JP2016101664A - 基板加工用ツールの製造方法及び基板加工用ツール - Google Patents

Abstract

【課題】基板加工用のツールの製造において、ツールの加工に要する時間を短縮する。【解決手段】このツール製造方法は、基板加工装置に保持される保持部と、先端に設けられる刃先部と、を有する基板加工用ツールの製造方法である。この製造方法は、第１ステップと、第２ステップと、第３ステップと、を備えている。第１ステップはツール加工装置のチャックに加工用ツールの母材を取り付ける。第２ステップは、第１ステップでチャックに取り付けられた母材を加工し、保持部を形成する。第３ステップは、第１ステップでチャックに取り付けられた母材を加工し、刃先部を形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、基板加工用ツールの製造方法、特に、基板加工装置に保持される保持部と、先端に設けられる刃先部と、を有する基板加工用ツールの製造方法に関する。また、本発明は、以上の製造方法によって製造された基板加工用ツールに関する。

薄膜太陽電池用基板にセル分離用の溝を形成するために、メカニカルスクライブ装置が用いられている。そして、このような装置では、先端に刃先部を有する円形のツールが用いられている（例えば特許文献１参照）。

以上のようなツールは、丸棒の母材を研削加工することによって製造される。すなわち、丸棒の母材を円筒研削盤のチャックに取り付け、母材を回転させながら先端を研削加工し、刃先を形成している。

特開２００４−１１５３５６号公報

丸棒の母材を円筒研削盤のチャックに取り付け、回転させて研削加工することによって刃先を形成する際に、母材のセンタと円筒研削盤のチャックのセンタ（回転軸）とを完全に一致させることはできず、ずれが生じている。このようなずれが生じたまま刃先の加工を行うと、加工された刃先の中心が、母材のセンタであるツールの本体の中心軸とずれることになる。このようなツールを用いて基板を加工すると、ツールを交換するたびに刃先の位置が変わってしまい、高い精度の加工を行うことができない。

そこで、母材を円筒研削盤のチャックに取り付けて固定する際に、母材のセンタとチャックのセンタである回転軸とのずれが小さくなるように、母材の位置を調整する必要がある。

しかし、このような調整は、チャックに取り付けられた母材の位置をマイクロゲージ等で確認しながら調整作業を繰り返す必要があり、ツールの加工に時間がかかり、加工効率が低下する。そして、このような問題は、円筒研削盤によって加工されるツールに限定されるものではない。

本発明の課題は、基板加工用のツールの製造において、ツールの加工に要する時間を短縮することにある。

本発明の一側面に係る基板加工用ツールの製造方法は、基板加工装置に保持される保持部と、先端に設けられる刃先部と、を有する基板加工用ツールの製造方法である。この製造方法は、以下のステップを備えている。

第１ステップ：ツール加工装置のチャックに加工用ツールの母材を取り付ける。
第２ステップ：第１ステップでチャックに取り付けられた母材を加工し、保持部を形成する。
第３ステップ：第１ステップでチャックに取り付けられた母材を加工し、刃先部を形成する。

この方法では、母材がいったんツール加工装置のチャックに取り付けられると、この取り付けられた状態のまま、基板加工装置に保持される保持部と刃先部の両方が加工される。このため、ツールの保持部と刃先部の基準位置がずれるのを防止できる。そして、従来行っていたツール加工装置への母材の取付姿勢を調整する作業が不要となり、ツールの加工にかかる時間を短縮できる。

本発明の別の側面に係る基板加工用ツールの製造方法では、第２ステップ及び第３ステップでは、母材を回転させて加工を行う。

ここでは、母材の保持部のセンタと刃先のセンタとを簡単に一致させることができ、ツールの加工時間を短縮できる。

本発明さらに別の側面に係る基板加工用ツールの製造方法では、第２ステップでは、ツール加工装置のチャックに取り付けられた部分及び刃先部以外が同じ形状になるように加工する。

本発明のさらに別の側面に係る基板加工用ツールの製造方法では、第１ステップでツール加工装置のチャックに取り付けられた部分を削除するステップをさらに備えている。

ここでは、ツールの、ツール加工装置のチャックに取り付けられた部分が削除されるので、基板加工装置のツール保持のための構成が簡単になる。

本発明のさらに別の側面に係る基板加工用ツールの製造方法では、第２ステップ及び第３ステップにおいて、保持部及び刃先部は同じ加工工具で形成される。

ここでは、保持部及び刃先部が同じ加工工具で形成されるので、保持部と刃先部の位置ずれをより抑えることができる。

本発明のさらに別の側面に係る基板加工用ツールの製造方法では、第２ステップ及び第３ステップは連続して実行される。

この場合は、ツール加工時間をより短縮することができる。

本発明のさらに別の側面に係る基板加工用ツールの製造方法では、第３ステップで形成された刃先部の先端を加工して、刃先部先端を所定の刃幅にするステップをさらに備えている。

本発明の一側面に係る基板加工用ツールは、ツール加工装置に取り付けられた母材を加工することによって形成されたツールであって、基板加工装置に保持される保持部と、ツール加工装置において保持部が形成された状態のままで母材の先端に形成された刃先部と、を備えている。

