KR20170063861A - 기판 가공용 툴 - Google Patents

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KR20170063861A
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요스케 히라구리
노리유키 오가사와라
신이치 사토
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미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
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Abstract

기판 가공용의 툴(tool)이 툴 홀더로부터 탈락하는 것을 방지한다. 이 기판 가공용 툴(1)은, 기판 가공 장치에 장착되는 툴이다. 이 기판 가공용 툴(1)은, 툴 본체(2)와, 칼끝부(3)와, 계합부(係合部)(4)를 구비하고 있다. 툴 본체(2)는, 기판 가공 장치의 척(chuck)부에 보지(保持)되는 보지부가 적어도 일부에 형성되어 있다. 칼끝부(3)는 툴 본체(2)의 일단(一端) 측에 형성되어 있다. 계합부(4)는, 툴 본체(2)의 타단(他端) 측에 형성되고, 툴 본체(2)의 표면보다도 돌출하여 있다.

Description

기판 가공용 툴{SUBSTRATE PROCESSING TOOL}
본 발명은, 가공용 툴(tool), 특히, 기판 가공 장치에 장착되는 기판 가공용 툴에 관한 것이다.
박막(薄膜) 태양 전지용 기판에 셀 분리용의 홈을 형성하기 위하여, 메커니컬 스크라이브(mechanical scribe) 장치가 이용되고 있다. 그리고, 이와 같은 장치에서는, 선단(先端)에 칼끝부를 가지는 원형의 툴이 이용되고 있다(예를 들어 특허 문헌 1 참조).
이상과 같은 툴은, 환봉(丸棒)의 모재(母材)를 연삭(硏削) 가공하는 것에 의하여 제조된다. 즉, 환봉의 모재를 원통 연삭기의 척(chuck)에 취부(取付)하고, 모재를 회전시키면서 선단을 연삭 가공하여, 칼끝을 형성하고 있다.
일본국 공개특허공보 특개2004-115356호
기판 가공용의 툴은, 스크라이브 장치의 가공 헤드에 취부된다. 구체적으로는, 스크라이브 장치에는, 기판이 재치(載置)되는 워크 테이블에 대하여 상대적으로 이동 가능한 가공 헤드가 설치되어 있다. 가공 헤드에는, 일반적으로 복수의 헤드 유닛이 나란히 놓아져 배치되어 있다. 그리고, 이 복수의 헤드 유닛의 각각에, 툴 홀더를 통하여 툴이 떼어내기 가능하게 장착된다.
이와 같은 구성에 있어서, 툴 홀더의 척에 툴이 파지(把持)되지만, 가공 중의 진동 등에 의하여 툴이 탈락할 우려가 있다.
본 발명의 과제는, 기판 가공용의 툴이 툴 홀더로부터 탈락하는 것을 방지하는 것에 있다.
본 발명의 일 측면에 관련되는 기판 가공용 툴은, 기판 가공 장치에 장착되는 툴이다. 이 기판 가공용 툴은, 툴 본체와, 칼끝부와, 계합부(係合部)를 구비하고 있다. 툴 본체는, 기판 가공 장치의 척부에 보지(保持)되는 보지부가 적어도 일부에 형성되어 있다. 칼끝부는 툴 본체의 일단(一端) 측에 형성되어 있다. 계합부는, 툴 본체의 타단(他端) 측에 형성되고, 툴 본체의 표면보다도 돌출하여 있다.
이 툴은, 툴 본체에 형성된 보지부가 기판 가공 장치에 보지된다. 이 때, 툴 본체의 타단 측에 계합부가 형성되어 있기 때문에, 이 계합부에 하방(下方)으로부터 계합하는 부분을 기판 가공 장치 측에 설치하는 것에 의하여, 가공 중의 진동 등에 있어서 툴이 하방으로 낙하하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 툴의 제조 시에 있어서, 툴 본체의 보지부와 칼끝부를 가공하는 경우, 툴 본체의 칼끝부와 반대쪽(타단 측)은, 툴을 가공하는 장치의 척부에 취부된다. 따라서, 보지부와 칼끝부를 가공한 후는, 툴 본체의 타단 측에, 가공되지 않는 미가공 부분이 남게 된다. 이 미가공 부분은, 절삭 가공된 툴 본체의 표면으로부터 돌출하고, 툴 본체와의 사이에 단차(段差)가 형성되게 된다. 이 미가공 부분을 삭제하지 않고 남겨 두는 것에 의하여, 계합부로 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 관련되는 기판 가공용 툴에서는, 계합부에 문자가 인자(印字)되고, 툴 본체에는 문자가 인자되어 있지 않다.
