KR101908885B1 - 3차원 곡률형상을 갖는 솔라 웨이퍼의 제조장치 - Google Patents

3차원 곡률형상을 갖는 솔라 웨이퍼의 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3차원 곡률형상을 갖는 솔라 웨이퍼의 제조장치에 관한 것으로, 하우징(100)과,
상기 하우징(100) 내부에서 회전하는 한 쌍의 메인롤러(20)(20')와,
상기 한 쌍의 메인롤러(20)(20')를 경유하되, 일단은 하우징(100) 내부에 설치된 제1보빈(10)에 권취되고, 타단은 제2보빈(10')에 권치되는 다이아몬드 와이어(W)와,
상기 한 쌍의 메인롤러(20)(20')의 상부에 설치되며 잉곳(I) 장착된 헤드(30)
로 이루어지되,
상기 헤드(30)가 하강하여 한 쌍의 메일롤러(20)(20') 사이로 잉곳(I)을 삽입시키며, 상기 잉곳(I)은 한 쌍의 메인롤러(20)(20')를 경유하는 다이아몬드 와이어(W)에 의해 절단되는 것으로,
본 발명은 잉곳을 절단하여 솔라 웨이퍼를 제조함에 있어 웨이퍼의 양면에 일정한 피치와 산이 형성시킬 수 있게 다이아몬드 와이어가 권취되어 정, 역회전하는 한 쌍의 메인롤러와 잉곳이 접착된 헤드가 Z축의 하강작동과 A축의 전후이송작동을 프로그램으로 동기화시켜 구현시킴으로 태양광의 집광효율을 향상시키고 잉곳으로 양면이 곡률을 갖는 솔라 웨이퍼의 절단, 제조하는 시간을 4-9시간으로 단축시켜 생산성을 향상시키며 다이아몬드 와이어의 정, 역구동, 이송 및 장력조절장치에 의하여 웨이퍼의 불량률을 최소화하고 다이아몬드 와이어의 단선을 최소화하여 작업의 연속성을 향상시킬 수 있는 등의 현저한 효과가 있다.

Description

3차원 곡률형상을 갖는 솔라 웨이퍼의 제조장치{Manufacturing apparatus for a solar wafer having a three-dimensional curvature shape}
본 발명은 3차원 곡률형상을 갖는 솔라 웨이퍼의 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잉곳(Ingot)을 절단하여 태양전지 웨이퍼(Wafer)를 제조시에 웨이퍼의 양면에 곡률이 형성되게 하며, 2개의 보빈, 트레버스롤러, 댄서롤러, 가이드롤러, 스핀들 가이드롤러 및 메인롤러로 구성되는 다이아몬드 와이어의 정, 역구동, 이송 및 장력조절장치를 구비하고 상기 다이아몬드 와이어가 순차적으로 권취된 메인롤러의 사이로 잉곳을 장착한 헤드가 A축(전, 후방향)으로 전후 이동하면서 Z축(하강 및 상승)으로 하강작동시에 메인롤러의 회전작동을 프로그램으로 동기화시키며 상기 헤드의 A축, Z축과 메인롤러는 각각의 가속, 감속, 정속구간을 가지되 항상 정지구간에서 일정하게 멈춤작동을 동시에 수행하여 솔라 웨이퍼의 곡률형상을 가공할 수 있는 3차원 곡률형상을 갖는 솔라 웨이퍼의 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지 웨이퍼를 제작하는 공정은 크게 잉곳 생산공정,웨이퍼 절단공정,셀 공정 및 모듈 공정으로 구분되며 상기 공정에서 가장 핵심적인 공정은 웨이퍼의 절단공정(평판,곡률형상)으로 대부분 외국(스위스,일본)의 절삭장비에 의존하여 가공하고 있는 실정이다.
상기 잉곳으로 웨이퍼를 절단하는 공정은 대부분 슬러리 방식으로 웨이퍼를 절단하고 있으나 점차 다이아몬드 와이어를 이용하여 절단하는 멀티 와이어 쏘(Multi Wire Saw)가 이용되고 있고 기존 웨이퍼의 두께는 0.18-0.20mm의 평판 웨이퍼가 제조되고 있으나 평판 웨이퍼의 태양광 흡수율은 20% 미만으로 흡수율의 한계가 있어 웨이퍼의 집열효율(태양광의 흡수율)을 향상시키기 위하여 웨이퍼를 3D-웨이퍼(양면에 곡률을 형성하는 방식)가 요구되고 있다.
종래의 웨이퍼 제조장치의 선행기술로는 공개특허공보 제10-2016-0122795호(실리콘 웨이퍼의 제조방법 및 실리콘 웨이퍼)와 등록특허공보 제10-1056939호(텍스쳐링 효과를 가지는 와이어 소오 머신)이 제시되었다.
