CN104078529B - 沟槽加工工具、及使用其的沟槽加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关于一种沟槽加工工具、及使用其的沟槽加工装置。该沟槽加工工具(2)，具备保持部(21)及加工部(22)。保持部(21)，是被保持于保持具(41)的部分。加工部(22)，形成于保持部(21)的前端，且具有沟槽加工用的刀刃(222)。在沟槽加工工具(2)进行形成沟槽时的姿势中，与主面(W1)平行的面中的刀刃(222)的剖面形状，是沿与主面(W1)垂直的方向一定。本发明能延长沟槽加工工具的寿命。

Description

沟槽加工工具、及使用其的沟槽加工装置
技术领域
本发明是关于一种沟槽加工工具、及使用其的沟槽加工装置。
背景技术
薄膜太阳电池，例如以如下的方法制造。首先，在玻璃等的基板上形成由Mo膜构成的下部电极膜，之后，借由在下部电极膜形成沟槽而分割成短矩形状。接着，在下部电极膜上形成包含CIGS膜等的黄铜矿(chalcopyrite)构造化合物半导体膜的化合物半导体膜。然后，将上述的半导体膜的一部分借由沟槽加工呈条纹状地去除而分割成短矩形状，且以覆盖上述的方式形成上部电极膜。最后，将上部电极膜的一部分借由沟槽加工呈条纹状地剥离而分割成短矩形状。
作为如以上的步骤中的沟槽加工技术之一，使用有借由钻石等的机械性的工具去除薄膜的一部分的机械性的刻划法。在该机械性的刻划法中，被提出有在专利文献1所示的方法，以可进行稳定的宽度的沟槽加工。在该专利文献1所示的方法中，使用具备有调整加工负载的加工负载调整机构的沟槽加工工具及剥离工具。
沟槽加工工具随着使用而刀刃磨耗，因该磨耗而使加工质量降低。为了防止该加工质量的降低，必需将已使用了既定期间的沟槽加工工具更换为新品。但是，从生产性及低成本化的观点而言，被期望延长该沟槽加工工具的更换时期。
专利文献1：日本特开2002-033498号公报
有鉴于上述现有的沟槽加工工具存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的沟槽加工工具，及使用其的沟槽加工装置，能够改进一般现有的沟槽加工工具，及使用其的沟槽加工装置，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计,并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的沟槽加工工具存在的不足，而提供一种新的沟槽加工工具，及使用其的沟槽加工装置，所要解决的技术问题是谋求沟槽加工工具的长寿命化，非常适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的沟槽加工工具，是被保持于保持具，并与保持具一起移动而用以在基板的主面形成往移动方向延伸的沟槽的沟槽加工工具。该沟槽加工工具，具备保持部及加工部。保持部，是被保持于保持具的部分。加工部，形成于保持部的前端，且具有沟槽加工用的刀刃。在沟槽加工工具进行形成沟槽时的姿势中，与主面平行的面中的刀刃的剖面形状，是沿与主面垂直的方向一定。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的沟槽加工工具，其中所述的刀刃以前端朝向移动方向的方式相对于保持部倾斜。
前述的沟槽加工工具，其中在该沟槽加工工具进行形成沟槽时的姿势中，刀刃的移动方向侧的面即前倾面与主面的法线所形成的前倾角为正。前述的沟槽加工工具，其中所述的加工部，可相对于保持部取出。
前述的沟槽加工工具，其中所述的加工部，进一步具有形成于保持部的前端的基座。在该情形，刀刃形成于基座的前端。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的沟槽加工装置，具备上述任一的沟槽加工工具、载置基板的平台、保持沟槽加工工具的保持具、及用于使保持具相对于平台相对移动的移动支持机构。
借由上述技术方案，本发明沟槽加工工具、及使用其的沟槽加工装置至少具有下列优点及有益效果：
1.与基板的主面平行的面中的刀刃的剖面形状是沿与主面垂直的方向一定，因此即使刀刃磨耗，刀刃与基板的主面接触的面积也为一定。因此，即使刀刃磨耗，加工质量也不会降低，而能使沟槽加工工具的寿命延长。
2.在借由沟槽加工工具进行沟槽加工时，由于刀刃的前倾角(rake angle)为正，因此由沟槽加工所产生的切屑容易从沟槽排出。
3.由沟槽加工所产生的切屑容易从沟槽排出。
4.在刀刃已磨耗到达无法维持加工质量的程度的情形，由于无需更换沟槽加工工具整体而只要仅更换加工部即可，因此能够降低成本。
