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KR101032881B1 - 솔라웨이퍼 카세트용 경량 지지바 및 그 제조방법 - Google Patents

솔라웨이퍼 카세트용 경량 지지바 및 그 제조방법 Download PDF

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Publication number
KR101032881B1
KR101032881B1 KR1020110010869A KR20110010869A KR101032881B1 KR 101032881 B1 KR101032881 B1 KR 101032881B1 KR 1020110010869 A KR1020110010869 A KR 1020110010869A KR 20110010869 A KR20110010869 A KR 20110010869A KR 101032881 B1 KR101032881 B1 KR 101032881B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
support bar
solar wafer
wafer cassette
core
pin groove
Prior art date
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Active
Application number
KR1020110010869A
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English (en)
Inventor
이강성
천준환
Original Assignee
(주)상아프론테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)상아프론테크 filed Critical (주)상아프론테크
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Abstract

솔라웨이퍼 카세트용 경량 지지바 및 그 제조방법이 개시되어 있다.
개시된 솔라웨이퍼 카세트용 경량 지지바는,
마주하게 배치되는 한 쌍의 앤드플레이트에 양단이 고정되며, 길이방향을 따라 일정간격을 두고 솔라웨이퍼를 지지하기 위한 다수의 지지돌기가 형성된 솔라웨이퍼 카세트용 지지바로서, 상기 지지바는, 적어도 한 곳 이상에 핀홈이 형성된 비금속재의 심재; 상기 핀홈에 압입되는 보강부재 및 상기 심재의 표면을 둘러싸도록 인서트 사출되는 비 금속재의 표재를 포함하는 것이고,
개시된 솔라웨이퍼 카세트 지지바의 제조방법은, 적어도 길이방향 중심부에 핀홈이 형성되게 비 금속재의 심재를 사출하는 단계; 상기 심재를 응고시키는 단계; 상기 핀홈에 보강부재를 압입하는 단계; 상기 심재의 표면에 표재를 이중사출하는 단계 및 상기 표재를 응고시키는 단계를 포함하는 것이다.

Description

솔라웨이퍼 카세트용 경량 지지바 및 그 제조방법{Lightweight support-bar for solar wafer cassette and preparation method}
본 발명은 솔라웨이퍼 카세트용 경량 지지바 및 그 제조방법에 관한 것이다.
특히, 솔라웨이퍼 카세트의 지주를 중량소재에서 경량소재로 대체하되, 대체된 경량소재의 강도를 중량소재에 준하도록 개선한 것에 특징을 갖는 솔라웨이퍼 카세트용 경량 지지바 및 그 제조방법에 관한 것이다.
(솔라)웨이퍼는, 예를 들어, 매터리얼 인바운드 인스펙션(material inbound inspection), 그라인딩(grinding), 글로잉(glueing), 소잉(sawing), 세퍼레이션(seperation), 클리닝(cleaning), 테스트(testing) 등의 제조공정을 거치게 되는데, 이러한 웨이퍼 제조공정은 웨이퍼를 이동시켜가면서 진행되기 때문에 외부 환경으로부터 물리적, 화학적으로 안전성이 보장되어야 하므로 통상 솔라웨이퍼 카세트(Solar wafer cassette)라 명명되는 수납장치에 수납된 상태에서 상기한 여러 공정을 거치게 된다.
도 1은 일반적인 솔라웨이퍼 카세트의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 솔라웨이퍼 카세트(1)는, 소정 간격을 두고 마주하게 배치되는 한 쌍의 앤드플레이트(3) 및 상기 앤드플레이트(3)에 양단이 고정된 채 서로 평행하게 배치되되, 길이방향을 따라 솔라웨이퍼(w)를 지지하기 위한 다수의 지지돌기(5a)가 형성된 4개의 지지바(5) 들로 구성되어 있다.
여기서, 상기 지지바(5)는 솔라웨이퍼 카세트(1)를 실질적으로 지지하는 주 지지체이므로 솔라웨이퍼 카세트(1) 내에 솔라웨이퍼가 충적(充積)되더라도 변형 없이 지지할 수 있는 정도의 강도를 가져야 함은 당연할 것이다. 하여, 기존에는 강도 유지를 위해 금속재의 지지바가 주로 사용되어 왔다.
