CN102282290A - 真空涂层设备和用于操作真空涂层设备的方法 - Google Patents

真空涂层设备和用于操作真空涂层设备的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种真空涂层设备(01)，其具有至少一个可抽真空的工艺过程腔(02)、至少一个入口孔(10)和至少一个出口孔(11)，其中在工艺过程腔(02)内通过时被涂层的晶片元件(03)能够通过入口孔(10)输送到工艺过程腔内，并且通过出口孔(11)从工艺过程腔中输送出，并且其中在入口孔(10)和出口孔(11)处分别设有闸阀(08、09)，所述闸阀能够在打开位置和压力密封的关闭位置之间沿着闸阀关闭路径调节，并且其中为了运送晶片元件(03)，设有具有至少三个运送装置(04、05、06、17)的运送系统，其中第一运送装置(04、17)设置在入口孔(10)的上游，其中第二运送装置(05、17)设置在工艺过程腔(02)内，并且其中第三运送装置(06、17)设置在出口孔(11)的下游，并且其中运送装置(04、05、06、17)分别具有至少一个环绕的运送机构(14、18)，晶片元件(03)从上面放置在所述运送机构上，并且能够通过运送机构(14、18)在运送装置(07)内的环绕的驱动输送穿过真空涂层设备(01)，其中运送系统在入口孔(10)和/或出口孔(11)处具有可调节的转运装置(12、13、16)，所述转运装置能够在转换位置和空转位置之间调节，其中在转运装置(12、13、16)的转换位置上，晶片元件(03)能够穿过打开的入口孔或穿过打开的出口孔从一个运送装置(04、05、06、17)转移到沿输送方向(7)位于下游的下一个运送装置，并且其中在转运装置(12、13、16)的空转位置上，入口孔(10)和/或出口孔(11)能够通过沿着闸阀关闭路径调节相关联的闸阀(08、09)而打开或关闭。

Description

真空涂层设备和用于操作真空涂层设备的方法
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于在晶片元件上涂层的真空涂层设备。此外，本发明涉及一种用于在真空涂层设备内对晶片元件涂层的方法。
背景技术
这种真空涂层设备例如能够用于制造用于制造太阳能模块所需的太阳能电池。在太阳能电池的制造过程期间，对于太阳能电池所需的晶片元件在真空涂层设备被涂覆有至少一个薄层。例如在EP 1 870 487 A1和EP 1 956 111 A1中说明了这种真空涂层设备。
为了能够在真空涂层设备的工艺过程腔内进行涂层工艺，该工艺过程腔必须尽可能被抽真空。因此，为了保持在真空涂层设备内的真空，需要的是，待涂层的衬底，在目前情况下也为晶片元件，通过入口孔输送到真空涂成设备内或者通过出口孔离开真空涂层设备，其中入口孔和出口孔分别配有闸阀。借助闸阀能够将入口孔或出口孔压力密封地封闭，以便将工艺过程腔内的真空与环境大气隔开。在已知的设备中，为了提高效率，通常存在具有入口孔的入口闸、预处理腔、多个工艺过程腔、后处理腔和具有出口孔的出口闸。预处理腔、不同的工艺过程腔和后处理腔同样能够又通过闸阀相互隔开。总设备的这些腔的能够分别通过两个闸阀隔断的每个单个腔应该理解为在本发明意义上的工艺过程腔。
为了运送待涂层的衬底穿过真空涂层设备，已知直进式运送系统，所述直进式运送系统实现了待涂层的衬底穿过真空涂层设备。为了穿过真空涂层设备的至少一个工艺过程腔，在此需要至少三个相互隔开的运送装置。在此，第一运送装置位于入口孔的上游，第二运送装置位于实际的工艺过程腔内，并且第三运送装置位于出口孔的下游。运送系统分成三个隔开的运送装置是必需的，因为工艺过程腔必须通过闸阀的关闭压力密封地密封。但是，当不中断的运送装置伸过入口孔或出口孔时，借助于闸阀的这样的压力密封的密封是不可能的。因此，在各个运送装置之间且在入口孔或出口孔的区域内形成间隙。在运送衬底通过真空涂层设备时，衬底必须搭接各个运送装置之间的间隙。