5.根据本发明，能够使沟槽加工工具的寿命延长。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1是沟槽加工装置的立体图。
图2是保持具组装体的前视图。
图3是保持具组装体的侧视图。
图4是沟槽加工工具的立体图。
图5是沟槽加工工具磨耗前后的部分前视图。
图6是变形例1的沟槽加工工具的部分立体图。
图7是变形例2的沟槽加工工具的部分立体图。
图8是变形例2的沟槽加工工具的部分前视图。
图9是变形例3的沟槽加工工具的部分前视图。
图10是变形例6的沟槽加工工具的部分前视图。
图11是变形例6的沟槽加工工具的部分前视图。
【主要元件符号说明】
1:沟槽加工装置 2:沟槽加工工具
21:保持部 22:加工部
221:基座 222:刀刃
41:保持具 W:基板
W1:主面
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的沟槽加工工具、及使用其的沟槽加工装置其具体实施方式、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
以下，针对本发明的沟槽加工工具及使用其的沟槽加工装置的实施例一边参照图式一边进行说明。图1，表示装附有沟槽加工工具的沟槽加工装置的立体图。另外，在以下的说明中，所谓的“移动方向”，是表示在形成沟槽时沟槽加工工具移动的方向。
[沟槽加工装置之整体构成]
如图1所示，沟槽加工装置1，具备有载置基板(例如太阳电池基板)W的平台12、设置于刻划头3的保持具组装体4、以及分别为两台的摄影机5及显示器6。基板W，其主面W1配置成朝向上方。
平台12可在水平面内沿图1的Y方向移动。此外，平台12可在水平面内往任意的角度旋转。
刻划头3，借由移动支持机构7，而可在平台12的上方往X、Y方向移动。另外，X方向，如图1所示，是在水平面内与Y方向正交的方向。移动支持机构7，具有一对支持柱71a、71b、跨越一对支持柱71a、71b间而设置的导引杆72、以及驱动形成于导引杆72的导引件73的马达74。刻划头3，可沿导引件73如上述在X方向移动。而且，在该刻划头3设置有未图示的气缸，借由该气缸使保持具组装体4可沿线性导引件上下动。
两台摄影机5分别固定于台座8。各台座8可沿设置于支持台9的在X方向延伸的导引件10移动。两台摄影机5是可上下动，且将由各摄影机5所拍摄的影像显示于相对应的显示器6。此处，在太阳电池基板W的表面设置有用于进行特定位置的对准标记。借由利用两台摄影机5对该对准标记进行拍摄，而特定出对准标记的位置。而且，根据已特定出的对准标记的位置，检测载置于平台12的太阳电池基板W的方向偏移。
[保持具组装体]
保持具组装体4，固定于刻划头3的一面，可与刻划头3一起在X、Y方向移动。此外，保持具组装体4，可相对于刻划头3往上下方向移动。例如，刻划头3具有用于使保持具组装体4上下动的升降机构，在该升降机构固定有保持具组装体4。取出该保持具组装体4而表示在图2及图3。图2是保持具组装体4的前视图，图3是其侧视图。
如图2及图3所示，保持具组装体4，具备有相对于刻划头3固定的保持具41、被保持于保持具41的沟槽加工工具2、及固定板42。
<保持具>
保持具41，是板状的构件，并具有安装于刻划头3的第1主面411、及相反侧的第2主面412。此外，在保持具41，分别在上部及下部形成有贯通孔413，借由贯通各个贯通孔413的螺栓11，将保持具41固定于刻划头3。此外，在保持具41，从保持具41的下端朝向上方形成有既定长度的沟槽414。沟槽414，形成于第2主面412，且为具有既定深度的矩形形状。此外，在该沟槽414的上部形成有止挡面414a。在该止挡面414a抵接沟槽加工工具2的上端面。借此，限制沟槽加工工具2往上方移动。
<沟槽加工工具>
沟槽加工工具2，插入于保持具41的矩形沟槽414，此外，如上述，沟槽加工工具2的上端面抵接于矩形沟槽414的止挡面414a。沟槽加工工具2，以超硬合金或烧结钻石等的硬质材料形成，且由保持部21、加工部22构成。
保持部21，是被保持于保持具41的部分，且对应于保持具41的矩形沟槽414而形成为长方体。加工部22，是用于对基板W进行沟槽加工的部分，且形成于保持部21的前端(下端)。另外，保持部21与加工部22，是由一个构件所形成，例如由长方体状的构件借由切削而形成。
