KR101541864B1 - 솔라 웨이퍼의 카세트 로딩장치 - Google Patents

솔라 웨이퍼의 카세트 로딩장치 Download PDF

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정찬수
한윤호
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창성 주식회사
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Abstract

본 발명은 태양전지의 제조공정에서 솔라 웨이퍼가 수납된 카세트를 크리닝 공정으로 투입하는 로딩장치에 관한 기술로서, 솔라 웨이퍼의 안정성이 우수하고, 카세트가 정위치로 정렬 및 배치됨에 따라 로딩장치의 오동작을 방지하는 한편 카세트의 로딩시간을 단축하므로 공정수율과 생산성을 높이는 솔라 웨이퍼의 카세트 로딩장치에 관한 기술이다.
이러한 본 발명의 주요 구성은 일정한 간격을 유지하고, 길이 방향으로 나란히 설치되는 한편 다수의 프레임이 결합 설치된 하우징; 상기 하우징의 내부에 길이 방향으로 나란히 설치되고, 양측부에 설치된 구동휠과 회전휠에 감겨져 설치되는 한편 적재된 카세트를 이송하는 컨베이어; 상기 하우징에 설치되고, 구동휠을 회전시키는 구동모터; 상기 하우징의 일측 상부에 설치되고, 컨베이어를 타고 이송되는 카세트를 정위치에 배치하는 스토퍼; 및 상기 하우징의 프레임에 설치되고, 정위치에 배치된 카세트를 상부로 들어올려 상승시키는 승강유닛;을 포함하여 구현된다.

Description

솔라 웨이퍼의 카세트 로딩장치 {The cassette loading device for solar wafers}
본 발명은 태양전지의 제조공정에서 솔라 웨이퍼가 수납된 카세트를 크리닝 공정으로 투입하는 로딩장치에 관한 기술로서, 보다 상세하게 설명하면 다수의 솔라 웨이퍼가 수납된 카세트가 컨베이어를 타고 이송되고, 스토퍼가 이송되는 카세트를 정위치에 배치하는 한편 승강유닛이 정위치에 배치된 카세트를 상승시켜 크리닝 공정으로 로딩함으로써, 솔라 웨이퍼의 안정성이 우수하고, 카세트가 정위치로 정렬 및 배치됨에 따라 로딩장치의 오동작을 방지하는 한편 카세트의 로딩시간을 단축하므로 공정수율과 생산성을 높이는 솔라 웨이퍼의 카세트 로딩장치에 관한 기술이다.
일반적으로 석유나 석탄과 같은 화석 에너지 자원의 고갈이 예측되고, 환경오염이 대두되면서 이를 대체할 수 있는 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있으며, 그 중에서도 태양 에너지 자원은 무한히 이용할 수 있고, 환경오염에 대한 문제가 없으므로, 많은 연구가 진행되고 있다.
이러한 태양 에너지를 이용하여 발전하는 방법에는 태양빛을 열로 받아들여 발전하는 태양열 발전과, 반도체의 성질을 이용하여 태양광(photons) 에너지를 전기로 변환하는 태양광 발전으로 구분할 수 있으며, 보통 태양전지(solar cells)라고 하면 태양광 전지를 의미한다.
태양전지의 종류는 실리콘 반도체를 재료로 사용하는 것과, 화합물 반도체를 재료로 사용하는 것으로 크게 구분되고, 실리콘 반도체의 경우, 결정계와 비결정계로 분류되며, 물론 이같은 분류 외에 더욱 다양하다 할 수 있다. 태양전지의 기술 개발에 관해서는 변환효율의 향상이나 가격조정 등이 중요한 과제이며, 실리콘 및 화합물 반도체 태양전지 또한 변환효율을 높이고, 가격을 낮출 수 있는 박막 태양전지의 개발에 집중하고 있다.