상기 첫 번째 공개특허는 와이어가 나선 형상으로 감겨진 복수의 메인 롤러를 회전시킴으로써 상기 와이어를 메인 롤러의 축 방향과 대략 직교하는 방향으로 주행시키는 와이어 주행 공정과, 상기 와이어에 잉곳을 눌러댐으로써 잉곳을 절단하여 외연부에 대하여 중앙부가 일방향으로 오목한 돔 형상으로 휜 복수의 실리콘 웨이퍼를 제조하는 절단 공정을 행하는 구조이다.
상기 두 번째 등록특허는 지지판이 상하방으로 진동하도록 구성되고 지지판의 상하방 진동이 가능하도록 지지판의 하부에 연결된 인장스프링과 인장스프링의 하단에 연결되는 하판과 지지판과 하판 사이에 개재되는 캠축과 캠축에 연결되어 회전력을 전달하도록 지지판과 하판 사이에 개재되는 모터가 구성되고 모터는 상면과 하면에 압축스프링을 연결하여 지지판과 하판에 연결되어 구성되는 구조이다.
상기 첫 번째 공개특허는 물결 형상의 와이어를 이용하여 메인 롤러를 회전시키고 여기에 잉곳을 하강시켜 절단하는 작업으로 외연부에 대하여 중앙부가 일방향으로 오목한 돔 형상으로 휜 복수의 실리콘 웨이퍼를 제조하는 방법으로 잉곳을 물결 형상의 와이어로 평판 웨이퍼로 제조하거나 일방향 또는 타방향으로 활처럼 휜 웨이퍼를 제조할 수 있게 구성된 방법과 웨이퍼로서 잉곳이 절단되는 양면이 모두 일정한 피치와 산(높이)으로 구성되는 양면의 곡률형상을 갖는 웨이퍼를 제조할 수 없는 문제가 있는 방법인것이다.
상기 두 번째 등록특허는 와이어가 회전하는 절삭부 상에 진동 가능한 지지판과 잉곳이 접착된 하판 사이에 캠축과 인장스프링을 연결하고 모터에 의해 캠축을 회전시키면서 이송부에 의해 잉곳을 하방으로 이송시켜 잉곳의 절단되는 면에 텍스쳐링 효과를 갖는 와이어 소오 머신이나 그 구조상의 문제 즉,잉곳이 장착된 하판이 이송부의 작동으로 하강하고 이와 동시에 캠축이 작동하면 하부 절삭부의 와이어에 하강력이 이중으로 강하게 작용하여 와이어가 단선이 될 수 있고 상기한 진동과 하강작동으로 텍스쳐링 효과가 나타날 수 없으며 상기의 구조로는 잉곳의 절단면에 일정한 곡률이 형성되는 웨이퍼를 제조할 수 없는 문제점이 있었다.
또 다른 종래기술로서 등록특허공보 등록번호 제10-0892108호의 곡선형상의 태양전지용 실리콘웨이퍼 및 그 제조방법에 의하면, 태양전지에 설치되어 태양빛의 흡수력을 증가시킬 수 있도록 곡선형상으로 형성되는 돌출부(11)와 상기 돌출부(11)와 일체형으로 형성되며 태양빛을 흡수하는 지지부(12)로 이루어지되, 상기 돌출부(11)와 지지부(12)는 다수개로 이루어진 것에 특징이 있는 곡선형상의 태양전지용 실리콘웨이퍼이 공개되어 있다,
그러나 상기와 같은 종래기술은 유체 내에 위치되며 외측으로 다이아몬드가 형성된 와이어쏘우를 회전시키고 상기 와이어쏘우의 하측이나 상측으로 실리콘을 위치시킨 후, 상기 실리콘을 상측이나 하측으로 이동시킴과 동시에 돌출부와 지지부를 형성하도록 실리콘을 전, 후나 좌, 우로 이동시키면서 상기 돌출부와 지지부를 형성하는 실리콘웨이퍼제작단계로 이루어지는 것으로, 가공장치가 가공물에 이동함으로써, 솔라 웨이퍼의 불량률이 높고, 다이아몬드 와이어의 단선도 많이 발생하고, 작업의 연속성을 향상시킬 수 없어 작업시간이 오래 걸리는 단점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 잉곳을 절단하여 솔라 웨이퍼를 제조함에 있어 웨이퍼의 양면에 일정한 피치와 산이 형성시킬 수 있게 다이아몬드 와이어가 권취되어 정, 역회전하는 한 쌍의 메인롤러와 잉곳이 접착된 헤드가 Z축의 하강작동과 A축의 전후이송작동을 프로그램으로 동기화시켜 구현시킴으로 태양광의 집광효율(태양광의 흡수율)을 향상시키고 잉곳으로 양면이 곡률을 갖는 솔라 웨이퍼의 절단, 제조하는 시간을 4-9시간으로 단축시켜 생산성을 향상시키며 다이아몬드 와이어의 정, 역구동, 이송 및 장력조절장치에 의하여 웨이퍼의 불량률을 최소화하고 다이아몬드 와이어의 단선을 최소화하여 작업의 연속성을 향상시킬 수 있는 3차원 곡률형상을 갖는 솔라 웨이퍼의 제조장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 3차원 곡률형상을 갖는 솔라 웨이퍼의 제조장치에 관한 것으로, 하우징(100)과,
