JP2011086739A

JP2011086739A - 切断薄板の分離摘出装置

Info

Publication number: JP2011086739A
Application number: JP2009237935A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Kishi; 一之岸
Original assignee: FUASHIRITEI KK
Current assignee: FUASHIRITEI KK
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2011-04-28

Abstract

【課題】表面傷や欠け・割れなどを減らし、重なった切断薄板を容易にかつ安定して一枚づつ分離させることのできる切断薄板の分離摘出装置を提供しようとする。
【解決手段】処理液槽２の上方に配置される搬送手段３と、該搬送手段３の下方に配置され、インゴットを薄板状に連続的に切断することにより得られた各切断薄板５を重ねて載置できる薄板載置手段４と、該載置手段４に載置された切断薄板５に対し、水平方向から、円錐状に噴流を噴射させる噴射装置６と、前記載置手段４の上方に配置される処理液吸い上げ手段９とを備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、切断薄板の分離摘出装置に関する。

太陽電池に用いられる基板は、シリコンインゴットの片側端面に接着剤を貼付し、該シリコンインゴットをワイヤソーで切断して薄い板状にされる工程を経て得られる（以下、切断後の板状となったものを本願では「切断薄板」という）。その工程において、片側を接着剤にて保持された切断薄板の束が形成されるが、それら切断直後の各切断薄板表面には、スラリー状の汚れが付着しているため、そのまとまりを対流する処理液に浸し、その液自体の洗浄力と対流効果によって、表面の汚れを落とす工程が行われている。そして、処理液で汚れを落とした後は、剥離液により接着剤が溶かされ、各切断薄板がバラバラにされる。

バラバラにされた各切断薄板は、次工程の洗浄でさらにその表面に残ったきめ細かい汚れが落とされる。この表面の汚れを落とすためには、各切断薄板を一枚ずつに分離する必要があるが、バラバラにされた直後の各切断薄板は、積み重なった状態になっており、各々が密着してしまうため、洗浄工程に入る前に、これら密着した切断薄板相互を手作業で一枚づつ引き剥がさなくてはならなかった。その際、各切断薄板を分離する作業は熟練を要し、処理能力は人により異なるため、安定して一定の枚数の切断薄板を得ることは難しかった。また、作業効率を上げるためには、作業員を増やさなければならず、人件費がかさむ上、手作業により各切断薄板を一枚づつ剥がすため、取扱時の破損も生じやすかった。

そこで、手作業の代わりに、切断薄板を一枚一枚分離させる図６に示す装置が用いられている（特許文献１）。この装置によれば、左端の上下に配置されたローラの回転により、重ねられた切断薄板のうち、一番下の薄板から順次薄板が一枚一枚搬送されることになる。したがって、手作業に比べると、一定の時間に一定の枚数を分離することが可能となる。

米国特許出願公開第２００８／０１３５１８６Ａ１号

しかし、図６に示す特許文献１の装置では、分離される切断薄板70は、その真上の薄板71と真下のローラ72とに挟まれつつ搬送されるため、その摩擦から、切断薄板表面に傷がつきやすい。また、積み重なった切断薄板群73の重さにより、欠けたり割れたりすることも少なくなく、安定して切断薄板を分離できるものとはなっていない。

この発明は、従来技術の以上のような問題に鑑み創案されたもので、表面傷や欠け・割れなどを減らし、重なった切断薄板を容易にかつ安定して一枚づつ分離させることのできる切断薄板の分離摘出装置を提供しようとするものである。

このため、請求項１の発明に係る切断薄板の分離摘出装置は、処理液槽の上方に配置される搬送手段と、該搬送手段の下方に配置され、インゴットを薄板状に連続的に切断することにより得られた各切断薄板を重ねて載置できる薄板載置手段と、該載置手段に載置された切断薄板に対し、水平方向から、円錐状に噴流を噴射させる噴射装置と、前記載置手段の上方に配置される処理液吸い上げ手段とを備えたことを特徴とするものである。

また、請求項２の発明に係る切断薄板の分離摘出装置は、請求項１記載の切断薄板の分離摘出装置であって、気泡を処理液槽内に対流させ、切断薄板相互間に行き渡らせたことを特徴とするものである。

ここで、前記気泡とは、薄板群と切断薄板相互間の隙間に浸入できる大きさであることが必要であり、超微細なマイクロバブルやナノバブルといわれる大きさのもの、すなわち直径1000分の1mmから100万分の1mm程度の大きさのものとなる。また、各切断薄板の素材のインゴットは、シリコンインゴットに限られず、他のインゴットも含まれる。

