KR101043796B1 - 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치는, 순도로 정제된 실리콘액을 회전시키면서 특정방향의 단결정으로 성장시켜 형성된 실리콘 잉곳(Ingot)을 수백 미크론(㎛)의 두께로 슬라이싱(Slicing) 함과 동시에 다량의 적층된 상태로 공급되는 실리콘 웨이퍼를 클리닝(Cleaning)공정으로 이송시키기에 앞서 상기 적층상태의 실리콘 웨이퍼를 낱장으로 자동 분리하여 수납카세트에 각기 층별 수납시키는 장치에 있어서, 베이스판 상단에 고정된 침수조 내에서 모터 구동에 따른 볼스크류의 회전이송에 따라 승하강을 이룸과 동시에 수납된 실리콘 웨이퍼의 양측면에 물분사를 통해 각기 낱장으로 분리시키는 웨이퍼 승강 및 분리수단과, 이의 상단에 위치되어 상기 웨이퍼 승강 및 분리수단에 의해 상승과 함께 낱장으로 분리된 실리콘 웨이퍼를 피더롤의 회전이송작용을 통해 콘베이어 측으로 이송시키도록 웨이퍼이송승강수단을 통해 베이스판과 승하강 가능하게 유기적으로 결합된 웨이퍼이송수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 의하면, 특정방향의 단결정으로 성장시켜 형성된 실리콘 잉곳(Ingot)을 수백 미크론(㎛)의 두께로 슬라이싱(Slicing)하여 형성된 실리콘 웨이퍼를 종래와 같이 수작업으로 수납카세트에 각기 층별 수납시켰던 방식 대신에 자동방식의 기계적 장치를 이용해 슬라이스 된 실리콘 웨이퍼를 보다 간편하게 수납카세트에 층별 수납시킴과 아울러, 상기 작업공정에 대한 작업속도 및 작업시간 을 크게 단축시켜 이를 통한 생산성 및 경제성 역시 향상시킬 수 있는 등의 탁월한 효과가 있다.
솔라 셀, 실리콘 잉곳(Ingot), 슬라이싱(Slicing), 실리콘 웨이퍼, 웨이퍼트레이, 웨이퍼수용판, 낱장 분리, 자동화, 수납카세트, 침수조, 웨이퍼 승강 및 분리수단, 실리콘 웨이퍼의 승하강 및 물분사, 길이조절블록, 노즐블록, 웨이퍼이송수단, 피더롤, 웨이퍼감지센서, 진동흡수롤
Description
본 발명은 솔라 셀 웨이퍼(solar cell wafer)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 솔라 셀 웨이퍼를 이용한 솔라 모듈(solar module) 전체 제조과정의 일부분인 솔라 셀 웨이퍼의 제조공정 중 고순도로 정제된 실리콘액을 회전시키면서 특정방향의 단결정으로 성장시켜 형성된 실리콘 잉곳(Ingot)을 수백 미크론(㎛)의 두께로 슬라이싱(Slicing)하여 형성된 실리콘 웨이퍼를 종래와 같이 수작업으로 수납카세트에 각기 층별 수납시켰던 방식 대신에 자동방식의 기계적 장치를 이용해 보다 간편하게 슬라이스 된 실리콘 웨이퍼를 부수적으로 1차 세척과 함께 낱장 분리시켜 수납카세트에 층별 수납시킴과 아울러, 상기 작업공정에 대한 작업속도 및 작업시간을 크게 단축시켜 이를 통한 생산성 및 경제성 역시 향상시킬 수 있도록 한 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 솔라 셀(solar cell)은 다양한 디바이스들을 구동시키기 위한 에너지원으로서 이용되는데, 이는 솔라 방사 또는 조명 광을 전기 에너지로 변환시킨다.
이와 같은 솔라 셀은 반도체로 구성된 기능적인 부분에 pn 접합부 또는 pin 접합부를 갖고 있으며, 통상적으로 알려진 바로 실리콘은 반도체로서 상기 pn 접합부(또는 pin 접합부)를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 이때, 단결정 실리콘의 사용은 광 에너지를 기전력으로 변환하는 효율면에서 양호하지만, 비정질 실리콘은 영역 증대 및 비용 감소 측면에서 유리하다.
한편, 광범위하게 사용되고 있는 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer; 다결정의 실리콘(Si)을 원재료로 하여 만들어진 단결정 실리콘 박판)를 기판으로 하여 솔라 셀 및 상기 솔라 셀을 이용해 집합된 솔라 모듈(solar module)을 제조하게 되는데, 상기 솔라 모듈의 전체 제조과정을 살펴보면, 단결정 성장으로 인한 실리콘 잉곳 제작공정(1단계) → 실리콘 잉곳을 수백 미크론(㎛) 두께로 슬라이싱 공정(2단계) → 슬라이스 된 실리콘 웨이퍼 세척 공정(3단계) → 실리콘 웨이퍼에 도핑 주입 공정(4단계) → 도핑 주입된 실리콘 웨이퍼에 전극선 긋기 공정(5단계) → 솔라 셀 제작 공정(6단계) → 회로 작업 공정(7단계) → 솔라 셀의 라미네이팅 공정(8단계) → 틀 작업 공정(9단계) → 솔라 모듈 제작공정(10단계) 등 총 10단계의 제조공정을 거쳐 솔라 모듈이 제작되게 된다.
