DE102016221626B4 - Verfahren und Anordnung zur Überwachung des Ritzprozesses beim Ritzen von Bauteilen mit einem Ritzwerkzeug - Google Patents

Verfahren und Anordnung zur Überwachung des Ritzprozesses beim Ritzen von Bauteilen mit einem Ritzwerkzeug Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Überwachung des Ritzprozesses beim Ritzen von Bauteilen mit einem Ritzwerkzeug, insbesondere beim Separieren von Dünnschichtsolarzellen,
bei dem das Ritzwerkzeug (3) gegen einen zu ritzenden Bereich des Bauteils (2) oder das Bauteil (2) mit einem zu ritzenden Bereich gegen das Ritzwerkzeug (3) gedrückt wird, während eine Relativbewegung entlang einer oder mehrerer Ritzbahnen zwischen dem Ritzwerkzeug (3) und dem zu ritzenden Bereich des Bauteils (2) erfolgt, um in dem zu ritzenden Bereich des Bauteils (2) einen oder mehrere Ritzgräben mit einer konstanten oder variierenden Ritztiefe und/oder Ritzbreite entlang der Ritzbahnen zu erzeugen,
wobei während der Relativbewegung kontinuierlich oder wiederholt eine Messgröße erfasst wird, die ein Maß für eine beim Ritzen auf das Ritzwerkzeug (3) ausgeübte Scherkraft darstellt,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erfasste Messgröße zur Bewertung einer Einhaltung einer vorgegebenen Ritzbreite und/oder eines Auftretens von Ausbrüchen an Rändern der Ritzgräben und/oder einer Abnutzung des Ritzwerkzeugs (3) herangezogen wird.

Description

  • Technisches Anwendungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Ritzprozesses beim Ritzen von Bauteilen mit einem Ritzwerkzeug, insbesondere beim Separieren von Dünnschichtsolarzellen, bei dem das Ritzwerkzeug gegen einen zu ritzenden Bereich des Bauteils oder das Bauteil mit einem zu ritzenden Bereich gegen das Ritzwerkzeug gedrückt wird, während eine Relativbewegung entlang einer oder mehrerer Ritzbahnen zwischen dem Ritzwerkzeug und dem zu ritzenden Bereich des Bauteils erfolgt, um in dem zu ritzenden Bereich des Bauteils einen oder mehrere Ritzgräben mit einer konstanten oder variierenden Ritztiefe und/oder Ritzbreite entlang der Ritzbahnen zu erzeugen. Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zum Ritzen von Bauteilen, die für die Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist.
  • In vielen technischen Bereichen ist es erforderlich, die Oberfläche oder Oberflächenschichten von Bauteilen anzuritzen, um die Oberfläche oder Oberflächenschicht zu strukturieren oder einzelne Bereiche voneinander zu separieren. So ist das mechanische Ritzen beispielsweise in der CIGS-Dünnschicht-Photovoltaik ein Standardprozess, um Solarmodule entsprechend der monolithischen Serienverschaltung zu strukturieren. CIGS-Solarzellen basieren auf dem Halbleiter Cu(In,Ga)Se2, der die Absorberschicht der Solarzelle bildet. Diese Absorber- bzw. CIGS-Schicht ist in der Regel auf einem mit Molybdän (Mo) als Rückseitenkontakt beschichteten Glassubstrat aufgebracht. Die Vorderseite der CIGS-Schicht ist direkt oder über eine oder mehrere Zwischenschichten mit einer TCO-Schicht (TCO: Transparent Conductive Oxide) beschichtet, die den Vorderseitenkontakt der Solarzelle bildet. Für die Separierung einzelner Solarzellen aus einem großflächigen Schichtverbund mit der obigen Schichtfolge ist es erforderlich, in zwei Ritzprozessen die CIGS-Schicht bzw. die TCO/CIGS-Doppelschicht zur Erzeugung entsprechender Ritzgräben vom darunter liegenden Molybdän abzutragen. Als Ritzwerkzeuge dienen dabei üblicherweise Nadeln mit runder oder flacher Geometrie der Nadelspitze. Die Nadeln werden gegen den zu ritzenden Bereich gedrückt und mit vorzugsweise geregelter Normalkraft über die zu ritzenden Bereiche geführt.
