Die Erfindung betrifft einen kammartigen Halter einer Halterungsvorrichtung für scheibenartige Substrate wie Solarzellenwafer, mit einem langgestreckten Steg, an dem über dessen Längserstreckung (X-Achse) hin eine Vielzahl in gleichem Abstand zueinander angeordneter Kammelemente vorgesehen ist, die jeweils zur Längserstreckung des Stegs senkrecht (Z-Achse) über eine gleiche Höhe emporragen und jeweils entsprechend der Breite des langgestreckten Stegs senkrecht (Y-Achse) zu der von der X- und der Z-Achse gebildeten Ebene eine identische Gesamttiefe t_ges aufweisen, wobei zwischen den jeweils einander zugewandten Flächen benachbarter Kammelemente mindestens eine Ausnehmung für den gehaltert aufzunehmenden Solarzellenwafer mit einer Umrißkontur gebildet ist, deren Mittelachse in Richtung der Z-Achse verläuft und die eine Anlagefläche und eine Führungsfläche, die sowohl zueinander als auch parallel zur Mittelachse der Ausnehmung angeordnet sind, für den in der Ausnehmung gehaltert aufzunehmenden Solarzellenwafer aufweist.

Bei einer aus der DE 199 13 134 A1 bekannten Übertragungsvorrichtung für Chipkomponenten mit rechteckiger Quaderform ist eine Halterungsvorrichtung in Form einer Übertragungsscheibe vorgesehen, die über ihren Umfang eine Vielzahl jeweils im gleichen Abstand zueinander befindliche Ausnehmungen in Form von Übertragungsrillen aufweist, in denen jeweils ein quaderförmiges Chipelement mittels Luftansaugung zu haltern und bei Drehung der Übertragungsscheibe an eine andere Handhabungsposition zu bewegen ist. In dem Umfangsrandabschnitt jeder Übertragungsrille ist eine stufenlochförmiger Hohlraum vorgesehen, der nur eine Chipkomponente halten kann. Da die radiale Länge des Hohlraums kürzer als die lange Seite der Chipkomponente ist, steht ein Teil der Chipkomponente, die in dem Hohlraum enthalten ist, von der Umfangsoberflächenseite der Übertragungsscheibe vor. Eine Stufe in der unteren Oberfläche zwischen dem Hohlraum und der Übertragungsrille ist kleiner als die Breite der kurzen Seite der Chipkomponente. Hierdurch wird die Bewegung aufeinanderfolgender Chipkomponenten in Richtung zu dem äußeren Durchmesser der Übertragungsscheibe geregelt.