그러나, 상기와 같은 솔라 모듈 전체 제조과정 중에서 실리콘 잉곳을 수백 미크론(㎛) 두께로 슬라이싱(Slicing)하여 동일두께의 개별적 실리콘 웨이퍼를 형성함과 동시에 다량의 적층된 상태로 공급되는 실리콘 웨이퍼를 다음 공정인 클리닝공정 즉, 슬라이스 된 실리콘 웨이퍼의 표면에 묻은 미세먼지나 이물질 등을 제거하기 위해 상기 실리콘 웨이퍼를 세척하는 공정으로 이송시키기에 앞서 상기 다 량의 적층된 상태로 공급되는 실리콘 웨이퍼를 낱장으로 분리하여 별도의 수납카세트에 층별 수납시키게 되는데, 이때 상기와 같이 다량의 적층된 상태로 공급되는 실리콘 웨이퍼를 별도의 수납카세트에 층별 수납시키는 과정 모두 작업자가 일일이 적층상태의 실리콘 웨이퍼를 낱장으로 분리하여 별도의 수납카세트에 층별 수납시키는 등 수동작업으로 이루어기 때문에 이에 따른 작업자가 상기 작업공정을 수행하는데 있어 매우 번거롭고 불편한 문제점이 있었다.
또한, 상기 작업공정인 실리콘 웨이퍼의 수납카세트 층별 수납방식이 적층상태의 실리콘 웨이퍼를 작업자가 일일이 낱장으로 분리하여 별도의 수납카세트에 층별 수납시키는 수동방식으로 이루어져 있기 때문에 상기 작업공정에 대한 작업속도 및 작업시간이 자연적으로 오래 걸릴 수밖에 없음은 물론, 이를 통한 제품의 생산성 및 경제성 역시 크게 저하될 수밖에 없는 등의 문제점 역시 있었다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명은, 솔라 셀 웨이퍼를 이용한 솔라 모듈 전체 제조과정의 일부분인 솔라 셀 웨이퍼의 제조공정 중 고순도로 정제된 실리콘액을 회전시키면서 특정방향의 단결정으로 성장시켜 형성된 실리콘 잉곳에 대해 수백 미크론(㎛)의 두께로 슬라이싱 하여 실리콘 웨이퍼를 형성한 후 이를 다음 공정인 클리닝공정으로 이송시키기에 앞서 상기 슬라이스 된 실리콘 웨이퍼를 기계적으로 낱장 분리하여 수납카세트에 각기 층별 수납되도록 기계적 장치를 구성함으로써, 종래와 같이 수작업으로 이루어졌던 슬라이스 된 실 리콘 웨이퍼의 수납카세트 층별 수납방식에 비해 자동방식의 기계적 장치를 이용해 보다 간편하게 슬라이스 된 실리콘 웨이퍼를 부수적으로 1차 세척과 함께 낱장 분리시킴과 동시에 상기 분리된 낱장의 실리콘 웨이퍼를 수납카세트에 층별 수납시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 경우 상기와 같이 자동방식의 기계적 장치를 이용해 보다 간편하게 슬라이스 된 실리콘 웨이퍼를 수납카세트에 층별 수납시킴에 따라 수작업으로 이루어졌던 종래 슬라이스 된 실리콘 웨이퍼의 수납카세트 층별 수납방식에 비해 상기 작업공정에 대한 작업속도 및 작업시간을 크게 단축시킴과 동시에 이를 통한 생산성 및 경제성 역시 향상시킬 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치는, 순도로 정제된 실리콘액을 회전시키면서 특정방향의 단결정으로 성장시켜 형성된 실리콘 잉곳(Ingot)을 수백 미크론(㎛)의 두께로 슬라이싱(Slicing) 함과 동시에 다량의 적층된 상태로 공급되는 실리콘 웨이퍼를 클리닝(Cleaning)공정으로 이송시키기에 앞서 상기 적층상태의 실리콘 웨이퍼를 낱장으로 자동 분리하여 수납카세트에 각기 층별 수납시키는 장치에 있어서,
베이스판 상단에 고정된 침수조 내에서 모터 구동에 따른 볼스크류의 회전이송에 따라 승하강을 이룸과 동시에 수납된 실리콘 웨이퍼의 양측면에 물분사를 통해 각기 낱장으로 분리시키는 웨이퍼 승강 및 분리수단과, 이의 상단에 위치되어 상기 웨이퍼 승강 및 분리수단에 의해 상승과 함께 낱장으로 분리된 실리콘 웨이퍼 를 피더롤의 회전이송작용을 통해 콘베이어 측으로 이송시키도록 웨이퍼이송승강수단을 통해 베이스판과 승하강 가능하게 유기적으로 결합된 웨이퍼이송수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이에 대한 본 발명의 경우 종래와 같이 수작업으로 이루어졌던 슬라이스 된 실리콘 웨이퍼의 수납카세트 층별 수납방식에 비해 자동방식의 기계적 장치를 이용해 보다 간편하게 슬라이스 된 실리콘 웨이퍼를 낱장 분리시킴과 동시에 상기 분리된 낱장의 실리콘 웨이퍼를 수납카세트에 층별 수납시킬 수 있는 등의 탁월한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 경우 상기와 같이 자동방식의 기계적 장치를 이용해 보다 간편하게 슬라이스 된 실리콘 웨이퍼를 수납카세트에 층별 수납시킴에 따라 수작업으로 이루어졌던 종래 슬라이스 된 실리콘 웨이퍼의 수납카세트 층별 수납방식에 비해 상기 작업공정에 대한 작업속도 및 작업시간을 크게 단축시킴과 동시에 이를 통한 생산성 및 경제성 역시 향상시킬 수 있는 등의 효과 역시 있다.