최근 실리콘 반도체를 재료로 사용하는 태양전지는 솔라 웨이퍼(solar wafer)를 세정 - 증착 - 식각 등의 다양한 공정을 거쳐 제조되며, 이에 따라 솔라 웨이퍼를 다양한 공정으로 이동시켜 옮겨야 하는데, 이러한 경우 다수의 솔라 웨이퍼를 카세트에 수납하여 이송하고 있다.
또한 태양전지의 제조공정에서 솔라 웨이퍼는 미세 잔극이나 결함이 존재하므로 이를 없애고, 솔라 웨이퍼의 반사율을 감소시키기 위해 텍스쳐링(texturing) 공정을 거치며, 텍스쳐링 공정을 거친 솔라 웨이퍼는 표면의 산화막과 각종 이물질을 제거하는 크리닝 공정을 거친다.
크리닝 공정은 솔라 웨이퍼가 수납된 카세트를 세정액이 수용된 다수의 배스(bath)에 순차적으로 담가 표면의 산화막과 각종 이물질을 제거하는 세정공정과, 솔라 웨이퍼에 묻은 세정액이나 물기를 탈수 및 건조하는 건조공정으로 실시되며, 솔라 웨이퍼가 수납된 카세트는 로딩장치를 통해 크리닝 공정으로 투입된 다음, 로봇을 통하여 순차적인 공정으로 이송된다.
종래 솔라 웨이퍼가 수납된 카세트의 로딩장치는 카세트에 흔들림이 발생하여 솔라 웨이퍼의 안정성이 저하되고, 카세트가 정위치로 투입되지 못하므로 오동작이 자주 발생하는 한편 로딩시간이 지연됨에 따라 생산성이 떨어질 뿐만 아니라 제조비용이 상승하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1014746호. 대한민국 등록특허 제10-1014747호. 대한민국 등록특허 제10-1027050호. 대한민국 등록특허 제10-1131602호.
본 발명은 종래 솔라 웨이퍼가 수납된 카세트의 로딩장치에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 솔라 웨이퍼의 안정성이 우수하고, 카세트가 정위치로 정렬 및 배치됨에 따라 로딩장치의 오동작을 방지하는 한편 카세트의 로딩시간을 단축하므로 공정수율과 생산성을 높이는 솔라 웨이퍼의 카세트 로딩장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 실시예는 컨베이어를 타고 이송되는 카세트를 스토퍼가 정위치로 정렬 및 배치하는 한편 승강유닛이 정위치에 배치된 카세트를 상승시켜 크리닝 공정으로 로딩함에 따라 로딩장치의 오동작을 방지하는 한편 카세트의 로딩시간을 단축하는 솔라 웨이퍼의 카세트 로딩장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,
일정한 간격을 유지하고, 길이 방향으로 나란히 설치되는 한편 다수의 프레임이 결합 설치된 하우징; 상기 하우징의 내부에 길이 방향으로 나란히 설치되고, 양측부에 설치된 구동휠과 회전휠에 감겨져 설치되는 한편 적재된 카세트를 이송하는 컨베이어; 상기 하우징에 설치되고, 구동휠을 회전시키는 구동모터; 상기 하우징의 일측 상부에 설치되고, 컨베이어를 타고 이송되는 카세트를 정위치에 배치하는 스토퍼; 및 상기 하우징의 프레임에 설치되고, 정위치에 배치된 카세트를 상부로 들어올려 상승시키는 승강유닛;을 포함하여 구현된다.
또한 본 발명의 실시예로서, 스토퍼는 실린더가 브라켓으로 하우징의 상부에 고정 설치되고, 피스톤로드의 단부에 베어링으로 회전가능케 스톱롤러가 설치된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시예로서, 승강유닛은 하우징의 프레임에 수직상으로 설치된 실린더; 상기 실린더의 피스톤로드에 설치되고, 하우징의 폭방향으로 배치된 승강패널; 및 상기 승강패널에 일정한 간격으로 설치되고, 카세트의 클램핑바를 들어올려 상승시키는 승강홀더;로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예는 컨베이어를 타고 이송되는 카세트를 스토퍼가 정위치로 정렬 및 배치하는 한편 승강유닛이 정위치에 배치된 카세트를 상승시켜 크리닝 공정으로 로딩함으로써, 로딩장치의 오동작을 방지하는 한편 카세트의 로딩시간을 단축하는 효과가 있다.