Weiterhin ist bei einer aus der DE 199 06 805 B4 bekannten Vorrichtung zum Transportieren von zu bearbeitenden Substraten wie Wafern eine Lageänderungsvorrichtung vorgesehen, die ein Paar zueinander beabstandeter und im wesentlichen rechteckförmiger Halter aufweist, zwischen denen die Wafer anzuordnen sind. Jeder Halter ist dabei auf der dem anderen Halter zugewendeten Seite in angemessenen Abständen mit einer Vielzahl Haltenuten versehen, um die Wafer einzeln zu halten. Die Haltenuten weisen im wesentlichen V-förmigen Querschnitte auf, deren Öffnungsseiten so aufgeweitet sind, daß soweit wie möglich eine Berührung von Haltenuten und Wafern verhindert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kammartigen Halter einer Halterungsvorrichtung für scheibenartige Substrate wie Solarzellenwafer zur Verfügung zu stellen, der mit jeweils beliebig eng zu fertigendem Halterungsspalt zwischen jeweils benachbart angeordneten Kammelementen für eine sichere Aufnahme und Halterung des jeweils zu halternden Solarzellenwafers sowohl an einer definierten Seite eines Kammelementes, als auch in einer definierten Höhe in dem kammartigen Halter auf technisch einfache und ökonomische Weise zu gestalten ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen jeweils zwei benachbarten Kammelementen ein Halterungsspalt, dessen Umrißkontur u_s die Anlagefläche und die Führungsfläche für den im Halterungsspalt aufzunehmenden Solarzellenwafer aufweist, mit in Richtung der X-Achse beliebiger Weite von zwei in Richtung der X-Achse zueinander versetzten Ausnehmungen gebildet ist, die eine Umrißkontur u₁ bzw. u₂ aufweisen und deren Tiefe t₁ bzw. t₂ jeweils kleiner ist als die Gesamttiefe t_ges jedes Kammelementes ist, wobei die Tiefe t₁ und die Tiefe t₂ jeweils die Gesamttiefe t_ges jedes Kammelementes bilden und die Umrißkontur u₁ oder u₂ stegseitig eine Auskehlung mit einem geneigten stegseitigen Flächenabschnitt aufweist, der in einer Ebene liegt, die zur Ebene der Anlagefläche des Halterungsspaltes unter einem spitzen Winkel &agr; geneigt verläuft derart, daß der in den Halterungsspalt einzuführende Solarzellenwafer bei Ineingriffkommen seiner Unterkante mit dem geneigten Flächenabschnitt der Auskehlung der Umrißkontur u₁ oder u₂ auf diesem Schwerkraft bedingt unter Überwindung der Haftreibung in eine vobestimmte gleitend Position zu versetzen ist, in der der Solarzellenwafer bei Drehung des kammartigen Halters um einen vorbestimmten spitzen Winkel zur Lotrechten auf die Umrißkontur u_s des Halterungsspaltes mit seiner seiner letzteren zugewandten Fläche an der Anlagefläche plan in Anlage zu bringen ist und in der zugleich ein Toleranzspiel zwischen der der Anlagefläche abgewandten Fläche des Solarzellenwafers und der zur Anlagefläche parallel verlaufenden Führungsfläche der Umrißkontur u_s des Halterungsspaltes gegeben ist.

Vorzugsweise sind die Tiefe t₁ und die Tiefe t₂ der ersten Ausnehmung bzw. der zweiten Ausnehmung zwischen den jeweils zueinander benachbarten Kammelementen gleich und der spitze Winkel &agr; ist in Abhängigkeit von der Werkstoffpaarung des kammartigen Halters und des Solarzellenwafers im Bereich von 46° bis 50° zu wählen. Die Breite des Halterungsspaltes ist – gemessen in Richtung der X-Achse – gleich der Dicke des Solarzellenwafers plus dem Toleranzspiel.

Die Umrißkontur u_s des Halterungsspaltes kann sich entgegengesetzt zu der Einführungsrichtung des Solarzellenwafers trichterförmig in einen Öffnungsbereich erweitern, indem – gesehen im Längsschnitt des kammartigen Halters – jeweils die den Öffnungsbereich begrenzenden Flächen, die an die Führungsfläche und an die Anlagefläche der Umrißkontur u_s des Halterungsspaltes angrenzen, unter einem spitzen Winkel &bgr; bzw. &ggr; im Bereich von 18° bis 22° bzw. im Bereich von 13° bis 17° nach außwärts von der Führungsfläche bzw. von der Anlagefläche geführt sind, wobei der Öffnungsbereich der Umrißkontur u₁ oder u₂ der ersten oder der zweiten Ausnehmung, die die stegseitige Auskehlung aufweist, stufenlochförmig gestaltet ist.

Um in geeigneter Weise für eine planes Anliegen jedes Solarzellenwafers an der Anlagefläche der Umrißkontur u_s des entsprechenden Halterungsspaltes zu sorgen, kann die untere Längskante des Stegs des kammartigen Halters zur Lotrechten auf die Anlagefläche der Umrißkontur u_s des Halterungsspaltes unter einem spitzen Winkel von 3° geneigt sein.

Bevorzugt ist jeder kammartige Halter der Halterungsvorrichtung durch Bearbeitung eines Rohlings, der z.B. aus einem flexiblen Kunststoff, aus Leichtmetall oder einer Legierung des letzteren besteht und die Außenabmessungen des fertigenden kammartigen Halters aufweist, derart hergestellt, daß mittels eines einzigen Fräswerkzeugs die Fräskontur des kammartigen Halters zunächst teilweise von der einen Längsseite des Rohlings aus in Richtung der Y-Achse bis zu der Tiefe t₁ und nach anschließender Drehung des teilgefrästen Rohlings um 180° um die Z-Achse von dessen anderen Längsseite aus die Fräskontur in Richtung der Y-Achse bis zur Tiefe t₂ vollkommen gefertigt ist. Eine gleichzeitige Bearbeitung des Rohlings zur Herstellung des kammartigen Halters von dessen beiden Längsseiten aus mittels je eines entsprechend zu positionierenden Fräswerkzeuges ist ebenfalls möglich.