본 발명의 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치(이하, 웨이퍼 낱장 분리장치라 함)를 첨부된 도면과 대비하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치에 대한 결합 단면도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명의 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치 중 웨이퍼 승강 및 분리수단의 분해 사시도를 나타낸 것이다.
또한, 도 4는 본 발명의 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치 중 웨이퍼이송수단의 배면 사시도를 나타낸 것이다.
본 발명의 웨이퍼 낱장 분리장치(1)는, 솔라 셀 웨이퍼 즉, 실리콘 웨이퍼(W)를 이용한 솔라 모듈(solar module) 전체 제조과정의 일부분인 솔라 셀 웨이퍼의 제조공정 중 고순도로 정제된 실리콘액을 회전시키면서 특정방향의 단결정으로 성장시켜 형성된 실리콘 잉곳(Ingot)을 수백 미크론(㎛) 즉, 180 - 220 미크론(㎛)의 두께로 슬라이싱(Slicing)함과 동시에 다량의 적층된 상태로 공급되는 실리콘 웨이퍼(W)를 클리닝(Cleaning)공정으로 이송시키기에 앞서 상기 적층상태의 실리콘 웨이퍼(W)를 자동방식의 기계적 장치를 이용해 보다 간편하게 수납카세트(55)에 층별 수납시키는 등 종래와 같이 수작업으로 이루어졌던 슬라이스 된 실리콘 웨이퍼(W)의 수납카세트(55) 층별 수납방식에 비해 상기 작업공정에 대한 작업속도 및 작업시간을 크게 단축시켜 이를 통한 생산성 및 경제성 역시 향상시킬 수 있도록 한 것으로서, 도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이 크게 베이스판(11) 상단에 고정된 침수조(12) 내에서 모터(13) 구동에 따른 볼스크류(14)의 회전이송에 따라 승하강을 이룸과 동시에 수납된 실리콘 웨이퍼(W)의 양측면에 물분사를 통해 각기 낱장으로 분리시키는 웨이퍼 승강 및 분리수단(10)과; 상기 웨이퍼 승강 및 분리수단(10)의 상단에 위치되어 상기 웨이퍼 승강 및 분리수단(10)에 의해 상승과 함께 낱장으로 분리된 실리콘 웨이퍼(W)를 피더롤(36)의 회전이송작용을 통해 콘베이어(50) 측으로 이송시키는 웨이퍼이송수단(31)으로 구성되어 있다.
또한, 상기 웨이퍼이송수단(31)의 경우 웨이퍼이송승강수단(45) 즉, 승강실린더(47) 및 가이드봉(49)을 통해 승하강이 가능하도록 베이스판(11)과 유기적으로 결합되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 웨이퍼 낱장 분리장치(1) 중 상기 웨이퍼 승강 및 분리수단(10)의 경우 전술한 바와 같이 베이스판(11) 상단에 고정된 침수조(12) 내에서 모터(13) 구동에 따라 승하강을 이룸과 동시에 수납된 실리콘 웨이퍼(W)의 양측면에 물분사를 통해 각기 낱장으로 분리시키는 역할의 장치적 요소로서, 도 3에 도시한 바와 같이 베이스판(11)과; 상기 베이스판(11) 상단에 설치 고정되는 침수조(12)와; 상기 침수조(12)의 양측에 승하강이 가능하도록 설치되며, 모터(13) 구동에 따른 볼스크류(14)의 회전이송작용을 통해 침수조(12) 내에 수납된 실리콘 웨이퍼(W)를 단계적으로 상승시키는 승강조립체(16)와; 상기 침수조(12)의 양측벽 모서리부에 서로 대향되게 설치 고정되며, 승강조립체(16)를 통해 상승되는 실리콘 웨이퍼(W)의 양측면에 물을 분사하여 1차 세척과 함께 적층상태의 실리콘 웨이퍼(W)를 각기 낱장으로 분리시키는 물분사조립체(21)와; 상기 베이스판(11) 하단에 수직되게 설치 고정되는 모터고정판(13a); 및 상기 승강조립체(16)와 결합되는 볼스크류(14)와 연결된 상태로 모터고정판(13a)상에 고정 지지되는 구동모터(13)를 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 상기 침수조(12)의 경우 물을 수용할 수 있도록 상부가 개방된 사각함체로 형성됨과 아울러, 그 내부에는 다량으로 슬라이스 된 실리콘 웨이퍼(W)를 적층상태로 침수조(12) 내에 안정되게 수납시키기 위한 웨이퍼트레이(3)가 수용되 게 되는데, 이때 상기 웨이퍼트레이(3)의 경우 바닥면 좌우 양측에 요(凹) 형태의 안착블록홈(4)을 구비함과 동시에 각 측벽 중앙 및 모서리부가 절개 형성되면서 상부가 개방된 일체화 구조로 이루어져 있다.
또한, 상기 웨이퍼트레이(3)의 바닥면에는 승강조립체(16) 즉, 수직승강바(19)의 하단에 고정되는 수용판안착블록(20)과 연계되어 상기 수직승강바(19)의 상승시 수납된 실리콘 웨이퍼(W)와 함께 웨이퍼트레이(3)로부터 단계적으로 상승되는 웨이퍼수용판(7)이 수용되게 되는데, 이때 상기 웨이퍼수용판(7)의 경우 사각판상으로 이루어져 있음과 동시에 그 중앙 및 상단에는 물의 원활한 배출을 위한 배출홀(8a) 및 배출홈(8b)이 각각 형성되어 있으며, 상기 승강조립체(16)를 통한 웨이퍼수용판(7)의 승하강시 상기 웨이퍼수용판(7)의 각 모서리부가 위치되는 웨이퍼트레이(3)의 각 측벽 중앙 및 모서리부가 절개되어 형성된 가이드바(5)의 안내에 따라 수직으로 승하강이 이루어지게 된다.