아울러, 본 발명의 실시예는 다수의 솔라 웨이퍼가 수납된 카세트가 컨베이어를 타고 이송되므로 솔라 웨이퍼의 안정성이 우수하고, 스토퍼가 카세트를 정위치로 정렬 및 배치함에 따라 로딩장치의 오동작을 방지하는 한편 카세트의 로딩시간을 단축하여 공정수율과 생산성을 높이는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에서 솔라 웨이퍼의 크리닝 공정을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에서 로딩장치를 나타낸 정단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에서 로딩장치를 나타낸 측면도.
도 4는 본 발명에서 카세트의 로딩상태를 나타낸 정단면도.
도 5는 본 발명에서 카세트의 로딩상태를 나타낸 측면도.
도 6은 본 발명에서 카세트의 로딩상태를 나타낸 평면도.
도 7은 본 발명에서 스토퍼의 설치상태를 나타낸 요부 측면도.
도 8은 본 발명에서 스토퍼의 작동상태를 나타낸 요부 측면도.
도 9는 본 발명에서 셔터의 작동상태를 나타낸 요부 정단면도.
도 10은 본 발명에서 승강유닛의 작동상태를 나타낸 요부 정단면도.
도 11은 본 발명에서 승강유닛의 작동상태를 나타낸 요부 측면도.
도 12는 본 발명에서 스토퍼의 설치상태를 나타낸 요부 측면도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 주요 구성을 살펴보면, 일정한 간격을 유지하고, 길이 방향으로 나란히 설치되는 한편 다수의 프레임(11)이 결합 설치된 하우징(10); 상기 하우징(10)의 내부에 길이 방향으로 나란히 설치되고, 양측부에 설치된 구동휠(21)과 회전휠(22)에 감겨져 설치되는 한편 적재된 카세트(100)를 이송하는 컨베이어(20); 상기 하우징(10)에 설치되고, 구동휠(21)을 회전시키는 구동모터(30); 상기 하우징(10)의 일측 상부에 설치되고, 컨베이어(20)를 타고 이송되는 카세트(100)를 정위치에 배치하는 스토퍼(40); 및 상기 하우징(10)의 프레임(11)에 설치되고, 정위치에 배치된 카세트(100)를 상부로 들어올려 상승시키는 승강유닛(50);을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 실시예에서 카세트 로딩장치는 도면에서 도 1과 같이, 솔라 웨이퍼의 크리닝 공정에서 크린롬(200)의 한쪽에 배치되고, 적재된 카세트(100)를 이송하여 크린롬(200)의 내부로 투입하며, 투입된 카세트(100)는 로봇(300)을 통해 다수의 배스(400)에 순차적으로 이송되어 세정과 탈수 및 건조 등의 크리닝 공정이 수행된다.
상기 실시예의 주요 구성에서 하우징(10)은 컨베이어(20)ㆍ구동모터(30)ㆍ스토퍼(40)ㆍ승강유닛(50) 등이 설치되는 구조물로서, 상기 하우징(10)은 도면에서 도 1 내지 도 3과 같이, 소정의 길이와 폭을 갖도록 일정한 간격을 유지하고, 길이 방향으로 나란히 설치되며, 내부공간의 하부에 다수의 프레임(11)이 가로질러 결합 설치된다.