계합부는 기판 가공 장치에 보지되는 보지부보다도 돌출하여 있고, 보지부와 명확하게 구별되기 때문에, 인자된 개소가 불룩하게 올라오거나 변형하거나 하여도, 기판 가공 장치에 보지된 툴의 위치 정도는, 인자에 의하여 악화될 일은 없다.
본 발명의 한층 더 다른 측면에 관련되는 기판 가공용 툴에서는, 툴 본체는 단면(斷面) 원형이다. 또한, 계합부는, 툴 본체의 외경(外徑)보다도 큰 직경을 가지는 단면 원형이다.
환봉의 모재를 연삭 가공하는 것에 의하여 툴을 제조하는 경우, 일반적으로, 원통 연삭기 등의 툴 가공 장치에 모재가 취부되고, 툴 본체가 연삭 가공된다. 이와 같은 가공 방법에서는, 툴 가공 장치에 취부된 모재의 일부는 미가공인 채로 남고, 툴 본체보다도 대경(大徑)으로 된다.
그래서, 이 미가공 부분을 계합부로 하는 것에 의하여, 특별한 가공을 하는 일 없이 계합부를 구성할 수 있다.
본 발명의 한층 더 다른 측면에 관련되는 기판 가공용 툴에서는, 보지부는 단면 원형이다. 또한, 칼끝부는, 단면 원형이고, 보지부로부터 선단으로 가는 것에 따라 앞쪽 끝으로 갈수록 가늘어지는 형상이다.
이 경우는, 원통 연삭기 등의 툴 가공 장치의 척에 모재를 취부한 상태에서, 보지부와 칼끝부의 양방(兩方)을 같은 공정으로 가공할 수 있다. 이 때문에, 툴의 보지부의 센터와 칼끝부의 센터가 어긋나는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 한층 더 다른 측면에 관련되는 기판 가공용 툴에서는, 보지부 및 칼끝부는, 툴 가공 장치에 물린 상태에서 같은 공정으로 형성된다.
이 경우는, 전술과 같이, 툴의 보지부의 센터와 칼끝부의 센터가 어긋나는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에서는, 기판 가공용의 툴이, 가공 중의 진동 등에 의하여 툴 홀더로부터 탈락하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 방법에 의하여 제조된 툴의 외관도.
도 2는 도 1의 툴의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도.
도 3은 본 발명의 툴이 장착되는 스크라이브 장치의 외관 사시도.
도 4a는 본 발명의 툴을 보지하는 툴 홀더의 측면도.
도 4b는 본 발명의 툴을 보지하는 툴 홀더의 정면도.
도 5는 툴 홀더의 확대 부분도.
도 6은 툴의 다른 실시예의 외관도.
［툴］
본 발명의 일 실시예에 의한 기판 가공용의 툴(1)의 외관을 도 1에 도시하고 있다. 이 툴(1)은, 도 3에 도시하는 것과 같은 스크라이브 장치(10)(기판 가공 장치)에 장착되어, 박막 태양 전지용 기판에 절연용의 홈을 형성하기 위하여 이용된다.
툴(1)은, 툴 본체(2)와, 툴 본체(2)의 일단 측에 형성된 칼끝부(3)와, 툴 본체(2)의 타단 측에 형성된 가공 지지부(계합부)(4)를 가지고 있다. 이 툴(1)은, 환봉의 모재를 원통 연삭기에 의하여 연삭 가공하여 형성된 것이다.
툴 본체(2)는, 원주상(圓柱狀)이며, 전체 길이에 걸쳐 동일한 외경으로 형성되어 있다. 이 툴 본체(2)의 일부가, 스크라이브 장치(10)에 보지되는 보지부로서 기능한다(상세한 것은 후술한다). 칼끝부(3)는, 툴 본체(2)로부터 일단 측을 향하여 앞쪽 끝으로 갈수록 가늘어지는 원추(圓錐) 형상이다. 덧붙여, 칼끝부(3)의 선단은, 칼 폭이 예를 들어 40μm로 되도록 형성되어 있다. 따라서, 칼끝부(3)는, 정확하게는 원추 사다리꼴 형상이다. 가공 지지부(4)는, 툴(1)을 원통 연삭기에 의하여 연삭 가공할 때에, 원통 연삭기의 척에 취부되는 부분이며, 척의 복수의 멈춤쇠에 의하여 파지된다. 이 가공 지지부(4)는 툴 본체(2)보다 대경이며, 툴 본체(2)와 가공 지지부(4)와의 사이에는 단차가 형성되어 있다.