그리고, 상기 승강조립체(16)의 경우 베이스판(11)을 관통한 상태로 침수조(12)의 양측에 승하강이 가능하도록 설치되는 복수의 가이드봉(17) 및 가이드부시(17a)와; 상기 가이드봉(17)과 이웃하게 침수조(12)의 양측내벽에 서로 대향된 상태로 설치되며, 가이드봉(17) 상단과 웨이퍼수용판(7)이 각기 고정 및 안착되도록 상하단에 고정블록(18) 및 수용판안착블록(20)이 결합되는 수직승강바(19)와; 상기 가이드봉(17)의 하단에 양단이 고정되고 볼스크류(14)와 중앙이 연결된 상태로 베이스판(11) 하단에 설치되며, 모터(13) 구동에 따른 볼스크류(14)의 회전이송작용을 통해 단계적으로 상승하면서 수직승강바(19)측에 이와 동일한 이송력을 작 용시키는 하부가동판(15)으로 구성되어 있다.
또한, 상기 물분사조립체(21)의 경우 침수조(12)의 양측벽 내외측 모서리부에 서로 이격되면서 대향되게 설치 고정되는 고정브라켓(22)과; 상기 고정브라켓(22)의 상단에 길이조절 가능하게 고정되며, 실리콘 웨이퍼(W)의 크기에 맞게 근접 위치되도록 노즐블록(28)의 돌출길이를 조절하기 위한 길이조절블록(25)과; 상기 길이조절블록(25)의 일단에 높이조절 가능하게 고정되며, 승강조립체(16)를 통해 상승되는 실리콘 웨이퍼(W)의 양측면에 물을 분사하여 적층상태의 실리콘 웨이퍼(W)를 각기 낱장으로 분리시키는 노즐블록(28)과; 상기 노즐블록(28)의 후면(後面)과 연결관(30a)을 통해 연결 설치되며, 펌프(미도시) 구동에 의해 노즐블록(28) 측으로 공급되기 위한 물이 저장된 수조(30)로 구성되어 있다.
여기서, 상기 고정브라켓(22)의 경우 길이조절블록(25)을 고정시키기 위한 요소로서, 상기 침수조(12)의 양측벽 내외측 모서리부에 각각 2개씩 총 4개가 서로 이격되면서 대향되게 설치 고정되게 되는데, 이때 상기 각 고정브라켓(22)에 대한 형상적 구조의 경우 상기 침수조(12) 양측벽의 내외측에 2개의 수직바(23)가 각기 고정되고 상기 2개의 수직바(23) 상단에 사각판(24)이 고정되는 등 전체형상이 "ㄷ"자 형태로 이루어져 있다.
그리고, 상기 노즐블록(28)의 경우 길이조절블록(25)의 전방(前方) 일단에 고정됨과 동시에 승강조립체(16)를 통해 상승되는 실리콘 웨이퍼(W)의 양측면에 물을 분사하여 적층상태의 실리콘 웨이퍼(W)를 각기 낱장으로 분리시키기 위한 요소로서, 4개의 고정브라켓(22) 중 서로 대향되게 설치된 2개의 고정브라켓(22) 상에 2개의 길이조절블록(25)을 통해 2개의 노즐블록(28)이 각각 설치 고정되게 되는데, 이때 상기 각 노즐블록(28)에 대한 형상적 구조의 경우 길이조절블록(25)의 일단에 고정되는 고정부(27)와 노즐구멍(29)이 형성된 노즐부(28)가 일체화된 "L"자 형태로 이루어짐과 아울러 상기 노즐부(28)가 고정부(27) 보다 전방(前方)으로 돌출되게 형성되어 있다.
더욱이, 상기 길이조절블록(25) 및 노즐블록(28)의 각 일측면 즉, 길이조절블록(25)의 일측면 및 노즐블록(28)의 일측면인 고정부(27)상에는 실리콘 웨이퍼(W)의 크기를 비롯하여 두께 및 적층높이에 맞게 노즐블록(28)의 돌출길이 및 높이를 조절하기 위한 장공형태의 길이조절홈(25a) 및 높이조절홈(27a)이 각각 관통 형성되어 있다.
한편, 본 발명의 웨이퍼 낱장 분리장치(1) 중 상기 웨이퍼이송승강수단(45)의 경우 전술한 바와 같이 침수조(12)를 비롯하여 웨이퍼 승강 및 분리수단(10)이 설치된 베이스판(11)으로부터 웨이퍼이송수단(31)이 승하강이 가능하도록 상기 베이스판(11)과 유기적으로 결합되게 하는 역할의 장치적 요소로서, 도 2에 도시한 바와 같이 공압에 의해 길이가변이 이루어지는 승강실린더(47) 및 원형형태의 가이드봉(49)으로 구성되어 있는데, 이때 상기 승강실린더(47)의 경우 가이드봉(49)을 통해 베이스판(11)과 유기적으로 결합되는 상판(46) 중앙에 관통되게 설치 고정되어 있고, 상기 가이드봉(49)의 경우 가이드부시(49a)에 삽입된 상태로 양단이 상판(46)과 베이스판(11)의 각 모서리 사이에 설치 고정되어 있다.
