TW201321543A

TW201321543A - 用於基材及／或基材載體的清潔模組及清潔方法

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Publication number: TW201321543A
Application number: TW101127212A
Authority: TW
Inventors: Martin Falsner; Robin Junghans; Stephan Weissbach
Original assignee: Roth & Rau Ag
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2013-06-01
Also published as: WO2013017971A1; DE102011052325A1

Abstract

本發明涉及一基材及/或基材載體清潔模組，該模組具有至少一個基材載體，該基材載體用於平放地接收至少一個平面式的基材；還涉及一對應的基材及/或基材載體清潔方法。為了能夠以低廉的成本頻繁且有效地清潔基材和基材載體，本發明的基材及/或基材載體清潔模組具有：一用於該基材載體的傳輸系統，該基材載體在該傳輸系統上在一水平的傳輸平面上在一傳輸方向上可移動穿過該基材及/或基材載體清潔模組；一電離性的氣幕產生設備，該基材載體在其下借助於該傳輸系統可移動穿過；以及一在基材載體的傳輸方向上在該電離性的氣幕產生設備之前、設置在該基材載體上方的顆粒抽吸設備。本發明的基材及/或基材載體清潔方法具有以下步驟：利用傳輸系統將基材載體通過一傳輸系統在一水平的傳輸平面中在一傳輸方向上移動穿過一基材及/或基材載體清潔模組；利用電離性的氣幕產生設備產生電離的氣幕，該氣幕指向該基材載體的一個表面，基材載體通過該傳輸系統在該電離性的氣幕產生設備之下移動穿過；利用在基材載體的傳輸方向上設置於電離性的氣幕產生設備之前且位於基材載體上方的顆粒抽吸設備從基材及/或該基材載體的表面抽吸顆粒基材基材基材基材。

Description

用於基材及/或基材載體的清潔模組及清潔方法

本發明涉及一基材及/或基材載體清潔模組，該模組具有至少一個基材載體，該基材載體用於平放地接收至少一個平面式的基材；本發明還涉及一基材及/或基材載體清潔方法，其中至少一個基材平放在一基材載體上。

平面式基材，例如用於生產太陽能電池的太陽能晶片，有時是在製造環境中被放置在基材載體中或其上。這樣就可以對放置在基材載體中或其上的多個基材同時進行加工。例如，可以對處於基材載體中或其上的基材進行塗覆。在進行此類塗覆時，不僅塗覆了基材，而且還塗覆了基材載體。由於塗層剝落或者由於其他作用，基材和基材載體可能會受到污染，這些污染可能干擾製造過程及影響產品質量。因此，在習知技術中通常週期性地(例如在清潔浴中)清潔基材和基材載體。這種清潔不但費時、昂貴、並且至少在基材載體方面通常只具有有限的成果。

因此本發明的目的係提出一設備和一方法，它們能夠成本低廉地、頻繁地且有效地清潔基材及/或基材載體。

這個目的係藉由上述類別的一基材及/或基材載體清潔模組來實現，其中該基材及/或基材載體清潔模組具有：一用於基材載體的傳輸系統，該基材載體在該傳輸系統上能夠在一水平的傳輸平面中在傳輸方向上移動穿過該基材及/或基材載體清潔模組；一電離性的氣幕產生設備(Luftvorhangserzeugungsvorrichtung)，該基材載體借助於該傳輸系統可以在該設備下方移動；以及一在該基材載體的傳輸方向上在該電離性的氣幕產生設備前面的、在該基材載體上方設置的顆粒抽吸設備。

該基材及/或基材載體清潔模組可以是作為自有清潔設施的核心部件(Kernbestandteil)，也可以是安裝在另一設施中，例如一塗覆設施。本發明之基材及/或基材載體清潔模組使用的傳輸系統係以適當的方式與清潔目的配合，以及與該基材及/或基材載體清潔模組之連接區域使用的傳輸系統配合。例如可以用傳送帶或輥傳輸系統作為傳輸系統。藉由傳輸系統，該基材載體在一傳輸方向上在一水平的傳輸平面內移動通過該基材及/或基材載體清潔模組。也就是說，基材載體在一平面(即傳輸平面)中在基材及/或基材載體清潔模組中進行水平移動。

