FR3081612A1 - Procede et systeme de depilage d'un empilement de plaques de materiau semi-conducteur - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de dépilage d'un empilement (2) de plaques (4) de matériau semi-conducteur, comprenant des faces supérieure (6) et inférieure (8), des bords amont (10) et aval (12), l'empilement (2) comprenant des plaques supérieure (4A) et subséquente (4B). Selon l'invention, pour assurer la séparation d'une seule plaque de l'empilement à vitesse élevée, le procédé comprend les étapes suivantes : étape A) : saisie d'une portion (7) de la face supérieure de la plaque supérieure par un effecteur (30), à proximité du bord aval ; et étape B) : déplacement de l'effecteur pour actionner la portion saisie de façon à simultanément soulever le bord aval, et impartir une flexion élastique à la plaque supérieure pour la bomber en direction de la plaque subséquente, de façon à maintenir en appui le bord amont contre la plaque subséquente.
Description
Procédé et système de dépilage d’un empilement de plaques de matériau semiconducteur
La présente invention concerne un procédé de dépilage d’un empilement de plaques de matériau semi-conducteur, ainsi qu’un système de dépilage pour mettre en œuvre ce procédé.
II est courant d’empiler des plaques de matériau semi-conducteur, en particulier des cellules photovoltaïques ou des tranches de semi-conducteur (souvent nommées « wafer » par l’homme du métier), afin de les stocker avant une utilisation ultérieure, notamment pour la fabrication de panneaux photovoltaïques ou d’autres composants basés sur la mise en œuvre de semi-conducteurs. Ces plaques sont généralement réalisées essentiellement à base de silicium dopé.
Ces plaques sont généralement très fragiles. En particulier, leur état de surface peut être facilement détérioré par la moindre abrasion, ce qui peut détériorer leurs propriétés semi-conductrices ou leur rendement. Par exemple, les cellules photovoltaïques peuvent présenter une couche supérieure texturisée antireflets, afin de favoriser l’absorption de lumière, dont les éléments en relief microscopiques peuvent être altérés par simple glissement tangentiel d’une cellule contre l’autre dans l’empilement.
Par ailleurs, du fait de la bonne qualité de leur état de surface, les plaques ont tendance à adhérer les unes aux autres, tant l’air environnant pénètre difficilement entre les plaques adjacentes lorsqu’une force tend à les éloigner l’une de l’autre.
Pour extraire la plaque supérieure d’un empilement de plaques, il est connu de soulever la plaque supérieure à l’aide d’un préhenseur, sans frottement de la plaque supérieure contre la plaque subséquente de l’empilement afin de ne pas détériorer leur surface respective. Pour cela, le préhenseur impartit un mouvement vertical vers le haut à la plaque supérieure. Pour éviter que la plaque supérieure n’entraîne avec elle une pluralité de plaques subséquentes de l’empilement, il est nécessaire que le mouvement du préhenseur soit particulièrement lent. Malgré ce mouvement lent, il est courant que le préhenseur entraîne en même temps une pluralité de plaques de l’empilement qui sont restées solidaires avec la plaque supérieure, comme collées. Dans un contexte industriel, la lenteur du mouvement et l’incertitude sur la capacité du préhenseur à extraire une seule plaque de l’empilement peut s’avérer problématique.
L’invention vise donc à résoudre les inconvénients qui précèdent, en proposant un nouveau procédé de dépilage d’un empilement de plaques de matériau semi-conducteur assurant que, à vitesse élevée, la séparation d’une seule plaque de l’empilement est effectuée, sans détérioration de l’état de surface des plaques de l’empilement.
L’invention a pour objet un procédé de dépilage d’un empilement de plaques de matériau semi-conducteur, chaque plaque comprenant une face supérieure et une face inférieure opposées, ainsi qu’un bord amont et un bord aval opposés, chaque plaque reposant, via sa face inférieure, sur la face supérieure d’une autre plaque de l’empilement, l’empilement comprenant une plaque supérieure ne recevant pas de plaque sur sa face supérieure, ainsi qu’une plaque subséquente, recevant la face inférieure de la plaque supérieure sur la face supérieure de la plaque subséquente.
Selon l’invention, le procédé comprend les étapes suivantes :
- Etape A) saisie d’une portion de la face supérieure de la plaque supérieure par un effecteur, la portion saisie étant située à proximité du bord aval de la plaque supérieure ; et
- Etape B) déplacement de l’effecteur pour actionner la portion saisie de façon à simultanément :
o soulever le bord aval de la plaque supérieure par rapport à la plaque subséquente, et o impartir une flexion élastique à la plaque supérieure, entre le bord amont et le bord aval de la plaque supérieure, pour ainsi bomber la plaque supérieure en direction de la plaque subséquente, de façon à maintenir en appui le bord amont de la plaque supérieure contre la plaque subséquente.