상기 하우징(10)의 상단부에는 일정한 간격으로 다수의 가이드롤러(12)가 설치되는 한편 일정한 간격으로 다수의 감지센서(13)가 설치되며, 여기서 가이드롤러(12)는 베어링에 의해 자유롭게 회전하여 이송되는 카세트(100)에 인접하므로 카세트(100)가 이송되면서 정위치로 정렬되고, 감지센서(13)는 컨베이어(20)를 타고 이송되는 카세트(100)를 감지하여 카세트(100)의 위치와 이송 유ㆍ무를 컨트롤러로 신호하게 된다.
이러한 하우징(10)은 크린롬(200)을 구성하는 프레임의 일측에 고정 설치될 수 있으며, 다수의 프레임(11)에 의해 일정한 간격을 유지하여 설치되는 한편 소정의 폭을 갖도록 길이 방향으로 나란히 설치된다.
또한 상기 실시예의 주요 구성에서 컨베이어(20)는 로봇을 통해 적재되는 카세트(100)를 크린롬(200)의 내부로 이송하는 기능으로서, 상기 컨베이어(20)는 도면에서 도 2 내지 도 5와 같이, 하우징(10)의 전방과 후방 내측부에 각각 인접하도록 길이 방향으로 나란히 배치된다.
상기 컨베이어(20)는 하우징(10)의 양측부에 각각 구동휠(21)과 회전휠(22)이 배치되고, 상기 구동휠(21)과 회전휠(22)은 각각 샤프트(23)에 끼워져 결합되며, 하우징(10)의 전방과 후방 내측부에 각각 인접하도록 배치되는 한편 구동휠(21)과 회전휠(22)에 컨베이어(20)가 감겨져 설치된다.
한편 컨베이어(20)는 하우징(10)의 전방과 후방 내측부에 일정한 간격으로 설치된 다수의 가이드휠(24)에 지지되어 처짐을 방지하고, 카세트(100)의 하중을 지지하게 된다.
따라서, 컨베이어(20)는 구동휠(21)과 회전휠(22)이 회전 작동하여 구동함으로써, 상부에 적재된 카세트(100)를 크린롬(200)의 내부로 이송하며, 하우징(10)의 전방과 후방 내측부에 나란히 위치한 한쌍의 컨베이어(20)에 카세트(100)의 양측 플레이트가 놓여 이송된다.
또한 상기 실시예의 주요 구성에서 구동모터(30)는 컨베이어(20)를 구동시키는 기능으로서, 상기 구동모터(30)는 도면에서 도 5 및 도 6과 같이, 컨베이어(20)의 구동휠(21)이 위치한 하우징(10)의 외측부에 고정 설치되며, 구동모터(30)의 구동축과 샤프트(23)에 커플링(31)이 결합 설치되어 구동모터(30)의 회전력이 샤프트(23)로 전달된다.
따라서, 구동모터(30)가 작동하면 커플링(31)을 통해 샤프트(23)로 회전력이 전달되어 구동휠(21)이 회전 작동함으로써, 컨베이어(20)가 한쪽 방향으로 구동하여 카세트(100)를 크린롬(200)의 내부로 이송한다.
또한 상기 실시예의 주요 구성에서 스토퍼(40)는 컨베이어(20)를 타고 이송되는 카세트(100)를 정위치에 배치하는 기능으로서, 상기 스토퍼(40)는 도면에서 도 6 내지 도 8과 같이, 카세트(100)의 이송 방향 쪽에서 하우징(10)의 전방과 후방 상부에 고정 설치되고, 컨베이어(20)를 타고 이송되는 카세트(100)를 정지시켜 정위치에 배치한다.
상기에서 스토퍼(40)는 길이 방향으로 나란히 설치된 하우징(10)의 전방과 후방 상부에 한쌍으로 설치되며, 도면에서 도 12와 같이, 유압 또는 공압으로 작동하는 실린더(41)가 브라켓(45)으로 하우징(10)의 상부에 고정 설치되고, 피스톤로드(42)의 단부에 베어링(44)으로 회전가능케 스톱롤러(43)가 설치된다.