此外，本發明的基材及/或基材載體清潔模組具有電離性的氣幕產生設備，基材載體能夠通過傳輸系統在該氣幕產生設備下方穿過。電離性的氣幕產生設備將電離的空氣吹到待清潔的基材載體上及放置在其上的基材上。在幾何形狀上，電離的空氣流在基材載體的寬度上擴展，因此可以將所使用的空氣流看做一氣幕，該氣幕處於電離性的氣幕產生設備與待清潔的基材載體或被接收在基材載體上的待清潔的基材之間。在基材載體的傳輸方向上，該氣幕係狹窄的。對基材載體在其傳輸方向上延伸之長度的完整清潔過程是如下進行的：使基材載體在電離性的氣幕產生設備下方移動穿過，其中氣幕在基材載體移動時完全掃過基材載體的長度。電離性的氣幕產生設備屬於習知技術，例如英語術語“離子空氣刀(Ion Air Knife)”是一種可在市場上購得之電離性的氣幕產生設備。例如，此類電離性的氣幕產生設備被用在包裝材料行業，以克服包裝過程中產生的靜電。

本發明的基材及/或基材載體清潔模組的其他部件還包括顆粒抽吸設備。在基材載體的傳輸方向上，這種顆粒抽吸設備位於基材電離的氣幕之前。氣幕將基材及/或基材載體清潔模組分成一在傳輸方向上位於氣幕之後的乾淨區域、以及一在傳輸方向上位於氣幕之前的未清潔區域。顆粒抽吸設備係設置在未清潔的區域中，以便抽吸在該區域中存在的、例如懸浮的顆粒。懸浮的顆粒可以藉由空氣流來抽吸，例如由顆粒抽吸設備所產生的空氣流。例如習知技術中是以此方式在由潔淨室氣氛(Reinraumatmosphären)來產生的。對於基材及/或基材載體的清潔而言，僅使用顆粒抽吸設備係不夠的。實驗結果顯示，顆粒在基材或基材載體上的粘附力通常大於顆粒抽吸設備產生的抽吸力。顆粒抽吸設備與電離性的氣幕產生設備的組合能夠實現令人訝異的良好的清潔效果。空氣在電離性的氣幕產生設備中被電離，也就是說會產生帶正電和負電的空氣分子，該等空氣分子適合於將基材載體上的顆粒的電荷中和。帶電荷的顆粒藉由靜電力附著在基材或基材載體上。藉由將顆粒中和，消除了靜電力，使顆粒能夠被空氣流從基材載體運送到顆粒抽吸設備中。藉由本發明的清潔模組能夠有利地將顆粒從表面上去除，但是並不會不去除待清潔的基材或基材載體上的固體層。

根據本發明的基材及/或基材載體清潔模組的一種有利的實施方式，電離性的氣幕產生設備產生的電離氣幕從上方垂直地或者對該傳輸平面以一鈍角、沿與基材載體的傳輸方向相反的方向衝擊(auftrifft)基材載體。在這種實施方式中，氣幕垂直衝擊基材或基材載體，或者更佳的是以一鈍角衝擊。此鈍角係在90°與180°之間的角度。藉由這個鈍角可確保空氣流在傳輸平面中與傳輸方向相反地流動，並且將在氣幕之前未清潔的區域中的顆粒向回吹。藉由這種特徵，改進了氣幕後的清潔過的區域的潔淨度。

本發明的基材載體清潔模組較佳的是如下構成的：顆粒抽吸設備被定向為其抽吸作用相對於傳輸平面處於一從0°到90°的角度範圍，並與基材載體的傳輸方向反向。藉由將顆粒抽吸設備安排在一相對於傳輸平面的銳角中，可以確保顆粒抽吸設備能夠使顆粒與傳輸方向相反地流動。藉由這種安排，在未清潔的基材載體區域中的顆粒會在氣幕之前被抽吸，並且提高了清潔過的區域中的潔淨度。可以根據結構狀況及/或清潔效果調整及實現這個角度。

