ITUD20070156A1 - Disositivo di posizionamento per posizionare uno o piu' wafer a base di silicio, in particolare per celle fotovoltaiche, in un'unita' di deposizione del metallo - Google Patents

Disositivo di posizionamento per posizionare uno o piu' wafer a base di silicio, in particolare per celle fotovoltaiche, in un'unita' di deposizione del metallo Download PDF

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Description

"DISPOSITIVO DI POSIZIONAMENTO PER POSIZIONARE UNO O PIU' WAFER A BASE DI SILICIO, IN PARTICOLARE PER CELLE FOTOVOLTAICHE, IN UN'UNITA' DI DEPOSIZIONE DEL METALLO"
CAMPO DI APPLICAZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per il posizionamento di wafer a base di silicio, di seguito, per semplicità, solo wafer, in particolare per celle fotovoltaiche, in un'unità di deposizione del metallo, ad esempio mediante serigrafia. In particolare, il dispositivo per il posizionamento secondo la presente invenzione si applica ad un organo di trasporto, ad esempio a torretta rotante, o a giostra, che trasporta i wafer da una stazione di caricamento ad una stazione di evacuazione, passando per almeno una stazione di deposizione del metallo.
STATO DELLA TECNICA
Sono noti gli impianti per la lavorazione di wafer, ad esempio per la produzione di celle fotovoltaiche, i quali comprendono almeno un'unità di deposizione di piste metalliche sui wafer ed un dispositivo di posizionamento che posiziona e trasporta i wafer stessi, rispetto all'unità di deposizione, ed eventuali altre stazioni di lavoro. È noto un dispositivo di posizionamento che comprende almeno un nastro di alimentazione di wafer metallici ed una torretta, o giostra, rotante, su cui vengono posizionati i wafer alimentati dal nastro di alimentazione. La torretta è ruotabile di determinati angoli per trasportare e posizionare ogni wafer in definite posizioni operative dell'unità di deposizione, in modo da realizzare le celle fotovoltaiche.
Questo tipo di organo di trasporto necessita di specifici organi di posizionamento dei wafer, che comprendono almeno una piastra di appoggio montata sulla torretta e sulla quale viene inizialmente deposto il wafer in uscita dal nastro trasportatore .
Per garantire la precisione di deposizione di ciascuna pista metallica sui wafer, al dispositivo di posizionamento devono essere necessariamente associati, sia una complessa stazione di calibratura ed allineamento, per correggere la posizione del wafer sulla piastra, sia uno specifico organo di prelievo ed evacuazione, che movimenta singolarmente i wafer finiti verso un nastro di evacuazione.
Ciò comportando un conseguente aumento sia dei costi di realizzazione, sia dei tempi operativi dell'impianto, con inevitabile riduzione della produttività.
È anche noto un dispositivo di posizionamento in cui, al posto della piastra di appoggio, sulla torretta è presente un nastro scorrevole realizzato in materiale traspirante, ad esempio carta, avvolto fra due rulli di avvolgimento/svolgimento.
Questa soluzione, anche se permette di guidare la deposizione dei wafer sulla torretta, comporta lunghe fasi di manutenzione e quindi di inattività dell'impianto, dovute alla periodica necessità di sostituire il nastro di carta, una volta che questo è completamente avvolto su uno dei rulli.
Inoltre, tali fasi di manutenzione sono piuttosto complesse e richiedono l'intervento di personale particolarmente qualificato.
Uno scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo di posizionamento di wafer, che sia di semplice ed economica realizzazione e che permetta un posizionamento preciso dei wafer sull'organo di trasporto, senza che siano necessarie lunghe e costose fasi di correzione della posizione dei wafer stessi.
Altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo per il posizionamento di wafer, che non necessiti di lunghe, complesse e costose fasi di manutenzione per la sua sostituzione .
Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed altri scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato la presente invenzione.
ESPOSIZIONE DELL'INVENZIONE
La presente invenzione è espressa e caratterizzata nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche della presente invenzione o varianti dell'idea di soluzione principale.
Un dispositivo di posizionamento secondo la presente invenzione si applica per posizionare wafer a base di silicio rispetto ad un'unità operativa.
Il dispositivo di posizionamento secondo l'invenzione comprende un organo rotante atto a ruotare selettivamente almeno fra una prima posizione operativa ed una seconda posizione operativa, ed un organo di posizionamento atto ad essere montato sull'organo rotante.
Secondo un aspetto caratteristico della presente invenzione, l'organo di posizionamento comprende almeno un telaio, il quale è montato in modo amovibile sull'organo rotante, ed un nastro in materiale traspirante sul quale viene appoggiato ciascun wafer.
Inoltre, il nastro è avvolto fra una coppia di rulli di avvolgimento/svolgimento, imperniati sul telaio.
