JP2017101702A - 基板加工用のアクチュエータ及び基板加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】常に一定の安定した押圧力によって基板に溝等の加工を行うことができるようにする。【解決手段】このアクチュエータ４は、エアシリンダからのエアによる押圧力を受けて、ツールホルダの一端に保持された加工ツールを基板の表面に押圧する。このアクチュエータ４は、ガイド部材１４と、少なくとも１つのボール１５と、を備えている。ガイド部材１４は、内部に貫通する断面円形の貫通孔１４ａを有するとともに、貫通孔１４ａに押圧部材１１のピン部１１ｂが挿入される。ボール１５は、ガイド部材１４の貫通孔１４ａに移動自在に配置されるとともに、エアシリンダからのエアを受けてピン部１１ｂを基板側に押圧する。【選択図】図２

Description

本発明は、基板加工用のアクチュエータ、特に、エアシリンダからのエアを受けて、ツールホルダの一端に保持された加工ツールを基板の表面に押圧するためのアクチュエータに関する。また、本発明は基板加工装置に関する。

基板の一例としての薄膜太陽電池は、ガラス等の基板上にモリブデン（Ｍｏ）膜からなる下部電極膜が形成され、その後、下部電極膜を分離するための溝が形成されて、下部電極膜が短冊状に分割される。次に、下部電極膜上にＣＩＧＳ膜等のカルコパイライト構造化合物半導体膜を含む化合物半導体膜が形成される。そしてさらに、これらの半導体膜の一部がストライプ状に除去されて短冊状に分割され、これらを覆うように上部電極膜が形成される。そして最後に、上部電極膜の一部がストライプ状に剥離されて短冊状に分割される。

以上の加工工程において、電極分離用の溝をスクライブにより形成するために、例えば、メカニカルスクライブ装置が用いられる。メカニカルスクライブ装置は、例えば特許文献１に示されるように、先端が先細り状となった溝加工ツールの刃先を、所定の圧力をかけて基板に押しつけながら移動させることによって、電極間コンタクト用の溝や電極分離用の溝を加工する装置である。

特開２００４−１１５３５６号公報

メカニカルスクライブ装置では、先端に加工ツールが装着された複数のヘッドが設けられている。加工ツールはツールホルダに保持されており、このツールホルダを、シャフトを介してエアシリンダによって下方に押圧することによって、加工ツールが基板に押し付けられる。

エアシリンダによって下方に移動させられるシャフトは、ガイド部材によって支持されている。しかし、ガイド部材の孔とシャフトとの間には隙間を設ける必要があるために、シャフトが押圧力を受けた際に、ガイド部材の孔の中心線に対してシャフトが傾斜する場合がある。シャフトが傾斜すると、ガイド部材の孔の下端のエッジがシャフトに強く接触し、またシャフトの上端のエッジがガイド部材の孔の内面に強く接触することになる。

以上のような状況では、シャフトが移動する際に大きな抵抗を受けることになり、またシャフトが傾いた状態で移動することになり、基板に対するツールの押圧力が変化し、溝の加工品質を高く維持することができない。

本発明の課題は、常に一定の安定した押圧力によって基板に溝等の加工を行うことができるようにすることにある。

（１）本件発明に係る基板加工用のアクチュエータは、エアシリンダからのエアによる押圧力を受けて、ツールホルダの一端に保持された加工ツールを基板の表面に押圧するためのアクチュエータである。このアクチュエータは、ガイド部材と、少なくとも１つの球状部材と、を備えている。ガイド部材は、内部に貫通する断面円形の貫通孔を有するとともに、貫通孔にツールホルダの他端が挿入される。球状部材は、ガイド部材の貫通孔に移動自在に配置されるとともに、エアシリンダからのエアの圧力を受けてツールホルダの他端を基板側に押圧する。

