La plataforma según la reivindicación 25, en la que dicho compartimento de enfriamiento está dotado de al menos una abertura, para proporcionar un paso para dicho al menos un pasador, desde dicha superficie de contacto de área sustancialmente grande, hasta dicho módulo eléctrico externo.
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