ES2240189T3 - Procedimiento y dispositivo para separar en piezas sueltas sustratos discoidales. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para separar en piezas sueltas y desprender sustratos discoidales delgados, sensibles a la rotura, que se han cortado de un bloque de sustrato sujetado firmemente en una placa base preferentemente mediante pegado, según el cual el sustrato discoidal se sujeta en uno o varios puntos distanciados en su superficie exterior libre y se mueve de forma oscilante, caracterizado porque el sustrato discoidal se hace girar de forma oscilante alrededor de un eje situado en su apoyo en la placa base y aproximadamente paralelo a la superficie de apoyo, y se mantiene durante el movimiento oscilante bajo tensión previa en una dirección opuesta a la placa base.

Description

Procedimiento y dispositivo para separar en piezas sueltas sustratos discoidales.

La presente invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para separar en piezas sueltas y desprender sustratos discoidales delgados, sensibles a la rotura, que se han cortado de un bloque de sustrato fijado en una placa base preferentemente mediante pegado, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 ó de la reivindicación 8 (véase por ejemplo el documento JP-A-11-054462).

En la fabricación de sustratos discoidales, tales como los que se utilizan por ejemplo para células solares, se utilizan bloques o columnas de sustrato, por ejemplo de silicio, que se sierran en discos delgados. El bloque de sustrato o la columna de sustrato, respectivamente, se pega en una placa base por lo que queda fijado en la misma. Después del serrado, cada sustrato discoidal está adherido aún con su lado inferior a través de una línea o costura de pegado a la placa base cuya parte superior es normalmente de cristal y en la que también ha penetrado el corte de sierra. De esta manera se obtiene después de la división completa del bloque de sustrato o de la columna de sustrato un objeto similar a un peine del cual los sustratos individuales discoidales muy sensibles a la rotura se separan manualmente en el punto de pegado. Debido a que estos sustratos discoidales son muy delgados, por ejemplo alrededor de 0,3 mm, y el corte de sierra es apenas más ancho, durante este proceso de separación manual se dañan o se rompen numerosos discos. Asimismo, en función del cuidado aplicado durante la separación se requiere un tiempo considerable para ello.

El objetivo de la presente invención consiste en crear un procedimiento y un dispositivo del tipo inicialmente mencionado con el cual sea posible separar en piezas sueltas estos sustratos delgados discoidales, sensibles a la rotura, de manera automática y exenta de daños del bloque de sustrato serrado y de la costura de pegado.

Para lograr este objetivo, en un procedimiento del tipo mencionado están previstas las características indicadas en la reivindicación 1, y en un dispositivo del tipo mencionado las características indicadas en la reivindicación 10.

Las medidas según la invención permiten sujetar los sustratos delgados discoidales, sensibles a la rotura, por secciones en una zona superficial considerable y separarlos de la costura de pegado mediante sacudidas y retirarlos de esta manera sin peligro. Una configuración preferida del movimiento oscilante se logra conforme a las características de la reivindicación 2 ó de la reivindicación 11, respectivamente. De este modo se ejerce un movimiento giratorio oscilante alrededor de la costura o línea de pegado, lo que provoca una rotura por fatiga de esta costura de pegado. Asimismo, en el sustrato discoidal se ejerce una fuerza limitada al mínimo.

Una configuración preferida del dispositivo de sujeción se obtiene según las características de la reivindicación 12.

Para poder registrar exactamente el momento en el que se consigue desprender o levantar completamente el sustrato discoidal de la placa base, o de la costura de pegado rota, se prevén las características según la reivindicación 3 o según la reivindicación 13. Mediante la tensión previa, ejercida en el sustrato discoidal en dirección de elevación de la placa base, cuya magnitud impide en cualquier caso una rotura del sustrato discoidal, es posible registrar o detectar rápida y sencillamente el momento en el que la costura de pegado es lo suficientemente frágil. A continuación es posible retirar el sustrato discoidal sin peligro para su procesamiento posterior y/o su almacenamiento.

Configuraciones ventajosas del soporte del dispositivo de sujeción se desprenden de las características de una o varias de las reivindicaciones 14 a 16.

Con las características de la reivindicación 4 ó 17 se consigue separar en piezas sueltas y, como consecuencia, desprender los sustratos discoidales colindantes de la placa base incluso cuando estos están por lo menos parcialmente adheridos uno a otro a causa de la humedad, que no se puede evitar por motivos de la técnica de procesos, y/o porque están inclinados.

