KR100899348B1 - 태양전지용 스크린 인쇄 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실리콘 웨이퍼 형태로 가공하여 솔라 셀을 만드는 결정형 방식의 태양전지 제조시 스크린 방식을 이용하여 실리콘 웨이퍼에 전극을 인쇄하는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 인쇄물의 공급, 이송, 위치정렬 및 인쇄 등 스크린 인쇄와 관련한 전체 공정을 연계적으로 수행할 수 있는 새로운 개념의 자동화 시스템을 구축함으로써, 인쇄 속도의 향상 및 신속하고 정확한 정렬 등을 통해 인쇄물에 대한 인쇄 공정을 효과적으로 수행하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 장치의 공간 점유율을 낮출 수 있어 장치의 전체적인 레이아웃을 효율적으로 설계할 수 있는 태양전지용 스크린 인쇄 장치를 제공한다.

태양전지, 솔라 셀, 실리콘 웨이퍼, 전극, 스크린 인쇄

Description

태양전지용 스크린 인쇄 장치{Screen printing machine for solar cell}

본 발명은 태양전지용 스크린 인쇄 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실리콘 웨이퍼 형태로 가공하여 솔라 셀을 만드는 결정형 방식의 태양전지 제조시 스크린 방식을 이용하여 실리콘 웨이퍼에 전극을 인쇄하는 장치에 관한 것이다.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다.

그 중에서도 태양전지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 특히 주목 받고 있다.

태양전지에는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양빛(photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지가 있으며, 태양전지라고 하면 일반적으로 태양광 전지를 일컫는다.

보통 태양전지는 다이오드와 같이 p형 반도체와 n형 반도체의 접합 구조를 가지며, 태양전지에 빛이 입사되면 빛과 태양전지의 반도체를 구성하는 물질과의 상호작용으로 "-" 전하를 띤 전자와 전자가 빠져나가 "+" 전하를 띤 정공이 발생하여 이들이 이동하면서 전류가 흐르게 된다.

이를 광기전력효과(光起電力效果, photovoltaic effect)라 하는데, 태양전지를 구성하는 p형 및 n형 반도체 중 전자는 n형 반도체쪽으로, 정공은 p형 반도체쪽으로 끌어 당겨져 각각 n형 반도체 및 p형 반도체와 접합된 전극으로 이동하게 되고, 이 전극들을 전선으로 연결하면 전기가 흐르므로 전력을 얻을 수 있다

이러한 태양전지는 최근의 유가 상승과 더불어 환경 문제가 범 지구적 문제로 대두되면서 차세대 무공해 에너지로 주목 받고 있다.

이미 독일과 일본, 미국 등은 오래 전부터 태양광 산업에 대한 꾸준한 투자를 진행, 시장을 선도하는 중이다.

전 세계 태양광 발전 시장은 2010년에 3백 61억 달러로 2005년에 비해 2배 이상 확대 될 것으로 전망 된다.

태양전지의 핵심 부품인 솔라 셀(Solar Cell)은 빛 에너지를 전기에너지로변환하는 핵심 부품으로서, 제조 방식에 따라 결정형과 박막형으로 나뉜다.

현재까지 상용화된 태양전지의 경우 실리콘 웨이퍼 형태로 가공하여 솔라 셀을 만드는 결정형 방식이 전체 시장의 90% 이상을 차지하고 있다.

이와 같은 결정형 솔라 셀은 고가의 실리콘을 대량으로 사용하기 때문에 화력발전으로 생산된 전력보다 가격이 10배 정도 비싸다.

따라서, 최근에는 유리와 플라스틱 등 저렴한 기판위에 실리콘을 얇게 입히 는 박막형 솔라 셀 방식이 부각되고 있는 추세이고, 또 최근에는 기존 실리콘보다 저렴한 갈륨비소(GaAs)등을 원재료로 하는 화합물 방식의 태양전지도 개발되어, 태양전지 제조 방식에 따른 경쟁이 치열해지고 있다.

현재 시장의 상황은 모듈의 생산원가의 50% 이상을 차지하는 폴리 실리콘, 웨이퍼의 비중을 줄여서 저가의 양산 체제를 갖추는 것에 초점이 맞추어져 있는 상황이다.

따라서, 본 발명은 국내외를 통틀어 독일과 일본의 생산 장비들이 시장을 독점하고 있는 상황이고, 또 솔라 셀의 종류도 다양해지고 새로운 제조 기술들이 하루가 다르게 쏟아져 나오는 상황을 볼 때, 현재 솔라 셀 부분에서 생산 장비와 관련하여 기술 표준이 될 수 있는 스크린 인쇄 장치를 그 안출의 대상으로 한다.