Der erfindungsgemäße kammartige Halter kann auch aus zwei gleichzeitig herzustellende Bauteile gebildet sein, deren Umrißkontur jeweils der Umrißkontur u_Schnitt der bei einem Längsschnitt des kammartigen Halters definierten beiden Schnitteile des letzteren entspricht, wenn die Ebene des Längsschnitts parallel zur X-Achse bei y = t₁ bzw. y = t_ges – t₂ verläuft, und die an ihren einander zugewandten Längsseiten plan aneinanderliegend lösbar miteinander verschraubt sind.

Im Gegensatz zur herkömmlichen Fertigung der Fräskontur eines Halters für dünne parallel angeordnete Substrate, wie z.B. Siliziumwafer, mittels eines Fräswerkzeuges in einem Arbeitsgang, bei dem die Breite des Halterungsspaltes für jeden Siliziumwafer durch die Dicke des Fräswerkzeuges definiert ist, ist der erfindungsgemäße kammartigen Halter mit einem beliebig engen Halterungsspalt zu fertigen. Zudem ist durch die Fräskontur des erfindungsgemäßen kammartigen Halters ein planes Anliegen aller in letzterem zu halternden Solarzellenwafer sowohl an einer definierten Seite der Umrißkontur des Halterungsspaltes u_s als auch in einer definierten Höhe des letzteren gewährleistet. Der erfindungsgemäße kammartige Halter einer Halterungsvorrichtung für scheibenförmige Substrate wie Solarzellenwafer ist somit mit einem Halterungsspalt beliebiger Breite technisch verhältnismäßig einfach und ökonomisch zu fertigen.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen kammartigen Halters, der paarweise in der Halterungsvorrichtung für die Solarzellenwafer vorzusehen ist, wobei die beiden kammartigen Halter parallel und beabstandet zueinander zwecks Aufnahme der Solarzellenwafer zwischen ihnen anzuordnen sind, wird nun anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen sind:

1 eine Aufsicht auf einer Längsseite des kammartigen Halters,

2 eine Schnittansicht eines in 1 am linken Enden des kammartigen Halters gekennzeichneten Details, wobei ein Solarzellenwafer in einem Halterungsspalt gezeigt ist,

3 eine Perspektivansicht des in 1 gekennzeichneten Details des kammartigen Halters, gesehen in Richtung von links vorne auf die Längsseite des kammartigen Halters,

4 eine Perspektivansicht des in 1 gekennzeichneten Details des kammartigen Halters, gesehen von rechts auf die Längsseite des kammartigen Halters, und

5 eine Ansicht eines Schnitts senkrecht zur Längsrichtung einer anderen Ausführungsform des kammartigen Halters, der aus zwei Bauteilen zusammengesetzt ist.

Wie aus den 1 bis 4 hervorgeht, weist der kammartige Halter 1 einer Halterungsvorrichtung für Solarzellenwafer 2 einen Steg 3 auf, an dem über dessen Längserstreckung in Richtung der X-Achse hin eine Vielzahl in gleichem Abstand zueinander angeordneter Kammelemente 4 vorgesehen ist. Die Kammelemente 4 ragen jeweils in Richtung der Z-Achse senkrecht zur Längserstreckung des Stegs 3 über eine gleiche Höhe empor und weisen jeweils entsprechend der Breite b des langgestreckten Stegs 3 senkrecht – in Richtung der Y-Achse – zu der von der X- und der Z-Achse gebildeten Ebene eine identische Gesamttiefe t_ges auf.