Configuraciones ventajosas con respecto a lo anteriormente expuesto resultan de las características de una o varias de las reivindicaciones 5, 6 ó 18. Las características según la reivindicación 7 ó 19 están previstas para poder separar en piezas sueltas y desprender sustratos discoidales con superficies o formas y tamaños diferentes. De esta manera no sólo es posible manipular diferentes tamaños y formatos, sino que se pueden desprender y retirar también los restos de sustratos discoidales rotos. Lo mismo es válido de forma análoga con respecto a discos desprendidos durante el proceso de serrado del bloque o de la columna de sustrato.

Formas de realización ventajosas conforme a lo anteriormente expuesto se desprenden de las características de la reivindicación 20 y/ó 21.

Con las características según una o varias de las reivindicaciones 8, 9 ó 22, 23 se consigue de manera ventajosa con respecto al desarrollo del proceso que los sustratos discoidales se suministren al dispositivo de sujeción y, debido a la separación en piezas sueltas que tiene lugar simultáneamente, pueden sujetarse con seguridad mediante el dispositivo de sujeción. El suministro del sustrato discoidal a sujetar al dispositivo de sujeción se registra exactamente mediante un sensor de posición.

Más detalles de la invención se desprenden de la siguiente descripción en la que la invención se explica y se describe más detalladamente con referencia a un ejemplo de realización representado en el dibujo. En las figuras se muestra:

Fig. 1 Vista lateral esquemática y parcialmente abierta y en corte de un dispositivo para separar en piezas sueltas y desprender sustratos discoidales de un bloque de sustrato cortado, de acuerdo con un ejemplo de realización preferido de la presente invención.

Fig. 2 Vista parcial en planta desde arriba según la flecha II en la figura 1.

Fig. 3 Vista frontal de una variante del dispositivo de sujeción con una matriz de ventosas según la flecha III en la figura 2.

Fig. 4 Representación esquemática de un circuito para la matriz de ventosas según la figura 3.

El dispositivo 10, representado en el dibujo, sirve para separar en piezas sueltas y desprender sustratos discoidales 11 delgados, sensibles a la rotura, cortados de un bloque 13 de sustrato fijado en una placa base 12. Un bloque de sustrato de este tipo es por ejemplo un bloque de silicio, fabricado de silicio policristalino, pegado por ejemplo mediante un pegamento de dos componentes en una pieza de cristal de la placa base 12. Mediante alambres de corte paralelos y con suministro de un agente de corte líquido se corta el bloque de silicio en discos de silicio individuales que sirven por ejemplo como rodajas para células solares. Este corte o serrado del bloque 13 de sustrato en sustratos o rodajas discoidales individuales delgados se lleva a cabo hasta dentro de la placa de cristal, colocada sobre la parte de acero de la placa base 12. A continuación, todos los sustratos discoidales 11 están sujetados en su borde inferior en la placa base 12, o en su parte que corresponde a la placa de cristal, a través de una costura de pegado 15 simbolizada en la figura 1. Los sustratos discoidales 11 individuales están dispuestos a una distancia entre sí que corresponde, especialmente en la zona de la costura de pegado 15, al ancho del corte de sierra 14. Debido a la utilización del agente de corte líquido es posible que por ejemplo algunos de los sustratos discoidales 11 colindantes estén pegados entre sí en posición paralela o inclinada. Los sustratos discoidales 11 tienen como rodajas semiconductoras un grosor de aproximadamente 0,7 mm a 0,8 mm y, como rodajas para células solares, un grosor en el intervalo de 0,2 mm a 0,3 mm, siendo posibles también grosores de los discos de sustrato alrededor de 0,15 mm. El objetivo del dispositivo 10 según la invención consiste en separar en piezas sueltas estos sustratos discoidales 11 delgados del sustrato discoidal adyacente y separarlo automáticamente sin rotura u otros daños de la placa base 12 y suministrarlo a su almacenamiento y/o procesamiento posterior.

El dispositivo 10 comprende un dispositivo 20 de sujeción, accionado de forma oscilante y alternativamente orientable en la dirección de la flecha doble B, que sirve por un lado para desprender los sustratos discoidales 11 de la placa base 12 y, por otro lado, para recoger y transportar los sustratos discoidales 11. Para ello y para lograr una tensión previa en dirección de la flecha C1, el dispositivo 20 de sujeción está fijado en un soporte 30 del dispositivo de sujeción.