以上のような本発明では、基板加工用のツールの製造において、ツールの加工に要する時間を短縮することができる。

本発明の一実施形態による方法によって製造されたツールの外観図。 図１のツールの製造方法を説明するための模式図。 ツールの他の形態の図。 本発明のツールが装着されるスクライブ装置の外観斜視図。 本発明のツールを保持するツールホルダの側面図。 本発明のツールを保持するツールホルダの正面図。

［ツール］
本発明の一実施形態による基板加工用のツール１の外観を図１に示している。このツール１は、図４に示すようなスクライブ装置１０（基板加工装置）に装着されて、薄膜太陽電池用基板に絶縁用の溝を形成するために用いられる。

ツール１は、保持部２と、保持部２の一端側に形成された刃先部３と、保持部２の他端側に形成された加工支持部４と、を有している。このツール１は、丸棒の母材を円筒研削盤によって研削加工して形成されたものである。

保持部２は、円柱状であって、保持部２の全長にわたって同一の外径に形成されている。刃先部３は、保持部２から一端側に向かって先細の円錐形状である。なお、刃先部３の先端は、刃幅が例えば４０μｍになるように形成されている。したがって、刃先部３は、正確には円錐台形状である。加工支持部４は、ツール１を円筒研削盤により研削加工する際に、図２に示すような円筒研削盤のチャック５に取り付けられる部分であり、チャック５の複数の爪５ａによって把持される。この加工支持部４は保持部２より大径である。

［ツール製造方法］
ツール１は、前述のように、円筒研削盤のチャック５に取り付けられて加工される。図２（ａ）は、円筒研削盤のチャック５に設けられた複数の爪５ａを模式的に示している。図２（ａ）において、Ｃ０がチャック５のセンタ（円筒研削盤の回転軸）である。

ツール１を加工する際は、図２（ｂ）に示すように、円筒研削盤のチャック５にツールの母材Ｂを取り付ける。図２（ｂ）では、母材のセンタ（中心軸）をＣｂで示している。この例では、チャック５の母材Ｂを取り付けた状態では、チャック５のセンタＣ０と母材ＢのセンタＣｂとはずれている。

以上のような状態で、母材Ｂを回転させて研削加工し、保持部２と刃先部３とを形成する。すなわち、保持部２と刃先部３とを、チャック５に取り付けた同じ姿勢のままで、チャック５から取り外すことなく加工する。この加工の際には、保持部２は全長にわたって同径に加工し、かつ保持部２と刃先部３とは同じ砥石を用いて連続して加工する。そして、刃先部３の先端の刃幅が例えば４０μｍになるように刃先部３の加工を行う。

以上のようにして加工された状態を、図２（ｃ）に示している。このような加工を行うことによって、スクライブ装置１０に保持される保持部２のセンタと、基板に加工を行う刃先部３のセンタとは、ともにＣｂであり、一致する。したがって、この方法で加工されたツールを用いることによって、ツールを交換しても、交換の前後で刃先の位置はほぼ変化しないことになる。

なお、円筒研削盤のチャック５に取り付けられた部分（加工支持部４）は、いったん円筒研削盤から取り外し、別工程において除去してもよいし、残しておいてもよい。除去した場合のツール１’を図３に示している。

［スクライブ装置１０］
以上にようにして製造されたツール１が装着されるスクライブ装置１０について、図４を用いて簡単に説明する。

スクライブ装置１０は薄膜太陽電池基板Ｗが載置されるテーブル１１を備えている。テーブル１１は水平面（ｘｙ平面）内において図４のｙ方向に移動することができ、水平面内で任意の角度に回転することができる。テーブル１１の上方において、２つの台座１２のそれぞれにはカメラ１３が装着されている。各台座１２は支持台１４に設けられたｘ方向に延びるガイド１５に沿って移動可能である。２つのカメラ１３は上下動が可能であり、各カメラ１３で撮影された画像が対応するモニタ１６に表示される。

テーブル１１の上方にはブリッジ１７が設けられる。ブリッジ１７は、１対の支持柱１８ａ，１８ｂと、ガイドバー１９と、モータ２１と、を有している。ガイドバー１９は、１対の支持柱１８ａ，１８ｂの間にわたってｘ方向に設けられている。モータ２１はガイドバー１９に形成されたガイド２０を駆動する。また、ブリッジ１７は、ガイド２０に沿って水平面内でｘ方向に移動可能な加工ヘッド３０を保持している。

［スクライブ装置１０へのツール１の装着］
本実施形態のツール１は、図５Ａ及び図５Ｂに示すようなツールホルダ３２の下端に取り外し自在に取り付けられている。なお、詳細は省略するが、ツールホルダ３２はヘッドユニットに装着され、複数のヘッドユニットがスクライブ装置１０の加工ヘッド３０に一定の間隔で並べて配置されている。図５Ａはツールホルダ３２の側面図、図５Ｂはその正面図である。

ツールホルダ３２は、細長い直方体状に形成されている。ツールホルダ３２は、一部が切欠かれたベースプレート３４と、ベースプレート３４の切欠き部に装着されるカバープレート３５と、を有している。