상기 스토퍼(40)는 감시센서(13)와 컨트롤러의 신호로 구동하며, 실린더(41)의 구동으로 피스톤로드(42)가 하우징(10)의 내측 방향으로 작동하면, 스톱롤러(43)가 컨베이어(20)를 타고 이송하는 카세트(100)의 양측 플레이트를 가로막아 카세트(100)를 정지시켜 먼저 이송된 카세트(100)와의 거리를 맞추어 정위치에 배치한다.
한편 스토퍼(40)를 통과하여 먼저 이송된 카세트(100)는 하우징(10)의 단부에 설치된 또다른 스토퍼에 의해 정지된 상태를 유지하고, 상기 스토퍼에 의해 정지된 카세트(100)는 컨베이어(20) 위에서 미끄러지며 정지된 상태를 유지한다.
또한 상기 실시예의 주요 구성에서 승강유닛(50)은 정위치에 배치된 카세트(100)를 상부로 들어올려 상승시키는 기능으로서, 상기 승강유닛(50)은 도면에서 도 8 내지 도 11과 같이, 하우징(10)의 프레임(11)에 수직상으로 결합 설치된 실린더(51); 상기 실린더(51)의 피스톤로드(52)에 설치되고, 하우징(10)의 폭방향으로 배치된 승강패널(53); 및 상기 승강패널(53)에 일정한 간격으로 설치되고, 카세트(100)의 클램핑바(110)를 들어올려 상승시키는 승강홀더(54);로 구성된다.
상기에서 승강유닛(50)은 2개의 카세트(100)를 로봇(300)이 하나의 세트로 이송하여 크리닝 공정을 실시할 수 있도록 한쌍으로 구성되며, 유압 또는 공압으로 작동하는 실린더(51)가 프레임(11)에 수직상으로 결합 설치되고, 상기 실린더(51)의 피스톤로드(52)에 하우징(10)의 폭방향으로 승강패널(53)이 설치되는 한편 승강패널(53)의 상부에 일정한 간격으로 다수개의 승강홀더(54)가 설치된다.
상기 승강홀더(54)는 카세트(100)에서 다수의 솔라 웨이퍼(120)가 수납 지지되는 클램핑바(110)를 아래에서 받칠 수 있도록 클램핑바(110)의 폭보다 넓게 구성되고, 일정한 간격을 유지함이 바람직하다.
승강유닛(50)은 스토퍼(40)를 통해 2개의 카세트(100)가 정위치에 배치되면, 구동모터(30)와 컨베이어(20)가 정지하는 동시에 실린더(51)의 구동으로 승강패널(53) 및 승강홀더(54)가 상승 작동하여 2개의 카세트(100)를 들어올려 소정위치로 상승시키며, 이때 로봇(300)이 작동하여 상승된 2개의 카세트(100)를 척킹해 크리닝 공정으로 이송하게 된다.
또한 본 발명의 실시예는 하우징(10)의 상부에 위치하도록 셔터(60)가 설치되는 것으로서, 상기 셔터(60)는 도면에서 도 2 내지 도 4와 같이, 유압 또는 공압으로 작동하는 실린더(61)가 브라켓(63)에 수직상으로 설치되고, 피스톤로드(62)의 단부에 하우징(10)의 폭방향으로 구성된 셔터(60)가 설치된다.
상기에서 셔터(60)는 크린롬(200)을 밀폐하기 위한 수단으로서, 실린더(61)가 설치된 브라켓(63)은 크린롬(200)을 구성하는 프레임에 부착됨이 바람직하고, 상기 셔터(60)는 컨베이어(20)의 구동으로 카세트(100)가 이송되면, 카세트(100)의 상부로 상승 작동하여 열리고, 컨베이어(20)가 정지하면, 하강 작동하여 컨베이어(20)에 근접하도록 닫히게 된다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예는 다수의 솔라 웨이퍼가 수납된 카세트가 컨베이어를 타고 이송되므로 카세트의 유동과 흔들림을 방지하여 솔라 웨이퍼의 안정성이 확보되고, 스토퍼가 카세트를 정위치로 정렬 및 배치함에 따라 로딩장치의 오동작을 방지하는 한편 카세트의 로딩시간을 단축하게 된다.