그러나, 금속재 지지바는 강도 측면에서는 문제가 없으나, 소재의 특성상 중량이기 때문에 솔라웨이퍼 카세트 전체 무게를 상승시켜서 취급이 불편하였을 뿐만 아니라, 고중량의 솔라웨이퍼 카세트를 파지하기 위한 파지장치 및 이동시키기 위한 이동장치에도 무리를 주게 되어 고장이나 수명단축의 원인이 되고 있다.
이를 해소하기 위해, 상기 지지바를 합성수지재로 대체하는 방법이 고려될 수 있으나, 합성수지재는 강도가 약하여 변형의 소지가 크기 때문에 이의 해결책이 제시되어야 할 것이다.
이에, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 주요 목적은 경량화에도 불구하고 충족강도를 갖는 솔라웨이퍼 카세트용 경량 지지바를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 솔라웨이퍼용 경량 지지바의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 마주하게 배치되는 한 쌍의 앤드플레이트에 양단이 고정되며, 길이방향을 따라 일정간격을 두고 솔라웨이퍼를 지지하기 위한 다수의 지지돌기가 형성된 솔라웨이퍼 카세트용 지지바로서, 상기 지지바는, 적어도 한 곳 이상에 핀홈이 형성된 비금속재의 심재; 상기 홈에 압입되는 보강부재 및 상기 심재의 표면을 둘러싸도록 인서트 사출되는 비금속재의 표재를 포함할 수 있다.
상기 핀홈은 심재의 길이방향 중심부에 배치될 수 있다.
상기 핀홈은 상기 심재의 길이방향과 직교하는 방향으로 심재의 양쪽에 배치될 수 있다.
상기 보강부재의 길이가 핀홈의 길이보다 길 수 있다.
본 발명의 이 관점에 따르면, 솔라웨이퍼 카세트용 경량 지지바의 제조방법으로서, 적어도 길이방향 중심부에 핀홈이 형성되게 비 금속재의 심재를 사출하는 단계; 상기 심재를 응고시키는 단계; 상기 핀홈에 보강부재을 압입하는 단계; 상기 심재의 표면에 표재를 이중사출하는 단계 및 상기 표재를 응고시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 핀홈에 보강부재를 압입할 때, 보강부재의 일부가 노출되게 압입할 수 있다.
상기한 본 발명의 과제의 해결 수단에 따르면, 지지바의 소재를 비 금속재로 개선함으로써 경량화를 이룰 수 있다. 이로써 이러한 지지바가 채택된 솔라웨이퍼 카세트의 취급이 간편하다.
또한, 본 발명은 지지바가 비 금속재로 됨에 불구하고 보강부재에 의해 금속재에 준하는 강도를 확보할 수 있으므로 강도 약화의 우려를 해소할 수 있다.
또한, 본 발명은 솔라웨이퍼 카세트의 전체 중량 감소로 인해 이를 파지하는 장치 및 이송장치의 부하를 줄일 수 있어서 이들 장치의 고장 및 수명 단축을 예방할 수 있다.
도 1은 일반적인 솔라웨이퍼 카세트의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 솔라웨이퍼 카세트용 지지바의 일부 절취 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 솔라웨이퍼 카세트용 지지바의 제조방법에 대한 제1 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 솔라웨이퍼 카세트용 지지바의 제조방법에 대한 제2 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 솔라웨이퍼 카세트용 지지바의 제조방법에 대한 제3 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들에 따른 솔라웨이퍼 카세트용 경량 지지바 및 그 제조방법이 설명된다.
설명되는 실시예들은 본 발명의 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 다른 형태로 변형될 수 있다. 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다. 본 명세서에서 다른 구성요소 '상에' 위치한다는 것은 일 구성요소 상에 다른 구성요소가 직접 위치한다는 의미는 물론, 상기 일 구성요소 상에 제 3의 구성요소가 더 위치할 수 있다는 의미도 포함한다. 본 명세서 각 구성요소 또는 부분 등을 제1, 제2 등의 표현을 사용하여 지칭하였으나, 이는 명확한 설명을 위해 사용된 표현으로 이에 의해 한정되지 않는다. 도면에 표현된 구성요소들의 두께 및 상대적인 두께는 본 발명의 실시예들을 명확하게 표현하기 위해 과장된 것일 수 있다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
첨부된 도 2는 본 발명에 따른 솔라웨이퍼 카세트용 지지바의 일부 절취 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A선 단면도이다.