根據本發明的基材及/或基材載體清潔模組的一種改良方式，基材及/或基材載體清潔模組具有至少一個設置在傳輸平面下方的顆粒捕捉容器。顆粒抽吸設備的效用不能任意地提高，尤其是本發明的基材及/或基材載體清潔模組不僅是用於清潔該基材載體、而且還清潔平放於基材載體上的、薄的、可彎折且易斷裂的基材時尤其如此。此一受限的抽吸強度導致顆粒抽吸設備僅抽吸小的和輕的顆粒、而重的和大的顆粒至少會有一部分向下降落。一種有利的方式是，將該等顆粒導入可以簡單且快速地清空的顆粒捕捉容器中。顆粒捕捉容器較佳是設置在傳輸平面之下，因為在這個位置上重力協助了向顆粒捕捉容器中的顆粒傳輸。

根據本發明的基材及/或基材載體清潔模組的一能夠靈活使用的實施方式，電離性的氣幕產生設備的高度是可以調節的，及/或能夠調節其產生之氣幕相對於基材載體的傳輸平面的角度。可以根據顆粒大小、傳送速率、空氣量和空氣流速、以及其他參數，優化本發明的基材及/或基材載體清潔模組的清潔效果。離子性的氣幕產生設備的高度調節及/或角度調節對於清潔效果的優化已被證明為有效。

根據本發明的基材及/或基材載體清潔模組的一種較佳的實施方式，傳輸系統具有一接收基材載體用的傳送帶區段基材。對於氣幕產生設備與顆粒抽吸設備之間的最佳合作而言，一種有利的情況是清潔室係向下封閉的，且清潔室受到氣幕的限制，同時基材載體以及平放在其上的基材均位於清潔室中。負載有基材的基材載體可以形成這個封閉。為了清潔未負載的、穿通式的基材載體，傳送帶區段可以形成清潔室向下的的封閉。傳送帶的存在可確保了基材載體附近具有所希望的空氣流。

根據本發明的基材及/或基材載體清潔模組的一種有利的設計，基材及/或基材載體清潔模組具有一提升模組，在該提升模組中，基材載體可以被送到傳輸平面下方的至少一個位置。透過提升模組能夠實現基材及/或基材載體清潔模組與基材載體的傳輸系統、儲存系統或循環系統的便利的連接。

本發明的目的還藉由開篇所述類型的方法獲得實現，該方法具有以下步驟：將基材載體通過一傳輸系統在一水平的傳輸平面中在一傳輸方向上移動穿過基材及/或基材載體清潔模組；利用電離性的氣幕產生設備產生一電離的氣幕，該氣幕指向該基材載體的一表面，傳輸系統使基材載體在氣幕之下移動穿過；並且用一在該基材載體的傳輸方向上處於電離性的氣幕產生設備之前的、設置在該基材載體上方的顆粒抽吸裝置，從該基材載體的表面或者放置在其上的基材表面上抽吸顆粒。

只需簡單的移動在基材及/或基材載體清潔模組中的基材載體，即可進行清潔工作基材基材。這種方法不需要複雜的處理過程，如將基材載體引入清潔浴中，或是將潮濕的基材載體乾燥。此外，基材載體的移動也非常簡單，因為它是以線性方式在一個單一的水平傳輸平面上移動。這種簡單的移動方式有助於簡化本發明的清潔方法。

本發明的方法的另一方面係利用氣幕產生設備產生電離的氣幕。這只需簡單地將壓縮空氣及用電產生高壓電供應給氣幕產生設備即可。氣幕產生設備的構造很簡單，而且幾乎無需維修。氣幕指向基材載體或基材的表面，並且傳輸系統使基材載體將與基材一起在氣幕下方移動。此處使用的介詞“下方”是指相對於氣幕的流動方向而言。原則上氣幕可以在空間中被設置在水平傳輸平面的上方，也可以被設置在下方。也就是說，原則上本發明的基材及/或基材載體清潔模組也可以執行對基材或基材載體背面的清潔。在這種情況下，氣幕也可以是從下方(也就是說在水平傳輸平面之下)產生的，並且指向基材或基材載體的背面。在每種情況下，基材載體或由基材載體接收的基材均處於氣幕的作用方向的一端。

在另一方面，本發明的方法還包括利用顆粒抽吸設備從基材及/或基材載體的表面抽吸顆粒。顆粒抽吸設備將顆粒從氣幕之前的空間區域抽吸出來，使得在傳輸方向上在氣幕之後幾乎所有顆粒都被去除。