Wie besonders 2 verdeutlicht, ist zwischen den jeweils benachbarten Kammelementen 4 sind eine erste Ausnehmung 5 mit einer Umrißkontur u_A1 und eine zweite Ausnehmung 6 mit einer Umrißkontur u_A2 vorgesehen, die in Richtung der X-Achse zueinander versetzt sind. Die Tiefe t₁ und die Tiefe t₂ der ersten Ausnehmung 5 bzw. der zweiten Ausnehmung 6 sind jeweils kleiner als die Gesamttiefe t_ges jedes Kammelementes 4 und bilden zusammen jeweils die Gesamttiefe t_ges jedes Kammelementes 4. Die Tiefe t₁ und die Tiefe t₂ der ersten Ausnehmung 5 bzw. der zweiten Ausnehmung 6 können gleich sein.

Durch die Versetzung der ersten Ausnehmung 4 und der zweiten Ausnehmung 5 in Richtung der X-Achse zueinander ist zwischen den jeweils benachbarten Kammelementen 4 ein Halterungsspalt 9 beliebiger Breite b_H einer Umrißkontur u_s zu bilden, die eine Anlagefläche 7 und eine Führungsfläche 8 für den im Halterungsspalt 9 aufzunehmenden Solarzellenwafer 2 aufweist. Die Anlagefläche 7 und die Führungsfläche 8 sind sowohl zueinander als auch parallel zur Mittelachse A der Umrißkontur u_A1 wie auch der Umrißkontur u_A2 der ersten wie Ausnehmung 5 bzw. der zweiten Ausnehmung 5 bzw. 6 angeordnet, wobei die Mittelachse A im wesentlichen in Richtung der Z-Achse verläuft. Die Breite b_H des Halterungsspaltes 9 ist, gemessen in Richtung der X-Achse, gleich der Dicke d des Solarzellenwafers 2 plus einem Toleranzspiel 14.

Die Umrißkontur u_A2 der zweiten Ausnehmung 6 weist stegseitig eine Auskehlung 10 mit einem geneigten stegseitigen Flächenabschnitt 11 auf, der in einer Ebene 12 liegt, die zur Ebene 13 der Anlagefläche 7 der Umrißkontur u_s des Halterungsspaltes 9 unter einem vorbestimmten spitzen Winkel &agr; geneigt verläuft. In Abhängigkeit von der Werkstoffpaarung des Stegs 3 und des Solarzellenwafers 2 kann der Winkel &agr; im Bereich von 46° bis 50° gewählt werden.

Wie aus den 2 und 4 am besten ersichtlich ist, erweitert sich die Umrißkontur u_s des Halterungsspaltes 9 entgegengesetzt zu der Einführungsrichtung R_E des Solarzellenwafers 2 in den Halterungsspalt 9 trichterförmig in einen Öffnungsbereich 15 der Umrißkontur u_A1 der ersten Ausnehmung 5 zwischen den entsprechenden benachbarten Kammelementen 4. Dieser Öffnungsbereich 15 wird – gesehen im Längsschnitt des kammartigen Halters 1 (2) – von Flächen 16 und 17 der zueinander benachbarten Kammelemente begrenzt, die an die Führungsfläche 8 bzw. an die Anlagefläche 7 der Umrißkontur u_s des Halterungsspaltes 9 angrenzen. Die Fläche 16 und die Fläche 17 sind bevorzugt unter einem spitzen Winkel &bgr; bzw. &ggr; nach außwärts zur Führungsfläche 8 bzw. zur Anlagefläche 7 geführt, der im Bereich von 18° bis 22° bzw. im Bereich von 13° bis 17° liegt. Der Öffnungsbereich der Umrißkontur u_A2 der die stegseitige Auskehlung 10 aufweisenden zweiten Ausnehmung 6 ist sufenlochförmig gestaltet.