このアクチュエータでは、ガイド部材の貫通孔に挿入されたツールホルダの他端は、ボールを介して押圧力を受ける。したがって、仮にツールホルダの他端の軸線とガイド部材の貫通孔の中心線とにずれがあっても、貫通孔の内面に対するボールの姿勢は変わらないので、ツールホルダを無理なく押圧することができる。このため、常に均一な押圧力でツールを基板に押し付けることができる。また、ボールは貫通孔の内部を転動できるので、貫通孔の内面に強く接触した状態でも大きな抵抗を受けることなくボールは貫通孔に沿って移動するため、基板に対するツールの押圧力が変化しにくい。

（２）好ましくは、球状部材は、金属又はセラミック製である。

（３）好ましくは、球状部材は、ガイド部材の貫通孔が形成された部分の硬度より低い硬度を有する。ここでは、球状部材とガイド部材の貫通孔とが接触するが、球状部材の方が摩耗しやすい。すなわち、球状部材を消耗品として扱うことができ、ランニングコストを抑えることができる。

（４）本発明に係る基板加工装置は、エアシリンダからのエアを受けて、加工ツールを基板の表面に押圧するための装置である。この基板加工装置は、一端に加工ツールが装着されるツールホルダと、ツールホルダの他端が挿入される貫通孔を内部に有するガイド部材と、少なくとも１つの球状部材と、を備えている。球状部材は、ガイド部材の貫通孔に移動自在に配置されるとともに、エアシリンダからのエアの圧力を受けてツールホルダの他端を基板側に押圧する。

（５）好ましくは、球状部材が当接するツールホルダの他端面は、平坦に形成されている。

以上のような本発明では、常に一定の安定した押圧力によって基板に加工ツールを押し付けて溝等の加工を行うことができる。このため、加工品質が安定する。

本発明の一実施形態によるアクチュエータを有するヘッドの外観図。 アクチュエータの断面構成図。

［装置構成］
図１に本件発明の一実施形態による基板加工装置のヘッド１を示している。ヘッド１は、基板加工装置のテーブル上において、ガイドバーに沿って横方向に移動可能である。なお、基板加工装置のヘッド１以外の部分は、周知の構成と同様であるのでここでは省略する。

ヘッド１は、ガイドバー（図示せず）に装着されたベース部材２と、ベース部材２に対して昇降自在に装着されたホルダ３と、ホルダ３の上方に配置されたアクチュエータ４と、を有している。

ホルダ３は、メインホルダ６と、ツールホルダ７と、を有している。ホルダ３の上端部にはリターンスプリング８の一端が係止され、ホルダ３はリターンスプリング８によって常に上方に付勢されている。

メインホルダ６はベース部材２に対してスライドガイド９を介して昇降自在に支持されている。メインホルダ６の上端部には、押圧部材１１が取り付けられている。押圧部材１１は、メインホルダ６の上端面に固定されるフランジ部１１ａと、フランジ部１１ａから上方に向かって垂直に延びるピン部１１ｂと、を有している。

ツールホルダ７は、メインホルダ６の下部に取り外し自在に装着され、下端部に加工用のツール１０を装着することが可能である。

アクチュエータ４は、図２の断面図で示すように、ガイド部材１４と、２つのボール１５と、を有している。なお、アクチュエータ４は、上下方向に移動しないように固定されている。

ガイド部材１４は、中心に上下方向に延びて貫通する断面円形の貫通孔１４ａを有している。貫通孔１４ａの上端部には、エアシリンダ（図示せず）に接続されたホース１７（図１参照）が、コネクタ１８によって接続されている。すなわち、ガイド部材１４の貫通孔１４ａには、ホース１７を介してエアシリンダからのエアが供給される。また、貫通孔１４ａには、下方から押圧部材１１のピン部１１ｂが挿入されている。このピン部１１ｂの貫通孔１４ａへの挿入量は、ホルダ３がもっとも下方に移動した際にもピン部１１ｂが貫通孔１４ａから出ないような量に設定されている。また、ピン部１１ｂの上端面は平坦面になっている。

ボール１５は、金属又はセラミック製であり、真球に形成されている。２個のボール１５は貫通孔１４ａ内に移動自在に挿入されており、ピン部１１ｂの上端面に接触可能である。

なお、ボール１５の硬度は、ガイド部材１４が形成された材質の硬度よりも低い。すなわち、両者の接触による摩耗は、ボール１５の方がより多く摩耗するように設定されている。