Con la presente invenzione si ha quindi che il dispositivo di posizionamento è selettivamente rimuovibile dall'elemento rotante, per poter essere sostituito con un altro, ad esempio di dimensione e/o funzionalità differente, o semplicemente nel caso in cui si esaurisce il nastro traspirante.
La selettiva smontabilità del dispositivo permette così di velocizzare e semplificare le operazioni di sostituzione del nastro, limitando al minimo le eventuali interruzioni della produzione, aumentando la produttività e riducendo complessivamente, i costi di gestione dell'organo di trasporto.
Secondo una variante, il telaio rimuovibile comprende mezzi di aggancio rapido conformati in modo da permettere almeno le reciproche connessioni meccaniche, elettriche, ed eventualmente pneumetiche, del dispositivo all'elemento rotante, con un numero di operazioni limitate, vantaggiosamente il solo inserimento a scorrimento del telaio in una coordinata sede ricavata sull'elemento rotante.
Secondo un'altra variante, il dispositivo secondo l'invenzione comprende almeno un rullo motorizzato atto ad essere selettivamente portato in cooperazione con uno dei due rulli di avvolgimento/svolgimento, per determinare la movimentazione del nastro traspirante, e quindi del wafer a base di silicio verso, o dal, l'elemento rotante. Vantaggiosamente, il rullo motorizzato è montato sull'elemento rotante in corrispondenza di una stazione di caricamento e/o di scaricamento dei wafer di silicio.
Secondo un'altra variante, il telaio rimuovibile comprende inoltre mezzi di illuminazione disposti al di sotto del nastro traspirante per determinare un effetto di retroilluminazione, e facilitare le operazioni di controllo e correzione della posizione del wafer di silicio sul nastro traspirante.
Secondo un'altra variante, il telaio rimuovibile comprende mezzi di aspirazione disposti in cooperazione con il nastro traspirante ed atti a trattenere, per depressione pneumatica, il wafer di silicio in una determinata posizione operativa al di sopra del nastro traspirante.
ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI
Queste ed altre caratteristiche della presente invenzione appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:
- la fig. 1 illustra schematicamente una vista dall'alto di un'unità di deposizione del metallo su wafer di silicio provvista di un dispositivo per il posizionamento secondo la presente invenzione ;
la fig. 2 illustra schematicamente una vista laterale parzialmente sezionata di fig. 1;
- la fig. 3 illustra un particolare ingrandito e parzialmente sezionato del dispositivo di posizionamento di fig. 1;
- le figg. 4a-4e illustrano, in sequenza, alcune fasi operative dell'unità di deposizione di fig. 1.
DESCRIZIONE DI UNA FORMA PREFERENZIALE DI
REALIZZAZIONE
Con riferimento alle figure allegate, un dispositivo di posizionamento 10 secondo la presente invenzione, è montato su una unità di deposizione del metallo 11 di un impianto per la realizzazione di celle fotovoltaiche 12b partendo da wafer 12a.
I wafer 12a e le celle fotovoltaiche 12b vengono movimentate e posizionate rispetto all'unità di deposizione del metallo 11 mediante: un primo nastro trasportatore 13 di alimentazione dei wafer 12a; un secondo nastro trasportatore 15 di evacuazione delle celle fotovoltaiche 12b; ed una torretta rotante 16 interposta fra i due nastri 13 e 15, che, come verrà di seguito spiegato, trasporta, a giostra, i wafer 12a e le celle fotovoltaiche 12b fra le varie posizioni operative. Il dispositivo di posizionamento 10 comprende uno o più organi di posizionamento 17, nella fattispecie quattro, sfalsati angolarmente a circa 90° fra loro, e montati sulla torretta rotante 16 mediante un telaio rimuovibile 24, all'interno di coordinate sedi di montaggio 18 ricavate perifericamente sulla torretta rotante 16 stessa. Ogni telaio rimuovibile 24 (fig. 3) comprende organi di aggancio rapido, rispettivamente meccanici 19, elettrici 20 e pneumatici 21.
In particolare, gli organi di aggancio meccanici 19 comprendono due nervature lineari 22 ricavate lungo i fianchi del telaio 24 ed atte a scorrere in coniugate scanalature di aggancio, non illustrate, ricavate all'interno di ciascuna sede di montaggio 18
Le nervature lineari 22 presentano un'interruzione 23 che definisce la sede di posizionamento di relativi perni di fissaggio 25, per il bloccaggio temporaneo del telaio 24 nella relativa sede di montaggio 18.
Gli organi di aggancio elettrici 20 comprendono due o più piastrine metalliche 26 montate sulla parete frontale del telaio 24, ed atte ad essere contattate da corrispondenti conduttori, non illustrati, previsti all'interno della sede di montaggio 18.