  • Bei diesem Ritzprozess, auch unter der Bezeichnung Scribe-Prozess bekannt, soll ein durchgehender Schichtabtrag mit möglichst geringer Breite der Ritzgräben von bspw. < 50 µm und scharfen Bruchkanten an den Grabenrändern der TCO- und CIGS-Schichten erfolgen. Allerdings vergrößern insbesondere so genannte Chippings, das heißt Ausbrüche an den Grabenrändern, die Breite der Ritzgräben und führen so zur Reduktion aktiver Solarzellenfläche und somit zur Verringerung des Fotostroms der Solarmodule.
  • Aufgrund variierender Scherfestigkeit bzw. Haftung der CIGS/Mo-Grenzfläche muss die Ritzqualität, d.h. insbesondere die Ritzbreite, die Anzahl und Größe der Chippings sowie die Qualität der Bruchkanten, kontinuierlich überwacht und gegebenenfalls Prozessparameter wie beispielsweise die Normalkraft beim Ritzprozess nachgeregelt werden. Weiterhin führt auch die Abnutzung der eingesetzten Ritzwerkzeuge, insbesondere Ritznadeln, zu veränderten Geometrien der Ritzgräben, so dass diese Abnutzung ebenfalls regelmäßig kontrolliert werden muss.
  • Stand der Technik
  • Eine Bewertung der Qualität der Ritzgräben erfolgt bisher im Wesentlichen off-line durch optische Verfahren, beispielsweise mit Hilfe von Kameras. Aufgrund der geringen Breite der Ritzgräben werden dabei geeignete Vergrößerungsobjektive benötigt. Zur Bewertung der Bruchkanten sind teilweise elektronenmikroskopische Untersuchungen erforderlich.
  • Aus der US 2005/0223570 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung des Ritzprozesses bekannt, bei dem regelmäßig die Nadelspitze mit einer Kamera vermessen wird, um eine Abnutzung zu erkennen. Alternativ wird mit der Kamera die Breite der Ritzgräben vermessen, um daraus auf die Abnutzung der Nadelspitze zu schließen. In beiden Fällen erfolgt auf Basis der detektierten Abnutzung eine Änderung der Normalkraft, mit der die Nadel gegen das Bauteil gedrückt wird, um eine gleichbleibende Ritzqualität zu gewährleisten. Die US 4502225 A beschreibt eine Ritzanordnung sowie ein Ritzverfahren, bei dem die Ritzgräben mit Hilfe eines Mikroskops oder durch Messung einer elektrischen Leitfähigkeit oder eines elektrischen Widerstandes während des Ritzprozesses überwacht werden können.
  • Allerdings erfordern die bisher beschriebenen Verfahren entweder den Einsatz aufwändiger Optiken oder ermöglichen keine Bewertung der Ritzqualität während des Ritzprozesses selbst.
  • Die DE 10 2006 012 374 A1 befasst sich mit einer Kratzvorrichtung für die Materialprüfung. Hierbei geht es um die Prüfung von Oberflächen oder Oberflächenbeschichtungen, nicht jedoch um die Prüfung oder Bewertung einer Ritzqualität. Die Druckschrift offenbart auch die optionale Möglichkeit, entsprechende Kraftkomponenten während des Ritzprozesses zu messen, um dadurch bspw. ein Maß für die Reibung zwischen Belastungskörper bzw. Identerspitze und Materialprobe zu ermitteln.
  • Bei dem Verfahren bzw. der Vorrichtung der DE 695 34 098 T2 wird eine Kraftmessdose zur Messung der Kraft eingesetzt, mit der die Spitze des Anritzwerkzeuges auf einen Wafer gedrückt wird. Hierbei geht es lediglich um die Ermittlung des Anpressdrucks, der als Parameter vorgegeben werden kann. Auch die DD 290 263 A5 offenbart die Nutzung einer Kraftmessdose zur Messung der während des Ritzens wirkenden Belastung. Durch Vergleich mit einem Sollwert kann dann der Anpressdruck geeignet angepasst werden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Überwachung des Ritzprozesses beim Ritzen von Bauteilen mit einem Ritzwerkzeug sowie eine zur Durchführung des Verfahrens ausgebildete Anordnung anzugeben, mit denen eine Bewertung der Ritzqualität auch während des Ritzprozesses auf einfache Weise ermöglicht wird.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird mit dem Verfahren und der Anordnung gemäß den Patentansprüchen 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Anordnung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.
  • Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird das Ritzwerkzeug in bekannter Weise gegen einen zu ritzenden Bereich des Bauteils oder das Bauteil mit einem zu ritzenden Bereich gegen das Ritzwerkzeug gedrückt, während eine Relativbewegung entlang einer oder mehrerer Ritzbahnen zwischen dem Ritzwerkzeug und dem zu ritzenden Bereich des Bauteils erfolgt, um in dem zu ritzenden Bereich des Bauteils die gewünschten Ritzgräben mit einer konstanten oder variierenden Ritztiefe und/oder Ritzbreite entlang der Ritzbahnen zu erzeugen. Die Relativbewegung kann dabei durch Bewegung des Ritzwerkzeugs bei feststehendem Bauteil oder durch Bewegung des Bauteils bei feststehendem Ritzwerkzeug erfolgen. Während der Relativ- bzw. Ritzbewegung wird kontinuierlich oder wiederholt eine Messgröße erfasst, die ein Maß für eine beim Ritzen auf das Ritzwerkzeug ausgeübte Scherkraft darstellt. Die erfasste Messgröße wird dann bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Bewertung der Einhaltung einer vorgegebenen Ritzbreite und/oder des Auftretens von Ausbrüchen an Rändern der Ritzgräben und/oder der Abnutzung des Ritzwerkzeugs herangezogen.
  • Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird somit eine Überwachung und Bewertung der Ritzqualität auch während des Ritzprozesses ermöglicht, indem die auf das Ritzwerkzeug wirkende Scherkraft beim Ritzen direkt oder indirekt erfasst und die erfassten Daten zur Bewertung und damit auch Kontrolle der Qualität des Ritzprozesses sowie der Geometrie des Ritzwerkzeuges analysiert werden.
  • Vorzugsweise erfolgt die Erfassung der Messgröße für die jeweils auf das Ritzwerkzeug wirkende Scherkraft am Ritzwerkzeug selbst. Alternativ kann diese Messgröße, insbesondere bei einer Bewegung des Bauteils zur Erzeugung der Relativbewegung und/oder beim Ritzen relativ kleiner Bauteile auch am Bauteil oder der Aufnahme oder Halterung für das Bauteil gemessen werden. Für eine Messung am Ritzwerkzeug wird vorzugsweise in oder an der Halterung für das Ritzwerkzeug oder im Führungskopf für das Ritzwerkzeug eine geeignete Messeinrichtung integriert. Für die Messung können unterschiedliche Verfahren zum Einsatz kommen. Dazu gehören beispielsweise piezobasierte Sensoren, insbesondere Kraftmessdosen, die die auftretenden Kräfte direkt messen. Auch Methoden, die die Auslenkung des Ritzwerkzeuges durch ein optisches Verfahren messen, oder vibrometrische Verfahren sind möglich, mit denen die Scherkraft jeweils indirekt bestimmt werden kann.
  • Die auf Basis der erfassten Messgröße bzw. Messdaten durchgeführte Bewertung betrifft vorzugsweise sowohl die Ritzqualität bzw. die Qualität der Ritzgräben als auch die Abnutzung des Ritzwerkzeuges. Unter der Qualität der Ritzgräben ist hierbei die Einhaltung einer bestimmten Ritzbreite sowie die Anzahl und/oder Größe von unerwünschten Ausbrüchen an den Rändern bzw. Kanten der Ritzgräben zu verstehen. Die Beurteilung kann dabei auf Basis von Vergleichswerten erfolgen, die vorab bei vergleichbaren Ritzprozessen ermittelt und in Bezug zur Ritzqualität und/oder Abnutzung des Ritzwerkzeuges gesetzt wurden. Weiterhin ist es möglich, den Ritzprozess auch auf Basis einer Variation der erfassten Messgröße während des Ritzprozesses zu bewerten. Eine Abweichung der Messgröße von einem vorgegebenen Wertebereich ist dabei ein Anzeichen für eine Verschlechterung der Ritzqualität.