El dispositivo 20 de sujeción comprende una placa 21 de sujeción de la que sobresalen perpendicularmente brazos 22 de sujeción en una disposición matricial. Una disposición matricial de los brazos 22 de sujeción resulta por ejemplo de la figura 3 que muestra una variante frente a la figura 1. Los brazos 22 de sujeción están dispuestos de tal modo en la placa 21 de sujeción, cuyas dimensiones superficiales corresponden aproximadamente a las dimensiones superficiales de los sustratos discoidales 11, que están distribuidos en lo esencial por secciones o puntos sobre toda la superficie exterior 16 a sujetar de un sustrato discoidal 11. Los brazos 22 de sujeción tienen en sus extremos libres, opuestos a la placa 21 de sujeción, ventosas 23 que, tal como se explica más adelante, están unidas con un dispositivo 50 de vacío. La placa 21 de sujeción está unida en su extremo superior, opuesto a la placa base 12, y en su lado posterior, opuesto a los brazos 22 de sujeción, con una corredera 24 en forma de arco apoyada de manera guiada en dirección de la flecha doble B en un alojamiento 32 de un soporte 31 del soporte 30 del dispositivo de sujeción. El extremo posterior 26 de la corredera 24 presenta una entalladura 25 de colisa en la que penetra un disco excéntrico 33, apoyado a través de un eje 34 del excéntrico en una brida 35, fijada de modo sobresaliente en el soporte 31 y accionada de forma giratoria a través de un motor no representado. El movimiento giratorio del disco excéntrico 33 desplaza la corredera 24 alternativamente en forma de arco en la dirección de la flecha doble B, por lo que la placa 21 de sujeción con los brazos 22 de sujeción gira de forma oscilante. El soporte 31 está alineado de tal modo que la prolongación imaginada de su eje central 36 pasa por la costura de pegado 15. La placa 21 de sujeción se desplaza por lo tanto de forma oscilante alrededor de la costura de pegado 15 entre el sustrato discoidal 11 y la placa base 12.

El soporte 31 está fijado en una placa 37 de soporte linealmente móvil en relación con un nervio 38 de soporte según la flecha doble C. Para este fin, el nervio 38 de soporte está unido firmemente con pernos 39, dispuestos de manera distanciada, que penetran de forma axialmente móvil por la placa 37 de soporte y presentan en su extremo un disco de apoyo 41. Entre el disco de apoyo 41 y el lado inferior de la placa 37 de soporte están dispuestos resortes de compresión 40. El nervio 38 de soporte es móvil hacia arriba, o puede ser levantado de forma no representada en la dirección de la flecha C1, a este movimiento de elevación puede seguir o no seguir la placa 37 de soporte, unida con el soporte 31, tal como se muestra más adelante. El nervio 38 de soporte está unido con un ángulo 42 lateralmente sobresaliente en cuyo extremo dirigido hacia abajo está fijado un sensor 43 de detección de movimiento, enfrentado a una zona entre la placa 37 de soporte y el disco de apoyo 41 del perno 39.

Según las figuras 1 y 2, el dispositivo 20 de sujeción está provisto de un sensor 27 de posicionamiento situado frente al sustrato discoidal 11 a sujetar. Asimismo, en una zona lateral de la placa base 12 está dispuesta de forma fija, poco por encima de la costura de pegado 15 entre el sustrato discoidal 11 y la placa base 12, una tobera 45 de pulverización, unida de manera no representada con un depósito de líquido a presión, cuya desembocadura 46 de la tobera en forma de ranura está dirigida hacia dentro de la zona del corte 14 de sierra entre dos sustratos discoidales 11 colindantes. La placa base 12 con el bloque 13 de sustrato cortado es móvil frente a aquella en dirección de la flecha A y hacia el dispositivo 20 de sujeción giratoria de forma oscilante.

El proceso o procedimiento de separar en piezas sueltas y desprender los sustratos discoidales 11 delgados y sensibles a la rotura entre sí o de un bloque 13 de sustrato, fijado mediante pegado en la placa base 12 y cortado en los sustratos discoidales 11, se desarrolla como se indica a continuación.

La placa base 12 se desplaza en dirección de la flecha A hasta que el sensor 27 de posicionamiento detecte la posición correcta para el acoplamiento del sustrato discoidal 11 delantero al dispositivo 20 de sujeción, donde este sensor 27 de posicionamiento está previsto en una zona inferior cerca de la costura de pegado 15. Simultáneamente se activa el dispositivo 45 de la tobera de pulverización, de modo que a través de la desembocadura 46 en forma de ranura entra un chorro plano de líquido en el corte 14 de sierra entre el sustrato discoidal 11 situado en la posición más avanzada y el siguiente sustrato discoidal 11, el chorro de líquido suelta el siguiente sustrato discoidal 11, que eventualmente puede estar adherido, y/o levanta (a una posición vertical) el sustrato discoidal 11 a sujetar. Mediante conexión del dispositivo 50 de vacío sujetan las ventosas 23, dispuestas en los brazos 22 de sujeción, el sustrato discoidal 11 más avanzado.