Une idée à la base de l’invention est de faciliter l’introduction d’air entre la plaque supérieure et la plaque subséquente par flexion élastique de la plaque supérieure, ce qui entraîne la création d’un espace suffisant entre le bord aval et la plaque subséquente pour appeler une introduction d’air entre les deux plaques et ainsi les désolidariser. En effet, le matériau constitutif de ce type de plaque peut être élastiquement fléchi, sans excéder la limite élastique afin d’éviter de briser la plaque. L’admission d’air entre les plaques supérieure et subséquente favorise la séparation de la plaque supérieure par rapport à la plaque subséquente. Par cette flexion élastique, le bord amont de la plaque supérieure est mis en appui contre la plaque subséquente, ce qui a tendance à maintenir la plaque subséquente en place au sommet de l’empilement. La plaque subséquente n’est donc pas entraînée par la plaque supérieure en cours de dépilage. Selon ce procédé, l’étape B) peut être effectuée nettement plus rapidement que pour l’art antérieur, de sorte qu’une cadence de dépilement élevée peut être atteinte.
D’autres caractéristiques optionnelles et avantageuses de l’invention sont définies dans ce qui suit :
- l’étape B) comprend que, la plaque supérieure étant élastiquement fléchie, un plan de corde est défini, reliant le bord amont et le bord aval de la plaque supérieure, l’effecteur maintenant la portion saisie entre le plan de corde et la plaque subséquente.
- l’étape B) comprend que l’effecteur, par actionnement de la portion saisie, fléchit élastiquement la plaque supérieure de sorte à impartir simultanément :
o une première inclinaison à la portion saisie par rapport à la plaque subséquente, autour d’un axe parallèle au bord amont, et o une deuxième inclinaison au plan de corde par rapport à la plaque subséquente autour du bord amont, la première inclinaison étant d’un angle plus élevé que l’angle de la deuxième inclinaison.
- que l’étape B) comprend que l’effecteur impartit un couple fléchisseur sur la portion saisie, ce couple fléchisseur tendant à maintenir en appui le bord amont de la plaque supérieure contre la plaque subséquente et tendant à fléchir élastiquement la plaque supérieure en direction de la plaque subséquente, de sorte que la plaque supérieure est bombée en direction de la plaque subséquente.
- lors de l’étape B), le déplacement de l’effecteur est effectué de façon à maintenir le bord amont de la plaque supérieure fixe par rapport à la plaque subséquente.
- le procédé comprend, une fois l’étape B) effectuée, une étape C) incluant un déplacement de l’effecteur, actionnant la portion saisie de façon à simultanément :
o réduire la flexion élastique de la plaque supérieure sans glissement du bord amont contre la plaque subséquente, et o soulever la plaque supérieure par rapport à la plaque subséquente jusqu’à ce que le bord amont de la plaque supérieure se soulève également de la plaque subséquente.
- chaque plaque comprend un contour comprenant le bord amont et le bord aval, alors que le procédé comprend, une fois l’étape C) effectuée, une étape D) de contrôle de défauts géométriques éventuels sur le contour de la plaque supérieure, à l’aide d’une caméra disposée au-dessus de l’empilement, du côté de la face supérieure de la plaque supérieure, l’étape C) étant effectuée alors que la plaque supérieure est encore disposée entre l’empilement et la caméra et alors que la portion est encore saisie par l’effecteur.
- l’effecteur comprend un préhenseur pneumatique, qui comprend au moins une ventouse et est configuré pour saisir la portion de la face supérieure de la plaque supérieure par mise en dépression de la ventouse, lorsque la ventouse est en contact avec la face supérieure de la plaque supérieure.
- chaque plaque est une cellule photovoltaïque.
L’invention a également pour objet un système de dépilage, comprenant :
- un empilement de plaques de matériau semi-conducteur, chaque plaque comprenant une face supérieure et une face inférieure opposées, ainsi qu’un bord amont et un bord aval opposés, chaque plaque reposant, via sa face inférieure, sur la face supérieure d’une autre plaque de l’empilement, l’empilement comprenant une plaque supérieure ne recevant pas de plaque sur sa face supérieure, et une plaque subséquente, recevant la face inférieure de la plaque supérieure sur la face supérieure de la plaque subséquente,
- un effecteur, configuré pour automatiquement mettre en œuvre les étapes suivantes :
- Etape A) saisie d’une portion de la face supérieure de la plaque supérieure par un effecteur, la portion saisie étant située à proximité du bord aval de la plaque supérieure,
- Etape B) déplacement de l’effecteur pour actionner la portion saisie de façon à simultanément :
o soulever le bord aval de la plaque supérieure par rapport à la plaque subséquente, et o impartir une flexion élastique à la plaque supérieure, entre le bord amont et le bord aval de la plaque supérieure, pour ainsi bomber la plaque supérieure en direction de la plaque subséquente, de façon à maintenir en appui le bord amont de la plaque supérieure contre la plaque subséquente.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaissent dans la description qui suit d’exemples de réalisation conformes à l’invention, cette description étant faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
les figures 1 à 4 sont des vues schématiques de côté d’un système de dépilage selon un mode de réalisation conforme à l’invention, le système de dépilage étant représenté selon plusieurs configurations différentes, la figure 5 est une vue de dessus du système de dépilage, dans la configuration de la figure 4, et la figure 6 est une courbe représentative de la déformation d’une plaque supérieure du système de dépilage des figures précédentes.