在各个运送装置之间的间隙的搭接在例如功能玻璃片的大面积的衬底中是毫无问题的。这些大面积的衬底由于它们的尺寸能够在连续输送时毫无问题地跨过运送装置之间的间隙。在相对小的衬底上，例如在具有例如在小于1100cm2的范围的尺寸和小于0.5mm的厚度的晶片元件上涂层时，跨过一个接着一个设置的运送装置之间的间隙是不可能的，因为晶片元件由于它们的相对短的长度不允许跨过间隙，而相反在从一个运送装置运送到下游的运送装置时将会掉落到运送装置之间的间隙内。但是，为了现在这样的小面积的衬底上，尤其是用于尺寸为156mm×156mm的太阳能模块的制造的晶片元件上涂层，利用所谓的载体。DE 102 05 168 A1例如说明了一种真空涂层设备，其中衬底借助于载体架输送通过真空涂层设备。在该真空涂层设备工作时，首先将一定数量的晶片元件放置在载体架上，并且紧接着将该载体架连同晶片元件一起输送通过真空涂层设备。由于载体架的较大的表面，毫无问题地跨过真空涂层设备的各个运送装置之间的间隙是可能的。但是，载体架的使用具有显著的缺点。
基于晶片元件的借助于载体架的输送必需的是，在真空涂层设备的前面将晶片元件放置在载体架上，并且在涂层后再次从载体架取下。因此，由于载体架的装载和卸载，显著地延长了必需的工艺时间。此外，由于必需的装载和卸载系统，例如在此使用的操作机器人，导致了例如用于所需的工作面积和必需的操作设备的购置的巨大的成本。
必须由例如碳纤维织物的特制材料制造的载体架本身也导致巨大的投资成本。这些投资成本由于载体架的由于在真空涂层设备内的工艺条件而导致的相对快速的磨损还会增加。此外，由于载体架插入工艺过程腔内，对涂层结果产生不利的影响，因为涂层过程与寿命和载体架的预处理类型有关地受到不希望的波动。此外，通过已知的真空涂层设备降低了可使用的晶片元件的产量，因为非常敏感的晶片元件在装载和卸载载体架时非常容易破碎。由于载体架的装载和卸载，被输送通过真空涂层设备的晶片元件的损失估计达到1％。因此基于现有技术，本发明的目的是，提出一种真空涂层设备，所述真空涂层设备避免了上述缺点。此外，本发明的目的是，提出一种用于操作真空涂层设备的方法，所述方法同样避免了所述缺点。
发明内容
该目的通过如两个独立权利要求的教导的真空涂层设备或用于操作真空涂层设备的方法得以实现。
本发明的有利的实施形式是从属权利要求的主题。
本发明的基本思想是转运装置的使用，借助所述转运装置，晶片元件能够越过两个一个接着一个设置的运送装置之间的间隙被运送。在此，依据相应的闸阀沿哪个方向打开，转运装置能够设置在相应的入口孔或出口孔的上游或下游。在此，转运装置的特征在于，其能够在转换位置和空转位置之间调节。在转换位置上，晶片元件能够沿输送方向越过两个运送装置之间的间隙穿过打开的入口孔或出口孔运送。此外，为了能够在晶片元件进入后再次关闭闸阀，转运装置能够构成为，使得其能够在空转位置上调节。在该空转位置上，转运装置位于闸阀关闭路径外，使得能够毫无问题地在打开位置和压力密封的关闭位置之间沿着闸阀关闭路径调节闸阀。
因此，在一个接着一个设置的运送装置之间的待搭接的间隙通过根据本发明的转运装置减小到使得能够毫无问题地直接转移晶片元件，而不必将这些晶片元件首先转载到载体架上。为了使入口孔和出口孔由于转运装置而封闭成为可能，转运装置可调节地安装。那么，通过转运装置由转换位置调节到空转位置，实现了闸阀的打开或关闭。
闸阀的关闭机构以何种方式构成，原则上是任意的。但是，在晶片元件的加工方面，能够通过旋转运动在打开位置和压力密封的关闭位置之间调节的可旋转地安装的闸阀是特别有利的。因为，由于晶片元件的易断裂性，原则上不能够排除碎片进入闭合接缝内。相对于在密封缝内的碎片，在旋转运动时压靠密封缝的可旋转地安装的闸阀是非常不敏感的。