본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 인쇄물의 공급, 이송, 위치정렬 및 인쇄 등 스크린 인쇄와 관련한 전체 공정을 연계적으로 수행할 수 있는 새로운 개념의 자동화 시스템을 구축함으로써, 인쇄 속도의 향상 및 신속하고 정확한 정렬 등을 통해 인쇄물에 대한 인쇄 공정을 효과적으로 수행하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 장치의 공간 점유율을 낮출 수 있어 장치의 전체적인 레이아웃을 효율적으로 설계할 수 있는 태양전지용 스크린 인쇄 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 태양전지용 스크린 인쇄 장치는 장치 본체의 좌우 방향을 따라 일렬로 나란하게 배치되는 적어도 3개의 컨베이어로 구성되어 인쇄물을 작업영역으로 공급하고 작업을 마친 인쇄물을 배출시키는 인쇄물 이송부, 작업영역의 하부에 배치되고 테이블을 이용하여 인쇄물의 흡착 고정이 가능한 동시에 인쇄물을 작업영역으로 올려주는 인쇄물 고정부, 작업영역에 걸쳐 배치되고 전극패턴을 가지는 스크린판을 포함하는 제판부, 상기 제판부의 상부에 위치되면서 전후 이동 및 상하 이동이 가능하고 페이스트 유니트와 스퀴즈 유니트를 이용하여 인쇄물에 전극 패턴을 인쇄하는 인쇄부, 상기 인쇄부의 하부에 위치되고 모터의 구동 및 랙/피니언 방식으로 인쇄부 및 제판부 전체를 상승 및 하강시켜주는 상승/하강부 등을 포함하는 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 인쇄물 고정부는 중앙부분에 다수의 흡착홀이 형성되어 있는 테이블과, 상기 테이블의 4곳 모퉁이 부분을 각각 받쳐주면서 테이블을 올려주고 내려주는 테이블승강용 실린더와, 위치 정렬을 위한 촬영정보를 제공하기 위해 인쇄물의 위치를 촬영하는 다수의 카메라를 포함하는 형태로 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제판부는 소정의 전극패턴을 가지는 스크린판과, 상기 스크린판을 받쳐주는 스크린틀과, 상기 스크린틀상에 설치되어 스크린판의 움직임을 잡아주는 다수의 클램핑 실린더와, 스크린판을 포함하는 스크린틀 전체를 받쳐주면서 양쪽 및 뒷쪽에 각각 배치되고 위치 정렬을 위하여 스크린판의 전후 및 좌우 위치 이동을 가능하게 하는 적어도 3개의 듀얼타입 LM 유니트 및 각 LM 유니트에 하나씩 배속되어 구동시켜주는 LM 유니트구동용 모터를 포함하는 형태로 구성하는 것이 바람직하다.

특히, 상기 인쇄부의 경우에는 헤드부에 지지되면서 그 한쪽 옆에 나란하게 위치되고 저장되어 있는 페이스트를 공급하는 페이스트 탱크, 헤드부상에 지지되면서 스퀴즈와 앞뒤로 나란하게 위치되고 페이스트 탱크와는 배관을 통해 연결되어 스크린판에 페이스트를 토출하는 페이스트 노즐을 포함하는 페이스트 유니트와, 양쪽의 LN 가이드에 의해 전후 방향으로 이동가능한 유니트 본체, 상기 유니트 본체의 전면에 설치되는 헤드부, 상기 헤드부상에 지지되면서 스크린판상의 페이스트를 긁어서 밀어 넣어주는 스퀴즈, 상기 유니트 본체측과 연결되고 스크류구동용 모터 에 의해 구동되어 유니트 본체를 전후 이동시켜주는 스크류 전동장치를 포함하는 스퀴즈 유니트를 조합시킨 구조로 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 제공하는 태양전지용 스크린 인쇄 장치는 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 인쇄물의 공급 및 인쇄 공정, 위치 정렬 공정, 스크린 인쇄 공정 등을 자동화 개념으로 수행할 수 있고, 각 공정 간의 연계성을 높여 인쇄작업을 정확하고 안정적으로 수행할 수 있으며, 빠른 인쇄 속도 등으로 사이클 타임을 단축할 수 있는 등 전체적인 생산성을 향상시킬 수 있다.

둘째, 인쇄시 로드셀을 통한 미세한 압력조정이 가능하므로, 두께가 얇고 경도가 약한 실리콘 웨이퍼가 손상되는 것을 배제할 수 있다.