Les figures 1 à 4 montrent un système de dépilage, comprenant un empilement 2 de plusieurs plaques 4 de matériau semi-conducteur. Au moins deux plaques 4 sont empilées. Au repos, c’est-à-dire sans déformation, chaque plaque 4 est préférentiellement de forme plane. Chaque plaque 4 comprend une face supérieure 6 et une face inférieure 8 opposées. Chaque plaque 4 comprend un bord amont 10 et un bord aval 12 opposés, qui sont préférentiellement rectilignes, au moins dans leur partie médiane et parallèles.
Chaque plaque 4 comprend deux autres bords 14 préférentiellement rectilignes et parallèles, reliant chacun les bords 10 et 12. L’ensemble des bords 10, 12 et 14 forment un contour de la plaque 4.
Les faces 6 et 8 de chaque plaque 4 sont préférentiellement de forme générale carrée ou rectangulaire. Les bords 10, 12 et 14 de chaque plaque 4 mesurent chacun par exemple entre 50 mm et 200 mm (millimètres). Dans le présent exemple, le bord 14 de chaque plaque 4 mesure 156 mm. Chaque plaque 4 présente préférentiellement une épaisseur inférieure à 1 mm, par exemple environ 0,7 mm.
Chaque plaque 4 est préférentiellement une cellule photovoltaïque, c’est-à-dire une cellule solaire. Il s’agit d’un composant électronique qui, exposé à la lumière, produit de l’électricité par effet photovoltaïque. Chaque plaque 4 comprend préférentiellement une succession de couches pour produire cet effet photovoltaïque. Selon un exemple courant, chaque plaque 4 comprend successivement :
- préférentiellement une couche de contact électrique inférieure, par exemple formée par une couche d’aluminium, cette couche formant préférentiellement la face inférieure 8,
- plusieurs couches de silicium dopé superposées, par exemple du silicium de type P+, P et/ou N, ou tout autre matériau semi-conducteur approprié, et
- préférentiellement une couche d’optimisation de l’absorption de la lumière, ou couche antireflet, formant préférentiellement la face 6, qui présente par exemple une texturisation de surface, formant des micro-reliefs pyramidaux pour optimiser l’absorption de la lumière.
Selon cet exemple, la plaque 4 comprend également, en surface, noyée dans les couches de silicium et dans la couche d’optimisation, une sérigraphie de contacts électriques supérieurs 20, par exemple en argent. Ici, trois contacts électriques supérieurs 20 rectilignes, parfois nommées « bus bars », sont visibles sur la figure 5 et sont agencés sur la face 6. On peut prévoir un autre nombre de contacts 20, présentant des formes différentes selon l’application. La plaque 4 peut aussi présenter des parties électriquement conductrices plus fines, parfois appelées « fingers », noyées dans les couches de silicium et connectées aux contacts 20 afin de transmettre les électrons mis en circulation dans le silicium par effet photovoltaïque.
Chaque plaque 4 peut être constituée d’un autre type de cellule photovoltaïque, en particulier une cellule photovoltaïque à contact arrière, c’est-à-dire où tous les contacts électriques sont disposés sur une même face, ici la face 8 par exemple, plutôt que répartis entre la face 6 et la face 8 comme c’est le cas du présent exemple.
En variante, chaque plaque 4 peut être constituée par toute plaque de matériau semi-conducteur, tel qu’une tranche de matériau semi-conducteur ou « wafer ». La plaque 4 peut présenter des bords formant un contour essentiellement circulaire plutôt que rectangulaire, notamment dans le cas d’une tranche de matériau semi-conducteur ou « wafer ».
La plaque 4 peut contenir du silicium, du germanium et/ou de l’arséniure de gallium en tant que matériau semi-conducteur, en fonction de l’application souhaitée.
Dans l’empilement 2, chaque plaque 4 repose, via sa face inférieure 8, sur la face supérieure 6 de la plaque 4 suivante de l’empilement 2. Les bords 10 de toutes les plaques 4 sont tournés d’un même côté, ici à gauche des figures 1 à 5. Les bords 12 de toutes les plaques 4 sont tournés d’un même côté, ici à droite des figures 1 à 5. Les bords des plaques 4 sont préférentiellement superposés, mais peuvent alternativement être légèrement en décalage pour certaines plaques 4 de l’empilement 2.
L’empilement 2 est préférentiellement positionné ou maintenu dans la disposition décrite ci-dessus par un support rigide 22, comprenant une base 24, sur laquelle l’empilement 2 repose par gravité par l’intermédiaire de la face 8 de l’une des plaques 4, dite « plaque inférieure », la plaque inférieure ne recevant pas d’autre plaque 4 sur sa face 8. La base 24 est préférentiellement un plan horizontal, mais peut alternativement être inclinée.
L’empilement 2 comprend une plaque 4A, dite « plaque supérieure », ne recevant pas de plaque 4 sur sa face supérieure 6, et une plaque 4B dite « plaque subséquente » recevant la face inférieure 8 de la plaque supérieure 4A, sur la face supérieure 6 de la plaque subséquente 4B. Le support 22 comprend optionnellement des montants 26, saillants perpendiculairement depuis la base 24, pour border l’empilement 2 et ainsi le positionner dans les deux autres directions de l’espace.