［툴 제조 방법］
툴(1)은, 전술하는 바와 같이, 도 2에 도시하는 것과 같은 원통 연삭기의 척(5)에 취부되어 가공된다. 도 2(a)는, 원통 연삭기의 척(5)에 설치된 복수의 멈춤쇠(5a)를 모식적으로 도시하고 있다. 도 2(a)에 있어서, C0가 척(5)의 센터(원통 연삭기의 회전축)이다.
툴(1)을 가공할 때는, 도 2(b)에 도시하는 바와 같이, 원통 연삭기의 척(5)에 툴의 모재(B)를 취부한다. 도 2(b)에서는, 모재의 센터(중심축)를 Cb로 도시하고 있다. 이 예에서는, 척(5)의 모재(B)를 취부한 상태에서는, 척(5)의 센터(C0)와 모재(B)의 센터(Cb)와는 어긋나 있다.
이상과 같은 상태에서, 모재(B)를 회전시켜 연삭 가공하고, 보지부로서의 툴 본체(2)와 칼끝부(3)를 형성한다. 즉, 툴 본체(2)와 칼끝부(3)를, 척(5)에 취부한 같은 자세인 채로, 척(5)으로부터 모재(B)를 떼어내는 일 없이 가공한다. 이 가공의 때에는, 툴 본체(2)는 전체 길이에 걸쳐 동(同) 직경으로 가공하고, 또한 툴 본체(2)와 칼끝부(3)와는 같은 지석(砥石)을 이용하여 연속하여 가공한다. 그리고, 칼끝부(3)의 선단의 칼 폭이 예를 들어 40μm로 되도록 가공을 행한다.
이상과 같이 하여 가공된 상태를, 도 2(c)에 도시하고 있다. 이와 같은 가공을 행하는 것에 의하여, 스크라이브 장치(10)에 보지되는 보지부(툴 본체(2)의 일부)의 센터와, 기판에 가공을 행하는 칼끝부(3)의 센터와는, 함께 Cb이며, 일치한다. 따라서, 이 방법으로 가공된 툴을 이용하는 것에 의하여, 툴을 교환하여도, 교환의 전후로 칼끝의 위치는 거의 변화하지 않게 된다.
이상과 같은 가공을 행하면, 원통 연삭기의 척(5)에 취부된 미가공의 가공 지지부(4)는, 툴 본체(2)의 외경보다도 대경으로 된다. 따라서, 이 가공 지지부(4)를, 스크라이브 장치(10)에 장착하였을 때에, 스크라이브 장치(10) 측의 일부와 계합하는 계합부로 할 수 있다.
［스크라이브 장치(10)］
이상과 같이 하여 제조된 툴(1)이 장착되는 스크라이브 장치(10)에 관하여, 도 3을 이용하여 간단하게 설명한다.
스크라이브 장치(10)는 박막 태양 전지 기판(W)이 재치되는 테이블(11)을 구비하고 있다. 테이블(11)은 수평면(xy 평면) 내에 있어서 도 3의 y 방향으로 이동할 수 있고, 수평면 내에서 임의의 각도로 회전할 수 있다. 테이블(11)의 상방(上方)에 있어서, 2개의 대좌(臺座)(12)의 각각에는 카메라(13)가 장착되어 있다. 각 대좌(12)는 지지대(14)에 설치된 x 방향으로 연장되는 가이드(15)를 따라 이동 가능하다. 2개의 카메라(13)는 상하동(上下動)이 가능하고, 각 카메라(13)로 촬영된 화상이 대응하는 모니터(16)에 표시된다.
테이블(11)의 상방에는 브리지(bridge)(17)가 설치된다. 브리지(17)는, 한 쌍의 지지 기둥(18a, 18b)과, 가이드 바(19)와, 모터(21)를 가지고 있다. 가이드 바(19)는, 한 쌍의 지지 기둥(18a, 18b)의 사이에 걸쳐 x 방향으로 설치되어 있다. 모터(21)는 가이드 바(19)에 형성된 가이드(20)를 구동한다. 또한, 브리지(17)는, 가이드(20)를 따라 수평면 내에서 x 방향으로 이동 가능한 가공 헤드(30)를 보지하고 있다.
［스크라이브 장치(10)에의 툴(1)의 장착］
본 실시예의 툴(1)은, 도 4a 및 도 4b에 도시하는 것과 같은 툴 홀더(32)의 하단(下端)에 떼어내기 가능하게 취부되어 있다. 덧붙여, 상세한 것은 생략하지만, 툴 홀더(32)는 헤드 유닛에 장착되고, 복수의 헤드 유닛이 스크라이브 장치(10)의 가공 헤드(30)에 일정한 간격으로 나란히 놓아져 배치되어 있다. 도 4a는 툴 홀더(32)의 측면도, 도 4b는 그 정면도이다.