셋째, 위치 정렬시 인쇄물을 포함하는 테이블의 위치를 이동시키는 방식이 아니라, 테이블상의 인쇄물 고정 후 스크린의 위치를 이동시키는 방식이므로, 인쇄물을 파손 등의 위험으로부터 보호할 수 있는 동시에 빠른 사이클 타임을 소화할 수 있다.

넷째, 장치의 소형화로 인해 공간 점유율을 크게 낮출 수 있는 등 장치의 전체적인 레이아웃을 효율적으로 설계할 수 있고, 따라서 공장 내의 공간 활용도를 높일 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1a,1b,2a,2b,3a,3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 스크린 인쇄 장치의 정면도, 평면도 및 측면도이다.

도 1a 내지 3b에 도시한 바와 같이, 상기 스크린 인쇄 장치는 인쇄물인 실리콘 웨이퍼의 이송을 위한 인쇄물 이송부(10)와, 인쇄작업시 인쇄물을 잡아주기 위한 인쇄물 고정부(20)와, 인쇄물에 전극 패턴을 부여하기 위한 제판부(30)와, 실질적으로 인쇄작업을 수행하는 인쇄부(40)와, 장치의 재세팅이나 점검 등을 위해 제판부(30)와 인쇄부(40)를 올리거나 내리기 위한 상승/하강부(60) 등을 포함하는 형태로 이루어져 있다.

상기 인쇄물 이송부(10)는 장치의 좌우 방향을 따라 길게 배치되어 인쇄물을 해당 위치로 옮겨주는 역할을 하고, 상기 인쇄물 고정부(20)는 인쇄물 이송부(10)의 저부에 배치되어 인쇄물을 흡착방식으로 고정시켜주는 역할을 하고, 상기 제판부(30)는 인쇄물 고정부(20)의 바로 윗쪽에 배치되어 인쇄물에 인쇄될 전극 패턴 형상의 페이스트를 제공하는 역할을 하고, 상기 인쇄부(40)는 제판부(30)의 상부에 배치되어 페이스트를 전극 패턴 형상대로 밀어넣어주는 역할을 하고, 상기 상승/하강부(60)는 인쇄부(40)의 저부에 배치되어 필요시 제판부(30) 및 인쇄부(40) 전체를 위아래로 움직여주는 역할을 한다.

이러한 스크린 인쇄 장치에서 실리콘 웨이퍼에 대한 인쇄작업이 수행되는 작업영역은 장치의 중간쯤되는 높이에서 제판부(30)와 인쇄물 고정부(20) 사이의 공 간에 조성되고, 이때의 작업영역 내에 하나의 실리콘 웨이퍼가 위치되면 인쇄부(40)의 가동에 의해 실리콘 웨이퍼상에 전극 패턴이 인쇄된다.

여기서, 실리콘 웨이퍼의 진행은 장치의 좌우방향으로 이루어지고, 페이스트를 긁어주기 위한 인쇄부(40)의 작동은 장치의 전후방향으로 이루어진다.

따라서, 실리콘 웨이퍼의 공급→실리콘 웨이퍼의 작업영역 위치→실리콘 웨이퍼의 상승→스크린과 실리콘 웨이퍼의 최소 적정 간격 유지→실리콘 웨이퍼상의 전극 패턴 인쇄→실리콘 웨이퍼의 하강→실리콘 웨이퍼의 배출 등과 같은 과정을 통해 스크린 인쇄 공정이 진행될 수 있다.

이와 같은 스크린 인쇄 장치의 각 공정별 구성요소들을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 인쇄물 이송부(10)는 인쇄물을 작업영역 안으로 공급하고 인쇄 후 인쇄물을 작업영역 밖으로 배출하는 부분으로서, 장치 본체(100)의 좌우 방향을 따라 일렬로 나란하게 배치되는 적어도 3개의 컨베이어(11)로 구성되어 있다.

예를 들면, 양쪽 2개의 컨베이어(11)는 공급측에 각각 배치되고, 가운데 1개의 컨베이어(11)는 작업영역 내에서 위아래 제판부(30)와 인쇄물 고정부(20) 사이에 배치된다.

이에 따라, 공급측 컨베이어(11)에서 이송되어온 인쇄물이 작업영역 내의 컨베이어(11) 위에 위치되면, 이곳에서 인쇄작업이 수행되고, 인쇄를 마친 인쇄물은 배출측 컨베이어(11)를 통해 장치밖으로 최종 배출된다.

이러한 컨베이어(11)는 컨베이어 프레임(12)상에 설치되어 있는 다수의 풀 리(13)들을 따라 설치되는 와이어 형태의 벨트(14)와, 상기 벨트(14)의 구동을 위한 컨베이어 모터(15) 등을 포함하는 형태로 이루어질 수 있다.