On définit un repère comprenant trois directions de l’espace perpendiculaires, fixes par rapport au support 22, à savoir les directions X, Y et Z, les directions X et Y étant parallèles aux plaques 4 lorsqu’elles sont au repos dans l’empilement 2, et la direction Z étant perpendiculaire aux plaques 4 lorsqu’elles sont au repos dans l’empilement 2. Les bords 10 et 12 sont alors parallèles à la direction X, les bords 14 parallèles à la direction Y. L’empilement 2 s’élève selon la direction Z par rapport au support 22. La plaque supérieure 4A est décalée selon la direction Z par rapport à la plaque inférieure 4. De préférence, les plaques 4 sont tournées pour que les contacts 20 soient parallèles à la direction X.
Le système comprend avantageusement une caméra 40, ou tout autre capteur similaire apte à recevoir une image des plaques 4 et de leur positionnement dans l’espace. La caméra 40 est disposée au-dessus de l’empilement 2, c’est-à-dire décalée dans la direction Z par rapport à l’empilement 2. La caméra 40 est pointée en direction de l’empilement 2, de façon à observer l’image représentée sur la figure 5. La caméra 40 observe donc le dessus de l’empilement 2, notamment la face 6 de la plaque 4 supérieure.
Le système comprend également un effecteur 30, qui constitue de préférence un automate mécanique. Dans le présent exemple, l’effecteur 30 comprend un bras 32 robotisé multiaxes programmable, pourvu d’un préhenseur 34 extrémal. Le préhenseur 34 est avantageusement un préhenseur pneumatique, doté d’une ou plusieurs ventouses alignées. Dans la disposition des figures 1 à 5, ces ventouses, non illustrées, sont alignées parallèlement à la direction X. Sur les figures 1, 2, 4 et 5, ces ventouses sont ouvertes et dirigées en sens opposé de la direction Z.
Alternativement à un préhenseur pneumatique, on pourrait par exemple envisager un préhenseur mettant en œuvre un effet Bernoulli, afin d’altérer le moins possible la face 6.
Quel que soit l’effecteur 30 choisi, il est configuré pour automatiquement pouvoir saisir la plaque supérieure 4A par une portion 7 de sa face 6. Le terme « automatiquement >> signifie par exemple que l’effecteur 30 est robotique et qu’il a été programmé pour effectuer cette saisie, dans son acte de saisie et dans ses mouvements accompagnant cette saisie.
La portion saisie 7 par l’effecteur 30 peut être déterminée à l’aide de la caméra 40. Dans le cas d’un préhenseur 34 pneumatique à ventouses, on met en contact la ou les ventouses sur la face 6 et on génère une dépression de la ou les ventouses pour créer une adhésion temporaire de la face 6 au préhenseur lorsque la ou les ventouses sont en contact avec la face 6. Quel que soit le mode de réalisation, la portion de la plaque 4 ainsi saisie devient temporairement solidaire du préhenseur 34, ou plus généralement de l’effecteur, selon toutes les directions de l’espace. On prévoit avantageusement que le préhenseur est le plus fin possible afin d’obturer le moins possible l’observation de la plaque supérieure 4A par la caméra 40.
Dans le sens de la direction Y, la portion 7 saisie par l’effecteur 30 est située à proximité du bord 12 de la plaque supérieure 4A, c’est-à-dire est plus proche du bord 12 que du bord 10. Par exemple, la portion 7 saisie s’étend à environ huit ou neuf millimètres de distance du bord 12. De façon plus générale, la portion saisie s’étend par exemple à entre 5 et 8% de la distance entre le bord 12 et le bord 10. De préférence, le préhenseur 34, ou plus généralement l’effecteur, est configuré pour que la portion 7 saisie soit située entre le contact 20 le plus proche du bord 12 et le bord 12. Cela est rendu possible grâce à l’orientation des contacts 20 selon la direction X. Ainsi, le préhenseur 34, ou plus généralement l’effecteur, laisse libre les contacts 20 lorsque la portion 7 est saisie, c’està-dire ne recouvre pas les contacts 20. Par conséquent, une fois la portion 7 saisie et la plaque 4 dépilée, sans dessaisissement par le préhenseur 34, des étapes de procédé de fabrication ultérieures, ou des traitements ultérieurs, peuvent être effectuées sur la plaque, notamment sur ces contacts 20. Par exemple, un flux de soudure peut être appliqué sur les contacts 20 et/ou des soudures peuvent être effectuées alors que la plaque 4 dépilée est toujours saisie par le préhenseur 34 via la portion 7, et que le préhenseur ne s’en est pas dessaisie depuis que cette plaque 4 était empilée dans l’empilement 2.
Dans le sens de la direction X, la portion 7 saisie s’étend préférentiellement sur une zone médiane entre les bords 14 de la plaque supérieure 4A, couvrant une portion majoritaire de la partie de la face 6 reliant les bords 14.