此外特别有利的是，在闸阀的指向入口孔或出口孔的一侧上设有密封机构，以便能够在闸阀的关闭位置上压力密封地密封在工艺过程腔的壁部和闸阀之间的密封缝。因此，尤其防止了外部大气侵入工艺过程腔的内部，或者使该侵入变得困难。使用哪个运送机构将晶片元件运送到运送装置内或在各个运送装置之间的转运装置上，原则上是任意的。但是，在晶片元件的易断裂性方面尤其有利的是，使用传送带、传送绳索或传送金属线来输送晶片元件。这些环绕的运送机构实现了，从上面放置的晶片元件基本上在各个运送装置或转运装置之间无外力加载的情况下传送。在此，只是要注意的是，在运送装置和设置在运送装置之间的转运装置之间留有的剩余距离小到使得能够基于晶片元件的长度毫无问题地跨过该间隙。
在晶片元件在工艺过程腔内尽可能无干扰的涂层方面特别有利的是，运送机构由金属材料或聚合物材料，尤其是经纺织的聚合物丝，或者陶瓷材料，尤其是经纺织的陶瓷丝制成。因此，确保在所需的耐温度变化的情况下的足够的机械强度。
为了实现转运装置的对于本发明而言所需的可调节性，提供了不同的在结构设计上的可能性。根据可调节的转运装置的第一实施形式提出，转运装置的运送机构通过两个导向机构，尤其是导向轮张紧，其中至少一个导向机构可旋转地安装。那么，通过可旋转地安装的导向轮的向上或向下转动，导向机构能够在转换位置和空转位置之间转动，以便以这种方式分别实现闸阀的关闭或打开。
在最简单的实施形式中，转运装置构成为位于一个接着一个设置的运送装置之间的单独的装置。
但是对此替代地也可设想如下实施形式，在所述实施形式中，转运装置集成在总归在真空涂层设备上设有的运送装置内。在此，转运装置在现有的运送装置内的这个集成的特征在于，转运装置和相关联的运送装置利用共同的运送机构，例如传送带或传送绳索来运送晶片元件。在此，运送装置的形成转运装置的部分在本发明的意义上是可调节的，使得该部分能够在转换位置和空转位置之间调节。
用于将转运装置集成到上游的或下游的运送装置中的一个内的可能的实施形式在于，共同的运送机构通过两个导向机构张紧，其中导向机构中的至少一个能够在转换位置和空转位置之间调节。
为了能够以简单的方式实现在调节导向机构时运送机构的有效长度的所需的长度变化，可设想，运送机构通过可机械地调节的张紧机构引导。根据可调节的导向机构的位置，该张紧机构释放运送机构的附加的尺寸，以便因此引起在转换位置和空转位置之间调节时的所需的长度补偿。
根据本发明的真空涂层设备的主要优点在于，不再需要将晶片元件转载到载体架上并从载体架上卸下。通过省去载体架的装载和卸载和因此实现的省去晶片元件在真空涂层设备的入口或出口处的缓冲，毫无问题地可能的是，将真空涂层设备内连到较大的设备线内。通过将用于处理晶片元件的其他设备设置在真空涂层设备的上游和下游，随后能够在连续输送时毫无问题地将晶片元件从一个设备继续运送到下一个设备，其中省去了在各个设备部分之间的中间存储。根据本发明的用于在真空涂层设备中在晶片元件上涂层的方法的特征在于，为了打开或关闭在入口孔或出口孔处的闸阀，将设置在那里的转运装置分别带到其空转位置上。为了转换穿过入口孔或穿过出口孔的晶片元件，闸阀分别完全地打开，并且转运装置被带到其转换位置上。
根据优选的方法变形方案，闸阀的打开和关闭应该通过旋开或旋闭来进行。为了将真空涂层设备内连到较大的设备线内，晶片元件能够在穿过上游的设备后直接地且在连续输送时无中间存储地转送到真空涂层设备上。
此外也可能的是，将在真空涂层设备中涂层的晶片元件在离开真空涂层设备后在无中间存储的情况下且在连续输送时转送到下游的设备内。
附图说明
本发明的不同的方面在附图中示意地示出，并且在下面示例地阐述。
附图示出：
图1示出具有转运装置的真空涂层设备的第一变形方案的部分的横截面图；
图2示出具有转运装置的真空涂层设备的第二变形方案的横截面图。
具体实施方式
图1示出真空涂层设备01的横截面。在此，仅示意地示出真空涂层设备01，并且只是示出用于理解本发明所需的设备部分。