根據本發明之方法的一種有利的實施方式，氣幕係從上方、在一與該傳輸平面成直角或鈍角的角度上、與基材載體的傳輸方向相反地指向基材載體。藉由設置一鈍角，可以實現與傳輸方向相反地從基材載體吹走顆粒的較佳方向。藉由這種特徵，總體上提高了該方法的效率。

在本發明的方法中，一種有利的方式是利用顆粒抽吸設備產生一負壓，該負壓大於由電離性的氣幕產生設備產生之氣幕的壓力。利用氣幕產生設備提供空氣及利用顆粒抽吸設備抽吸空氣，形成對清潔室內基材載體周圍的特定的壓力的動態調節作用。較佳是將這個壓力調節為負壓，因為這樣在基材及/或基材載體清潔模組的較小的向外洩漏位置可以產生向基材和基材及/或基材載體清潔模組內部流動的氣流。因此來自基材及/或基材載體清潔模組內部的顆粒不會被向外傳輸，而是被送入顆粒抽吸設備。

根據本發明方法的一種有利的實施方式，顆粒抽吸設備被定向為其抽吸作用相對於傳輸平面處於一從0°到90°的角度範圍，以及與基材載體的傳輸方向相反的定向基材。也就是將顆粒抽吸設備的抽吸作用調整到實現最佳清潔效果的角度。至於哪個角度係最優的，則可以取決於是要從一負載有基材的基材載體的基本平坦的表面上去除顆粒，或是還要從一開放的基材載體之下的空腔中將顆粒抽吸出來。

本發明的方法的一種有利的改良方式還將其他的顆粒捕捉到至少一個設置於傳輸平面下方的捕捉容器中。事實顯示，在實務中不是所有的顆粒都被顆粒抽吸設備吸走，而是較大較重的顆粒會因為重力的關係聚集在基材及/或基材載體清潔模組下方。如果將該等顆粒引入顆粒捕捉容器中，則可以有利地處理並且週期性地去除它們。

圖1示意性地顯示本發明的基材及/或基材載體清潔模組1的一種可能的實施方式，該模組在所示實例中被安裝到一基材處理設施中。因此在所示的變化方式中，基材及/或基材載體清潔模組1連接到基材處理設施的一個基材處理室10處，其中在基材處理室10及基材及/或基材載體清潔模組1之間設有一閘門9。此外，在與基材及/或基材載體清潔模組1連接處還設有一個位於基材及/或基材載體清潔模組1後方的提升模組11，基材基材在下文中將對此提升模組做詳細的說明。

在圖1中所示的實施例中，基材及/或基材載體清潔模組1係設置在一與基材處理設施的其他腔室分離的腔室12內。在腔室12內設有一傳輸系統4。在所示的實施例中，傳輸系統4具有至少一個傳送帶系統，一基材載體2與該基材載體2所接收的多個基材3可以一起在該傳送帶系統上被傳輸通過腔室12。基材載體2是一通常被稱為承載物的基材載體2，多個基材3平坦地平放在其上。例如排成行列的形式將基材3放置在基材載體2上。此外，基材載體2可以具有多個所謂的基材載體巢(Substratträgernester)，基材3可以置入其中。基材載體2也作為以下的基材載體存在：在上游的基材處理步驟過程中，基材3被放置在其上進行加工。例如，這樣的基材處理步驟是層沉積，藉由層沉積不僅是對放置在基材載體2上的基材3、同時也對基材載體2本身及塗覆腔室的內部進行塗覆。由於對這類塗覆腔室的腔室內壁的層附著力較差，以及摩擦和其他作用(例如有灰塵的電漿)，在基材3及基材載體2上都會有顆粒堆積物，這些堆積物可能包括細微的灰塵及較大的顆粒。

圖1中的傳輸系統4能夠在傳輸平面A及傳輸方向B上將基材載體2以由基材載體2接收的基材3傳輸穿過基材及/或基材載體清潔模組1。基材載體2及基材3首先會一起在顆粒抽吸設備6下方並隨後在一電離性的氣幕產生設備5下方被移動穿過基材及/或基材載體清潔模組1。