특히, 작업영역에 배치되는 컨베이어(11)의 경우에는 양단의 프레임 일부를 제외하고 대부분이 벨트(14)만으로 이루어져 있어서 인쇄물 고정부(20)에 있는 테이블(21)의 상하 동작시 간섭을 배제할 수 있다.

상기 인쇄물 고정부(20)는 인쇄물에 대한 인쇄작업시 인쇄물이 움직이지 않도록 잡아주는 부분으로서, 도 5에 도시한 바와 같이, 인쇄영역의 바로 아래쪽에 수평으로 나란하게 배치되는 테이블(21)과, 상기 테이블(21)의 상승 및 하강을 위한 동력을 제공하고, 또 상하 작동을 안내하기 위하여 테이블(21)의 저면부에 설치되는 적어도 4개의 테이블승강용 실린더(23) 및 가이드(25) 등으로 구성된다.

또한, 상기 테이블(21)에는 중앙부분에 다수의 흡착홀(22)이 형성되어 있으며, 이때의 흡착홀(22)은 외부의 버큠장치(미도시)측과 연결되어 있어서 버큠장치의 가동시 진공압을 테이블(21)에 놓여 있는 인쇄물측에 제공할 수 있게 된다.

즉, 인쇄물이 흡착홀(22)들을 덮는 형태로 테이블(21) 위에 놓여지면, 흡착홀(22)을 통해 빨아들이는 진공압에 의해 인쇄물은 테이블(21)상에 흡착 고정될 수 있게 된다.

또한, 상기 테이블(21)의 윗면에는 좌우방향을 따라 나란한 2줄의 홈(26)이 형성되어 있어서 테이블 상승시 이때의 홈(26)을 이용하여 컨베이어(11)의 벨트(14)를 수용할 수 있고, 결국 벨트와의 간섭을 피할 수 있다.

특히, 상기 테이블(21)에는 인쇄물에 있는 목표 마크(Object mark)를 촬영하 여 인쇄물의 위치 정렬을 위한 촬영정보를 제공하는 카메라(23)가 다수 구비된다.

예를 들면, 상기 카메라(23)는 3대가 구비되고, 각각의 카메라(23)는 인쇄물의 3곳 모서리 부위에 있는 목표 마크를 촬영하여 제어부(미도시)에 제공할 수 있다.

다른 예로서, 인쇄물에 정렬을 위한 목표 마크가 없는 경우, 3대의 카메라 중 1대는 인쇄물의 한쪽 수직변에 해당하는 위치에 배치되고, 나머지 2대의 카메라는 상기 한쪽 수직변과 접하는 수평변에 배치되어, 인쇄물의 에지 촬영정보를 제공할 수도 있다.

따라서, 이러한 인쇄물 고정부(20)의 작동상태를 간단하게 살펴보면, 도 6에 도시한 바와 같이, 인쇄물이 컨베이어(11)를 따라 테이블(21)의 중앙에 위치되면, 버큠장치의 가동에 의해 흡착홀(22)을 통한 진공압이 작용하면서 인쇄물은 테이블(21)상에 고정되고(물론, 후술하는 인쇄물 위치 정렬을 마친 후에 고정될 수도 있다), 계속해서 테이블승강용 실린더(23)의 작동에 의해 테이블(21)이 상승하면, 인쇄물은 그 윗쪽에 위치되어 있는 제판부(30)의 스크린판(31)과 최소 적정 간격을 유지하게 된다.

이렇게 스크린판(31)의 저면에 인쇄물과 거의 밀착된 상태에서 인쇄작업이 이루어질 수 있다.

상기 제판부(30)는 인쇄물에 인쇄하게 될 전극패턴 형상을 제공하는 부분으로서, 소정의 형상을 가지는 전극패턴이 갖추어져 있는 스크린판(31)과, 상기 스크린판(31)의 가장자리부분을 받쳐주는 형태로 지지하는 사각틀 모양의 스크린틀(32) 과, 상기 스크린틀(32)의 수직벽체에 설치되어 스크린판(31)을 눌러주는 다수의 클램핑 실린더(36) 등으로 구성된다.

이러한 제판부(30) 전체는 상승/하강부(60)에 의해 지지되는 프레임 구조물(33)상에 지지될 수 있고, 또 위치 정렬을 위해 전후 및 좌우 방향으로 위치를 조절할 수 있도록 되어 있다.