위 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 솔라웨이퍼 카세트(1)는, 소정 간격을 두고 마주하게 배치되는 한 쌍의 앤드플레이트(3) 및 상기 앤드플레이트(3)에 양단이 고정된 채 서로 평행하게 배치되되, 길이방향을 따라 솔라웨이퍼(도시하지 않음)를 지지하기 위한 4개의 지지바(50) 들로 구성되어 있다. 이러한 구성은 기존과 동일하다.
이를 기초로 하여, 본 발명은 상기한 지지바(50)의 구성 및 소재를 개선한 것을 더 포함한다.
상기한 지지바(50)는 경량화를 위해, 그 소재를 비 금속재로 구성할 수 있다. 재료공학의 발전으로 비 금속재라도 금속에 비해 강도가 현저히 떨어지는 것은 아니나 여전히 금속대비 강도저하는 필연적이다. 따라서, 강도저하를 줄일 수 있는 구조적 개선이 부가될 수 있다.
본 발명에서는 지지바(50)의 강도향상을 위해, 이중사출과 보강부재를 채택하였다. 부연하면, 상기 지지바(50)는 비 금속재의 심재(51)와, 상기 심재(51)에 압입되는 비 금속재의 보강부재(53)와, 상기 심재(51)의 표면을 둘러싸도록 인서트 사출(insert molding)되는 비 금속재의 표재(55)로 구성될 수 있다.
상기 심재(51)는 원형단면을 가질 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
상기 심재(51)는 상기 보강부재(53)의 압입을 위해 적어도 길이방향 중심부에 핀홈(510)을 형성할 수 있다. 상기 핀홈(510)은 상기 심재(51)의 길이방향과 직교하는 방향으로 심재(51)의 양쪽에 배치될 수 있다.
또한, 상기 보강부재(53)는 핀(pin) 타입으로 될 수 있으며, 그 길이(L)는 상기 핀홈(510)의 깊이(D)보다 길게 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 보강부재(53)의 일부분이 핀홈(510)의 외부로 돌출되기 때문에 상기 표재(55)를 이중사출하였을 때 심재(51)와 표재(55) 사이에서의 슬립(slip) 발생을 방지하는 앙카의 역할을 할 수 있게 된다. 따라서, 심재(51)의 표면에 별도의 앙카돌기를 형성하지 않아도 되므로 사출비용을 감소시킬 수 있다.
상기 심재(51)는 보강부재(53)가 설치되지 않는 경우에 상기 표재(55)의 2차 사출시 금형 내에서 굴곡 변형될 수 있으나, 상기 보강부재(53)의 압입 구조로 인해 변형강도가 증강되어 변형이 방지될 수 있다. 특히, 심재(51)의 변형은 길이방향 중심에서 가장 크게 일어날 수 있으므로 앞서 설명하였듯이 중심부에 보강부재(53)을 압입함에 따라 변형을 방지할 수 있는 것이다.
다만, 상기에서는 보강부재(53)의 압입위치를 심재(51)의 길이방향 중심부를 위주로 설명하고 있으나, 필요에 따라 심재(51)의 여타 부위에도 보강부재(53)을 압입 설치할 수도 있음은 당연하다.
상기 심재(51) 및 보강부재(53)의 재질로는 탄소섬유강화플라스틱(Carbonfiber Reinforced plastics)가 적합하다. 탄소섬유강화플라스틱은 불포화 폴리에스터, 에폭시수지 등의 열경화성수지로 된 매트릭스에 탄소섬유를 보강재로 하여 굽힘강도는 GFRP의 2배이고, 크리프 변형량은 1/2인 강화플라스틱으로서, 큰 장력강도와 내충격성을 갖고 있어서 강도를 필요로 하는 부품의 재질로서 적합하므로 이를 심재 및 보강부재의 재료로 채택하였다.
정리하면, 심재(51) 및 보강부재(53)의 재질이 경량이면서도 기본적인 강도를 갖는 탄소섬유강화플라스틱으로 구성함으로써 금속재에 비해 강도가 현저히 하락하지 않는 기본 조건을 갖추고 있으며, 이에 더하여 심재(51)에 보강부재(53)을 압입함으로써 금속에 준하는 강도 보완이 이루어지기 때문에 강도 하락이 없으면서도 경량화를 이룰 수 있는 것이다.