상기 하우징(100) 내부에서 회전하는 한 쌍의 메인롤러(20)(20')와,
상기 한 쌍의 메인롤러(20)(20')를 경유하되, 일단은 하우징(100) 내부에 설치된 제1보빈(10)에 권취되고, 타단은 제2보빈(10')에 권치되는 다이아몬드 와이어(W)와,
상기 한 쌍의 메인롤러(20)(20')의 상부에 설치되며 잉곳(I) 장착된 헤드(30)
로 이루어지되,
상기 헤드(30)가 하강하여 한 쌍의 메일롤러(20)(20') 사이로 잉곳(I)을 삽입시키며, 상기 잉곳(I)은 한 쌍의 메인롤러(20)(20')를 경유하는 다이아몬드 와이어(W)에 의해 절단되는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 잉곳을 절단하여 솔라 웨이퍼를 제조함에 있어 웨이퍼의 양면에 일정한 피치와 산이 형성시킬 수 있게 다이아몬드 와이어가 권취되어 정, 역회전하는 한 쌍의 메인롤러와 잉곳이 접착된 헤드가 Z축의 하강작동과 A축의 전후이송작동을 프로그램으로 동기화시켜 구현시킴으로 태양광의 집광효율을 향상시키고 잉곳으로 양면이 곡률을 갖는 솔라 웨이퍼의 절단, 제조하는 시간을 4-9시간으로 단축시켜 생산성을 향상시키며 다이아몬드 와이어의 정, 역구동, 이송 및 장력조절장치에 의하여 웨이퍼의 불량률을 최소화하고 다이아몬드 와이어의 단선을 최소화하여 작업의 연속성을 향상시킬 수 있는 등의 현저한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 전체구조를 도시한 정면구조 개략도
도 2는 본 발명의 전체구조를 도시한 평면구조 개략도
도 3은 본 발명 헤드의 정면 확대구조도
도 4는 본 발명 헤드의 측면 확대구조도
도 5는 본 발명의 개략적인 전체구조의 사시도
도 6은 본 발명 메인롤러와 헤드의 작동구조 설명도
도 7은 본 발명 메인롤러의 상세구조도
도 8은 본 발명에 의해 메인롤러와 헤드의 절단구조 설명도
도 9는 본 발명의 헤드부가 메인롤러의 상부에 위치한 상태를 나타낸 사진
도 10은 본 발명의 헤드부가 메인롤러에 근접한 상태를 나타낸 사진
도 11은 본 발명 잉곳을 절단한는 상태를 나타낸 사진
도 12는 본 발명 잉곳이 복수 개로 절단된 상태를 나타낸 사진
도 13은 본 발명 솔라 웨이퍼의 평면사진
도 14는 본 발명 솔라 웨이퍼의 측면사진
도 15는 본 발명 판재형상의 솔라웨이퍼와 물결형상의 솔라 웨이퍼의 집광효율 비교도
본 발명은 3차원 곡률형상을 갖는 솔라 웨이퍼의 제조장치에 관한 것으로, 하우징(100)과,
상기 하우징(100) 내부에서 회전하는 한 쌍의 메인롤러(20)(20')와,
상기 한 쌍의 메인롤러(20)(20')를 경유하되, 일단은 하우징(100) 내부에 설치된 제1보빈(10)에 권취되고, 타단은 제2보빈(10')에 권치되는 다이아몬드 와이어(W)와,
상기 한 쌍의 메인롤러(20)(20')의 상부에 설치되며 잉곳(I) 장착된 헤드(30)
로 이루어지되,