툴 홀더(32)는, 가늘고 긴 직방체 형상으로 형성되어 있다. 툴 홀더(32)는, 일부가 노치(notch)된 베이스 플레이트(34)와, 베이스 플레이트(34)의 노치부에 장착되는 커버 플레이트(35)를 가지고 있다.
베이스 플레이트(34)는, 상부(上部)의 가공 헤드 취부부(34a)와, 하단에 툴(1)이 고정되는 툴 취부부(34b)를 가지고 있다. 툴 취부부(34b)는, 도 4a에 도시하는 바와 같이 하방이 얇게 노치되어 있다. 그리고, 이 노치된 부분의 상부에는, 2개의 기준 핀(38, 39)이 베이스 플레이트(34)와 커버 플레이트(35)에 삽입되어 있다. 베이스 플레이트(34) 및 커버 플레이트(35)는, 2개의 기준 핀(38, 39)에 의하여 위치 결정되고, 나사 부재(40)에 의하여 고정되어 있다.
도 5에 도 4a의 일부의 단면을 확대하여 도시되어 있다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 베이스 플레이트(34)와 커버 플레이트(35)의 각각에은, 툴 본체(2)의 일부(보지부)에 접촉하여 툴(1)을 보지하는 부분 34c, 35c가 형성되어 있다. 또한, 베이스 플레이트(34)와 커버 플레이트(35)의 각각에는, 툴 보지부(34c, 35c)의 상방에, 툴(1)의 가공 지지부(4)에 접촉하지 않도록 회피부(34d, 35d)가 형성되어 있다.
회피부(34d, 35d)의 하면(下面)(34e, 35e)은, 툴(1)의 가공 지지부(4)의 하면(4a)(단차부)에 계합하도록 형성되어 있다. 이 때문에, 툴(1)을 베이스 플레이트(34)와 커버 플레이트(35)에 의하여 사이에 두도록 하여 고정한 경우, 툴(1)이 진동 등에 의하여 하방으로 낙하하는 것을 확실히 방지할 수 있다.
덧붙여, 툴 홀더(32)에의 툴(1)의 장착 시에 나사 부재(40)를 단단히 조이기 전에, 툴(1)이 양 플레이트(34, 35)의 사이에 삽입된 상태에서 가고정(假固定)되도록, 툴(1)의 가공 지지부(4)의 상면(上面)에 접촉하는 마그넷(magnet)(42)이 설치되어 있다.
또한, 도 5에 도시한 툴(1)의 가공 지지부(4)의 측면에는 레이저 마킹이나 잉크를 이용하여 형식 번호 등이 인자되어 있고, 툴 본체(2)의 보지부에는 아무것도 인자되어 있지 않다. 인자된 개소는, 레이저 가공이나 잉크에 의하여 변형하거나, 불룩하게 올라오거나 하지만, 툴 보지부(34c, 35c)와 접하는 툴 본체(2)에는 인자되어 있지 않기 때문에, 툴에의 인자가 툴의 취부 위치에 영향을 미칠 일이 없다. 게다가, 가공 지지부(4)는 툴 본체(2)보다도 돌출하여 있기 때문에, 가공 지지부(4)가 툴 보지부(34c, 35c)에 접하도록 툴의 위치가 어긋나는 일은 없이, 툴에의 인자에 기인하는 툴 취부 위치의 변화를 방지할 수 있다.
［다른 실시예］
본 발명은 이상과 같은 실시예로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위를 일탈하는 일 없이 여러 가지의 변형 또는 수정이 가능하다.
(a) 상기 실시예에서는, 툴을 제조하기 위하여, 원통 연삭기로 지석을 이용하여 연삭 가공하는 것으로 하였지만, 툴의 제조에 사용되는 가공 장치 및 가공 공구는 이들로 한정되지 않고, 예를 들어, 선반(旋盤)으로 절삭 공구를 이용하여 절삭 가공하는 것으로 하여도 무방하다.
(b) 보지부(2)와 칼끝부(3)를 형성하는 순서는 특별히 한정되지 않는다. 보지부(2)를 형성한 후에 칼끝부(3)를 형성하여도 무방하고, 칼끝부(3)를 형성한 후에 보지부를 형성하여도 무방하다.