  • Im Folgenden wird die Möglichkeit der Bewertung der Ritzqualität auf Basis der Messgröße anhand von zwei einfachen Beispielen veranschaulicht. Die detektierte Messgröße Scherkraft enthält die Komponenten Reibungskraft und die Kraft, die notwendig ist, das zu ritzende Schichtsystem vom Substrat zu entfernen. Im Fall von CIGS zeigen sich in der Scherkraft Peaks, die dem Auftreten von Chipping zugeschrieben werden können. Ein Chipping-freies Ritzen zeigt diese Peaks nicht. Aus Frequenz und Höhe dieser Peaks kann dann auf die Häufigkeit und Stärke des auftretenden Chippings geschlossen werden. Die Reibungskraft als Komponente ist bei gleichbleibender Normalkraft konstant. Vergrößert sich die gemessene Scherkraft stark, kann das ein Hinweis auf eine Substratschädigung sein.
  • Auf Basis der jeweils durchgeführten Messung oder Beurteilung kann der gerade erfolgende Ritzprozess auch gesteuert oder geregelt werden, um dadurch eine annähernd gleich bleibende Ritzqualität aufrechtzuerhalten. Dies kann beispielsweise durch Änderung der Normalkraft bzw. des Anpressdrucks und/oder durch Änderung der Relativgeschwindigkeit erfolgen. Beispielsweise kann die gemessene mittlere Scherkraft als Größe herangezogen werden, um die applizierte Normalkraft zu regeln.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird aus dem zeitlichen Verlauf der erfassten Messgröße eine quasistatische und eine oszillierende Komponente extrahiert. Damit kann aus den gemessenen Scherkraftvariationen in Ritzrichtung eine Aussage über die im Ritzprozess wirkenden Kräfte erhalten werden. Die auftretenden Kräfte setzen sich im Wesentlichen aus diesen beiden Komponenten zusammen. Die quasistatische Komponente A geht auf die auftretenden Reibungskräfte zurück, die direkt proportional zur applizierten Normalkraft sind. Die oszillierende Komponente B geht auf Kräfte zurück, die zusätzlich zur Reibung für das Ritzen der jeweiligen Bauteilschicht aufgebracht werden müssen. Beide Komponenten werden aus den Messdaten separiert und zur Bewertung bzw. Kontrolle des Ritzprozesses vorzugsweise in folgender Weise genutzt:
    • 1) Die quasistatische Komponente A wird durch eine verringerte Normalkraft reduziert. Diese Komponente wird zur Prozesssteuerung herangezogen und kontrolliert die Belastung des Bauteils und den Verschleiß des Ritzwerkzeugs.
    • 2) Die oszillierende Komponente B (Frequenz, Amplitude) enthält Informationen über die Ritzbreite, auftretendes Chipping sowie weitere plastische und elastische Anteile im Ritzprozess. Durch geeignete Auswertealgorithmen wird eine Bewertung und Kontrolle der Ritzbreite, der Anzahl und/oder Größe der Chippings sowie der Bruchkanten, ermöglicht.
    • 3) Bei bestimmten Geometrien des Ritzwerkzeuges, vor allem bei einer als Ritzwerkzeug eingesetzten Ritznadel, treten beim Ritzen charakteristische Oszillationen auf, anhand derer eine Bewertung und Kontrolle der Geometrie und damit Abnutzung des Ritzwerkzeuges auf Basis der gemessenen oszillierenden Komponente B durchgeführt werden kann.
  • Die Separation der Komponenten A und B aus den Messdaten kann durch eine automatische Auswertung der fortlaufend aufgenommenen Messdaten während der Messung erfolgen, in dem zunächst Minima und Maxima der gemessenen Kraft fortlaufend bestimmt werden. Die Reibungskraft entspricht dem Minimum der gemessenen Scherkraft. Die Größe der oszillierenden Komponente kann aus den Maxima der Kraft nach Abzug der Minima gewonnen werden. Es ist hier sinnvoll, die Minima bzw. Maxima fortlaufend in einem geeigneten Zeitintervall zu bestimmen und dann jeweils die Mittelwerte zu bilden. Der gleitende Mittelwert der Minima der gemessenen Scherkraft entspricht der Reibungskraft (Komponente A). Der gleitende Mittelwert der Maxima der gemessenen Scherkraft vermindert um den gleitenden Mittelwert der Minima der gemessenen Scherkraft entspricht der oszillierenden Komponente B.