加工部22，如图3所示宽度(图3的左右方向的长度)小于保持部21。借由该加工部22的宽度，尤其是下述的刀刃222的宽度，决定形成于基板W的沟槽宽度。另外，在本实施例中，加工部22的宽度与刀刃222的宽度相同。该加工部22的宽度，并不特别限定，但例如为20μm以上100μm以下左右。
图4是沟槽加工工具2的立体图。加工部22，如图2～图4所示，具有基座221、及从基座221往下方延伸的刀刃222。基座221，形成为从保持部21的前端往下方延伸。基座221，在前视观察下，是越往下方变越细的前端较细形状，具体而言是大致三角形状。
刀刃222，在进行形成沟槽时的姿势中，以前端(下端)朝向移动方向(图2的右方向)的方式相对于保持部21倾斜。亦即，刀刃222以刀刃222的前倾面(移动方向侧的面)222a朝向斜上方的方式，相对于保持部21倾斜。此外，在沟槽加工工具2进行形成沟槽时的姿势中，刀刃222的前倾面222a与主面W1的法线所形成的角度、亦即前倾角θ，是为正值，例如可为10度以上30度以下左右。另外，在刀刃222的前倾面222a如图2所示往与行进方向相反侧(左侧)倾倒的情形、亦即在前倾面222a以朝向上方(与主面W1相反侧)的方式倾斜的情形，前倾角θ为正值。此外，在刀刃222的前倾面222a往行进方向(右侧)倾倒的情形、亦即在前倾面222a以朝向下方(主面W1侧)的方式倾斜的情形，前倾角θ为负值。在刀刃222的前倾面222a、与基座221的前面(移动方向侧的面)221a之间，划定排出部223。该排出部223在前视观察下为三角形状。
在将沟槽加工工具2安装于保持具41并对基板W进行加工时的姿势中，刀刃222的前端面(下面)222b成为与基板W的主面W1平行。此外，在沟槽加工工具2对基板W进行加工时的姿势中，与基板W的主面W1平行的面中的刀刃222的剖面形状，是沿与主面W1垂直的方向即Z方向(图2～图4的上下方向)一定。刀刃222的长度(图2的左右方向的长度)，并不特别限定，但较佳为设定成50μm以上200μm以下左右。亦即，在沟槽加工工具2对基板W进行加工时的姿势中，与基板W的主面W1平行的面中的刀刃222的剖面形状，较佳为设定宽度(Y方向之长度)为20μm以上100μm以下左右、长度(X方向之长度)为50μm以上200μm以下左右。此外，刀刃222的高度H，从强度及寿命的观点而言，较佳为设定成50μm以上100μm以下左右。
<固定板>
在固定板42，形成有在横方向排列的两个贯通孔421。而且，固定板42，借由贯通各贯通孔421且螺合于保持具41的对应的螺孔415的两个螺栓13，固定于保持具41的第2主面412。以如此方式，固定板42覆盖已插入于保持具41的矩形沟槽414的沟槽加工工具2的上方的约1/3。
此外，在固定板42形成有贯通的螺孔422。螺孔422，设置于在固定板42被固定于保持具41的状态下，面向沟槽加工工具2的位置。而且，借由将螺纹构件14螺合于该螺孔422，螺纹构件14的前端将沟槽加工工具2对着矩形沟槽414的底面按压。借此，防止沟槽加工工具2从矩形沟槽414落下。
[动作]
将沟槽加工工具2设定于保持具41。然后，在使平台12以既定间距往Y方向移动时，使保持具组装体4下降，将沟槽加工工具2的刀刃222的下面222b压附于基板W的主面W1。然后，借由使固定有保持具组装体4的刻划组3往X方向移动，而在基板W的主面W1形成沿X方向的沟槽。
图5，是表示磨耗前后的沟槽加工工具2的部分前视图。另外，图5(a)表示磨耗前的状态，图5(b)表示磨耗后的状态。如图5所示，因反复进行沟槽加工而使刀刃222磨耗，因此，刀刃222，从图5(a)所示的状态成为图5(b)所示的状态。即使如此刀刃222磨耗，刀刃222的前端面222b与基板W的主面W1接触的面积也不会改变。
[特征]
本实施例的沟槽加工工具2，有以下的特征。
(1)与基板W的主面W1平行的面中的刀刃的剖面形状，是沿Z方向为一定，因此即使刀刃222磨耗，刀刃222与基板W的主面W1接触的面积也为一定。因此，即使刀刃222磨耗也不会降低加工质量，而能够使沟槽加工工具2的寿命延长。
(2)刀刃222，以前端朝向移动方向的方式相对于保持部21倾斜。此外，刀刃222的前倾面222a与主面W1的法线所形成的前倾角θ为正。因此，由沟槽加工所产生的切屑容易从沟槽排出。
[变形例]
以上，虽已针对本发明的实施例进行了说明，但本发明并不限定于上述，在不脱离本发明的技术范围内可做各种的变更。
变形例1
在上述实施例中，保持部21与加工部22虽一体化形成，但并不特别限定于此。例如，如图6所示，加工部22，亦可为由与保持部21为不同构件所形成，且可相对于保持部21取出。在该情形，加工部22的基座221，较佳为下部是与上述的实施例为同样的形状，且上部为板状。基座221的上部，在俯视观察下是与保持部21为相同的矩形状。利用该基座221的上部，能够将加工部22借由螺栓等安装于保持部21。