그리고, 본 발명의 웨이퍼 낱장 분리장치(1) 중 상기 웨이퍼이송수단(31)의 경우 전술한 바와 같이 웨이퍼 승강 및 분리수단(10)에 의해 상승과 함께 낱장으로 분리된 실리콘 웨이퍼(W)를 피더롤(36)의 회전이송작용을 통해 콘베이어(50) 측으로 이송시키는 역할의 장치적 요소로서, 도 4에 도시한 바와 같이 양측면에 상호 조립된 복수의 가이드봉(17) 및 고정블록(18), 수직승강바(19)의 돌출을 위한 승강바관통홀(32a)을 구비함과 동시에 웨이퍼이송승강수단(45)의 가이드봉(49)에 각 모서리가 승하강 가능하게 관통 설치되는 상부가동판(32)과; 상기 상부가동판(32)의 하단에 축고정블록(33)을 통해 양단이 고정된 축(35)상에 삽입 고정되며, 모터(34) 구동과 동일방향으로 회전하면서 웨이퍼 승강 및 분리수단(10)에 의해 침수조(12)로부터 단계적 상승과 함께 낱장으로 분리된 실리콘 웨이퍼(W)를 콘베이어(50) 측으로 이송시키는 복수의 피더롤(36)과; 상기 피더롤(36)의 후방(後方)에 상부가동판(32)을 관통한 상태로 설치되며, 웨이퍼 승강 및 분리수단(10)에 의해 단계적으로 상승되는 실리콘 웨이퍼(W)를 감지하여 모터(34) 및 피더롤(36)의 회전이 이루어지도록 하는 복수의 웨이퍼감지센서(37)와; 상기 웨이퍼감지센서(37)의 후방(後方)에 축고정블록(33)을 통해 양단이 고정된 축(35)상에 삽입 고정되며, 웨이퍼 승강 및 분리수단(10)에 의해 단계적 상승과 함께 낱장으로 분리된 최상단 실리콘 웨이퍼(W)의 떨림을 잡아주기 위한 복수의 진동흡수롤(39)과; 상기 피더롤(36)의 전방(前方) 및 진동흡수롤(39)의 후방(後方)에 설치 고정되며, 외부로부터 피더롤(36)이나 진동흡수롤(39) 측으로 먼지나 오염물질의 유입을 차단함과 동시에 물분사를 통한 실리콘 웨이퍼(W)의 낱장 분리작업시나 피더롤(36)의 회전에 의한 실리콘 웨이퍼(W)의 이송작업시 물의 비산을 방지하기 위한 차단블록(40)으로 구성되 어 있다.
여기서, 상기 복수의 웨이퍼감지센서(37) 상단에는 웨이퍼 승강 및 분리수단(10)에 의해 침수조(12)로부터 단계적으로 상승되는 실리콘 웨이퍼(W)의 감지시 복수의 웨이퍼감지센서(37)가 동시에 상승 동작되도록 하기 위한 연결바(38)가 설치 고정되어 있다.
또한, 상기 상판(46) 중앙에 관통되게 설치된 승강실린더(47)의 길이가변을 통해 상부가동판(32)을 승하강시키기 위한 수단으로서, 상기 승강실린더(47)의 하단과 걸림작용에 의한 결착이 이루어질 수 있도록 상기 상부가동판(32) 상단 중앙에 암형태의 걸림턱을 갖는 걸림봉(41)이 설치 고정되어 있는데, 이때 상기 걸림봉(41)과 결합되는 승강실린더(47)의 끝단 역시 상기 걸림봉(41)의 걸림턱과 결착되도록 숫형태의 걸림턱을 갖는 걸림봉(48)이 결합되어 있다.
그리고, 본 발명의 웨이퍼 낱장 분리장치(1)를 통해 낱장으로 분리 배출된 분리 배출된 실리콘 웨이퍼(W)를 별도의 수납카세트(55)에 이송시키는 상기 콘베이어(50)의 하단에는 모터(34) 구동과 함께 피더롤(36)이 회전하면서 웨이퍼 승강 및 분리수단(10)에 의해 침수조(12)로부터 단계적 상승과 함께 낱장으로 분리된 실리콘 웨이퍼(W)를 콘베이어(50) 측으로 이송시 물분사에 따른 실리콘 웨이퍼(W)와 함께 표면에 묻어있는 분사된 물이 바닥으로 낙하하는 것을 방지하기 위한 집수통(62)이 설치되어 있다.
이하, 본 발명의 웨이퍼 낱장 분리장치(1)에 대한 작동과정을 첨부된 도면과 대비하여 보다 바람직한 실시예로서 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치의 작동과정을 나타낸 상태도이다.
먼저, 본 발명의 웨이퍼 낱장 분리장치(1)가 도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이 웨이퍼이송승강수단(45)을 통해 웨이퍼 승강 및 분리수단(10)과 웨이퍼이송수단(31)이 서로 유기적으로 결합된 상태에서 실리콘 잉곳을 수백 미크론(㎛)의 두께로 슬라이스 하여서 된 다량의 실리콘 웨이퍼(W)를 각기 낱장으로 분리하여 별도의 수납카세트(55)에 층별로 수납시킬 수 있도록 베이스판(11) 상단에 고정된 침수조(12) 내에 상기 다량의 실리콘 웨이퍼(W)를 수납시키기 위한 전(前) 과정으로서, 도 5a에 도시한 바와 같이 웨이퍼이송승강수단(45) 중 가이드봉(49)을 통해 베이스판(11)과 유기적으로 결합되는 상판(46) 중앙에 설치 고정된 승강실린더(47)의 길이단축에 따라 암형태와 숫형태의 각 걸림봉(41,48) 간 결착을 통해 승강실린더(47)와 연결된 상부가동판(32)을 상승시켜 침수조(12)를 개방시킨 후 웨이퍼수용판(7)에 다량의 실리콘 웨이퍼(W)를 안착시켜 웨이퍼트레이(3) 내에 수용시킨 다음 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 수용된 웨이퍼트레이(3)를 개방된 침수조(12) 내에 수납시킴과 아울러 도 5b에 도시한 바와 같이 승강실린더(47)의 길이신장을 통해 상승되어 있던 상부가동판(32)을 하강시켜 상기 상부가동판(32)의 하단에 설치된 피더롤(36), 웨이퍼감지센서(37) 및 진동흡수롤(39)이 침수조(12) 내에 수납된 실리콘 웨이퍼(W)와 상호 대응되게 위치시킨다.