상기 헤드(30)가 하강하여 한 쌍의 메일롤러(20)(20') 사이로 잉곳(I)을 삽입시키며, 상기 잉곳(I)은 한 쌍의 메인롤러(20)(20')를 경유하는 다이아몬드 와이어(W)에 의해 절단되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 잉곳(I)을 절단하는 다이아몬드 와이어(W)는 정,역구동되고, 이송속도 및 거리를 조절하여 장력이 조절되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 한 쌍의 메인롤러(20)(20')에 권취되는 그루브(21)(21')의 각도와 깊이를 조절하여 다이아몬드 와이어(W)의 이탈을 방지하면서 절단작업을 수행하게 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 헤드(30)에 잉곳(I)을 접착할 시, 상기 헤드(30)에 수지(31)를 먼저 접착시킨 후, 상기 수지(31)에 잉곳(I)을 접착하여 설치하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 전체구조를 도시한 정면구조 개략도, 도 2는 본 발명의 전체구조를 도시한 평면구조 개략도, 도 3은 본 발명 헤드의 정면 확대구조도, 도 4는 본 발명 헤드의 측면 확대구조도, 도 5는 본 발명의 개략적인 전체구조의 사시도, 도 6은 본 발명 메인롤러와 헤드의 작동구조 설명도, 도 7은 본 발명 메인롤러의 상세구조도, 도 8은 본 발명에 의해 메인롤러와 헤드의 절단구조 설명도, 도 9는 본 발명의 헤드부가 메인롤러의 상부에 위치한 상태를 나타낸 사진, 도 10은 본 발명의 헤드부가 메인롤러에 근접한 상태를 나타낸 사진, 도 11은 본 발명 잉곳을 절단한는 상태를 나타낸 사진, 도 12는 본 발명 잉곳이 복수 개로 절단된 상태를 나타낸 사진, 도 13은 본 발명 솔라 웨이퍼의 평면사진, 도 14는 본 발명 솔라 웨이퍼의 측면사진, 도 15는 본 발명 판재형상의 솔라웨이퍼와 물결형상의 솔라 웨이퍼의 집광효율 비교도이다.
제1보빈(10)에서 한 쌍의 메인롤러(20)(20')를 경유하여 제2보빈(10')으로 권취되는 다이아몬드 와이어(W)를 정,역회전, 이송 및 장력을 조절하고 한 쌍의 메인롤러(20)(20') 사이의 와이어 열(W0)에 잉곳(I)이 장착된 헤드(30)를 하강, 절입시켜 웨이퍼를 제조하는 3차원 곡률형상을 갖는 솔라 웨이퍼의 제조장치에 관한 것이다.
상기 일측 제1보빈(10)에 권취된 다이아몬드 와이어(W)를 트레버스 롤러(11), 댄서 롤러(12), 가이드 롤러(13) 및 스핀들 가이드 롤러(14)를 경유하여 한 쌍의 메인롤러(20)(20')의 그루브(21)(21')에 순차적으로 권취시켜 한 쌍의 메인롤러(20)(20')의 사이에 형성된 와이어 열(W0)을 정,역회전하면서 가속구간(M-0, M-2), 정속구간(M, M-R) 및 감속구간(M-1, M-3)으로 작동시키되 그 사이에 정지구간(S)을 갖게 하고 상기 한 쌍의 메인롤러(20)(20')를 통과한 다이아몬드 와이어(W)는 스핀들 가이드 롤러(14'), 가이드 롤러(13'), 댄서 롤러(12'), 트레버스 롤러(11')를 경유하여 타측의 제2보빈(B')에 권취되게 한다.
상기 잉곳(I)은 수지(31)와 함께 헤드(30)에 접착되어 상부 프레임(F)에 슬라이딩 삽입 및 볼트(32)로 결합시키고, 상부 프레임(F)은 모터와 감속기에 의해 Z축으로 하강시키되 가속구간(Z-0), 정속구간(Z) 및 감속구간(Z-1)으로 작동시키되, 그 사이에 정지구간(S)을 갖게 함과 동시에 A축으로 슬라이드 가이드레일과 스크류에 의해 전,후진시키되, 전진 정속구간(A), 정지구간(S) 및 후진 정속구간(A-R)을 갖게 하여 헤드(30)에 장착된 잉곳(I)을 한 쌍의 메인롤러(20)(20') 사이의 와이어 열(W0)에서 절단되게 한 구조이다.
상기 모터의 RPM은 정속구간은 분당 800~1600m이고, 감속구간은 분당 800m미만이며, 가속구간은 분당 1600m초과 하는 것이다. 그리고 정지주간은 분당 0m이다.
그리고 상기 다이아몬드 와이어의 텐션은 40~50N이다.
상기 상부 프레임(F)의 Z축과 A축의 작동,메인롤러(20)(20')의 작동,보빈(10)(10')의 작동,트레버스 롤러(11)(11')의 작동 및 댄서 롤러(12)(12')를 작동시키는 모터는 소프트웨어 프로그램으로 동기화시켜 작동되게 한다.