이를 위하여, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 프레임 구조물(33)에는 전후 이동을 위한 양쪽의 2개, 좌우 이동을 위한 뒷쪽의 1개로 구성되는 총 3개의 듀얼타입 LM 유니트(34a,34b,34c)가 설치되고, 이렇게 설치되는 LM 유니트(34a,34b,34c)상에 스크린틀(32)이 얹혀지는 구조로 지지되며, 이때의 각 LM 유니트(34a,34b,34c)에는 LM 블럭의 스크류 구동을 위한 LM 유니트구동용 모터(35a.35b.35c)가 1개씩 배속된다.

여기서, 듀얼타입은 전후 방향(또는 좌우 방향)으로 슬라이드가능한 LM 블록 위에 좌우 방향(또는 전후 방향)으로 슬라이드가능한 LM 블럭이 교차 조합된 형태를 의미하며, 하부의 LM 블럭은 스크류 전동에 의해 움직이는 구동체의 역할을 하고, 상부의 LM 블럭은 프리한 상태의 블럭이 된다.

이에 따라, 위치 정렬시 각 LM 유니트구동용 모터(35a.35b.35c)가 작동하면, 스크린판(31)을 포함하는 스크린틀(32) 전체가 선택적으로 좌우 방향 또는 전후 방향으로 움직이면서 위치를 정렬할 수 있게 된다.

일반적인 위치 정렬 방식의 경우 목표물(인쇄물)이 움직여서 정렬을 하지만, 본 발명에서는 스크린판을 움직여서 정렬하는 방식을 하는 방식을 제공한다.

이를 위하여, 도 8에 도시한 바와 같이, 스테이지가 원점이 상태에서 제판(스크린판)을 설치하고, 제판의 마크 위치에 따라 카메라 위치를 설정한다.

또, 제판의 마크를 타겟으로 설정한다.

단, 타겟은 고정 타겟을 사용한다.

고정 타겟은 초기 1회 타겟 위치를 저장하고, 저장된 타겟의 위치값과 투입되는 목표물의 값을 가지고 위치 정렬을 한다.

보통은 목표물이 움직여서 정렬을 하지만 본 발명에서의 정렬은 타겟과 목표물을 변경하여 타겟이 움직이도록 하는 방식을 적용한다.

상기 인쇄부(40)는 스크린판(31)을 통해 페이스트를 인쇄물측에 실질적으로 인쇄하는 부분으로서, 크게 페이스 공급을 담당하는 페이스트 유니트(41)와 페이스를 한쪽으로 긁어서 밀어넣어주는 역할을 담당하는 스퀴즈 유니트(42)로 구성되고, 스퀴즈(48)와 페이스트 노즐(45)을 포함하는 헤드부(43)를 전후 및 상하로 움직이면서 인쇄작업을 수행하게 된다.

이를 위하여, 프레임 구조물(33)의 뒷쪽 상부에는 전후 방향으로 양쪽에 나란하게 설치되어 있는 LM 가이드(46a)에 의해 전후 슬라이드 가능하게 지지되는 유니트 본체(47)가 설치되고, 상기 본체(47)의 전면에는 상하 방향으로 양쪽에 나란하게 설치되어 있는 LM 가이드(46b)에 의해 상하 슬라이드 가능하게 지지되는 헤드부(43)가 설치된다.

이때의 헤드부(43)는 유니트 본체(47)측에 있는 헤드부승강용 실린더(51)의 로드와 연결되어 헤드부승강용 실린더(51)의 작동시 상하로 움직일 수 있도록 되어 있다.

즉, 헤드부승강용 실린더(51)의 전진 작동시 헤드부(43) 전체가 하강하면 스퀴즈(48)가 스크린판(31)의 윗면과 접촉하는 위치가 될 수 있고(인쇄시), 후진 작동시에는 헤드부(43) 전체가 상승하면서 스퀴즈(48)가 스크린판(31)으로부터 떨어질 수 있게 된다(복귀시).

상기 헤드부(43)를 포함하는 유니트 본체(47)의 전후 이동은 스크류구동용 모터(49)와 스크류 전동장치(50)가 담당한다.

예를 들면, 상기 스크류 전동장치(50)는 프레임 구조물(33)상에서 전후 방향을 따라 설치되는 스크류축(52)과, 이 스크류축(52)과는 스크류 전동구조로 결합되면서 유니트 본체(47)측에 결합되는 슬라이더(미도시)로 구성되고, 프레임 구조물(33)의 일측에 설치되는 스크류구동용 모터(49)는 스크류축(52)의 일단과 벨트 및 풀리 전동구조로 연결된다.

이에 따라, 스크류구동용 모터(49)가 작동하면, 스크류축(52)의 회전에 의해 슬라이더가 움직이게 되므로, 이 슬라이더와 일체식으로 결합되어 있는 유니트 본체(47)가 전후로 이동될 수 있게 되고, 결국 헤드부(43) 또한 전후로 이동될 수 있게 된다.