(c) 상기 실시예에서는, 같은 지석을 이용하여 보지부(2)와 칼끝부(3)를 연속적으로 형성하는 것으로 하였지만, 이것으로 한정되지 않는다. 보지부(2)와 칼끝부(3)를 각각 다른 가공 공구로 형성하여도 무방하고, 복수의 지석을 이용하여 보지부(2)와 칼끝부(3)를 동시에 가공하여도 무방하다.
(d) 상기 실시예에서는, 칼끝부(3)의 선단의 칼 폭이 소망한 폭으로 되도록 칼끝부(3)의 가공을 행하는 것으로 하였지만, 칼끝부의 선단의 폭이 충분히 가늘어지도록 형성한 후, 칼끝부(3)의 선단의 칼 폭이 소망한 값으로 되도록, 선단부를 가공하여도 무방하다.
(e) 상기 실시예에서는, 환봉의 모재를 연삭 가공하여 툴을 형성하도록 하였지만, 모재의 형상은 환봉으로 한정되지 않는다.
(f) 상기 실시예에서는, 툴 본체(2)를 전체 길이에 걸쳐 동일 직경으로 하였지만, 툴 본체(2)의 일부에, 다른 부분과는 다른 직경의 보지부를 형성하여도 무방하다. 이 경우, 가공 지지부(4)는 보지부의 표면보다도 돌출하여 있으면 된다.
(g) 툴의 형상은 상기 실시예로 한정되지 않고, 예를 들어 도 6에 도시하는 것과 같은 구형(矩形)의 툴이어도 무방하다. 이 실시예의 툴(41)은, 구형상(矩形狀)의 툴 본체(42)와, 툴 본체(42)의 일단 측에 형성된 칼끝부(43)와, 툴 본체(42)의 타단 측에 형성된 구형상의 계합부(44)를 가지고 있다. 이 툴(41)은, 구형상의 모재를 프레이즈(fraise)반(盤) 등의 가공 장치에 의하여 형성된 것이다.
상기 실시예와 마찬가지로, 툴 본체(42)의 일부(보지부)가, 스크라이브 장치(10)의 툴 홀더에 보지된다. 칼끝부(43)는, 툴 본체(42)와 x 방향의 폭(칼 폭)은 같지만, 칼 폭과 직교하는 y 방향의 두께가, 선단을 향하여 서서히 얇아지고, 선단의 일부는 같은 두께로 형성되어 있다. 계합부(44)는, 툴 본체(42)와 y 방향의 두께는 같지만, x 방향의 폭은, 툴 본체(42)의 양 측면으로부터 외측으로 돌출하도록 폭이 넓게 형성되어 있다.
이 계합부(44)는, 단차, 즉 돌출부의 하면(44a)이, 도시하지 않는 툴 홀더 측의 돌출부에 상방으로부터 당접(當接)한다. 이것에 의하여, 툴(41)을 툴 홀더에 고정하였을 때에, 진동 등에 의하여 툴(41)이 하방으로 낙하하는 것을 확실히 방지할 수 있다.
본 발명의 기판 가공용 툴은, 가공 중의 진동 등에 의하여 툴 홀더로부터 탈락하는 것을 방지할 수 있다.
1, 41: 툴
2, 42: 툴 본체(보지부)
3, 43: 칼끝부
4: 가공 지지부(계합부)
44: 계합부

Claims (5)

  1. 기판 가공 장치에 장착되는 기판 가공용 툴(tool)에 있어서,
    상기 기판 가공 장치의 척(chuck)부에 보지(保持)되는 보지부가 적어도 일부에 형성된 툴 본체와,
    상기 툴 본체의 일단(一端) 측에 형성된 칼끝부와,
    상기 툴 본체의 타단(他端) 측에 형성되고, 상기 툴 본체의 표면보다도 돌출하는 계합부(係合部)
    를 구비한 기판 가공용 툴.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계합부에 문자가 인자(印字)되고, 상기 툴 본체에는 문자가 인자되어 있지 않는, 기판 가공용 툴.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 툴 본체는 단면(斷面) 원형이고,
    상기 계합부는, 상기 툴 본체의 외경(外徑)보다도 큰 직경을 가지는 단면 원형인,
    기판 가공용 툴.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보지부는 단면 원형이고,
    상기 칼끝부는, 단면 원형이고, 상기 보지부로부터 선단(先端)으로 가는 것에 따라 앞쪽 끝으로 갈수록 가늘어지는 형상인,
    기판 가공용 툴.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보지부 및 상기 칼끝부는, 툴 가공 장치에 물린 상태에서 같은 공정으로 형성되는, 기판 가공용 툴.
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