  • Die vorgeschlagene Anordnung zur Durchführung des Verfahrens weist entsprechend eine Ritzeinrichtung auf, die zumindest eine Halterung für das Ritzwerkzeug, eine Halterung für das zu ritzende Bauteil, eine Anpresseinheit, mit der das Ritzwerkzeug mit einer Normalkraft gegen den zu ritzenden Bereich des Bauteils oder das Bauteil mit einem zu ritzenden Bereich gegen das Ritzwerkzeug gedrückt werden kann, und eine Führungseinheit umfasst, mit der eine Relativbewegung entlang einer oder mehrerer Ritzbahnen zwischen dem Ritzwerkzeug und dem zu ritzenden Bereich des Bauteils erzeugt werden kann. Die Anordnung weist weiterhin eine Messeinrichtung auf, mit der während der Relativbewegung kontinuierlich oder wiederholt eine Messgröße erfassbar ist, die ein Maß für eine beim Ritzen auf das Ritzwerkzeug ausgeübte Scherkraft darstellt, und eine Bewertungseinrichtung, mit der aus der erfassten Messgröße eine Bewertung der Einhaltung einer vorgegebenen Ritzbreite und/oder des Auftretens von Ausbrüchen an Rändern der Ritzgräben und/oder der Abnutzung des Ritzwerkzeugs erfolgt. Vorzugsweise ist die Bewertungseinrichtung hierbei mit einer Regel- oder Steuereinrichtung für die Anpresseinheit und/oder die Führungseinheit verbunden, über die der Anpressdruck und/oder die Relativgeschwindigkeit während des Ritzprozesses in Abhängigkeit von der Beurteilung der Qualität der Ritzgräben und/oder der Abnutzung des Ritzwerkzeugs gesteuert oder geregelt werden kann.
  • Mit dem vorgeschlagenen Verfahren und der zugehörigen Anordnung werden während des Ritzprozesses Daten aus der Kraftmessung in Ritzrichtung erhalten, die für die Prozesskontrolle der Ritzqualität und der Geometrie bzw. Abnutzung des Ritzwerkzeuges verwendet werden. Dadurch können zum einen in kurzen Rücklaufzeiten Probleme im Ritzprozess, beispielsweise vermehrtes Chipping oder durch Abnutzung stumpfes Ritzwerkzeug, kurzfristig identifiziert und behoben werden. Zum anderen können durch ein kontinuierliches Monitoring des Verschleißes des Ritzwerkzeuges Austausch und Wartungszyklen optimiert werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit einer Echtzeit-steuerung des Ritzprozesses, beispielsweise über eine Steuerung der Normalkraft, mit positiven Auswirkungen auf Prozessstabilität, Zuverlässigkeit und Verschleiß.
  • Das vorgeschlagene Verfahren und zugehörige Anordnung eignet sich vorteilhaft für die Überwachung von Ritzprozessen an Dünnschichtsolarzellen, beispielsweise in der CIGS-Dünnschicht-Photovoltaikindustrie. Es besteht die Möglichkeit zur direkten Integration in die Produktionslinie. Weiterhin besteht ein Bedarf an Stand-Alone-Messsystemen in der Entwicklung von CIGS-Schichtsystemen, bei der Nadelherstellung und im Maschinenbau, bei denen das vorgeschlagene Verfahren und die zugehörige Anordnung eingesetzt werden können. Darüber hinaus ist auch der Einsatz in anderen Bereichen möglich, in denen die Überwachung mechanischer Ritzprozesse erforderlich ist, beispielsweise in der Leiterplattenfertigung oder in der Glasindustrie. Dies ist selbstverständlich keine abschließende Aufzählung.
  • Figurenliste
  • Das vorgeschlagene Erfahren und die zugehörige Anordnung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:
    • 1 ein Beispiel für den Aufbau einer Ritzanordnung zum Ritzen von Solarzellen;
    • 2 ein Beispiel für den Aufbau eines Ritzkopfes mit integriertem Kraftmesssensor zur Erfassung der Scherkräfte beim Ritzen; und
    • 3 ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf der Scherkraft beim Ritzen entlang einer Ritzbahn.
  • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • 1 zeigt in stark schematisierter Darstellung ein Beispiel für eine Anordnung zum Ritzen von Bauteilen. Die Anordnung umfasst eine Auflage 1 für das Bauteil 2, beispielsweise ein in einzelne Solarzellen zu separierendes Solarmodul, sowie das Ritzwerkzeug 3, das von einem Führungs- bzw. Ritzkopf 4 mit einer Normalkraft F →
    Figure DE102016221626B4_0001
    gegen die Oberfläche des Bauteils 2 gedrückt und mit einer Geschwindigkeit v →
    Figure DE102016221626B4_0002
    entlang entsprechender Ritzbahnen über das Bauteil 2 geführt wird. Der Ritzkopf 4 ist an einem entsprechenden Rahmen 5 gehaltert und wird motorisch zur Durchführung der Ritzbewegung angetrieben. In die Auflage 1 sind Vakuumkanäle einer Vakuumanlage integriert, durch die das Bauteil 2 an der Auflage 1 fixiert wird.
  • Beim vorgeschlagenen Verfahren und der zugehörigen Anordnung wird während der Ritzbewegung die in bzw. entgegen der Ritzrichtung auf das Ritzwerkzeug 3 wirkende Scherkraft gemessen und zur Beurteilung der Ritzqualität sowie der Abnutzung des Ritzwerkzeuges herangezogen. Hierzu wird im vorliegenden Beispiel ein piezoelektrischer Kraftmesssensor 6 eingesetzt, der in der Halterung 7 für das Ritzwerkzeug 3 in den Ritzkopf 4 integriert ist. Dies ist in 2 schematisch angedeutet.
  • Die während des Ritzens mit diesem Kraftsensor 6 erfassten Kräfte werden in der Messeinrichtung 8 aufgezeichnet und in der damit verbundenen Bewertungseinrichtung 9 analysiert, um die Ritzqualität und/oder Abnutzung des Ritzwerkzeuges 3 zu bestimmen. Die Bewertungseinrichtung 9 kann hierbei auch mit einer nicht dargestellten Steuereinrichtung für die Bewegungssteuerung des Ritzkopfes 4 und damit des Ritzwerkzeuges 3 verbunden sein, um die Normalkraft F →
    Figure DE102016221626B4_0003
    und/oder die Vorschubgeschwindigkeit v →
    Figure DE102016221626B4_0004
    während des Ritzens in Abhängigkeit vom Ergebnis der Analyse zu steuern.
  • 3 zeigt in stark schematisierter Darstellung einen Verlauf einer während eines Ritzvorganges entlang einer in x-Richtung verlaufenden Ritzbahn am Ritzwerkzeug 3 aufgezeichneten Scherkraft Fs. Diese Messkurve wird in einen quasistatischen Anteil A und einen oszillierenden Anteil B zerlegt, um daraus Änderungen in der Normalkraft F →
    Figure DE102016221626B4_0005
    und damit eine Abnutzung des Ritzwerkzeuges 3 sowie die Ritzqualität während des Ritzprozesses zu bestimmen, wie dies bereits weiter oben in der Beschreibung näher erläutert wurde.
  • So kann eine Auswertung beispielsweise mit Hilfe der mittleren Maximal-Amplitude der gemessenen Scherkräfte Fs erfolgen. Bei gleichbleibender Haftfestigkeit der zu entfernenden Schicht entspricht eine Änderung dieser Amplitude einer Änderung im Chippingverhalten. Eine Vergrößerung der Amplitude deutet darauf hin, dass eine Vergrößerung der entstehenden Bruchschollen stattfindet.