이와 같이 상기 상부가동판(32)의 하강을 통해 피더롤(36), 웨이퍼감지센서(37) 및 진동흡수롤(39)이 침수조(12) 내에 수납된 실리콘 웨이퍼(W)와 상호 대 응되게 위치된 상태에서 도 5c에 도시한 바와 같이 웨이퍼 승강 및 분리수단(10) 중 실리콘 웨이퍼(W)의 양측면 중앙에 위치된 물분사조립체(21)의 노즐블록(28)을 통해 실리콘 웨이퍼(W)의 양측면에 물을 분사하여 적층상태의 실리콘 웨이퍼(W)를 각기 낱장으로 분리시키게 되는데, 이때 상기 과정에서 실리콘 웨이퍼(W)의 경우 노즐블록(28)을 통해 분사된 물에 의해 표면에 묻어 있는 미세먼지나 이물질들을 제거하는 등의 부수적인 1차 세척과정이 동시에 이루어지게 된다.
또한, 상기와 같이 노즐블록(28)을 통해 실리콘 웨이퍼(W)의 양측면에 물을 분사하여 적층상태의 실리콘 웨이퍼(W)가 각기 낱장으로 분리된 상태에서 도 5d에 도시한 바와 같이 상기 분리된 실리콘 웨이퍼(W) 중 최상단에 위치한 실리콘 웨이퍼(W)를 웨이퍼감지센서(37)가 감지하게 되면 컨트롤러(미도시)의 제어를 통해 피더롤(36)측 모터(34)를 구동시켜 이와 연결된 피더롤(36) 역시 동일방향으로 회전함으로써 최상단에 위치한 실리콘 웨이퍼(W)를 콘베이어(50) 측으로 이송시키게 되는데, 이때 상기 과정 중 노즐블록(28)을 통해 분사된 물에 의해 적층된 실리콘 웨이퍼(W)를 각기 낱장으로 분리시키는 과정에서 최상단 실리콘 웨이퍼(W)의 떨림이 발생하게 되며, 이와 같은 최상단 실리콘 웨이퍼(W)의 떨림은 웨이퍼감지센서(37)의 후방(後方)에 위치된 진동흡수롤(39)이 최상단 실리콘 웨이퍼(W)를 눌러주면서 흡수하는 등 상기 진동흡수롤(39)을 통해 최상단 실리콘 웨이퍼(W)의 떨림을 방지하게 된다.
이와 더불어, 상기와 같이 피더롤(36)의 이송작용을 통해 최상단 실리콘 웨이퍼(W)가 콘베이어(50) 측으로 이송되게 되면 다음 순서의 실리콘 웨이퍼(W)를 피 더롤(36), 웨이퍼감지센서(37) 및 진동흡수롤(39)과 상호 대응되는 위치로 상승시키기 위해 모터(13) 구동에 따른 볼스크류(14)의 회전이송작용을 통해 침수조(12) 내에 수납된 실리콘 웨이퍼(W)를 단계적으로 상승시키는 역할의 승강조립체(16)를 작동시키게 되는데, 이의 과정에 대해 보다 상세히 설명하면, 컨트롤러 제어를 통한 모터(13) 구동 시 이와 연결된 볼스크류(14) 역시 동일방향으로 회전하게 되고, 상기 볼스크류(14)와 결합된 하부가동판(15)의 경우 상기 볼스크류(14)의 회전에 따른 나사이송작용을 통해 베이스판(11) 저면 측으로 상승하면서 베이스판(11)을 관통한 상태로 하부가동판(15)과 수직승강바(19) 상단의 고정블록(18) 사이에 결합된 가이드봉(17)을 상부로 밀어올림과 동시에 상기 수직승강바(19) 하단의 수용판안착블록(20) 역시 상승하면서 상기 수용판안착블록(20)에 안착되어 있는 웨이퍼수용판(7) 및 상기 웨이퍼수용판(7)에 적층 수용되어 있는 실리콘 웨이퍼(W)를 상승시켜 다음 순서의 실리콘 웨이퍼(W)를 피더롤(36), 웨이퍼감지센서(37) 및 진동흡수롤(39)과 상호 대응되게 위치시키게 되며, 전술한 작동과정 즉, 적층된 실리콘 웨이퍼(W)의 양측면에 물을 분사하여 각기 낱장으로 분리시키는 과정, 낱장으로 분리된 실리콘 웨이퍼(W)를 피더롤(36)의 회전이송작용을 통해 콘베이어(50) 측으로 이송시키는 과정 및 승강조립체(16)를 통해 실리콘 웨이퍼(W)를 상승시키는 과정을 도 5e에 도시한 바와 같이 반복적으로 수행함으로써 침수조(12) 내의 웨이퍼트레이(3)에 수용된 적층상태의 실리콘 웨이퍼(W)가 점차 단계적으로 상승됨과 아울러 상기 피더롤(36)의 회전이송작용을 통해 콘베이어(50) 측으로 이송된 실리콘 웨이퍼(W)의 경우 도 5f에 도시한 바와 같이 콘베이어(50)의 이송작용을 통해 별도의 수납카세트(55)에 층별로 수납되게 된다.