상기 상부 프레임(F)의 Z축이 가속(Z-0), 정속(Z) 및 감속구간(Z-1)으로 하강과 동시에 A축이 전진 정속구간(A)으로 주행 시, 한 쌍의 메인롤러(20)(20')에 권취된 와이어 열(W0)은 가속(M-0), 정속(M) 및 감속구간(M-1)으로 정회전하고, 상부 프레임(F)의 Z축과 A축이 동시에 정지구간(S)에 진입하면, 한 쌍의 메인롤러(20)(20')에 권취된 와이어 열(W0)도 동시간에 정지구간(S)을 가진 후, 상부 프레임(F)의 Z축이 가속(Z-0), 정속(Z) 및 감속구간(Z-1)으로 하강과 동시에 A축이 후진 정속구간(A-R)으로 주행 시, 한 쌍의 메인롤러(20)(20')에 권취된 와이어 열(W0)은 가속(M-2), 정속(M-R) 및 감속구간(M-3)으로 역회전하며, 상부 프레임(F)의 Z축과 A축이 동시에 정지구간(S)에 진입하면, 한 쌍의 메인롤러(20)(20')에 권취된 와이어 열(W0)도 동시간에 정지구간(S)을 가지는 작동을 연속 반복하여 잉곳(I)을 절단하는 것이다.
상기 메인롤러(20)(20')의 외주연에 형성되는 그루브(21)(21')의 각도는 50~55°로 하고 깊이는 0.5~0.6mm 로 한다.
상기 헤드(30)에 잉곳(I)을 접착 시 헤드(30)에 수지(31)를 먼저 접착시킨 후 수지(31)에 잉곳(I)을 접착하여 설치하는 것이다.
도면 중 미설명 부호 (40)은 절삭유 노즐,(50)은 컨트롤러,(60)은 베드이다.
이와 같이 된 본 발명은 솔라 웨이퍼를 절단, 제조함에 있어 양면에 곡률형상이 형성되게 절단하여 집광효율과 생산성을 향상시키기 위하여 잉곳을 절단하는 다이아몬드 와이어의 정,역구동, 이송 및 장력을 최적의 조건으로 조절하고 메인롤러에 권취되는 그루브의 각도와 깊이를 조절하여 와이어의 이탈을 방지하면서 최적의 절단작업을 수행하게 하며 잉곳을 장착하는 헤드의 Z축 하강작동과 A축 전후이송 작동 및 메인롤러의 회전작동을 각각의 가속, 감속, 정속구간을 가지되 항상 정지구간에서 동일하게 멈춤작동을 동시에 수행케 하여 절단되는 웨이퍼의 일정한 피치와 산이 형성된 양면의 곡률형상을 갖는 솔라 웨이퍼를 제조할 수 있는 장치를 제공하기 위한 것이다.
도 1 내지 도 5 및 도 8 에 도시된 바와 같이 본 발명은 크게 다이아몬드 와이어의 이송 및 작동라인,잉곳의 장착과 작동구조 및 소트웨어 프로그램으로 구성된다.
상기 다이아몬드 와이어(W)의 이송 및 작동라인은 다이아몬드 와이어(W)가 권취된 일측의 제1보빈(10)에서 트래버스 롤러(11), 댄서 롤러(12), 가이드 롤러(13) 및 스핀들 가이드 롤러(14)를 경유하여 한 쌍의 메인롤러(20)(20')의 외주연에 형성된 그루브(21)(21')에 순차적으로 권취되어 와이어 열(W0)을 형성하고 스핀들 가이드 롤러(14'), 가이드 롤러(13'), 댄서 롤러(12'),트레버스 롤러(11')를 경유하여 타측의 제2보빈(10')에 권취되는 것이다.
이때 보빈(10)(10'), 트레버스 롤러(11)(11'), 댄서 롤러(12)(12') 및 메인 롤러(20)(20')를 구동시키는 각각의 모터에 의해 한 쌍의 메인롤러(20)(20') 사이에 형성되는 와이어 열(W0)이 정,역회전하면서 후술하는 잉곳(I)을 절단한다.
즉, 도 6과 같이 다이아몬드 와이어(W)를 풀고 감아주고 장력을 조절하여 와이어(W)가 최적의 조건으로 잉곳(I)을 절단할 수 있게 한다.
도 7과 같이 메인롤러(20)(20')의 외주연에 형성되어 다이어몬드 와이어(W)를 권취시켜 와이어 열(W0)을 형성하는 그루브(21)(21')의 각도는 50~55°로 하고 그 깊이는 0.5~0.6mm 로 하는 것이 바람직하다.