ここで、一例として、ボール１５の直径は３ｍｍであり、このようなボール１５に対してガイド部材１４の貫通孔１４ａの内径は、３．０１ｍｍに設定するのが好ましい。

［動作］
基板に対して例えば溝加工を行う場合は、まず、ヘッド１を加工開始位置に移動させる。次にエアシリンダを作動させて、ガイド部材１４の貫通孔１４ａ内にエアを供給する。これにより、ボール１５に対して下方への押し込み圧力が作用する。このボール１５への押し込み圧力は、押圧部材１１を介してツールホルダ７に伝達される。このため、ツールホルダ７は下方に移動し、ツールホルダ７の下端に装着されたツール１０が基板に対して押し付けられる。

このような状態で、ツール１０を基板に対して押し付けながらヘッド１を加工方向に走査することによって、基板に溝が加工される。

以上の動作においては、ボール１５を介して押圧部材１１のピン部１１ｂを押し、ツール１０を基板に押し付けているので、仮に押圧部材１１のピン部１１ｂの軸線がガイド部材１４の貫通孔１４ａの中心線とずれていても、ピン部１１ｂに無理な力が作用したり、ピン部１１ｂが傾いて貫通孔１４ａに接触することがない。したがって、常に均一な押圧力でツール１０を基板に押し付けることができる。

なお、エアシリンダからのエアの供給が停止すると、ツール１０を含むホルダ３は、リターンスプリング８によって上昇する。

［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）ボールの個数は前記実施形態に限定されない。

（ｂ）ボール１５の直径及び貫通孔１４ａの内径は、一例であって前述の数値に限定されない。

（ｃ）ホルダ３と押圧部材１１とを別体で形成したが、これらを一体で形成してもよい。

（ｄ）ボール１５が断面円形の貫通孔１４ａに挿入されている構成としたが、基板に対するツールの押圧力が変化を円柱状のローラに、断面円形の貫通孔１４ａを断面矩形の貫通孔にそれぞれ代えた構成としてもよい。この場合、ローラは貫通孔の内部を転動して移動可能な姿勢で断面矩形の貫通孔に挿入される。ローラもボールと同様に貫通孔の内部を転動でき、また回転しても外見上は姿勢が変化しないのでボールと同様の効果が得られる。

１ ヘッド
３ ホルダ
４ アクチュエータ
６ メインホルダ
７ ツールホルダ
１０ ツール
１１ 押圧部材
１１ｂ ピン部
１４ ガイド部材
１４ａ 貫通孔
１５ ボール

Claims (5)

1. エアシリンダからのエアによる押圧力を受けて、ツールホルダの一端に保持された加工ツールを基板の表面に押圧するためのアクチュエータであって、
   内部に貫通する断面円形の貫通孔を有するとともに、前記貫通孔に前記ツールホルダの他端が挿入されるガイド部材と、
   前記ガイド部材の貫通孔に移動自在に配置されるとともに、前記エアシリンダからのエアを受けて前記ツールホルダの他端を前記基板側に押圧するための少なくとも１つの球状部材と、
   を備えた基板加工用のアクチュエータ。
2. 前記球状部材は、金属又はセラミック製である、請求項1又は２に記載の基板加工用のアクチュエータ。
3. 前記球状部材は、前記ガイド部材の貫通孔が形成された部分の硬度より低い硬度を有する、請求項１又は２に記載の基板加工用のアクチュエータ。
4. エアシリンダからのエアを受けて、加工ツールを基板の表面に押圧するための基板加工装置であって、
   一端に加工ツールが装着されるツールホルダと、
   前記ツールホルダの他端が挿入される貫通孔を内部に有するガイド部材と、
   前記ガイド部材の貫通孔に移動自在に配置されるとともに、前記エアシリンダからのエアを受けて前記ツールホルダの他端を前記基板側に押圧するための少なくとも１つの球状部材と、
   を備えた基板加工装置。
5. 前記球状部材が当接する前記ツールホルダの他端面は、平坦に形成されている、請求項４に記載の基板加工装置。

Images