이와 아울러, 상기와 같이 적층된 실리콘 웨이퍼(W)의 양측면에 물을 분사하여 각기 낱장으로 분리시키는 과정, 낱장으로 분리된 실리콘 웨이퍼(W)를 피더롤(36)의 회전이송작용을 통해 콘베이어(50) 측으로 이송시키는 과정 및 승강조립체(16)를 통해 실리콘 웨이퍼(W)를 상승시키는 과정을 반복적으로 수행하여 웨이퍼트레이(3)에 수용된 실리콘 웨이퍼(W)의 낱장 분리 및 별도 수납카세트(55)에 층별 이송 수납이 종료되면 도 5g에 도시한 바와 같이 웨이퍼수용판(7)이 웨이퍼트레이(3)의 상단까지 상승하여 다음 롯트(Lot)의 슬라이스 된 실리콘 웨이퍼(W)를 낱장 분리시키기 위한 준비단계에 있게 되고, 전술한 도 5a서부터 도 5f까지의 작업공정을 연속적으로 시행할 경우 종래와 같이 번거롭고 불편한 실리콘 웨이퍼(W)의 낱장 분리 및 수납카세트(55) 층별 수납방식을 목적한 자동화 공정으로 개선함에 따른 작업속도 및 작업시간의 단축과 아울러 이를 통한 생산성 및 경제성 역시 향상시킬 수 있는 특징적 효과를 갖는다.
이상에서와 같이 상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
도 1은 본 발명의 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치에 대한 결합 단면도.
도 3은 본 발명의 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치 중 웨이퍼 승강 및 분리수단의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치 중 웨이퍼이송수단의 배면사시도.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치의 작동과정을 나타낸 상태도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1. 웨이퍼 낱장 분리장치 3. 웨이퍼트레이
5. 가이드바 7. 웨이퍼수용판
10. 웨이퍼 승강 및 분리수단 11. 베이스판
12. 침수조 13, 34. 모터
14. 볼스크류 15. 하부가동판
16. 승강조립체 17, 49. 가이드봉
18. 고정블록 19. 수직승강바
20. 수용판안착블록 21. 물분사조립체
22. 고정브라켓 25. 길이조절블록
28. 노즐블록 29. 노즐구멍
30. 수조 31. 웨이퍼이송수단
32. 상부가동판 33. 축고정블록
36. 피더롤 37. 웨이퍼감지센서
38. 연결바 39. 진동흡수롤
40. 차단블록 41, 48. 걸림봉
45. 웨이퍼이송승강수단 46. 상판
47. 승강실린더 50. 콘베이어
52. 집수통 55. 수납카세트
W. 실리콘 웨이퍼
Claims (10)
- 순도로 정제된 실리콘액을 회전시키면서 특정방향의 단결정으로 성장시켜 형성된 실리콘 잉곳(Ingot)을 수백 미크론(㎛)의 두께로 슬라이싱(Slicing) 함과 동시에 다량의 적층된 상태로 공급되는 실리콘 웨이퍼를 클리닝(Cleaning)공정으로 이송시키기에 앞서 상기 적층상태의 실리콘 웨이퍼를 낱장으로 자동 분리하여 수납카세트에 각기 층별 수납시키는 장치에 있어서,베이스판 상단에 고정된 침수조 내에서 모터 구동에 따른 볼스크류의 회전이송에 따라 승하강을 이룸과 동시에 수납된 실리콘 웨이퍼의 양측면에 물분사를 통해 각기 낱장으로 분리시키는 웨이퍼 승강 및 분리수단과, 이의 상단에 위치되어 상기 웨이퍼 승강 및 분리수단에 의해 상승과 함께 낱장으로 분리된 실리콘 웨이퍼를 피더롤의 회전이송작용을 통해 콘베이어 측으로 이송시키도록 웨이퍼이송승강수단을 통해 베이스판과 승하강 가능하게 유기적으로 결합된 웨이퍼이송수단을 포함하여 구성되고,상기 웨이퍼이송승강수단은 승강실린더 및 가이드봉으로 구성되되, 상기 승강실린더는 가이드봉을 통해 베이스판과 유기적으로 결합되는 상판 중앙에 관통되게 설치 고정되고, 상기 가이드봉은 가이드부시에 삽입된 상태로 양단이 상판과 베이스판의 각 모서리 사이에 설치 고정된 것을 특징으로 하는 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼 승강 및 분리수단은 베이스판과;상기 베이스판 상단에 설치 고정되는 침수조와;상기 침수조의 양측에 승하강이 가능하도록 설치되며, 모터 구동에 따른 볼스크류의 회전이송작용을 통해 침수조 내에 수납된 실리콘 웨이퍼를 단계적으로 상승시키는 승강조립체와;상기 침수조의 양측벽 모서리부에 서로 대향되게 설치 고정되며, 승강조립체를 통해 상승되는 실리콘 웨이퍼의 양측면에 물을 분사하여 1차 세척과 함께 적층상태의 실리콘 웨이퍼를 각기 낱장으로 분리시키는 물분사조립체와;상기 베이스판 하단에 수직되게 설치 고정되는 모터고정판; 및상기 승강조립체와 결합되는 볼스크류와 연결된 상태로 모터고정판상에 고정 지지되는 구동모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 침수조 내에는 다량으로 슬라이스 