Bei Ineingriffkommen der Unterkante 21 des in den Halterungsspalt 9 einzuführenden Solarzellenwafers 2 mit dem geneigten stegseitigen Flächenabschnitt 11 der Auskehlung 10 der Umrißkontur u_A2 der zweiten Ausnehmung 6 wird der Solarzellenwafer 2 auf dem geneigten Flächenabschnitt 11 Schwerkraft bedingt unter Überwindung der Haftreibung in eine vorbestimmte Position gleitend nach unten versetzt, in der der Solarzellenwafer 2 bei Drehung des kammartigen Halters 1 um einen vorbestimmten spitzen Winkel ϕ zur Lotrechten auf die Anlagefläche 7 der Umrißkontur u_s des Halterungsspaltes 9 mit seiner letzterer zugewandten Fläche 13 an der Anlagefläche 7 plan in Anlage zu bringen ist und in der zugleich das Toleranzspiel 14 zwischen der der Anlagefläche 7 abgewandten Fläche 22 des Solarzellenwafers 2 und der zur Anlagefläche 7 parallel verlaufenden Führungsfläche 8 der Umrißkontur u_s des Halterungsspaltes 9 gegeben ist. Der spitze Winkel ϕ beträgt für gewöhnlich 3°. Es ist auch möglich, für die plane Anlage des Solarzellenwafers 2 an der Anlagefläche 7 bei Versetzung der Unterkante 21 des Solarzellenwafers auf dem geneigten Flächenabschnitt 11 der Auskehlung 10 der zweiten Ausnehmung 6 zu sorgen, indem die untere Längskante 18 des Stegs 3 des kammartigen Halters 1 von vorneherein unter dem spitzen Winkel ϕ = 3° geneigt zur Lotrechten auf die Anlagefläche 7 der Umrißkontur u_s der zweiten Ausnehmung 6 gefertigt ist.

Bei der aus 5 hervorgehenden Ausführungsform des kammartigen Halters 1 sind zwei Bauteile 19 und 20, die getrennt und gleichzeitig gefräst sein können und deren Umrißkontur u₁₉ bzw. u₂₀ jeweils der Umrißkontur u_Schnitt der bei einem Längsschnitt des kammartigen Halters 1 definierten beiden Schnittteile des letzteren entspricht, wenn die Ebene des Längsschnitts parallel zur X-Achse bei y = t₁ bzw. y = t_ges – t₂ verläuft, an ihren einander zugewandten Längsseiten plan aneinanderliegend lösbar miteinander befestigt.

1

Kammartiger Halter

2

Solarzellenwafer

3

Steg

4

Kammelement

5

erste Ausnehmung

6

zweite Ausnehmung

7

Anlagefläche

8

Führungsfläche

9

Halterungsspalt

10

stegseitige Auskehlung

11

stegseitiger geneigter Flächenabschnitt der Auskehlung

12

Ebene des stegseitigen Flächenabschnitts der Auskehlung

13

der Anlagefläche zugewandte Fläche des Solarzellenwafers

14

Toleranzspiel

15

Öffnungsbereich

16

an die Anlagefläche angrenzende Fläche

17

an die Führungsfläche angrenzende Fläche

18

untere Längskante des Stegs

19

erste Bauteil

20

zweite Bauteil

21

Unterkante des Solarzellenwafers

22

vorbestimmte Position auf dem stegseitigen geneigten Flächenanschnitt der Auskehlung

23

der Anlagefläche abgewandte Fläche des Solarzellenwafers

uA

Umrißkontur einer Ausnehmung

A

Mittelachse der Ausnehmung mit der Umrißkontur uA

uA1

Umrißkontur der ersten Ausnehmung

uA2

Umrißkontur der zweiten Ausnehmung

us

Umrißkontur des Halterungsspaltes

uSchnitt

Umrißkontur der Schnittteile

u19

Umrißkontur des ersten Bauteils

u20

Umrißkontur des zweiten Bauteils

t1

Tiefe der ersten Ausnehmung

t2

Tiefe der zweiten Ausnehmung

tges

Gesamttiefe des Kammelementes

b

Breite des Stegs

bH

Breite des Halterungsspaltes

d

Dicke des Solarzellenwafers

RE

Einführungsrichtung des Solarzellenwafers in der Halterungsspalt

&agr;

Neigungswinkel der Ebene des stegseitigen Flächenabschnitts

&bgr;

Neigungswinkel der an die Führungsfläche angrenzenden Fläche

&ggr;

Neigungswinkel der an die Anlagefläche angrenzenden Fläche

ϕ

Neigungswinkel der unteren Längskante des Stegs