La portion 7 saisie est avantageusement repérée par la caméra 40, qui identifie par exemple la position des contacts 20 sur la plaque supérieure 4A et/ou des bords 10, 12 et 14, et peut ainsi baser le mouvement de l’effecteur 30, en vue de saisir la plaque 4 exactement sur la portion 7 souhaitée, dans le référentiel de la plaque 4 et du support 22. Grâce à ce système, toute incertitude sur le positionnement de la plaque supérieure 4A dans l’empilement 2, avant sa saisie, n’a donc pas d’importance.
Le système est conçu pour mettre en oeuvre automatiquement un procédé de dépilage des plaques 4 de l’empilement 2, en particulier de la plaque 4 qui se trouve présentement au sommet de l’empilement 2. Par automatiquement, on prévoit préférentiellement que l’effecteur 30 est programmé à l’avance dans ses mouvements et ses actions pour mettre en oeuvre toutes les étapes du procédé mentionnées ci-dessous.
Dans une étape A) montrée sur les figures 1 et 2, l’effecteur 30 saisit la portion 7 de la face supérieure 6 de la plaque supérieure 4A selon les modalités définies ci-avant.
Une fois l’étape A) effectuée, une étape B) est mise en oeuvre dans le but de séparer la plaque supérieure 4A de la plaque subséquente 4B. Cette étape B) comprend une mise en mouvement de l’effecteur 30 de façon précise. L’effecteur 30 étant automatique, le mouvement peut être relativement rapide, de façon compatible avec une cadence industrielle de dépilage.
Comme montré sur la figure 3, lors de l’étape B), l’effecteur 30 se déplace pour actionner la portion 7 saisie de la plaque supérieure 4A, de façon à soulever le bord aval 12 dans le sens de la direction Z, en tournant autour d’un axe parallèle à la direction X. Le bord 12 de la plaque supérieure 4A est ainsi soulevé par rapport à la plaque subséquente 4B. Simultanément, comme montré sur la figure 3, le déplacement de l’effecteur 30 est défini pour impartir une flexion élastique à la plaque supérieure 4A, entre le bord 10 et le bord 12 de la plaque supérieure 4A. Cette flexion est effectuée autour d’un axe parallèle à la direction X. La plaque supérieure 4A est ainsi bombée par la flexion élastique, de façon à former un ventre en arc de cercle en direction de la plaque subséquente 4B. Cela a pour effet de à maintenir en appui le bord 10 de la plaque supérieure 4A contre le bord 10 ou la face 6 de la plaque subséquente 4B.
Lors de l’étape B), le déplacement de l’effecteur 30 est effectué de façon à maintenir le bord 10 de la plaque supérieure 4A fixe par rapport à la plaque subséquente 4B. En particulier, le bord 10 n’est pas déplacé en glissement ou frottement contre la face 6 de la plaque subséquente 4B, ce qui est particulièrement préférable pour ne pas altérer l’état de surface de la plaque subséquente 4B. De préférence, dans toutes les étapes du procédé, aucun glissement ou frottement du bord 10 de la plaque supérieure 4A n’est opéré.
Pour une plaque dont le bord 14 mesurent 156 mm, de préférence, la distance maximale, mesurée parallèlement à la direction Z, entre le bord 12 de la plaque supérieure 4A et la face 6 de la plaque subséquente 4B, est comprise entre 2 mm et 10 mm. Il est entendu que la figure 3 illustre la déformation de la plaque supérieure 4A de façon exagérée pour faciliter la compréhension.
La déformation de la plaque supérieure 4A est également représentée selon un modèle préférentiel sur la figure 6. Le bord 10 de la plaque 4 forme l’origine du repère YZ en projection, visible sur la figure 6. Dans sa déformation, selon ce modèle, la plaque supérieure 4A définit une projection orthogonale, dans le plan du repère YZ, en forme d’arc de cercle. Géométriquement, la plaque 4A peut alors être vue comme une surface, ayant pour génératrice le bord 10 ou le bord 12, et pour directrice la courbe décrivant l’arc de cercle formé par la projection de la plaque 4A dans le plan YZ. En pratique, selon ce modèle préférentiel, la plaque 4 ainsi déformée forme avantageusement une portion de cylindre à base circulaire. Lorsque la plaque supérieure 4A est élastiquement fléchie au cours de l’étape B), un plan de corde 50 géométrique est défini. Le plan de corde 50 est le plan contenant les bords 10 et 12 de la plaque 40. Autrement dit, le plan de corde 50 s’étend selon la direction X et relie les bords 10 et 12. Le plan de corde 50 traverse donc l’origine du repère YZ Lorsque la plaque supérieure 4A est fléchie, la portion 7 saisie par l’effecteur se retrouve entre le plan 50 et la face 6 de la plaque subséquente 4B, c’est-àdire en dessous du plan 50. La portion 7 est alors non parallèle au plan 50, et est plus inclinée que le plan, autour de la direction X et par rapport à la direction Y. Une portion de la face 8 de la plaque supérieure 4A, s’étendant à partir du bord 10, est tangente à la face de la plaque subséquente 4B au niveau de l’origine du repère YZ. Le bord 12 est déplacé selon une trajectoire 13.