상기 페이스트 유니트(41)는 페이스트를 공급하는 부분으로서, 페이스트를 저장하고 있는 페이스트 탱크(44)와, 페이스트를 직접 스크린판(31)에 도포하는 페이스트 노즐(45) 등으로 구성된다.

상기 페이스트 탱크(44)의 경우 헤드부(43)에 지지되는 형태로 헤드부 한쪽 옆에 나란하게 위치되고, 상기 페이스트 노즐(45) 역시 헤드부(43)에 지지되는 형태로 설치되는 동시에 페이스트 탱크(44)와는 배관을 통해 연결되면서 스퀴즈(42)와 앞뒤로 나란하게 위치된다.

여기서, 페이스트 탱크로부터 페이스트를 공급하고, 페이스트 노즐을 통해 정해진 양의 페이스트를 도포하는 방법은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다.

상기 스퀴즈 유니트(42)의 스퀴즈(48)는 스크린판(31)에 도포되어 있는 페이스트를 한쪽으로 긁어주면서 스크린판(31)의 박막 패턴 모양대로 밀어 넣어주는 수단으로서, 헤드부(43)상에서 수직으로 지지되는 형태로 설치되면서 앞쪽의 페이스트 노즐(45)과 나란하게 위치된다.

따라서, 상기 인쇄부(40)에 의한 인쇄작업은 헤드부승강용 실린더(51)의 작동에 의한 헤드부(43)의 하강→스크린판(31)에 스퀴즈(48) 및 페이스트 노즐(45)의 접촉→스크류구동용 모터(45) 및 스크류 전동장치(50)의 작동에 의한 유니트 본체(47) 및 헤드부(43)의 전진 이동→스퀴즈(48) 및 페이스트 노즐(45)의 전진 이동과 동시에 페이스트 도포 및 페이스트 긁음→헤드부승강용 실린더(51)의 작동에 의한 헤드부(43)의 상승→초기 위치로 복귀의 순서에 의해 이루어질 수 있다.

상기 상승/하강부(60)는 인쇄부(40)와 제판부(30)를 필요시 위로 올려주거나, 또 아래로 내려주는 부분으로서, 모터의 구동력을 이용한 랙/피니언 전동방식으로 가동된다.

이러한 상승/하강부(60)는 장치 본체(100)측의 플레이트(65)상에 수직으로 나란하게 설치되어 있는 LM 가이드(46c)에 상하 슬라이드 가능한 구조로 프레임부(61)의 수직판체부가 설치되고, 이렇게 설치되는 프레임부(61)에 인쇄부(40) 및 제판부(30) 전체를 받쳐주고 있는 프레임 구조물(33)이 지지되며, 상기 플레이트(65)에는 프레임부(61)의 상하 이동을 위한 동력을 제공하는 모터/감속기(62)가 설치된다.

또한, 상기 모터/감속기(62)의 축에는 피니언(63)이 장착되는 동시에 상기 프레임부(61)의 한쪽면에는 랙(64)이 장착되고, 이때의 랙(64)과 피니언(63)이 서로 치합되므로서, 모터/감속기(62)의 작동시 랙/피니언 전동에 의해 프레임부(61)가 상하로 움직일 수 있고, 결국 인쇄부(40) 및 제판부(30) 전체도 위아래로 위치를 옮길 수 있게 된다.

따라서, 이와 같이 구성된 스크린 인쇄 장치를 이용하여 인쇄 작업을 수행하는 과정에 대해 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 인쇄물 이송부(10)의 공급측 컨베이어(11)를 통해 인쇄물, 즉 실리콘 웨이퍼가 공급되고, 이렇게 공급되는 인쇄물은 컨베이어 이송에 의해 작업영역에 배치되어 있는 컨베이어(11)상에 위치된다.

물론, 이때의 인쇄물은 센서수단 등에 의해 대략적으로 위치를 잡게 된다.

다음, 컨베이어(11)상에 인쇄물이 자리를 잡은 상태에서 인쇄물 고정부(20)의 테이블승강용 실린더(23)가 작동하면, 테이블(21)이 위로 상승하게 되고, 이와 동시에 컨베이어(11)상의 인쇄물은 테이블(21)의 윗면에 얹혀지게 되며, 흡착홀(22)을 통해 작용하는 진공압에 의해 인쇄물은 테이블(21)의 윗면에 흡착 고정된 다.

이때의 컨베이어(11)의 벨트(14)는 테이블(21)에 있는 홈(26) 내에 수용된다.

이렇게 테이블(21)에 인쇄물이 고정되면, 이때부터 위치 정렬이 진행된다.