Gli organi di aggancio pneumatici 21 comprendono due o più condotti 27 ricavati, anch'essi, sulla parete frontale del telaio 24, ed atti a connettersi con corrispondenti connessioni pneumatiche, non illustrate, previste all'interno della sede di montaggio 18.
Il telaio 24 comprende inoltre una superficie superiore 29 di appoggio del wafer 12a o della cella fotovoltaica 12b, e due rulli di supporto 30 e 31 attorno ai quali è avvolto un nastro di carta 32
Il wafer 12a proveniente dal primo nastro trasportatore 13, o la cella fotovoltaica 12b da portare verso il secondo nastro trasportatore 15 vengono posizionate sul nastro di carta 32.
In particolare, la superficie superiore 29 comprende una pluralità di fori di aspirazione 34, atti a definire una depressione pneumatica che permette il parziale trattenimento del wafer 12a o della cella fotovoltaica 12b sul telaio 24.
Vantaggiosamente, la superficie superiore 29 è, inoltre, retroilluminata per favorire le eventuali operazioni di traguardo e correzione della posizione della cella fotovoltaica 12b sul nastro di carta 32.
Il nastro di carta 32 è disposto inizialmente in bobina su un primo dei due rulli di supporto 30, è disposto superiormente alla superficie superiore 29, e viene avvolto su un secondo dei due rulli di supporto 31. Sul telaio è inoltre previsto un rullo di movimentazione 33 calettato al secondo rullo di supporto 31.
Il dispositivo di posizionamento 10 comprende inoltre (fig. 2), almeno un meccanismo di movimentazione 35, nel caso di specie due, montato su una parte fissa della torretta rotante 16, in corrispondenza del primo nastro trasportatore 13 e del secondo nastro trasportatore 15.
Ciascun meccanismo di movimentazione 35 è provvisto di almeno una ruota motorizzata 36 disposta in modo tale da contattare il rullo di movimentazione 33 ed attuarne la rotazione di avvolgimento del nastro di carta 32. Questo tipo di trasmissione del moto è noto con il termine inglese "pinch roller".
Con riferimento alle figg. da 4a a 4e, il funzionamento del dispositivo 10 secondo la presente invenzione è il seguente.
A solo titolo esemplificativo e non limitativo, nelle figg. da 4a a 4e, è rappresentato schematicamente il ciclo di movimentazione di un solo wafer di silicio 12a da cui viene ricavata la cella fotovoltaica 12b. È chiaro che in condizioni operative reali i wafer 12a possono essere caricati sostanzialmente a ciclo continuo, per ottimizzare la produttività delle celle fotovoltaiche 12b.
I wafer in silicio 12a vengono trasportati dal primo nastro trasportatore 13 verso la torretta rotante 16, la quale è angolarmente posizionata in modo da presentare un primo telaio 24 del dispositivo di posizionamento 10 rivolto verso il primo nastro trasportatore 13 stesso, con il nastro di carta 32 in movimento di avvolgimento attorno al secondo rullo di supporto 31.
Il wafer in silicio 12a si posiziona quindi sul nastro di carta 32, e viene movimentato da quest'ultimo fino a raggiungere un posizionamento sostanzialmente centrale rispetto alla superficie superiore 29. Contemporaneamente alla movimentazione del wafer in silicio 12a, viene provocata la depressione pneumatica attraverso i fori di aspirazione 34, per trattenere il wafer 12a a ridosso del nastro di carta 32, evitandone il più possibile movimentazioni laterali.
Mantenendo attiva la depressione pneumatica, la torretta rotante 16 viene fatta ruotare di circa 90°, per portare il wafer di silicio 12a in cooperazione con l'unità di deposizione del metallo 11
Durante questa fase, può essere caricato un nuovo wafer di silicio 12a, su un nastro di carta 32 di un telaio 24 successivo.
Una volta terminata la deposizione del metallo, e formata quindi la cella foitovoltaica 12b, la torretta rotante 16 viene ruotata di ulteriori 90°, per portare il telaio 24 in corrispondenza del secondo nastro trasportatore 15.
In questa posizione, il nastro di carta 32 viene movimentato per trasportare la cella fotovoltaica 12b sul secondo nastro trasportatore 15, ed evacuarla così verso altre stazioni operative dell'impianto.
Una volta terminato il nastro di carta 32, vengono tolti i perni di fissaggio 25, ed il corrispondente telaio 24 viene estratto dalla propria sede di montaggio 18 mediante lo scorrimento degli organi di aggancio meccanici 19.
Gli organi di aggancio elettrici 20 e gli organi di aggancio pneumatici 20 sono conformati in modo tale da disconnettersi autonomamente appena il telaio 24 comincia ad essere estratto.
Viene poi predisposto un nuovo telaio 24, o lo stesso telaio 24, con un nuovo nastro di carta 32, e viene reinserito nella sede di montaggio 18. L'inserimento avviene mediante lo scorrimento degli organi di aggancio meccanici 19. Gli organi di aggancio elettrici 20 e gli organi di aggancio pneumatici 20 sono conformati in modo tale da connettersi autonomamente appena completato l'inserimento del telaio 24 nella sede di montaggio 18.