本発明では、切断薄板は載置手段に重ねて載置されており、その状態の切断薄板に、水平方向から、噴射装置によって円錐状の噴流が噴射される。該噴流は重なった切断薄板にぶつかり、その際の噴圧により切断薄板相互間には隙間が生じ、各切断薄板は上下にばらけ、最上部付近の切断薄板は上方に浮き上がる。その上方には、処理液吸い上げ手段が配置され、その手段により処理液が吸い上げられるため、上昇する液流が生じることになり、最上部の切断薄板はその液流に乗ってさらに上昇していく。上昇すると、その上方には搬送手段があるので、その搬送手段により次工程へ搬送される。このようにして、重ねられた切断薄板は容易にかつ安定して分離される。

この発明によれば、表面傷や欠け・割れ等を減らし、重なった切断薄板を容易にかつ安定して一枚づつ分離させることができるので、廃棄される切断薄板を極力抑えることができる。

本発明に係る切断薄板の分離摘出装置の一例を示す概略図である。図１中、破線で囲ったＡ部分の拡大図である。図１中、矢印Ｂ方向からみたベルトコンベア周辺の概略図である。図１中、矢印Ｃ方向からみたベルトコンベアと吸い上げ口、及び、吸い上げパイプを示す概略図である（他のベルトコンベア周辺の部材は省略）。本形態例にセンサを取り付けた例を示す概略図である。従来の切断薄板の分離摘出装置を示す概略図である。

本願に係る発明の具体的実施形態例を図面に基づき説明する。本形態例は、太陽電池に用いられる基板を得るための工程のうち、シリコンインゴットを切断した後であって、切断薄板１枚ごとの洗浄前の段階に要する、重なった切断薄板を分離させる工程（前記背景技術の項参照）において用いられる装置であって、本発明の具体的形態例である。なお、同形態例はあくまでも本発明の一例であって、適用される処理液槽、搬送手段、薄板載置手段、噴射装置、処理液吸い上げ手段等の具体的形態について、それらに本発明が限定されないことは当然である。

図１は、本発明に係る切断薄板の分離摘出装置の概略図であり、図中、1は処理液、2は処理液槽、3はベルトコンベア（搬送手段）、3aは下段ベルト、4はカセット（薄板載置手段）、5は切断薄板、6は噴射装置、6aはエダクタノズル、7は第１ポンプ、8は循環装置、9は吸い上げパイプ（処理液吸い上げ手段）、10は吸い込み口、11は第２ポンプ、12は気泡、13は気泡発生装置、14は第３ポンプ、15は気泡生成器、16はブラシを各示す。

本形態例は、図１に示すとおり、処理液1が充填された処理液槽2と、その上方に配置された２列のベルトコンベア3とから構成される。ベルトコンベア3は、ベルトが両端のローラに巻回されて上下段となる構成のものが、２列並行に列設される。各ベルトコンベア3は、少なくとも下段側のベルト3aが処理液1に浸されその下面が常に湿った状態となっている。処理液1は本形態例では水を用いているが、切断薄板の洗浄効果も兼ねる場合は洗浄液を用いてもよい。ベルトコンベア3のベルトはポリウレタンベルトにラバーゴムが貼付されたものが用いられ、ベルト面が微細な凸凹状となっている。後述するように、このベルト面の微細な凸凹状により、後述の切断薄板5がそこに接触した際にグリップ力が生じることになり、それによって搬送作用を生じさせるものとなる。このため、ベルトはその表面が微細な凸凹状のものとなれば、ラバーゴム以外の素材を用いても良い。

ベルトコンベア3の下方には、切断薄板載置用カセット4が設置される。該カセット4は、上面が開放面となり、その開放上面から切断薄板5を１枚ずつ重ねて載置自在となっている。また、カセット4側面のうち、少なくとも後述するエダクタノズル6aの対向面については開放面となっており、エダクタノズル6aからの噴射流が、載置された切断薄板5に直接当たるものとなっている。