真空涂层设备01具有至少一个工艺过程腔02，在所述工艺过程腔内能够形成真空，以便提供用于在晶片元件03上涂层所需的工艺条件。晶片元件03借助于由多个运送装置04、05和06组成的运送系统在沿运送方向07穿过时输送穿过真空涂层设备01。
为了能够压力密封地封闭工艺过程腔02，设有两个可旋转地安装的闸阀08和09，借助所述闸阀，入口孔10或出口孔11能够压力密封地关闭。用于打开和关闭闸阀09的闸阀关闭路径在图1中示意地表明。因此在该实施形式中，闸阀08和09必须向上转动大约90°，以便打开入口孔10或出口孔11。为了封闭两个孔10和11，闸阀08和09向下转动，并且压靠在工艺过程腔02的壁部上。因此，在打开和关闭闸阀08和09时，分别覆盖具有大约90°的开度角的扇形。
为了实现闸阀08和09的打开和关闭，在运送装置04、05和06之间分别设有间距。两个转运装置12和13用于在运送装置04、05和06之间的该间隙上方运送晶片元件03。在转运装置12和13上作为例如在运送装置04、05和06上的传送机构，分别设有传送带14。晶片元件03能够从上面放置在该传送带上，并且通过导向轮15的驱动沿运送方向07输送。在此，在转运装置12、13和上游或下游的运送装置04、05和06之间的间距刚好小到使得晶片元件03能够毫无问题地跨过该间距。
为了能够打开或关闭闸阀08和09，转运装置12和13可在向下转动空转位置和向上转动的转换位置之间转动。在此，转动机构能够通过阀运动机械地耦联。与单独的致动器，例如马达或气动缸的耦联同样是可能的。如果晶片元件输送入工艺过程腔02内或从工艺过程腔02中输送出，那么首先闸阀08和09向上转动，并且因此打开入口孔10或出口孔11。紧接着，运送转移装置12或13向上转动，并且最后晶片元件03通过传送带14的驱动在运送装置04、05和06或转运装置12和13上沿运送方向07运动。为了封闭入口孔10或出口孔11，运送转移装置12和13向下转动，并且紧接着闸阀08和09转动到入口孔10前或出口孔11前。
图2示出具有用于运送晶片元件03的运送系统的第二实施形式的真空涂层设备01。在运送系统的该实施形式中，可调节的转运装置16分别集成在分别设置在上游的且不可调节的运送装置17内。在此，转运装置16和运送装置17分别使用共同的运送机构18，例如传送带，所述传送带通过例如导向轮的两个导向机构19和20张紧。在此，导向机构19可调节地安装，并且能够在空转位置和转换位置之间沿运送装置07的方向线形调节，以便因此改变转运装置16的有效长度。在此，图2示出在工艺过程腔02内位于空转位置上的运送转移装置，所述空转位置允许闸阀09的打开，而在入口孔10处的转运装置16位于其转换位置上，所述转换位置毫无问题地允许将晶片元件03转到相应的下游的运送装置17。
张紧机构20用于实现在空转位置和转换位置之间调节导向机构19时运送机构18的所需的长度补偿。在张紧机构21中设有的导向轮22，——运送机构18可通过所述导向轮张紧——，被弹簧加载，并且能够根据导向轮19的位置向上或向下移动，以便提供所需的长度补偿。
为了将晶片元件03输送到工艺过程腔02内或从工艺过程腔中输送出，闸阀08或09向上转动，并且紧接着导向轮19向前运动，直至在一个接着一个设置的运送转换装置16和下游的运送装置17之间仅还留有小的间距。紧接着通过运送机构18的驱动引起晶片元件03穿过入口孔10或出口孔11所需的运送运动。为了封闭工艺过程腔02，将导向轮19收回，并且紧接着闸阀08或09转动到入口孔10或11前。

Claims (15)