变形例2
此外，在构成为可将加工部22相对于保持部21取出的情形，亦可为如以下的构成。图7是变形例2的沟槽加工工具2的部分立体图，图8是变形例2的沟槽加工工具2在对基板W进行加工时的姿势的前视图。如图7所示，加工部22，由板状的基座221、及从基座221的前面221a往移动方向侧突出的刀刃222构成。如图8所示，在沟槽加工工具2对基板W进行加工时的姿势中，刀刃222的前端面222b，成为与基板W的主面W1平行。另外，亦可将保持部21与加工部22一体化构成。亦即，亦可为保持部21与加工部22以一个构件形成，且加工部22可相对于保持部21取出。
变形例3
在上述的实施例中，虽沟槽加工工具2在已安装于保持具41的状态中，整体往垂直方向延伸，但并不特别限定于此。例如，如图9所示，亦可为将沟槽加工工具2倾斜地设定为朝向移动方向倾倒的构成。沟槽加工工具2的刀刃222的前端面222b，形成为在沟槽加工工具2进行沟槽加工时的姿势中，与基板W的主面W1平行。此外，与基板W的主面W1平行的面中的刀刃222的剖面形状，形成为沿Z方向一定。
变形例4
加工部22，亦可不具有基座221。亦即，亦可为刀刃222从保持部221的前端往下方延伸。
变形例5
在上述实施例中，虽与基板W的主面W1平行的面中的刀刃22的剖面形状为矩形状，但并不特别限定于此，例如亦可为圆形状、三角形状、或多角形状。
变形例6
在上述实施例中，虽加工部22具有一个刀刃222，但如图10及图11所示，亦可具有两个刀刃222、224。亦即，除了第1刀刃222之外，亦可进一步形成有往与移动方向为相反侧(图10及图11的左侧)延伸的第2刀刃224。在该情形，例如保持具41构成为可摆动。而且，在沟槽加工工具2往移动方向(图10及图11的右侧)移动的情形，保持具41往顺时针方向摆动而如图10所示借由第1刀刃222进行沟槽加工。此外，在沟槽加工工具2往与移动方向为相反侧(图10及图11的左侧)移动的情形，保持具41往逆时针方向摆动而如图11所示借由第2刀刃224进行沟槽加工。另外，在图10的状态中，第1刀刃222的前端面222b与基板W的主面W1平行，此外，与基板W的主面W1平行的面中的第1刀刃222的剖面形状，形成为沿Z方向一定。此外，在图11的状态中，第2刀刃224的前端面224a与基板W的主面W1平行，此外，与基板W的主面W1平行的面中的第2刀刃224的剖面形状，形成为沿Z方向一定。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种沟槽加工工具，是被保持于保持具，并与该保持具一起移动而用以在基板的主面形成往该移动方向延伸的沟槽，其特征在于，具备：
保持部，是被保持于该保持具；以及
加工部，是形成于该保持部的前端，且具有沟槽加工用的刀刃；
在该沟槽加工工具进行形成该沟槽时的姿势中，与该主面平行的面中的该刀刃的剖面形状，是沿与该主面垂直的方向一定。
2.根据权利要求1所述的沟槽加工工具，其特征在于其中，
该刀刃以前端朝向该移动方向的方式相对于该保持部倾斜。
3.根据权利要求1或2所述的沟槽加工工具，其特征在于其中，
在该沟槽加工工具进行形成该沟槽时的姿势中，该刀刃的移动方向侧的面即前倾面与该主面的法线所形成的前倾角为正。
4.根据权利要求1或2所述的沟槽加工工具，其特征在于其中，
该加工部，可相对于该保持部取出。
5.根据权利要求3所述的沟槽加工工具，其特征在于其中，
该加工部，可相对于该保持部取出。
6.根据权利要求1或2所述的沟槽加工工具，其特征在于其中，
该加工部，进一步具有形成于该保持部的前端的基座；
该刀刃，形成于该基座的前端。
7.根据权利要求3所述的沟槽加工工具，其特征在于其中，
该加工部，进一步具有形成于该保持部的前端的基座；
该刀刃，形成于该基座的前端。
8.根据权利要求4所述的沟槽加工工具，其特征在于其中，
该加工部，进一步具有形成于该保持部的前端的基座；
该刀刃，形成于该基座的前端。
9.根据权利要求5所述的沟槽加工工具，其特征在于其中，
该加工部，进一步具有形成于该保持部的前端的基座；
该刀刃，形成于该基座的前端。
10.一种沟槽加工装置，其特征在于，具备：
权利要求1至9中任一项的沟槽加工工具、
载置基板的平台、
保持该沟槽加工工具的保持具、及
用于使该保持具相对于该平台相对移动的移动支持机构。
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