圖1中的抽吸設備6在是一個抽吸罩。該抽吸罩在延伸到基材載體2的一部分上方，並有分延伸到電離性的氣幕產生設備5上方。從設施入口看過去，抽吸設備6的抽吸作用及基材載體2之間構成一個<90°的角度，相應地從設施出口看過去，抽吸設備6的抽吸作用及基材載體2之間構成一個鈍角。在基材3的傳輸方向B上，抽吸設備6僅設置基材在電離性的氣幕產生設備5前面，且有一部分是位於其上方，但不會是設置在電離性的氣幕產生設備5之後，而且不會將電離性的氣幕產生設備5整個覆蓋住。

電離性的氣幕產生設備5在所示的實施例中是一所謂的離子空氣刀，其細節在圖2中示意性示出。電離性的氣幕產生設備5具有一個孔13，電離性的氣幕產生設備5的整個長度都是經由這個孔獲得壓縮空氣的供應。電離性的氣幕產生設備5還具有一很窄的空隙14，其中壓縮空氣是從這個空隙流出，並透過電離性的氣幕產生設備5的拱形15的特殊幾何形狀(在所示實例中)以大約90°的角度向下偏轉。藉由所產生的空氣流夾帶出額外的環境空氣21。藉由夾帶環境空氣21，使電離性的氣幕產生設備5消耗的壓縮空氣相對較低，因為這加大了體積流量。

此外，電離性的氣幕產生設備5還具有一電離桿(Ionisierungsleiste)16，通過該電離桿將氣幕7在其衝擊到基材3或基材載體2上之前不久進行電離。此時帶有正電荷及負電荷的氣幕7衝擊基材3或基材載體2的表面，並以其電荷將沉積在基材3上或基材載體2上之顆粒17的靜電荷中和。繼而，電離的氣流7使顆粒17從基材3或基材載體2的表面脫離。後者再次可以在圖1中清晰地看出。

如箭頭C或D所示，從基材3或基材載體2上被氣幕7分離溶解的顆粒17接著被顆粒抽吸設備6的抽吸作用吸走。

但是被電離的氣幕7從基材3或基材載體2的表面上分離的較大的顆粒17並不會被顆粒抽吸設備6抽走，而是被一設置在傳輸平面A下方的顆粒捕捉容器8捕捉，該顆粒捕捉容器在圖1中設計為儲槽的形式。

為了便於將顆粒17從基材3或基材載體2表面分離，氣幕7的定向基本上是垂直於傳輸平面A，或是與傳輸平面A夾一個鈍角，基材而且是在基材載體2上與基材載體2的傳輸方向B反向。反之，顆粒抽吸設備6之押吸作用被定向為其抽吸作用相對於傳輸平面A處於一從0° 到90°的角度範圍，並與基材載體2的傳輸方向B反向基材。

顆粒抽吸設備6能夠產生的負壓最好是大於電離性的氣幕產生設備5產生之氣幕7的壓力。這樣顆粒抽吸設備6產生的負壓就可以抽吸了盡可能多的顆粒17。但是顆粒抽吸設備6產生的負壓也不能過大，以免抽吸到典型相對較輕的基材3並導致其斷裂。為了產生負壓，設有在圖1中未繪出的具有相應尺寸的抽吸電動機，以及同樣也未繪出的過濾系統。

最好是將設置於基材載體2之傳輸平面A下方的顆粒捕捉容器8設計成能夠以規則的間隔將其清空，例如以人工方式清空。

此外，在圖1顯示的變化方式中，電離性的氣幕產生設備5的高度具有可調整性。另外在所示的實施方式中，氣幕7的衝擊角度也是可以調整的。這樣就視具體的應用情況，調整氣幕7的高度及衝擊角度，以達到最佳的清潔效果。

圖1中顯示之配置的工作方式如下：首先，基材載體2與由基材載體2接收的基材3從一上游的基材處理腔室10通過一帶有閘閥門18的閘門9，進入到具有該閥門的基材及/或基材載體清潔模組1的腔室12中。帶有基材3之基材載體2基材的移動是透過傳輸系統4獲得實現。帶有基材3之基材載體2基材的移動是在傳輸平面A內部沿傳輸方向B進行。為了傳輸帶有基材3之基材載體2基材，傳輸系統4具有一內部輥系統19，該輥系統能夠將基材載體2運送到基材及/或基材載體清潔模組1的傳送帶區段20上，再運送到基材及/或基材載體清潔模組1中。