상기 그루브(21)(21')의 각도가 50~55°보다 크거나 작으면 정,역회전으로 작동하는 와이어(W)가 그루브(21)(21')를 이탈하여 잉곳(I)을 절단하는 과정에서 제품의 불량을 양산하고 그루브(21)(21')의 깊이를 0.5~0.6mm 보다 깊거나 얇으면 역시 와이어(W)가 작동 시 그루브(21)(21')를 이탈하여 불량이 발생한다.
상기 잉곳(I)의 장착과 작동구조는 도 3, 4와 같이 헤드(30)의 하단에 일정 두께를 갖는 수지(31)를 접착시키고 수지(31)의 하단에 잉곳(I)을 접착시킨다.
상기 헤드(30)와 잉곳(I) 사이에 일정 두께의 수지(31)를 삽입접착시키는 것은 한 쌍의 메인롤러(20)(20') 사이에 와이어 열(W0)로 하강하면서 잉곳(I)의 절단작업을 수행할 때 잉곳(I)과 수지(31)의 경계면 이상으로 절단시키더라도 와이어(W)의 단선이 발생하지 않고 잉곳(I)을 정확하게 선단까지 절단하기 위한 것이다.
상기 잉곳(I)이 접착된 헤드(30)의 상부 테이퍼면을 상부 프레임(F)의 하단 클램퍼에 슬라이딩 삽입시킨 후 클램퍼의 측면에서 볼트(32)로 고정시킨다.
상기한 상부 프레임(F)은 모터와 감속기에 의해 Z축을 하강시키고 A축으로 전,후진 이송시키는 구조로 도 8과 같이 Z축은 가속구간(Z-0), 정속구간(Z), 감속구간(Z-1), 정지구간(S)의 순으로 반복하여 하강작동시키고 모터와 감속기에 연결된 스크류와 슬라이드 가이드레일에 의해 A축은 전진 정속구간(A), 정지구간(S), 후진 정속구간(A-R)을 반복하여 전,후진 이송시키는 것이다.
상기 소프트웨어 프로그램의 구성은 잉곳(I)을 접착시킨 헤드(30)가 결합된 상부 프레임(F)의 Z축의 하강작동과 A축의 전,후진 이송시키는 모터와 한 쌍의 메인롤러(20)(20')의 작동, 제1, 2보빈(10)(10')의 작동, 트레버스 롤러(11)(11')의 작동 및 댄서 롤러(12)(12')를 작동시키는 모터를 소프트웨어 프로그램으로 동기화시킨다.
또한, 상부 프레임(F)의 Z축이 가속(Z-0), 정속(Z) 및 감속구간(Z-1)으로 하강함과 동시에 A축이 전진 정속구간(A)으로 주행 시 여기에 대응하여 한 쌍의 메인롤러(20)(20')에 권취된 와이어 열(W0)은 가속(M-0), 정속(M) 및 감속구간(M-1)으로 정회전하고, 상부 프레임(F)의 Z축과 A축이 동시에 정지구간(S)에 진입하면 메인롤러(20)(20')에 권취된 와이어 열(W0)도 이와 동시에 정지구간(S)을 가진다.
상기 작동 후 상부 프레임(F)의 Z축이 가속(Z-0), 정속(Z) 및 감속구간(Z-1)으로 하강함과 동시에 A축이 후진 정속구간(A-R)으로 주행 시 여기에 대응하여 한 쌍의 메인롤러(20)(20')에 권취된 와이어 열(W0)은 가속(M-2), 정속(M-R) 및 감속구간(M-3)으로 역회전하며, 상부 프레임(F)의 Z축과 A축이 동시에 정지구간(S)에 진입하면, 한 쌍의 메인롤러(20)(20')에 권취된 와이어 열(W0)도 이와 동시에 정지구간(S)을 가지는 작동을 연속 반복하여 잉곳(I)을 절단할 수 있게 소프트웨어 프로그램에서 신호를 전송하는 것이다.
상기한 본 발명의 작동은 일측의 제1보빈(10)에서 트래버스 롤러(11), 댄서 롤러(12), 가이드 롤러(13) 및 스핀들 가이드 롤러(14)를 경유하여 한 쌍의 메인롤러(20)(20')의 외주연에 형성된 그루브(21)(21')에 순차적으로 권취되어 와이어 열(W0)을 형성하고 스핀들 가이드 롤러(14'), 가이드 롤러(13'), 댄서 롤러(12'), 트레버스 롤러(11')를 경유하여 타측의 제2보빈(10')에 권취되는 싸이클로 다이아몬드 와이어(W)을 정,역회전시키고 트레버스 롤러(11)(11')로 와이어(W)가 풀리거나 감길 때 겹치지 않게 일정하게 제어하고 댄서 롤러(12)(12')에서 와이어(W)의 장력을 조절한다.