E’ chiaro comunque che al dispositivo di posizionamento 10 fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione .
Rientra ad esempio nell'ambito della presente invenzione prevedere che al posto dei perni di fissaggio 25 e delle relative interruzioni 23, il bloccaggio meccanico del telaio 24 nella relativa sede di montaggio 18 possa essere effettuato mediante meccanismi a scatto, servocomandato elettronicamente o pneumaticamente , per accoppiamento di forma od altri, atti a garantire il bloccaggio facilmente removibile del telaio.
Rientra anche nell'ambito della presente invenzione prevedere che al posto del nastro di carta 32 possa essere utilizzato un nastro di un qualsiasi altro materiale traspirante.
E' anche chiaro che, sebbene la presente invenzione sia stata descritta con riferimento ad esempi specifici, una persona esperta del ramo potrà senz'altro realizzare molte altre forme equivalenti di dispositivo per il posizionamento di wafer a base silicio, in particolare per celle fotovoltaiche, in un'unità di deposizione del metallo, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell'ambito di protezione da esse definito.

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di posizionamento per posizionare wafer (12a) a base di silicio rispetto ad un'unità operativa (11) comprendente un organo rotante (16) atto a ruotare selettivamente almeno fra una prima posizione operativa ed una seconda posizione operativa, ed un organo di posizionamento (17) atto ad essere montato su detto organo rotante (16), caratterizzato dal fatto che detto organo di posizionamento (17) comprende almeno un telaio (24), il quale è atto ad essere montato in modo amovibile su detto organo rotante (16), ed un nastro (32) in materiale traspirante sul quale è atto ad essere appoggiato ciascuno di detti wafer (12a), in cui detto nastro (32) è avvolto fra una coppia di rulli (30, 31) di avvolgimento/ svolgimento, imperniati su detto telaio (24).
  2. 2. Dispositivo come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il telaio rimuovibile (24) comprende mezzi di aggancio rapido (19, 20, 21) conformati in modo da permettere almeno le reciproche connessioni meccanica ed elettrica del telaio rimuovibile (24) stesso a detto organo rotante (16).
  3. 3. Dispositivo come nella rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di aggancio rapido comprendono un aggancio meccanico (19) comprendente nervature lineari (22) ricavate lungo i fianchi di detto telaio rimuovibile (24) ed atte a cooperare con coniugate scanalature di aggancio ricavate all'interno di ciascuna sede di montaggio (18).
  4. 4. Dispositivo come nella rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che dette nervature lineari (22) presentano almeno un'interruzione (23) atta a definire la sede di posizionamento di relativi perni di fissaggio (25), per il bloccaggio temporaneo del telaio removibile (24) in detta sede di montaggio (18).
  5. 5. Dispositivo come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzato dal fatto che mezzi di aggancio rapido comprendono un aggancio elettrico (20) comprendente una o più piastrine metalliche (26) montate su una parete frontale di detto telaio rimuovibile (24), ed atte ad essere contattate da corrispondenti conduttori elettrici previsti all'interno di detta sede di montaggio (18).
  6. 6. Dispositivo come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 5, caratterizzato dal fatto che mezzi di aggancio rapido comprendono un aggancio pneumatico (21) comprendente uno o più condotti (27) ricavati su una parete frontale di detto telaio rimuovibile (24), ed atti a connettersi con corrispondenti connessioni pneumatiche previste all'interno di detta sede di montaggio (18).
  7. 7. Dispositivo come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 6, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di movimentazione (35) montati in determinate posizioni fisse su detto organo rotante (16), per attuare la selettiva movimentazione di detto nastro traspirante (32) attorno a detta coppia di rulli (30, 31) di avvolgimento/svolgimento.
  8. 8. Dispositivo come nella rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di movimentazione (35) comprendono almeno un rullo motorizzato (36) atto ad essere selettivamente portato in cooperazione con uno di detti due rulli (31) di avvolgimento/svolgimento, per determinare la movimentazione di detto nastro traspirante (32).
  9. 9. Dispositivo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il telaio rimuovibile (24) comprende mezzi di illuminazione disposti al di sotto di detto nastro traspirante (32), per determinare un effetto di retroilluminazione .
  10. 10. Dispositivo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il telaio rimuovibile (24) comprende mezzi di aspirazione (34) disposti in cooperazione con detto nastro traspirante (32) ed atti a trattenere detto wafer di silicio (12a) in una determinata posizione operativa.
  11. 11. Dispositivo di posizionamento per posizionare uno o più wafer a base silicio, in particolare per celle fotovoltaiche, in un'unità di deposizione del metallo.
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