1.一种真空涂层设备(01)，具有至少一个可抽真空的工艺过程腔(02)以及至少一个入口孔(10)和至少一个出口孔(11)，其中在所述工艺过程腔(02)内通过时被涂层的晶片元件(03)能够通过所述入口孔(10)输送到所述工艺过程腔内，并且通过所述出口孔(11)从所述工艺过程腔中输送出，并且其中在所述入口孔(10)和所述出口孔(11)处分别设有闸阀(08、09)，所述闸阀能够在打开位置和压力密封的关闭位置之间沿着闸阀关闭路径调节，并且其中为了运送所述晶片元件(03)，设有具有至少三个运送装置(04、05、06、17)的运送系统，其中第一运送装置(04、17)设置在所述入口孔(10)的上游，其中第二运送装置(05、17)设置在所述工艺过程腔(02)内，并且其中第三运送装置(06、17)设置在所述出口孔(11)的下游，并且其中所述运送装置(04、05、06、17)分别具有至少一个环绕的运送机构(14、18)，所述晶片元件(03)从上面放置在所述运送机构上，并且能够通过所述运送机构(14、18)在运送装置(07)内的环绕的驱动输送穿过晶片真空涂层设备(01)，
其特征在于，所述运送系统在所述入口孔(10)和/或所述出口孔(11)处具有可调节的转运装置(12、13、16)，所述转运装置能够在转换位置和空转位置之间调节，其中在所述转运装置(12、13、16)的所述转换位置上，所述晶片元件(03)能够穿过打开的所述入口孔或穿过打开的所述出口孔从一个运送装置(04、05、06、17)转移到沿输送方向(7)位于下游的下一个运送装置，并且其中在所述转运装置(12、13、16)的所述空转位置上，所述入口孔(10)和/或所述出口孔(11)能够通过沿着所述闸阀关闭路径调节相关联的所述闸阀(08、09)而打开或关闭。
2.如权利要求1所述的真空涂层设备，其特征在于，至少一个闸阀(08、09)可旋转地安装，并且能够通过旋转运动在所述打开位置和压力密封的所述关闭位置之间沿着所述闸阀关闭路径调节。
3.如权利要求2所述的真空涂层设备，其特征在于，在所述闸阀(08、09)的指向所述入口孔(10)或所述出口孔(11)的一侧上设有密封机构，所述密封机构在所述闸阀的所述关闭位置上压力密封地密封在所述工艺过程腔(02)的壁部和所述闸阀(08、09)之间的密封缝。
4.如权利要求1至3中任一项所述的真空涂层设备，其特征在于，所述转运装置(12、13、16)具有至少一个环绕的运送机构(14、18)，所述晶片元件(03)能够从上面放置在所述运送机构上，并且在连续输送时通过所述运送机构(14、18)的滚动驱动来输送。
5.如权利要求1至4中任一项所述的真空涂层设备，其特征在于，在所述运送装置(04、05、06、17)上的所述运送机构(14、18)和/或在所述转运装置(12、13、16)上的所述运送机构(14、18)以传送带的类型、以传送绳索的类型或以传送金属丝的类型构成。
6.如权利要求5所述的真空涂层设备，其特征在于，所述运送机构(14、18)由金属材料或聚合物材料，尤其是经纺织的聚合物丝，或者陶瓷材料，尤其是经纺织的陶瓷丝制成。
7.如权利要求1至6中任一项所述的真空涂层设备，其特征在于，所述转运装置(12、13)的所述运送机构(14)通过至少两个导向机构，尤其是导向轮(15)张紧，其中至少一个导向机构(15)可旋转地安装，并且能够在所述转换位置和所述空转位置之间转动，其中所述运送机构(14)在所述转换位置上沿运送方向(07)延伸，并且其中所述运送机构(14)在所述空转位置上设置在所述闸阀关闭路径外。
8.如权利要求1至6中任一项所述的真空涂层设备，其特征在于，所述转运装置(16)构成为上游或下游的运送装置(17)的一体的组成部分，其中所述转运装置(16)和所述运送装置(17)利用共同的运送机构(18)来运送所述晶片元件(03)，并且其中所述运送装置(17)的形成所述转运装置(16)的部分能够在所述转换位置和所述空转位置之间调节。
9.如权利要求8所述的真空涂层设备，其特征在于，所述转运装置(16)和所述上游的或下游的运送装置(17)共同的运送机构(18)沿运送方向(07)通过至少两个导向机构，尤其是导向轮(19、20)张紧，其中至少一个导向机构(19)可调节地安装，并且能够在所述转换位置和所述空转位置之间调节。