상기 한 쌍의 메인롤러(20)(20') 사이에 형성되는 와이어 열(W0)에 직교방향으로 잉곳(I)이 접착된 헤드(30)가 탑재된 상부 프레임(F)이 Z축으로 하강하여 절단작업이 수행될 때 와이어 열(W0)과 잉곳(I)이 접촉되는 부분의 양 방향에서 절삭유 노즐(40)을 통하여 절삭유를 분출시킨다.
이때 상부 프레임(F)의 Z축은 가속(Z-0), 정속(Z) 및 감속구간(Z-1)의 수순으로 하강하고 이와 동시에 A축이 전진 정속구간(A)으로 주행한다.
상기 상부 프레임(F)에 대응하여 메인롤러(20)(20')에 권취된 와이어 열(W0)은 가속(M-0),정속(M) 및 감속구간(M-1)의 순으로 정회전하여 대응하면서 잉곳(I)을 일차적으로 절단하여 웨이퍼의 곡률을 형성하기 위하여 산을 향한 절단작업을 수행한다.
상기 작동 후 상부 프레임(F)의 Z축과 A축이 동시에 정지구간(S)에 진입하면, 한 쌍의 메인롤러(20)(20')에 권취된 와이어 열(W0)도 이와 동시에 정지구간(S)에서 일정시간 정지하면서 웨이퍼에 형성되는 산(꼭지점)을 형성한다.
상기 작동 후 상부 프레임(F)의 Z축이 가속(Z-0), 정속(Z) 및 감속구간(Z-1)으로 하강하고 이와 동시에 A축이 후진 정속구간(A-R)으로 주행한다.
상기 상부 프레임(F)에 대응하여 한 쌍의 메인롤러(20)(20')에 권취된 와이어 열(W0)은 가속(M-2), 정속(M-R) 및 감속구간(M-3)으로 역회전하여 잉곳(I)을 이차적으로 웨이퍼의 곡률을 형성하기 위한 산에서 골을 향하여 절단작업을 수행한다.
상기 작동 후 상부 프레임(F)의 Z축과 A축이 동시에 정지구간(S)에 진입하면, 한 쌍의 메인롤러(20)(20')에 권취된 와이어 열(W0)도 이와 동시에 정지구간(S)에서 일정시간을 정지하면서 웨이퍼에 형성되는 골을 형성한다.
상기와 같은 작동을 연속 반복하여 잉곳(I)을 절단시키면 양면에 곡률이 형성되는 솔라 웨이퍼를 제조할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명에 의해 제조되는 솔라 웨이퍼는 사각형의 판재 형상이되, 양면에 일정한 피치와 산이 형성된 곡면 형상이 되도록 하여, 단면이 물결형상이 되도록 한다. 그리고 상기 솔라 웨이퍼의 곡면에서 열방산 효과가 있다.
또한, 본 발명의 솔라 웨이퍼는 물결형상으로 제작하여 수광면적이 넓어 태양빛을 더 많이 받을 수 있기 때문에 발전양이 증가한다.
그리고 본 발명의 솔라 웨이퍼가 물결형상이므로, 태양의 움직임에 따라 입사각이 변하더라도 체광시간이 길어져서 발전 시간도 길어진다.
따라서 본 발명은 잉곳을 절단하여 솔라 웨이퍼를 제조함에 있어 웨이퍼의 양면에 일정한 피치와 산이 형성시킬 수 있게 다이아몬드 와이어가 권취되어 정, 역회전하는 한 쌍의 메인롤러와 잉곳이 접착된 헤드가 Z축의 하강작동과 A축의 전후이송작동을 프로그램으로 동기화시켜 구현시킴으로 태양광의 집광효율을 향상시키고 잉곳으로 양면이 곡률을 갖는 솔라 웨이퍼의 절단, 제조하는 시간을 4-9시간으로 단축시켜 생산성을 향상시키며 다이아몬드 와이어의 정, 역구동, 이송 및 장력조절장치에 의하여 웨이퍼의 불량률을 최소화하고 다이아몬드 와이어의 단선을 최소화하여 작업의 연속성을 향상시킬 수 있는 등의 현저한 효과가 있다.