예를 들면, 테이블(21)에 있는 카메라(24)가 인쇄물의 3곳 모서리 부문에 있는 목표 마크를 촬영하여 제어부에 제공하고, 제어부에서는 입력되는 촬영 정보를 가지고 스크린판(31)의 위치를 제어하는 방식으로 위치 정렬을 수행하게 된다.

즉, 제판부(30)의 LM 유니트구동용 모터(35a,35b,35c)를 적절히 제어하여 스크린판(31)의 전후 및 좌우 위치를 조절함으로써, 테이블(21)에 있는 인쇄물의 인쇄위치에 맞는 스크린판(31)의 위치를 맞출 수 있다.

이렇게 위치 정렬이 완료되면, 본격적인 인쇄작업이 수행된다.

인쇄부(40)의 헤드부승강용 실린더(51)가 작동하면, 헤드부(43)가 전체가 하강하게 되고, 이에 따라 스퀴즈(48)와 페이스트 노즐(45)도 제판부(30)의 스크린판(31) 윗면에 접촉하는 상태까지 내려오게 되고, 이 상태에서 스크류구동용 모터(49)의 작동과 스크류 전동장치(50)의 작동에 의해 유니트 본체(47) 및 그 앞쪽의 헤드부(43)가 앞쪽으로 이동하면서 인쇄작업이 이루어지게 된다.

즉, 앞쪽의 페이스트 노즐(45)을 통해 스크린판(31) 위에는 페이스트가 도포되고, 뒷쪽의 스퀴즈(48)에 의해 도포되어 있는 페이스트가 아래로 눌려지게 되며, 이렇게 눌려진 페이스트가 스크린판(31)의 전극 패턴 모양을 따라 빠져나오게 되므로서, 스크린판(31)의 저면에 밀착되어 있는 인쇄물의 표면에 전극 패턴이 인쇄되 는 것이다.

하나의 인쇄물에 대한 인쇄작업이 완료되면, 헤드부(43)의 상승 및 뒷쪽으로의 이동을 통해 스퀴즈(48)와 페이스트 노즐(45)는 원래의 위치로 복귀되어 다음 인쇄 작업을 위한 준비상태를 취하게 된다.

그리고, 전극 패턴이 인쇄되어 있는 인쇄물은 컨베이어(11)의 이송에 의해 배출측 컨베이어(11)로 옮겨진 후, 후속 공정으로 진행되고, 이것으로 인쇄작업의 1 사이클이 완료되며, 이러한 사이클이 반복되면서 인쇄작업이 연속 자동화 공정으로 수행될 수 있다.

도 1a,1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 스크린 인쇄 장치의 정면도

도 2a,2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 스크린 인쇄 장치의 평면도

도 3a,3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 스크린 인쇄 장치의 측면도

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 스크린 인쇄 장치에서 상승/하강부를 나타내는 평면도

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 스크린 인쇄 장치에서 인쇄물 고정부를 나타내는 정면도, 평면도 및 측면도

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 스크린 인쇄 장치에서 인쇄물 고정부의 작동상태를 나타내는 정면도

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 스크린 인쇄 장치에서 제판부를 나타내는 평면도

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 스크린 인쇄 장치에서 위치 정렬 관계를 보여주는 개략도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 인쇄물 이송부 11 : 컨베이어

12 : 컨베이어 프레임 13 : 풀리

14 : 벨트 15 : 컨베이어 모터

20 : 인쇄물 고정부 21 : 테이블

22 : 흡착홀 23 : 테이블승강용 실린더

24 : 카메라 25 : 가이드

26 : 홈

30 : 제판부 31 : 스크린판

32 : 스크린틀 33 : 프레임 구조물

34a,34b,34c : 듀얼타입 LM 유니트 35a,35b,35c : LM 유니트구동용 모터

36 : 클램핑 실린더

40 : 인쇄부 41 : 페이스트 유니트

42 : 스퀴즈 유니트 43 : 헤드부

44 : 페이스트 탱크 45 : 페이스트 노즐

46a,46b,46c : LM 가이드 47 : 유니트 본체

48 : 스퀴즈 49 : 스크류구동용 모터

50 : 스크류 전동장치 51 : 헤드부승강용 실린더

52 : 스크류축

60 : 상승/하강부 61 : 프레임부

62 : 모터/감속기 63: 피니언

64 : 랙 65 : 플레이트

Claims (9)

1. 장치 본체(100)의 좌우 방향을 따라 일렬로 나란하게 배치되는 적어도 3개의 컨베이어(11)로 구성되어 인쇄물을 작업영역으로 공급하고 작업을 마친 인쇄물을 배출시키는 인쇄물 이송부(10);