噴射装置6は、第１ポンプ7を備え、該ポンプ7の駆動により処理液槽2内から処理液1の一部を抜き取り、その抜き取った処理液1を処理液槽2内に戻す機構となっている。その戻し口には前記エダクタノズル6aが取り付けられ、該エダクタノズル6aは前記カセット4の開放側面に対向して配置される。エダクタノズル6aは、図２に示すように、先端ノズル口以外に、その側面に吸入用横孔6bが形成されている。該吸入用横孔6bは、ノズル主流路である噴射直進流路に連通されており、このためエダクタノズル6aは、第１ポンプ7の駆動により、ノズル6aの先端から噴射流が噴射されると、その噴射流の液流により減圧牽引作用が生じ、吸入用横孔6bから処理液が噴射直進流路に吸引される機構となっている。そして、この横孔6bによる吸引作用により、液流が一気に増加され、ノズル6a先端からの噴射流が円錐状となる。ここでノズルは、先端が広角となるテーパ状ノズルを用いても良いが、エダクタノズル6aが好適である。エダクタノズル6aによれば、上記のとおり、吸入用横孔6bから処理液1を吸入することにより、噴射する液量が増加することから、第１ポンプ7圧が低くても、高圧の円錐状噴流を容易に噴射することができる。そのため、装置の構造も簡易にでき、設計費用を低廉に抑えることができる。したがって、図３に示すように、エダクタノズル6aをベルトコンベア3下方に一つ設置するだけで、円錐状の噴流が切断薄板5相互間に効率的に浸入し、薄板5を上方向に押し上げる力と下方向に押し下げる力が働き、最上に載置された切断薄板5と他の切断薄板群とを容易に分離させることができる。もちろん必要であれば、ノズルを左右上下等に２以上設けてもかまわない。

前記カセット4の上方には、図３及び図４に示すように、列設された２列のベルトコンベア3の間に、吸い上げパイプ9（処理液吸い上げ手段）がその吸い込み口10を下方に向けて配置される（なお、図４においてベルトコンベア3周辺の部材は省略している）。該吸い上げパイプ9は、第２ポンプ11を備えた循環装置8の吸い込み部の一部となっている。すなわち、該循環装置8は、図１に示すように、ポンプ11の駆動により、吸い上げパイプ9の吸い込み口10と他の吸い込み口（槽2側方に形成）から処理液1を一部抜き取り、その抜き取った処理液1を再び槽2内に戻すことによって、処理液1を槽2内で循環させる機構となっている。この循環の際、吸い上げパイプ9はその吸い込み口10下方の処理液1を吸い上げることになり、その近傍では上昇流が生じることになる。ここで、吸い上げパイプ9の下方には、前記カセット4が配置されることになり、その上面は開放されているので、切断薄板5が載置されていれば、吸い上げパイプ9の吸い込みによる液流により、カセット4に載置された最上の切断薄板5が上昇し、下段側のベルト3aのベルト面に接触することになる。また、槽2内の処理液1は、切断薄板5の表面に付着した汚れにより汚染されるが、循環装置8のフィルタ（図示なし）を通過することによって、随時濾過され、槽2内に戻される。

また、図２に示すように、吸い上げパイプ9の下流側であって、前記ベルトコンベア3の下方側には、下段ベルト3a面に対向するように、搬送される切断薄板5を下から支持するブラシ16が配置されている。さらに本形態例では、処理液槽2の下方に、処理液槽2内に気泡12を発生させるための気泡発生装置13が備えられる。気泡発生装置13は、前記循環装置8とほぼ同様の機構であり、第３ポンプ14により、処理液層2内から処理液1の一部を抜き取り、その抜き取った処理液1を処理液槽2内に戻す機構となっている。そして、気泡発生装置13に気泡生成器15を備えさせることによって、気泡12を混入させた処理液1を槽2内に戻す。そのため、処理液1内には気泡12が混在し、その気泡12が各切断薄板5の隙間に入り込むことになる。また、それら気泡12は噴射装置6を通じて、エダクタノズル6aからも噴射される。したがって、カセット4内に載置された切断薄板5相互間には、処理液1内に混在していた気泡12に加え、エダクタノズル6aから発射された噴流に混入した気泡12も入り混み、より他の切断薄板群と分離しやすくなる。

以上よりなる本形態例では、気泡12が液流とともに循環する処理液槽2内において、処理液1に浸されたカセット4の側面に、その水平方向からエダクタノズル6aにより円錐状の噴流が噴射される。その噴圧によって、カセット4内に載置され重なった状態の切断薄板5相互に隙間が生じ、最上部の切断薄板5は、上に浮き上がる。カセット4上方には、図３及び図４に示すように、前記吸い上げパイプ9の吸い込み口10が配置されており、その吸い込み流によって、最上部の切断薄板5はさらに上方に吸い上げられる。吸い上げられた切断薄板5は、下段ベルト3a下面に接触することになるが、このときベルト面が微細な凸凹状のため接触面にグリップ力が生じ、切断薄板5はベルト3aの進行に引っ張られるように付着して下流側に移送される。その下流直後には、下段ベルト3aの下面に対向するようにブラシ16が配置されており、このため切断薄板5はそのブラシ16上を通って移送されていく。この結果、切断薄板5はその下面がブラシ16に支持されることになるので、処理液槽2下方への落下が防止される。なお、本形態例では、図２及び図３に示すようにエダクタノズル6aの両脇に幅300mm、厚さ5mmのブラシ16が左右に２本ずつ設置される。