된 실리콘 웨이퍼를 적층상태로 침수조 내에 안정되게 수납시키기 위한 웨이퍼트레이 및 그 바닥면에 승강조립체와 연계되어 수납된 실리콘 웨이퍼와 함께 웨이퍼트레이로부터 단계적으로 상승되는 웨이퍼수용판이 더 구비되되,상기 웨이퍼트레이는 바닥면 좌우 양측에 요(凹) 형태의 안착블록홈을 구비함과 동시에 각 측벽 중앙 및 모서리부가 절개 형성되면서 상부가 개방된 일체화 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 승강조립체는 베이스판을 관통한 상태로 침수조의 양측에 승하강이 가능하도록 설치되는 가이드봉 및 가이드부시와;상기 가이드봉과 이웃하게 침수조의 양측내벽에 서로 대향된 상태로 설치되며, 가이드봉 상단과 웨이퍼수용판이 각기 고정 및 안착되도록 상하단에 고정블록 및 수용판안착블록이 결합되는 수직승강바와;상기 가이드봉의 하단에 양단이 고정되고 볼스크류와 중앙이 연결된 상태로 베이스판 하단에 설치되며, 모터 구동에 따른 볼스크류의 회전이송작용을 통해 단계적으로 상승하면서 수직승강바측에 이와 동일한 이송력을 작용시키는 하부가동판으로 구성된 것을 특징으로 하는 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 물분사조립체는 침수조의 양측벽 내외측 모서리부에 서로 이격되게 설치 고정되는 고정브라켓과;상기 고정브라켓의 상단에 길이조절 가능하게 고정되며, 실리콘 웨이퍼의 크기에 맞게 근접 위치되도록 노즐블록의 돌출길이를 조절하기 위한 길이조절블록과;상기 길이조절블록의 일단에 높이조절 가능하게 고정되며, 승강조립체를 통해 상승되는 실리콘 웨이퍼의 양측면에 물을 분사하여 적층상태의 실리콘 웨이퍼를 각기 낱장으로 분리시키는 노즐블록과;상기 노즐블록의 후면과 연결관을 통해 연결 설치되며, 펌프 구동에 의해 노 즐블록 측으로 공급되기 위한 물이 저장된 수조로 구성된 것을 특징으로 하는 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 길이조절블록 및 노즐블록의 각 일측면에는 실리콘 웨이퍼의 크기를 비롯하여 두께 및 적층높이에 맞게 노즐블록의 돌출길이 및 높이를 조절하기 위한 장공형태의 길이조절홈 및 높이조절홈이 각각 관통 형성된 것을 특징으로 하는 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼이송수단은 양측면에 승강바관통홀을 구비함과 동시에 웨이퍼이송승강수단의 가이드봉에 각 모서리가 승하강 가능하게 관통 설치되는 상부가동판과;상기 상부가동판의 하단에 축고정블록을 통해 양단이 고정된 축상에 삽입 고정되며, 모터 구동과 동일방향으로 회전하면서 웨이퍼 승강 및 분리수단에 의해 침수조로부터 단계적 상승과 함께 낱장으로 분리된 실리콘 웨이퍼를 콘베이어 측으로 이송시키는 복수의 피더롤과;상기 피더롤의 후방(後方)에 상부가동판을 관통한 상태로 설치되며, 웨이퍼 승강 및 분리수단에 의해 단계적으로 상승되는 실리콘 웨이퍼를 감지하여 모터 및 피더롤의 회전이 이루어지도록 하는 복수의 웨이퍼감지센서와;상기 웨이퍼감지센서의 후방(後方)에 축고정블록을 통해 양단이 고정된 축상에 삽입 고정되며, 웨이퍼 승강 및 분리수단에 의해 단계적 상승과 함께 낱장으로 분리된 최상단 실리콘 웨이퍼의 떨림을 잡아주기 위한 복수의 진동흡수롤과;상기 피더롤의 전방(前方) 및 진동흡수롤의 후방(後方)에 설치 고정되며, 외부로부터 피더롤이나 진동흡수롤 측으로 먼지나 오염물질의 유입을 차단함과 동시에 물분사를 통한 실리콘 웨이퍼의 낱장 분리작업시나 피더롤의 회전에 의한 실리콘 웨이퍼의 이송작업시 물의 비산을 방지하기 위한 차단블록으로 구성된 것을 특징으로 하는 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 복수의 웨이퍼감지센서 상단에는 웨이퍼 승강 및 분리수단에 의해 침수조로부터 단계적으로 상승되는 실리콘 웨이퍼의 감지시 복수의 웨이퍼감지센서가 동시에 상승 동작되도록 하기 위한 연결바가 설치 고정되고,상기 상판 중앙에 관통되게 설치된 승강실린더의 길이가변을 통해 상부가동판을 승하강시키기 위한 수단으로서 상기 승강실린더의 하단과 걸림작용에 의한 결착이 이루어질 수 있도록 상기 상부가동판 상단 중앙에 걸림턱을 갖는 걸림봉이 설치 고정된 것을 특징으로 하는 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 콘베이어의 하단에는 모터 구동과 함께 피더롤이 회전하면서 웨이퍼 승강 및 분리수단에 의해 침수조로부터 단계적 상승과 함께 낱장으로 분리된 실리콘 웨이퍼를 콘베이어 측으로 이송시 물분사에 따른 실리콘 웨이퍼와 함께 표면에 묻어있는 분사된 물이 바닥으로 낙하하는 것을 방지하기 위한 집수통이 더 구비된 것을 특징으로 하는 솔라 셀 웨이퍼 낱장 분리장치.
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