A continuación se pone en funcionamiento el dispositivo 33, 34 de excéntrica, por lo que al dispositivo 20 de sujeción se le imprime un movimiento giratorio oscilante. La oscilación giratoria tiene una amplitud pequeña en el intervalo entre 2º y 6º, preferentemente de 3º, en una intervalo de frecuencia entre aproximadamente 5 Hz y 10 Hz. Esta oscilación giratoria se transmite al sustrato discoidal 11 sujetado mediante el dispositivo 20 de sujeción. La oscilación giratoria del sustrato discoidal continúa hasta que se produzcan grietas en la costura de pegado 15 entre el sustrato discoidal 11 y la placa base 12 que facilitan una elevación del sustrato discoidal 11 sin dañar el mismo.

Antes o durante la oscilación giratoria, pero después de la sujeción del sustrato discoidal 11 correspondiente mediante el dispositivo 20 de sujeción, el nervio 38 de sujeción se levanta ligeramente hacia arriba en dirección de la flecha C1 mientras que la placa 37 de soporte, unida firmemente con el dispositivo 20 de sujeción, se mantiene en su posición. Esto significa una tensión previa del soporte 30 del dispositivo de sujeción en dirección de la flecha C1 según la tensión del resorte, por lo que en la costura de pegado 15 aparece un esfuerzo de tracción, seleccionado de tal modo que se sigue garantizando un manejo del sustrato discoidal 11 sin dañarlo. Debido al movimiento relativo entre el nervio 38 de sujeción y la placa 37 de soporte se ejerce una fuerza en los resortes de compresión 40 en dirección de la flecha C1 y el sensor 43 de movimiento registra el movimiento de las espiras del resorte y/o del disco 41 de apoyo.

Bajo este esfuerzo de tracción continúa el movimiento giratorio oscilante, o de sacudidas, del sustrato discoidal 11 hasta que la costura de pegado 15 esté agrietada o fatigada de tal modo que el sustrato discoidal 11 se desprende, bajo la tensión previa o la fuerza de tracción anteriormente mencionada, de la placa base 12 en dirección de la flecha C1 y se levanta. La placa 37 de soporte se mueve hacia arriba en dirección de la flecha C y los resortes de compresión 40 se destensan. Esto se determina mediante el sensor 43 de detección de movimientos.

El sustrato discoidal 11 separado en piezas sueltas y desprendido puede suministrarse de forma no representada a un almacén o a otro proceso de tratamiento.

Según las figuras 3 y 4, la disposición matricial de los brazos 22 de sujeción, o de las ventosas 23 de los mismos, está conectada de manera determinada. Todas las ventosas 23 están unidas continuamente con un generador 51 de vacío, por ejemplo en forma de tobera eyectora. Además de las n toberas eyectoras 51, asignadas a las n ventosas 23, están previstos n transmisores 52 mediante los cuales se puede evaluar si las ventosas 23, y cuáles de ellas, sujetan una superficie del sustrato discoidal 11 correspondiente. Esto permite obtener conclusiones sobre si el sustrato discoidal 11 se presenta completo o sólo en fragmentos, lo que permite por ejemplo también una clasificación de estos sustratos discoidales en buenos/malos.

Según la figura 3, las ventosas 23 están agrupadas y apropiadamente conectadas en dos (o más) circuitos 53, 54 en función del formato. De esta manera es posible manejar y detectar sustratos discoidales 11 con superficies exteriores o formatos 16', 16'', 16''', 16'''' diferentes. También es posible aplicar el vacío de forma diferenciada en estos circuitos en función del formato, por lo que también resulta posible sujetar y retirar fragmentos de sustratos discoidales.

De acuerdo con un ejemplo de realización no representado también es posible equipar el dispositivo de sujeción con sólo una ventosa, eventualmente con una superficie más grande.