  • Zudem können Informationen aus den minimalen Werten der Scherkraft gewonnen werden. Im Falle von CIGS-Dünnschichtsolarzellen würde bei einer Schädigung des Substrates bzw. der unter der zu entfernenden Schicht liegenden Mo-Schicht der minimale Wert der Scherkraft deutlich über den Wert der Reibungskraft ansteigen, da zusätzlich Kraft für die Schädigung aufgebracht werden muss.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Auflage für Bauteil
    2
    Bauteil
    3
    Ritzwerkzeug
    4
    Ritzkopf
    5
    Rahmen
    6
    Piezoelektrischer Kraftsensor
    7
    Halterung für Ritzwerkzeug
    8
    Messeinrichtung
    9
    Bewertungseinrichtung

Claims (9)

  1. Verfahren zur Überwachung des Ritzprozesses beim Ritzen von Bauteilen mit einem Ritzwerkzeug, insbesondere beim Separieren von Dünnschichtsolarzellen, bei dem das Ritzwerkzeug (3) gegen einen zu ritzenden Bereich des Bauteils (2) oder das Bauteil (2) mit einem zu ritzenden Bereich gegen das Ritzwerkzeug (3) gedrückt wird, während eine Relativbewegung entlang einer oder mehrerer Ritzbahnen zwischen dem Ritzwerkzeug (3) und dem zu ritzenden Bereich des Bauteils (2) erfolgt, um in dem zu ritzenden Bereich des Bauteils (2) einen oder mehrere Ritzgräben mit einer konstanten oder variierenden Ritztiefe und/oder Ritzbreite entlang der Ritzbahnen zu erzeugen, wobei während der Relativbewegung kontinuierlich oder wiederholt eine Messgröße erfasst wird, die ein Maß für eine beim Ritzen auf das Ritzwerkzeug (3) ausgeübte Scherkraft darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Messgröße zur Bewertung einer Einhaltung einer vorgegebenen Ritzbreite und/oder eines Auftretens von Ausbrüchen an Rändern der Ritzgräben und/oder einer Abnutzung des Ritzwerkzeugs (3) herangezogen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messgröße am Ritzwerkzeug (3) erfasst wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertung auf Basis von Vergleichswerten für die erfasste Messgröße erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertung auf Basis einer Variation der erfassten Messgröße während des Ritzprozesses erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem zeitlichen Verlauf der erfassten Messgröße eine quasistatische und eine oszillierende Komponente extrahiert wird, wobei die die oszillierende Komponente für die Bewertung der Qualität der Ritzgräben herangezogen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messgröße mit einem Kraft-Messaufnehmer (6) an einer Halterung (7) oder einem Führungskopf (4) für das Ritzwerkzeug (3), durch optische Messung einer Auslenkung des Ritzwerkzeuges (3) beim Ritzen oder mit Hilfe eines vibrometrischen Verfahrens erfasst wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertung für eine Echtzeit-Steuerung des Ritzprozesses, insbesondere einer Normalkraft, mit der das Ritzwerkzeug (3) und das Bauteil (2) während des Ritzprozesses gegeneinander gedrückt werden und/oder einer Ritzgeschwindigkeit, mit der die Relativbewegung entlang der einen oder mehreren Ritzbahnen zwischen dem Ritzwerkzeug (3) und dem zu ritzenden Bereich des Bauteils (2) erfolgt, eingesetzt wird.
  8. Anordnung zum Ritzen von Bauteilen mit einem Ritzwerkzeug, mit einer Ritzeinrichtung, die zumindest - eine Halterung (7) für das Ritzwerkzeug (3), - eine Halterung (1) für ein zu ritzendes Bauteil (2), - eine Anpresseinheit, mit der das Ritzwerkzeug (3) gegen einen zu ritzenden Bereich des Bauteils (2) oder das Bauteil (2) mit einem zu ritzenden Bereich gegen das Ritzwerkzeug (3) gedrückt werden kann, und - eine Führungseinheit (4) aufweist, mit der eine Relativbewegung entlang einer oder mehrerer Ritzbahnen zwischen dem Ritzwerkzeug (3) und dem zu ritzenden Bereich des Bauteils (2) erzeugbar ist, einer Messeinrichtung (6, 8), mit der während der Relativbewegung kontinuierlich oder wiederholt eine Messgröße erfassbar ist, die ein Maß für eine beim Ritzen auf das Ritzwerkzeug (3) ausgeübte Scherkraft darstellt, und - einer Bewertungseinrichtung (9), mit der aus der erfassten Messgröße eine Bewertung einer Einhaltung einer vorgegebenen Ritzbreite und/oder eines Auftretens von Ausbrüchen an Rändern der Ritzgräben und/oder einer Abnutzung des Ritzwerkzeugs (3) erfolgt.
  9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (6, 8) in den Führungskopf (4) integriert oder am Führungskopf (4) angebracht ist.
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