切断薄板5は、インゴットから薄板状に切断される際、均等の厚みにするのは難しく、どうしてもその厚みに微差が生じ、テーパ状に形成される場合がある。このような場合、各切断薄板5をカセット4に水平に重ねて載置していくとそのテーパ部分に応じて、載置後の切断薄板群は、いずれか側に傾く（ここではやや右肩上がりに傾く）ことになる。そこで、エダクタノズル6aからの噴流及び気泡12をより適切に各切断薄板5間に混入させるために、図１及び図２に示すように、その最上の切断薄板5がエダクタノズル6aの噴射口と水平になるようにカセット4を傾斜させて配置させてもよい。なお、本形態例では、切断薄板の厚みに約10μm前後の微差が生じ、それらを重ねて載置した切断薄板群はやや右肩上がりに傾くため、カセット4を約1.5〜2度右下がりに傾けて配置させている。

また、上記のような作用によっても、切断薄板5が破損したり、破損した切断薄板5の破片が良品の切断薄板5に重なったりすることがある。このような切断薄板5は、不良品として次工程において廃棄される。しかし、単に破損した薄板5の破片が重なっているに過ぎない切断薄板5は、その破片を取り除けば使用でき、したがって、図５に示すように、ベルトコンベア3で搬送され終わった切断薄板5が、次のベルトコンベア17に移送される搬送口に、切断薄板5の重なりを検知するセンサ18を設けることによって、より廃棄される切断薄板5の数を減らし無駄を少なくすることもできる。上記センサ18は、切断薄板5の長さを検知し、破片の重なりにより通常の切断薄板5の長さよりも長いものを検出し、警報を鳴らす。その警報によりベルトコンベア17は自動的に停止するように制御され、その警報を聞きつけた作業員が重なった切断薄板5の破片を剥がせば、破損していない良品の切断薄板5はそのまま廃棄されることなく、無駄なく使用することができる。

このように本形態例によれば、従来の手作業による熟練を要さずに、切断薄板相互の分離の精度を高めることができ、切断薄板5を容易にかつ安定して一枚ずつに分離させることができる。そのため、切断薄板5が破損したり、破損した薄板5の破片が重なることにより、良品の薄板5まで無駄となるのを極力抑えることができる。また、気泡発生装置13を設置し、カセット4に載置される切断薄板5相互の隙間に気泡を混入させることで、各切断薄板5の分離効果を向上させるものとなっている。さらに、本形態例に示すように、カセット4を切断薄板群の傾きにあわせて傾斜させ、最上の切断薄板5をエダクタノズル6aの噴射口と水平にさせているので、噴流がより切断薄板5相互間に入り込むことになり、切断薄板5の分離の精度を上げるものとなっている。そして、図５に示すようなセンサ18を用いれば、分離後の切断薄板の良品と不良品とを選別することも可能となり、いっそう切断薄板5を無駄なく分離することができる。

なお、本発明が以上の形態例に限定されないことはいうまでもなく、気泡生成器15は、気泡発生装置13以外に、噴射装置6、循環装置8に配置させてもよい。また、その気泡発生装置、気泡生成器、循環装置等の機能、大きさ、形状等、また、処理液槽、ベルトコンベア、カセット、ブラシ、ポンプ、噴射装置、吸い上げパイプ、吸い込み口等の大きさ、形状等は適宜変更可能であり、もちろんそれらも本発明の範囲に含まれるものである。

この発明は、基板の洗浄工程に利用できる技術である。

1 処理液
2 処理液槽
3 ベルトコンベア（搬送手段）
3a 下段ベルト
4 カセット（薄板載置手段）
5 切断薄板
6 噴射装置
6a エダクタノズル
9 吸い上げパイプ（処理液吸い上げ手段）
10 吸い込み口
12 気泡
13 気泡発生装置

Claims

処理液槽の上方に配置される搬送手段と、該搬送手段の下方に配置され、インゴットを薄板状に連続的に切断することにより得られた各切断薄板を重ねて載置できる薄板載置手段と、該載置手段に載置された切断薄板に対し、水平方向から、円錐状に噴流を噴射させる噴射装置と、前記載置手段の上方に配置される処理液吸い上げ手段とを備えたことを特徴とする切断薄板の分離摘出装置。
気泡を処理液槽内に対流させ、切断薄板相互間に行き渡らせたことを特徴とする請求項１記載の切断薄板の分離摘出装置。