ベースプレート３４は、上部の加工ヘッド取付け部３４ａと、下端にツール１が固定されるツール取付部３４ｂと、を有している。ツール取付部３４ｂは、図５Ａに示すように下方が薄く切欠かれている。そして、この切り欠かれた部分の上部には、２本の基準ピン３８，３９がベースプレート３４とカバープレート３５とに挿入されている。ベースプレート３４及びカバープレート３５は、２本の基準ピン３８，３９によって位置決めされ、ねじ部材４０によって固定されている。

なお、ベースプレート３４とカバープレート３５のそれぞれには、ツール１の保持部２に接触してツール１を保持する部分３４ｃ，３５ｃが形成されている。また、ベースプレート３４とカバープレート３５のそれぞれには、ツール保持部３４ｃ，３５ｃの上方に、ツール１の加工支持部４に接触しないように逃げ部３４ｄ，３５ｄが形成されている。

加工支持部４が除去されたツール１’を使用する場合は、以上のような逃げ部３４ｄ，３５ｄは不要になる。

また、ねじ部材４０を締め付ける前に、ツール１が両プレート３４，３５の間に挿入された状態で仮固定されるように、ツール１の加工支持部４の上面に接触するマグネット４２が設けられている。

加工支持部４を残したツール１をツールホルダ３２に装着した場合には、加工支持部４の段差がベースプレート３４及びカバープレート３５の逃げ部３４ｄ，３５ｄの段差に係合することになる。したがって、振動等によってツール１が脱落するのを抑えることができる。

［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

（ａ）前記実施形態では、ツールを製造するために、円筒研削盤で砥石を用いて研削加工することとしたが、ツールの製造に使用する加工装置及び加工工具はこれらに限定されず、例えば、旋盤で切削工具を用いて切削加工することとしてもよい。

（ｂ）保持部２と刃先部３とを形成する順序は特に限定されない。保持部２を形成した後に刃先部３を形成してもよいし、刃先部３を形成した後に保持部を形成してもよい。

（ｃ）前記実施形態では、同じ砥石を用いて保持部２と刃先部３とを連続的に形成することとしたが、これに限定されない。保持部２と刃先部３とをそれぞれ異なる加工工具で形成しても良いし、複数の砥石を用いて保持部２と刃先部３とを同時に加工してもよい。

（ｄ）前記実施形態では、刃先部３の先端の刃幅が所望の幅になるように刃先部３の加工を行うこととしたが、刃先部の先端の幅が十分に細くなるように形成した後、刃先部３の先端の刃幅が所望の値になるように、先端部を加工してもよい。

（ｅ）前記実施形態では、丸棒の母材を研削加工してツールを形成するようにしたが、母材の形状は丸棒に限定されない。

（ｆ）ツールの形状は前記実施形態に限定されず、例えば矩形のツールであってもよい。この場合は、フライス盤等のツール加工装置によって母材をチャックし、母材に基板加工装置に保持される保持部（例えば基準面）を形成する。次に、母材をチャックした状態のまま、すなわち保持部を形成した状態のまま、刃先を形成する。この場合も、前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

１ ツール
２ 保持部
３ 刃先部
４ 加工支持部
５ チャック

Claims (8)

1. 基板加工装置に保持される保持部と、先端に設けられる刃先部と、を有する基板加工用ツールの製造方法であって、
   ツール加工装置のチャックに加工用ツールの母材を取り付ける第１ステップと、
   前記第１ステップでチャックに取り付けられた母材を加工し、保持部を形成する第２ステップと、
   前記第１ステップでチャックに取り付けられた母材を加工し、刃先部を形成する第３ステップと、
   を備えた基板加工用ツールの製造方法。
2. 前記第２ステップ及び前記第３ステップでは、母材を回転させて加工を行う、請求項１に記載の基板加工用ツールの製造方法。
3. 前記第２ステップでは、前記ツール加工装置のチャックに取り付けられた部分及び刃先部以外が同じ形状になるように加工する、請求項１又は２に記載の基板加工用ツールの製造方法。
4. 前記第１ステップでツール加工装置のチャックに取り付けられた部分を削除するステップをさらに備えた、請求項１から３のいずれかに記載の基板加工用ツールの製造方法。
5. 前記第２ステップ及び前記第３ステップにおいて、前記保持部及び前記刃先部は同じ加工工具で形成される、請求項１から４のいずれかに記載の基板加工用ツールの製造方法。
6. 前記第２ステップ及び前記第３ステップは連続して実行される、請求項１から５のいずれかに記載の基板加工用ツールの製造方法。
7. 前記第３ステップで形成された刃先部の先端を加工して、前記刃先部先端を所定の刃幅にするステップをさらに備えた、請求項１から６のいずれかに記載の基板加工用ツールの製造方法。
8. ツール加工装置に取り付けられた母材を加工することによって形成された基板加工用ツールであって、
   基板加工装置に保持される保持部と、
   前記ツール加工装置において前記保持部が形成された状態のままで前記母材の先端に形成された刃先部と、
   を備えた基板加工用ツール。

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