Selon le modèle de la figure 6, on a les équations géométriques suivantes pour tout instant de l’étape B), régissant les déformations de la plaque supérieure 4A : Corde = 2R sin(a/2) B = aR = Constante
Dans ces équations :
« Corde » est la distance entre les bords 10 et 12 le long du plan de corde 50, « R » est la longueur du rayon de courbure de la plaque supérieure 4A, « a » est l’angle que fait le plan de corde 50 avec la face 6 de la plaque subséquente 4B, autour du bord 10, et « B » est la longueur de la plaque supérieure 4A, du bord 10 au bord 12.
Dans le présent exemple, B vaut 156 mm. Par exemple, à la fin de l’étape B), l’angle a, qui est maximal, vaut entre 2 et 10 degrés, alors que Corde, qui est minimale, vaut entre 149,99 et 145,73 mm et que R, qui est minimal, vaut entre 4184,71 et 697,45 mm.
Ces équations sont un exemple préférentiel pour illustrer le mouvement et la déformation qui peuvent être impartis au cours de l’étape B). D’autres modèles sont envisageables. En variante, la déformation effective de la plaque supérieure 4A peut être légèrement différente, mais proche de ce modèle préférentiel « parfait ».
En tout état de cause, l’étape B) comprend avantageusement que l’effecteur 30, par actionnement de la portion 7, fléchit élastiquement la plaque supérieure 4A de sorte à impartir une première inclinaison à la portion 7, par rapport à la face 6 de la plaque subséquente 4B, autour d’un axe parallèle au bord 10, c’est-à-dire à la direction X. Sur la figure 6, cette inclinaison se traduit par un angle β défini par la tangente 9 à la face 8 de la plaque supérieure 4A et la face 6 de la plaque subséquente 4B.
Simultanément, par actionnement de la portion 7, l’effecteur 30 fléchit élastiquement la plaque supérieure 4A de sorte à impartir une deuxième inclinaison au plan de corde 50, par rapport à la face 6 plaque subséquente 4B autour du bord amont 10, c’est-à-dire la direction X. Cette deuxième inclinaison se traduit par un angle a. Pendant toute l’étape B), l’angle β est de valeur supérieure à celle de l’angle a, de sorte que la première inclinaison susmentionnée est d’un angle plus élevé que l’angle de la deuxième inclinaison susmentionnée. Selon le modèle préférentiel susmentionné, la relation entre les angles a et β s’écrit avantageusement : β=2 a
Notamment pour obtenir cette différence d’angles, on peut prévoir que l’étape B) comprend que l’effecteur 30 impartit un couple fléchisseur sur la portion 7, en plus de tout couple ou effort pour soulever le bord 12 de la plaque supérieure 4A. Sur la figure 6, ce couple fléchisseur est dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, c’est-à-dire de la direction Y vers la direction Z, autour de la direction X. Ce couple fléchisseur tend à maintenir en appui, voire à plaquer, le bord 10 de la plaque supérieure 4A contre la plaque subséquente 4B, par élasticité en flexion de la plaque supérieure 4A. Ce couple fléchisseur tend aussi à fléchir élastiquement la plaque supérieure 4A en direction de la plaque subséquente 4B, de sorte que la plaque supérieure 4A adopte la forme bombée susmentionnée.
A l’issue de l’étape B), la plaque supérieure 4A se trouve séparée de la plaque subséquente 4B, hormis pour une portion à partir de son bord 10.
Le procédé de dépilage comprend en outre avantageusement, une fois l’étape B) effectuée, une étape C) illustrée sur la figure 4, incluant un déplacement de l’effecteur 30 pour actionner la portion 7 de façon à simultanément réduire la flexion élastique de la plaque supérieure 4A imposée lors de l’étape B) jusqu’à l’annuler et soulever la plaque supérieure 4A par rapport à la plaque subséquente 4B. Ce soulèvement s’effectue jusqu’à ce que le bord 10 de la plaque supérieure 4A se soulève de la plaque subséquente 4B, comme précédemment le bord 12. Pour réduire la flexion imposée lors de l’étape B), l’effecteur 30 réduit progressivement le couple fléchisseur susmentionné, jusqu’à annulation ce couple fléchisseur. Pour assurer qu’aucun glissement du bord 10 ne se produise, l’effecteur 30 applique avantageusement, en même temps que la réduction du couple fléchisseur, une translation de la portion 7 dans une direction W, qui est une direction du plan 50 et qui est parallèle au plan YZ. La direction W est dirigée à l’écart de l’origine du repère, c’est-à-dire à l’écart du bord 10. En d’autres termes, la direction W est radiale à partir du bord 10, et dirigée dans un sens défini du bord 10 au bord 12.
Lorsque le couple fléchisseur est nul, la plaque supérieure 4A est revenue à sa forme initiale plane par élasticité, mais son bord 10 est encore en contact avec la plaque subséquente 4B. Alors, l’étape C) comprend un soulèvement selon la direction Z de la plaque supérieure 4A par l’effecteur 30, de façon à séparer son bord 10 de la plaque subséquente 4B.
Cette étape C), tout comme l’étape B), peut être effectuée à une vitesse relativement élevée, pour les mêmes raisons.
La plaque supérieure 4A ainsi libérée, peut être orientée et déplacée facilement par l’effecteur 30.