또한 본 발명의 실시예는 한쌍으로 구성된 승강유닛이 2개의 카세트를 동시에 상승시키고, 상승된 2개의 카세트를 로봇이 하나의 세트로 이송하여 크리닝 공정을 실시함으로써, 카세트의 로딩시간을 단축함에 따라 공정수율과 생산성을 높이게 된다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명 하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
10: 하우징 11: 프레임
12: 가이드롤러 13: 감지센서
20: 컨베이어 21: 구동휠
22: 회전휠 23: 샤프트
24: 가이드휠 30: 구동모터
31: 커플링 40: 스토퍼
41: 실린더 43: 스톱롤러
44: 베어링 50: 승강유닛
51: 실린더 53: 승강바
54: 승강홀더 60: 셔터
61: 실린더 100: 카세트
110: 클램핑바 120: 솔라 웨이퍼

Claims (5)

  1. 일정한 간격을 유지하고, 길이 방향으로 나란히 설치되는 한편 다수의 프레임(11)이 결합 설치된 하우징(10); 상기 하우징(10)의 내부에 길이 방향으로 나란히 설치되고, 양측부에 설치된 구동휠(21)과 회전휠(22)에 감겨져 설치되는 한편 적재된 카세트(100)를 이송하는 컨베이어(20); 상기 하우징(10)에 설치되고, 구동휠(21)을 회전시키는 구동모터(30); 상기 하우징(10)의 일측 상부에 설치되고, 컨베이어(20)를 타고 이송되는 카세트(100)를 정위치에 배치하는 스토퍼(40); 및 상기 하우징(10)의 프레임(11)에 설치되고, 정위치에 배치된 카세트(100)를 상부로 들어올려 상승시키는 승강유닛(50);을 포함하며,
    상기 스토퍼(40)는 실린더(41)가 브라켓(45)으로 하우징(10)의 상부에 고정 설치되고, 피스톤로드(42)의 단부에 베어링(44)으로 회전가능케 스톱롤러(43)가 설치된 것을 특징으로 하는 솔라 웨이퍼의 카세트 로딩장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    승강유닛(50)은,
    하우징(10)의 프레임(11)에 수직상으로 설치된 실린더(51);
    상기 실린더(51)의 피스톤로드(52)에 설치되고, 하우징(10)의 폭방향으로 배치된 승강패널(53); 및
    상기 승강패널(53)에 일정한 간격으로 설치되고, 카세트(100)의 클램핑바(110)를 들어올려 상승시키는 승강홀더(54);로 구성된 것을 특징으로 하는 솔라 웨이퍼의 카세트 로딩장치.
  4. 제1항에 있어서,
    하우징(10)은,
    상단부에 일정한 간격으로 다수의 가이드롤러(12)가 설치되는 한편 일정한 간격으로 다수의 감지센서(13)가 설치된 것을 특징으로 하는 솔라 웨이퍼의 카세트 로딩장치.
  5. 제1항에 있어서,
    컨베이어(20)는,
    하우징(10)의 양측부에 각각 구동휠(21)과 회전휠(22)이 배치되고, 상기 구동휠(21)과 회전휠(22)은 각각 샤프트(23)에 끼워져 결합되며, 하우징(10)의 전방과 후방 내측부에 각각 인접하도록 배치되는 한편 구동휠(21)과 회전휠(22)에 컨베이어(20)가 감겨져 설치된 것을 특징으로 하는 솔라 웨이퍼의 카세트 로딩장치.
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KR100237327B1 (ko) * 1996-10-24 2000-01-15 김규현 솔더볼 범핑장비의 로딩장치

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