Claims (19)

1. Procedimiento para separar en piezas sueltas y desprender sustratos discoidales delgados, sensibles a la rotura, que se han cortado de un bloque de sustrato sujetado firmemente en una placa base preferentemente mediante pegado, según el cual el sustrato discoidal se sujeta en uno o varios puntos distanciados en su superficie exterior libre y se mueve de forma oscilante, caracterizado porque el sustrato discoidal se hace girar de forma oscilante alrededor de un eje situado en su apoyo en la placa base y aproximadamente paralelo a la superficie de apoyo, y se mantiene durante el movimiento oscilante bajo tensión previa en una dirección opuesta a la placa base.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque los sustratos discoidales colindantes se separan mediante chorro a presión preferentemente en su zona dirigida hacia la placa base.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2 caracterizado porque la separación en piezas sueltas de los sustratos discoidales colindantes se lleva a cabo entre el sustrato discoidal a sujetar y el siguiente.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3 caracterizado porque se dirige un chorro plano de líquido hacia dentro de la ranura de corte entre dos sustratos discoidales colindantes.

5. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el sustrato discoidal se sujeta mediante succión en una matriz que depende del formato.

6. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 2 a 5 caracterizado porque la separación en piezas sueltas de los sustratos discoidales colindantes y la sujeción del sustrato correspondiente mediante succión se llevan a cabo simultáneamente.

7. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la placa base, provista del bloque de sustrato cortado, se desplaza paso a paso para sujetar el sustrato discoidal correspondiente.

8. Dispositivo (10) para separar en piezas sueltas y desprender sustratos (11) discoidales delgados, sensibles a la rotura, que se han cortado de un bloque (13) de sustrato fijado en una placa base (12) preferentemente mediante pegado, con un dispositivo (20) de sujeción mediante el cual es posible sujetar el sustrato (11) discoidal en puntos adyacentes en su superficie exterior (16) libre, y que es accionable de modo que se mueve de forma oscilante, caracterizado porque varios brazos (22) de sujeción sobresalen rígidamente de una placa (21) de sujeción del dispositivo (20) de sujeción, porque la placa (21) de sujeción es giratoria de forma oscilante alrededor de un eje (15) que discurre aproximadamente en paralelo a la superficie exterior (16) del sustrato discoidal (11) sujetado y en la zona de contacto del sustrato discoidal (11) con la placa base (12), y porque la placa (21) de sujeción presenta una corredera (24) en forma de arco, guiada en una entalladura (32), que se puede mover alternativamente por medio de una excéntrica (33, 34) accionada de forma giratoria.

9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8 caracterizado porque el dispositivo (20) de sujeción está unido con un soporte (30) del dispositivo de sujeción de tal manera que el dispositivo (20) de sujeción está pretensado en una dirección en la que levanta el sustrato discoidal (11) de la placa base (12).

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9 caracterizado porque el soporte (30) del dispositivo de sujeción presenta un elemento (38) de tracción, unido con un accionamiento de tracción, y una placa (37) de soporte, móvil de forma elástica en relación con el elemento de tracción (38), en la que está apoyado el dispositivo (20) de sujeción.

11. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 8 y 10 caracterizado porque en la placa (37) de soporte, que se puede mover de forma relativa, está fijado un brazo (31) de palanca que presenta la entalladura (32) para guiar la corredera (24) en forma de arco del dispositivo (20) de sujeción.

12. Dispositivo de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 9 a 11 caracterizado porque en el soporte (30) del dispositivo de sujeción está previsto un sensor (43) para registrar el movimiento relativo entre el elemento de tracción (38) y la placa (37) de soporte.

13. Dispositivo de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 8 a 12 caracterizado porque está prevista una tobera (45) de chorro a presión, dispuesta en un lado de la placa base (12) cerca del apoyo (15) de los sustratos discoidales (11) en la placa base (12) y dispuesta de forma orientada entre dos sustratos discoidales (11) adyacentes, donde la tobera (45) de chorro a presión y la placa base (12) son desplazables una en relación con otra a lo largo del bloque (13) de sustrato.

14. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 13 caracterizado porque la tobera (45) de chorro a presión presenta una salida (46) en forma de ranura.

15. Dispositivo de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 8 a 14 caracterizado porque los brazos (22) de sujeción del dispositivo (20) de sujeción están provistos de ventosas (23), dispuestas en una matriz y controlables en función del formato.

16. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 15 caracterizado porque la matriz de ventosas está dividida en varios circuitos de conexión.

17. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 15 ó 16 caracterizado porque a cada ventosa (23) está asignado un generador (51) de vacío y un convertidor (52) para registrar el vacío aplicado.

18. Dispositivo de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 8 a 17 caracterizado porque la tobera (45) de chorro a presión es fija y la placa base (12) es desplazable paso a paso en dirección hacia el dispositivo (20) de sujeción.

19. Dispositivo de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 8 a 18 caracterizado porque en la zona del dispositivo (20) de sujeción está previsto un sensor (27) de posicionamiento para el bloque (13) de sustrato.