10.如权利要求9所述的真空涂层设备，其特征在于，所述运送机构(18)通过可机械地调节的张紧机构(21)引导，以便在所述运送机构(18)在所述转换位置和所述空转位置之间调节时实现长度补偿。
11.如权利要求1至10中任一项所述的真空涂层设备，其特征在于，在所述真空涂层设备(01)的上游和/或下游设置有至少一个用于在连续输送时加工所述晶片元件(03)的另一个设备，其中所述晶片元件(03)借助于运送装置在没有中间存储的情况下从所述上游的设备被输送到所述真空涂层设备(01)中，并且/或者在没有中间存储的情况下从所述真空涂层设备(01)输送出且输送到所述下游的设备中。
12.一种用于在真空涂层设备(01)中对晶片元件(03)涂层的方法，所述真空涂层设备具有至少一个可抽真空的工艺过程腔(02)以及至少一个入口孔(10)和至少一个出口孔(11)，其中在所述入口孔(10)和所述出口孔(11)处分别设有闸阀(08、09)，所述闸阀能够在打开位置和压力密封的关闭位置之间沿着闸阀关闭路径调节，并且其中为了运送所述晶片元件(03)，设有具有至少三个运送装置(04、05、06、17)的运送系统，其中第一运送装置(04、17)设置在所述入口孔(10)的上游，其中第二运送装置(05、17)设置在所述工艺过程腔(02)内，并且其中第三运送装置(06、17)设置在所述出口孔(11)的下游，并且其中所述运送装置(04、05、06、17)分别具有至少一个环绕的运送机构(14、18)，所述晶片元件(03)从上面放置在所述运送机构上，并且能够通过所述运送机构(14、18)在运送装置(07)内的环绕的驱动输送穿过晶片真空涂层设备(01)，所述方法具有如下步骤：
a)借助所述第一运送装置(04、17)输送所述晶片元件(03)；
b)将在所述入口孔(10)处的所述转运装置(12、16)调节到所述空转位置上，并且打开在所述入口孔(10)处的所述闸阀(08)；
c)将在所述入口孔(10)处的所述转运装置(12、16)调节到所述转换位置上，穿过所述入口孔(10)输送入所述晶片元件(03)，并且将所述晶片元件(03)转送到所述第二运送装置(05、17)上；
d)将在所述入口孔(10)处的所述转运装置(12、16)调节到所述空转位置上，并且关闭在所述入口孔(08)处的所述闸阀(08)；
e)在所述工艺过程腔(02)内对所述晶片元件(03)涂层；
f)将在所述出口孔(11)处的转运装置(13、16)调节到空转位置上，并且打开在所述出口孔(11)处的所述闸阀(09)；
g)将在所述出口孔(11)处的转运装置(13、16)调节到转换位置上，穿过所述出口孔(11)输送出所述晶片元件(03)，并且将所述晶片元件(03)转送到所述第三运送装置(06、17)上；
h)将在所述出口孔(11)处的转运装置(13、16)调节到空转位置上，并且关闭在所述出口孔(11)处的所述闸阀(09)。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述入口孔(10)处的所述闸阀(08)和/或在所述出口孔(11)处的所述闸阀(09)旋开，以用于打开，并且旋闭，以用于关闭。
14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述晶片元件(03)在连续输送时在位于所述真空涂层设备(01)上游的设备中被加工，并且在无中间存储的情况下在连续输送时从所述上游的设备输送到所述真空涂层设备(01)中。
15.如权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述晶片元件(03)在连续输送时在位于所述真空涂层设备(01)下游的设备中被加工，并且在无中间存储的情况下在连续输送时从所述真空涂层设备(01)输送到所述下游的设备中。
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