참고적으로, 본 발명은 상기 심재(51)의 양단부에 단차부(512)를 두고, 이 단차부(512)에는 외주면에 나사부(513a)가 형성된 마감캡(513)을 압입함으로써 마감캡(513)과 상기 앤드플레이트(3)간 나사조립이 가능토록 하는 구조도 포함될 수 있다.
상기 표재(55)는 원형단면을 가질 수 있다. 이와는 다르게 타원형, 다각형, 이에 포함되지 않는 폐곡선 단면형태 등 여러 가지 형태 중 어느 하나를 채택할 수도 있다.
상기 표재(55)의 일 표면에는 길이방향을 따라 형성되는 지지돌기(550)가 형성될 수 있다. 이러한 지지돌기(550)는 솔라웨이퍼(도시하지 않음)를 일정간격으로 적층 지지하기 위한 것으로서, 그 단면형태가 마름모(다이아몬드형)로 될 수 있으며, 바람직하게는 선단으로부터 루트(root)부로 갈수록 그 단면적을 점차적으로 넓어지게 형성함으로써 쉽게 파단되지 않도록 하는 것이 좋다.
첨부된 도 4는 본 발명에 따른 솔라웨이퍼 카세트용 지지바의 제조방법에 대한 제1 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
위 도면에 따르는 솔라웨이퍼 카세트용 지지바의 제조방법은,
1 단계로, 심재를 사출한다(S10).
심재 전용 금형(도시하지 않음)을 마련하고, 금형의 챔버 내부로 용융상태의 비 금속재료를 금형게이트를 통해 강제 주입하여 심재(51)를 사출한다. 이때, 상기 심재(51)는 적어도 길이방향 중심부에 핀홈(510)이 형성되도록 사출해야 한다.
2 단계로, 심재를 응고시킨다(S20).
사출이 완료되면, 금형으로 부터 심재(51)를 탈형하고, 탈형된 심재를 강제 또는 자연응고시킨다.
3 단계로, 보강부재를 압입한다(S30).
사출이 완료된 심재(51)의 핀홈(510)에 이미 마련된 보강부재(53)을 자동 또는 수동으로 압입한다. 이때, 앞서 설명한 바 있듯이 상기 핀홈(510)의 깊이에 비해 보강부재(53)의 길이가 길기 때문에 보강부재(53)은 후술될 표재(55)의 인서트 사출시 앙카역할을 하게 되어 심재(51)와 표재(55) 사이의 슬립 현상을 방지하게 된다.
4 단계로, 표재를 인서트 사출한다(S40).
보강부재(53)가 압입된 상태의 심재(51)를 표재 전용 금형에 인입한 후, 비 금속재료를 금형게이트를 통해 강제 주입함으로써 심재(51)의 표면을 표재(55)에 의해 둘러싸도록 사출한다.
5 단계로, 표재를 응고시킨다(S50).
표재(55)의 사출이 완료되면, 심재(51), 보강부재(53) 및 표재(55)가 일체화 된 지지바(50)를 얻게 되며, 이를 응고시키게 되면, 최종 제품이 추출된다.
도 5는 본 발명에 따른 솔라웨이퍼 카세트용 지지바의 제조방법에 대한 제2 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
위 도면에 따르는 솔라웨이퍼 카세트용 지지바의 제조방법은,
1 단계로, 심재를 사출한다(S100).
심재 전용 금형(도시하지 않음)을 마련하고, 금형의 챔버 내부로 용융상태의 비 금속재료를 금형게이트를 통해 강제 주입하여 심재(51)를 사출한다. 이때, 심재(51)의 단면 형태는 원형, 각형, 타원형 등 다양한 형태로 적용할 수 있다.
2 단계로, 심재를 응고시킨다(S110).
사출이 완료되면, 금형으로 부터 심재(51)를 탈형하고, 탈형된 심재를 강제 또는 자연응고시킨다.
3 단계로, 심재를 지지한다(S120).