10: 제1보빈 10' : 제2보빈
11,11': 트레버스 롤러
12,12': 댄서 롤러 13,13': 가이드 롤러
14,14': 스핀들 가이드 롤러 20,20': 메인 롤러
21,21': 그루브 30: 헤드
31: 수지 32: 볼트
I: 잉곳 W: 다이아몬드 와이어
W0: 와이어 열 S: 정지구간
M-0,M-2: 가속구간(정,역회전) M,M-R: 정속구간(정,역회전)
M-1,M-3: 감속구간(전,역회전) Z-0: 하강 가속구간
Z: 하강 정속구간 Z-1: 하강 감속구간
A: 전진 정속구간 A-R: 후진 정속구간
100 : 하우징

Claims (3)

  1. 하우징(100)과,
    상기 하우징(100) 내부에서 회전하는 한 쌍의 메인롤러(20)(20')와,
    상기 한 쌍의 메인롤러(20)(20')를 경유하되, 일단은 하우징(100) 내부에 설치된 제1보빈(10)에 권취되고, 타단은 제2보빈(10')에 권치되는 다이아몬드 와이어(W)와,
    상기 한 쌍의 메인롤러(20)(20')의 상부에 설치되며 잉곳(I) 장착된 헤드(30)
    로 이루어지되,
    상기 헤드(30)가 하강하여 한 쌍의 메인롤러(20)(20') 사이로 잉곳(I)을 삽입시키며, 상기 잉곳(I)은 한 쌍의 메인롤러(20)(20')를 경유하는 다이아몬드 와이어(W)에 의해 절단되는 3차원 곡률형상을 갖는 솔라 웨이퍼의 제조장치에 있어서,
    상기 잉곳(I)을 절단하는 다이아몬드 와이어(W)는 정, 역구동되고, 이송속도 및 거리를 조절하여 장력이 조절되며,
    상기 한 쌍의 메인롤러(20)(20')에 권취되는 그루브(21)(21')의 각도와 깊이를 조절하여 다이아몬드 와이어(W)의 이탈을 방지하면서 절단작업을 수행하게 하는 것이며,
    상기 제1보빈(10)에 권취된 다이아몬드 와이어(W)를 트레버스 롤러(11), 댄서 롤러(12), 가이드 롤러(13) 및 스핀들 가이드 롤러(14)를 경유하여 한 쌍의 메인롤러(20)(20')의 그루브(21)(21')에 순차적으로 권취시켜 한 쌍의 메인롤러(20)(20')의 사이에 형성된 와이어 열(W0)을 정,역회전하면서 가속구간(M-0, M-2), 정속구간(M, M-R) 및 감속구간(M-1, M-3)으로 작동시키되 그 사이에 정지구간(S)을 갖게 하고 상기 한 쌍의 메인롤러(20)(20')를 통과한 다이아몬드 와이어(W)는 스핀들 가이드 롤러(14'), 가이드 롤러(13'), 댄서 롤러(12'), 트레버스 롤러(11')를 경유하여 타측의 제2보빈(B')에 권취되게 한 것이며,
    상기 잉곳(I)은 수지(31)와 함께 헤드(30)에 접착되어 상부 프레임(F)에 슬라이딩 삽입 및 볼트(32)로 결합시키고, 상부 프레임(F)은 모터와 감속기에 의해 Z축으로 하강시키되 가속구간(Z-0), 정속구간(Z) 및 감속구간(Z-1)으로 작동시키되, 그 사이에 정지구간(S)을 갖게 함과 동시에 A축으로 슬라이드 가이드레일과 스크류에 의해 전,후진시키되, 전진 정속구간(A), 정지구간(S) 및 후진 정속구간(A-R)을 갖게 하여 헤드(30)에 장착된 잉곳(I)을 한 쌍의 메인롤러(20)(20') 사이의 와이어 열(W0)에서 절단되게 한 것이며,
    상기 상부 프레임(F)의 Z축이 가속(Z-0), 정속(Z) 및 감속구간(Z-1)으로 하강과 동시에 A축이 전진 정속구간(A)으로 주행 시, 한 쌍의 메인롤러(20)(20')에 권취된 와이어 열(W0)은 가속(M-0), 정속(M) 및 감속구간(M-1)으로 정회전하고, 상부 프레임(F)의 Z축과 A축이 동시에 정지구간(S)에 진입하면, 한 쌍의 메인롤러(20)(20')에 권취된 와이어 열(W0)도 동시간에 정지구간(S)을 가진 후, 상부 프레임(F)의 Z축이 가속(Z-0), 정속(Z) 및 감속구간(Z-1)으로 하강과 동시에 A축이 후진 정속구간(A-R)으로 주행 시, 한 쌍의 메인롤러(20)(20')에 권취된 와이어 열(W0)은 가속(M-2), 정속(M-R) 및 감속구간(M-3)으로 역회전하며, 상부 프레임(F)의 Z축과 A축이 동시에 정지구간(S)에 진입하면, 한 쌍의 메인롤러(20)(20')에 권취된 와이어 열(W0)도 동시간에 정지구간(S)을 가지는 작동을 연속 반복하여 잉곳(I)을 절단하는 것을 특징으로 하는 3차원 곡률형상을 갖는 솔라 웨이퍼의 제조장치
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