Comme illustré sur la figure 4, le procédé comprend de préférence, une fois l’étape C) effectuée, une étape D) de contrôle de défauts géométriques éventuels sur le contour de la plaque supérieure 4A, à l’aide de la caméra 40 et de tout moyen approprié de traitement d’image. La caméra 40 vérifie en particulier que les bords 10, 12 et 14 ne présentent aucun défaut, par exemple ébréchures, casses, bavures ou autre, en fonction de l’application. A l’étape D), la plaque supérieure 4A est avantageusement dans la position de la fin de l’étape C) représentée sur la figure 4, c’est-à-dire au-dessus de l’empilement 2, dans le prolongement de l’empilement selon la direction Z. De préférence, la plaque supérieure 4A est parallèle aux directions X et Y. Cette étape de contrôle est effectuée alors que la plaque supérieure 4A est encore disposée entre l’empilement 2 et la caméra 40, sa portion 7 étant toujours saisie par l’effecteur 30 sans avoir été lâchée depuis l’étape A). La plaque supérieure 4A étant ainsi positionnée plus près de la caméra 40 que l’empilement 2, la plaque supérieure 4A occulte, du point de vue de la caméra 40, l’empilement 2 disposé au-dessous, ainsi que qu’une partie de la base 24 du support 22. Le contour de la plaque supérieur est donc facilement identifiable par la caméra 40, se détachant de la base 24 du support 22 en arrière-plan. On peut notamment choisir que la base 24 présente une couleur contrastante avec la plaque supérieure 4A, par exemple une couleur blanche, afin de faciliter la détection de défauts sur le contour de la plaque supérieure 4A par la caméra 40. Alternativement, on pourrait prévoir que la base 24 est éclairante, de façon que la plaque supérieure 4A, éclairée par le dessous, projette une ombre vers le haut, en direction de la caméra 40, afin de faciliter la détection de défauts sur le contour. Il s’agirait alors d’un rétro-éclairage.
Schématiquement, le champ de vision de la caméra 40 est illustré sur la figure 4 et se présente sous la forme d’un cône de vision 80, dont l’axe de révolution est parallèle à la direction Z. Pour la caméra 40, l’intérieur d’une partie 81 de ce cône de vision 80 est occupé par la vue de la plaque 4A, alors que, autour de la partie 81, le cône de vision 80 est occupé par la vue du contour de la base 24. Dans le cas où une ombre est projetée par rétroprojection comme expliqué plus haut, l’ombre portée de la plaque 4A est représentée par une portion supérieure de la partie 81, s’étendant de la plaque 4A à la caméra 40.
Contrairement à l’art antérieur où les défauts de la plaque étaient détectés à un stade ultérieur de la manipulation des plaques, à un poste séparé, tout défaut est ici immédiatement détecté par le système de dépilage sans requérir une quantité substantielle de matériel supplémentaire et de temps. Une même caméra 40 assure donc une double-fonction de détecteur de défaut et de positionneur de l’effecteur. Toute plaque 4 saisie, qui serait considérée comme non conforme à l’aide de la caméra 40, peut avantageusement être immédiatement évacuée sans subir d’étape ultérieure de traitement.
Une fois l’étape D) effectuée, ou l’étape C) dans le cas où on ne prévoit pas l’étape D), l’effecteur 30 se dessaisit de la plaque supérieure 4A où cela est nécessaire. Le procédé décrit ci-dessus est alors répété pour la plaque subséquente 4B, qui est devenue la plaque supérieure 4A de l’empilement 2.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. - Procédé de dépilage d’un empilement (2) de plaques (4) de matériau semiconducteur, chaque plaque (4) comprenant une face supérieure (6) et une face inférieure (8) opposées, ainsi qu’un bord amont (10) et un bord aval (12) opposés, chaque plaque (4) reposant, via sa face inférieure (8), sur la face supérieure (6) d’une autre plaque (4) de l’empilement (2), l’empilement (2) comprenant une plaque supérieure (4A) ne recevant pas de plaque sur sa face supérieure (6), ainsi qu’une plaque subséquente (4B), recevant la face inférieure (8) de la plaque supérieure (4A) sur la face supérieure (6) de la plaque subséquente (4B), caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes :- Etape A) saisie d’une portion (7) de la face supérieure (6) de la plaque supérieure (4A) par un effecteur (30), la portion (7) saisie étant située à proximité du bord aval (12) de la plaque supérieure (4A) ; et- Etape B) déplacement de l’effecteur (30) pour actionner la portion (7) saisie de façon à simultanément :o soulever le bord aval (12) de la plaque supérieure (4A) par rapport à la plaque subséquente (4B), et o impartir une flexion élastique à la plaque supérieure (4A), entre le bord amont (10) et le bord aval (12) de la plaque supérieure (4A), pour ainsi bomber la plaque supérieure (4A) en direction de la plaque subséquente (4B), de façon à maintenir en appui le bord amont (10) de la plaque supérieure (4A) contre la plaque subséquente (4B).