응고가 완료된 심재(51)를 사출금형에 마련된 작동핀(P)을 전진시켜서 심재(51)가 유동되지 않고 또한, 변형되지 않게 고정 지지한다.
4 단계로, 표재를 인서트 사출한다(S130).
상기 작동핀(P)에 의해 지지된 심재(51)의 표면에 용융상태의 비 금속소재를 인서트 사출한다. 이때, 표재(55)가 응고되기 이전에 작동핀(P)을 후퇴시켜서 작동핀에 의해 형성된 핀 공간이 채워지게 한다.
5 단계로, 표재를 응고시킨다(S140).
표재(55)의 사출이 완료되면, 심재(51) 및 표재(55)가 일체화 된 지지바(50)를 얻게 되며, 이를 응고시키게 되면, 최종 제품이 추출된다.
도 6은 본 발명에 따른 솔라웨이퍼 카세트용 지지바의 제조방법에 대한 제3 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
위 도면에 따르는 솔라웨이퍼 카세트용 지지바의 제조방법은,
1 단계로, 심재를 사출한다(S200).
심재 전용 금형(도시하지 않음)을 마련하고, 금형의 챔버 내부로 용융상태의 비 금속재료를 금형게이트를 통해 강제 주입하여 심재(51)를 사출한다. 이때, 심재(51)의 단면 형태는 원형, 각형, 타원형 등 다양한 형태로 적용할 수 있다.
2 단계로, 심재를 응고시킨다(S210).
심재(51)의 사출이 완료되면, 금형으로 부터 심재(51)를 탈형하고, 탈형된 심재를 강제 또는 자연응고시킨다.
3 단계로, 표재를 사출한다(S220).
표재 전용 금형(도시하지 않음)을 마련하고, 금형의 챔버 내부로 용융상태의 비 금속재료를 금형게이트를 통해 강제 주입하여 표재(55)를 사출한다. 이때, 상기 표재(55)의 내부에는 상기 심재(51)가 압입되도록 중공부(560)가 형성되도록 사출한다.
4 단계로, 표재를 응고시킨다(S230).
표재의 사출이 완료되면, 금형으로 부터 표재(55)를 탈형하고, 탈형된 표재를 강제 또는 자연 응고시킨다.
5 단계로, 표재와 심재를 결합한다(S240).
표재의 내부에 중심방향으로 형성된 중공부(560)로 심재(51)를 압입함으로써 최종제품이 추출된다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시 예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
50 : 지지바 51 : 심재
53 : 보강부재 55 : 표재
510 : 핀홈

Claims (6)

  1. 마주하게 배치되는 한 쌍의 앤드플레이트에 양단이 고정되며, 길이방향을 따라 일정간격을 두고 솔라웨이퍼를 지지하기 위한 다수의 지지돌기가 형성된 솔라웨이퍼 카세트용 지지바로서,
    상기 지지바는,
    적어도 한 곳 이상에 핀홈이 형성된 비 금속재의 심재;
    상기 핀홈에 압입되는 보강부재 및
    상기 심재의 표면을 둘러싸도록 인서트 사출되는 비 금속재의 표재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔라웨이퍼 카세트용 지지바.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 핀홈은 심재의 길이방향 중심부에 배치되는 것을 특징으로 하는 솔라웨이퍼 카세트용 지지바.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 핀홈은 상기 심재의 길이방향과 직교하는 방향으로 심재의 양쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 솔라웨이퍼 카세트용 지지바.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보강부재의 길이가 핀홈의 깊이보다 긴 것을 특징으로 하는 솔라웨이퍼 카세트용 지지바.
  5. 솔라웨이퍼 카세트용 경량 지지바의 제조방법으로서,
    적어도 길이방향 중심부에 핀홈이 형성되게 비 금속재의 심재를 사출하는 단계(S10);
    상기 심재를 응고시키는 단계(S20);
    상기 핀홈에 보강부재를 압입하는 단계(S30);
    상기 심재의 표면에 표재를 이중사출하는 단계(S40) 및
    상기 표재를 응고시키는 단계(S50);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔라웨이퍼 카세트용 경량 지지바의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 핀홈에 보강부재를 압입하는 단계에서, 상기 보강부재의 일부가 노출되게 압입하는 것을 특징으로 하는 솔라웨이퍼 카세트용 지지바의 제조방법.
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