   작업영역의 하부에 배치되고 테이블(21)을 이용하여 인쇄물의 흡착 고정이 가능한 동시에 인쇄물을 작업영역으로 올려주는 인쇄물 고정부(20);

   작업영역에 걸쳐 배치되고 전극패턴을 가지는 스크린판(31)과, 상기 스크린판(31)을 받쳐주는 스크린틀(32)과, 상기 스크린판(31)을 포함하는 스크린틀(32) 전체를 받쳐주면서 양쪽 및 뒷쪽에 각각 배치되고 위치 정렬을 위하여 스크린판(31)의 전후 및 좌우 위치 이동을 가능하게 하는 적어도 3개의 듀얼타입 LM 유니트(34a,34b,34c) 및 각 LM 유니트(34a,34b,34c)에 하나씩 배속되어 구동시켜주는 LM 유니트구동용 모터(35a.35b.35c)를 포함하는 제판부(30); 및

   상기 제판부(30)의 상부에 위치되면서 전후 이동 및 상하 이동이 가능하고 페이스트 유니트(41)와 스퀴즈 유니트(42)를 이용하여 인쇄물에 전극 패턴을 인쇄하는 인쇄부(40) 및 이 인쇄부(40)의 하부에 위치되고 모터의 구동 및 랙/피니언 방식으로 인쇄부(40) 및 제판부(30) 전체를 상승 및 하강시켜주는 상승/하강부(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스크린 인쇄 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 인쇄물 고정부(20)는 중앙부분에 다수의 흡착홀(22)이 형성되어 있는 테이블(21)과, 상기 테이블(21)의 4곳 모퉁이 부분을 각각 받쳐주면서 테이블(21)을 올려주고 내려주는 테이블승강용 실린더(23)와, 위치 정렬을 위한 촬영정보를 제공하기 위해 인쇄물의 위치를 촬영하는 다수의 카메라(24)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스크린 인쇄 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 인쇄물 고정부(20)의 카메라(23)는 인쇄물의 3곳의 에지를 촬영할 수 있는 적어도 3대가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스크린 인쇄 장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 제판부(30)는 상기 스크린틀(32)상에 설치되어 스크린판(31)의 움직임을 잡아주는 다수의 클램핑 실린더(36)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스크린 인쇄 장치.
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서, 상기 인쇄부(40)의 페이스트 유니트(41)는 헤드부(43)에 지지되면서 그 한쪽 옆에 나란하게 위치되고 저장되어 있는 페이스트를 공급하는 페이스트 탱크(44)와, 헤드부(43)상에 지지되면서 스퀴즈(42)와 앞뒤로 나란하게 위치되고 페이스트 탱크(44)와는 배관을 통해 연결되어 스크린판(31)에 페이스트를 토출하는 페이스트 노즐(45)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스크린 인쇄 장치.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 인쇄부(40)의 스퀴즈 유니트(42)는 양쪽의 LN 가이드(46a)에 의해 전후 방향으로 이동가능한 유니트 본체(47)와, 상기 유니트 본체(47)의 전면에 설치되는 헤드부(43)와, 상기 헤드부(43)상에 지지되면서 스크린판(31)상의 페이스트를 긁어서 밀어 넣어주는 스퀴즈(48)와, 상기 유니트 본체(47)측과 연결되고 스크류구동용 모터(49)에 의해 구동되어 유니트 본체(47)를 전후 이동시켜주는 스크류 전동장치(50)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스크린 인쇄 장치.
8. 청구항 1 또는 청구항 7에 있어서, 상기 스퀴즈 유니트(42)의 헤드부(43)는 유니트 본체(47)에 설치되어 있는 헤드부승강용 실린더(51)에 의한 구동과 유니트 본체(47)의 전면에 설치되어 있는 LM 가이드(46b)에 의한 안내를 받으면서 상하로 이동될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 태양전지용 스크린 인쇄 장치.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 상승/하강부(60)는 장치 본체(100)측의 LM 가이드(46c)에 의한 안내를 받으면서 상하 이동가능하고 인쇄부(40) 및 제판부(30) 전체를 받쳐주는 프레임부(61)와, 상기 프레임부(61)의 상하 이동을 위한 동력을 제공하는 모터/감속기(62)와, 상기 모터/감속기(62)의 축과 프레임부(61)의 한쪽면에 각각 설치되면서 서로는 치합되어 모터/감속기(62)의 작동에 의한 전동작용으로 프레임부(61)의 상하이동을 가능하게 하는 피니언(63) 및 랙(64)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 스크린 인쇄 장치.

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