電離性的氣幕產生設備5或所謂的離子空氣刀是用於將基材3和基材載體2上的顆粒17卸載，並從其表面移除。電離性的氣幕產生設備5的高度可調節性及氣幕7的衝擊角度的可匹配性，可以確保能夠對基材3和基材載體2的大小和污染程度進行匹配，以便實現最佳的清潔效果。

在基材載體2的傳輸方向B上，位於電離性的氣幕產生設備5之前的顆粒抽吸設備6形成一個負壓，該負壓大於電離性的氣幕產生設備5產生的氣幕7的壓力。因此可以吸入被氣幕7在與基材載體2之傳輸方向B的相反方向上推動的小顆粒17，並按照圖中顯示的抽吸方向C、D進行抽吸。顆粒抽吸設備6產生的負壓被調整為不至於過大，以免抽吸到相對較輕的基材3，並導致其斷裂。該負壓是由在圖1中未繪出的具有相應尺寸的抽吸電動機產生且在其前面設有一同樣也未繪出的過濾系統。顆粒抽吸設備6以及過濾系統被設計成很容易進行清潔工作，且能夠簡單快速的更換過濾器。

較大的顆粒17，由於其質量較大，因此未被顆粒抽吸設備6吸入，會掉落到傳輸平面A下方的顆粒捕捉容器8中，該容器係設置在傳輸系統4的下方。視顆粒捕捉容器8中汙物的填充程度而定，在進行維修工作時應以規則的間隔將其清空，例如以人工方式清空。

在帶有基材2的基材載體3基材在顆粒抽吸設備6及電離性的氣幕產生設備5所產生的氣幕7下方移動穿過且顆粒17被去除之後，即可卸載基材載體2。可基材根據設施的情況，以手動或自動方式進行基材3的卸載。卸載時應將基材載體3輸送到提升模組11中。基材載體2在此處被一升降機沿著圖1中箭頭E所示的方向下降。基材載體3的運送方向在到達提升模組11的一下平面後轉向，由此使空的基材載體2再次在基材處理設施的基材處理腔室的方向上被運送。

在通過基材及/或基材載體清潔模組1的下平面路徑上設有多個在圖1中未繪出的電刷及同樣未繪出的另一抽吸單元，其作用是去除留在基材載體2上的灰塵殘留物，以免在將基材載體2重新送入基材處理室時，該等灰塵殘留物延遲該過程。所使用的電刷具有密集而柔軟的刷毛，以便在進行有效清潔的同時不會由於過高的機械阻力而妨礙基材載體2的運送。電刷的另一個優點是能夠將未被自動卸載單元(例如具有抓握系統的機器人)抓到基材斷裂殘留物從基材載體2向下推出。同樣的，在下部傳輸平面中，在基材和基材載體清潔模組1的底部也設置有一未在圖1中繪出的顆粒捕捉容器或捕捉儲槽，在其中捕捉了基材斷裂殘留物和被電刷刷下的顆粒17。

因此圖1中的“上表面”係用於清潔工作，例如將顆粒17從基材3及/或基材載體2的表面去除、抽吸較小的顆粒17、以及捕捉較大較重的顆粒17；而圖1中未繪出的“下表面”是用於將基材載體2送回到基材處理設施的基材處理腔室內。

1‧‧‧基材及/或基材載體清潔模組

2‧‧‧基材載體

3‧‧‧基材

4‧‧‧傳輸系統

5‧‧‧氣幕產生設備

6‧‧‧顆粒抽吸設備

7‧‧‧氣幕

8‧‧‧顆粒捕捉容器

9‧‧‧閘門

10‧‧‧基材處理腔室

11‧‧‧提升模組

12‧‧‧腔室

13‧‧‧孔

14‧‧‧空隙

15‧‧‧拱形

16‧‧‧電離桿

17‧‧‧顆粒

18‧‧‧閘閥門

19‧‧‧輥系統

20‧‧‧傳送帶區段

21‧‧‧環境空氣

下面借助附圖更詳細地說明本發明的較佳實施方式、其構造、功能和優點，其中：圖1示意性地顯示本發明的基材及/或基材載體清潔模組的一種可能的實施方式，該模組在所示實例中被安裝到一基材處理設施中；以及圖2示意性地顯示一離子性的氣幕產生設備的一種可能的變化方式，該設備係一種所謂的離子空氣刀，並且能夠應用於本發明的基材及/或基材載體清潔模組中。