- 2. - Procédé de dépilage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape B) comprend que, la plaque supérieure (4A) étant élastiquement fléchie, un plan de corde (50) est défini, reliant le bord amont (10) et le bord aval (12) de la plaque supérieure (4A), l’effecteur (30) maintenant la portion (7) saisie entre le plan de corde (50) et la plaque subséquente (4B).
- 3. - Procédé de dépilage selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’étape B) comprend que l’effecteur (30), par actionnement de la portion (7) saisie, fléchit élastiquement la plaque supérieure (4A) de sorte à impartir simultanément :- une première inclinaison (β) à la portion (7) saisie par rapport à la plaque subséquente (4B), autour d’un axe parallèle (X) au bord amont (10), et- une deuxième inclinaison (a) au plan de corde (50) par rapport à la plaque subséquente (4B) autour du bord amont (10), la première inclinaison étant d’un angle plus élevé que l’angle de la deuxième inclinaison.
- 4, - Procédé de dépilage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape B) comprend que l’effecteur (30) impartit un couple fléchisseur sur la portion (7) saisie, ce couple fléchisseur tendant à maintenir en appui le bord amont (10) de la plaque supérieure (4A) contre la plaque subséquente (4B) et tendant à fléchir élastiquement la plaque supérieure (4A) en direction de la plaque subséquente (4B), de sorte que la plaque supérieure (4A) est bombée en direction de la plaque subséquente (4B).
- 5. - Procédé de dépilage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors de l’étape B), le déplacement de l’effecteur (30) est effectué de façon à maintenir le bord amont (10) de la plaque supérieure (4A) fixe par rapport à la plaque subséquente (4B).
- 6. - Procédé de dépilage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé comprend, une fois l’étape B) effectuée, une étape C) incluant un déplacement de l’effecteur (30), actionnant la portion (7) saisie de façon à simultanément :- réduire la flexion élastique de la plaque supérieure (4A) sans glissement du bord amont (10) contre la plaque subséquente (4B), et- soulever la plaque supérieure (4A) par rapport à la plaque subséquente (4B) jusqu’à ce que le bord amont (10) de la plaque supérieure (4A) se soulève également de la plaque subséquente (4B).
- 7, - Procédé de dépilage selon la revendication 6, caractérisé en ce que :- chaque plaque (4) comprend un contour (10, 12, 14) comprenant le bord amont (10) et le bord aval (12), et- le procédé comprend, une fois l’étape C) effectuée, une étape D) de contrôle de défauts géométriques éventuels sur le contour de la plaque supérieure (4A), à l’aide d’une caméra (40) disposée au-dessus de l’empilement (2), du côté de la face supérieure (6) de la plaque supérieure (4A), l’étape C) étant effectuée alors que la plaque supérieure (4A) est encore disposée entre l’empilement (2) et la caméra et alors que la portion (7) est encore saisie par l’effecteur (30).
- 8. - Procédé de dépilage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’effecteur (30) comprend un préhenseur pneumatique (34), qui comprend au moins une ventouse et est configuré pour saisir la portion (7) de la face supérieure (6) de la plaque supérieure (4A) par mise en dépression de la ventouse, lorsque la ventouse est en contact avec la face supérieure (6) de la plaque supérieure (4A).
- 9. - Procédé de dépilage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque plaque (4) est une cellule photovoltaïque.
- 10. - Système de dépilage, comprenant :- un empilement (2) de plaques (4) de matériau semi-conducteur, chaque plaque (4) comprenant une face supérieure (6) et une face inférieure (8) opposées, ainsi qu’un bord amont (10) et un bord aval (12) opposés, chaque plaque reposant, via sa face inférieure (8), sur la face supérieure (6) d’une autre plaque de l’empilement (2), l’empilement (2) comprenant une plaque supérieure (4A) ne recevant pas de plaque sur sa face supérieure (6), et une plaque subséquente (4B), recevant la face inférieure (8) de la plaque supérieure (4A) sur la face supérieure (6) de la plaque subséquente (4B), un effecteur (30), configuré pour automatiquement mettre en œuvre les étapes suivantes :- Etape A) saisie d’une portion (7) de la face supérieure (6) de la plaque supérieure (4A) par un effecteur (30), la portion (7) saisie étant située à proximité du bord aval (12) de la plaque supérieure (4A),- Etape B) déplacement de l’effecteur (30) pour actionner la portion (7) saisie de façon à simultanément :o soulever le bord aval (12) de la plaque supérieure (4A) par rapport à la plaque subséquente (4B), et o impartir une flexion élastique à la plaque supérieure, entre le bord amont (10) et le bord aval (12) de la plaque supérieure, pour ainsi bomber la plaque supérieure en direction de la plaque subséquente, de façon à maintenir en appui le bord amont (10) de la plaque supérieure contre la plaque subséquente.
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| US20160293470A1 (en) * | 2013-11-15 | 2016-10-06 | Mechatronic Systemtechnik Gmbh | Device for at least emptying a transport container |
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2019
- 2019-05-21 WO PCT/EP2019/063115 patent/WO2019224202A1/fr active Application Filing
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| FR3111833A1 (fr) | 2020-06-25 | 2021-12-31 | Solean | Préhenseur et procédé de saisie d’une plaque |
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