TW201330079A - 基板之溝槽加工工具 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種在往前往後移動而可進行溝槽加工之溝槽加工工具中，能減少因磨耗造成刃之寬度的變化，而能謀求長壽化之工具。該溝槽加工工具2係由夾持具17所保持，並用以與夾持具17一起相對地往前往後移動於基板上而在基板形成溝槽的工具，係具備：工具本體36，係由夾持具17所保持；及刀尖部37。刀尖部37係形成於工具本體36的前端部，具有形成於移動方向之往前移動側的前端之第1刃38a、及形成於往後移動側的前端之第2刃38b，且第1刃38a與第2刃38b係連續而鄰接。

Description

基板之溝槽加工工具

本發明係關於溝槽加工工具，特別是關於由夾持具所保持，並與夾持具一起往前往後移動於屬於加工對象的基板上而用以在基板形成溝槽的基板之溝槽加工工具。

薄膜太陽能電池係例如以專利文獻1所示之方法製造。在該專利文獻1所記載之製造方法中，係在玻璃等基板上形成由MO膜所構成之下部電極膜，之後，藉由在下部電極膜形成溝槽而分割為長條狀。接著，在下部電極膜上形成包含CIGS膜等黃銅礦(chalcopyrite)構造化合物半導體膜的化合物半導體膜。然後，藉由溝槽加工來條(stripe)狀地去除該等半導體膜的一部分而分割為長條狀，並以覆蓋該等半導體膜的方式形成上部電極膜。最後，上部電極膜的一部分藉由溝加工而條狀地剝離來分割為長條狀。

以如同上述步驟的溝槽加工技術之一而言，係使用機械切割(mechanical scribe)法而藉由鑽石(diamond)等機械工具(mechanical tool)來去除薄膜的一部分。在該機械切割法中，專利文獻2提案有一種方法，俾能進行穩定寬度的溝槽加工。在該專利文獻2所示之方法中，係使用具備調整加工負載之加工負載調整機構的溝槽加工工具及剝離工具。

[先前技術文獻] (專利文獻)

專利文獻1：日本實開昭63-16439號公報

專利文獻2：日本特開2002-033498號公報

在習知的溝槽加工裝置或溝槽加工方法中，在連續加工複數條溝槽時，係重複進行在加工1條溝槽後使加工頭上升並移動至加工開始位置而接著加工下一個溝槽等動作。在此種習知之裝置及方法中，在加工上耗費時間，而且，還會有必須將先前已調整過之工具的推壓力再次調整的情況。

因此，本發明人等已開發一種能有效率並迅速地進行溝槽加工的加工裝置，並已提出申請(日本特願2010-082953)。該加工裝置係將工具夾持具以可上下移動的方式安裝在加工頭，而且，搖動構件係以可在預定的角度範圍內搖動的方式安裝在該工具夾持具。溝槽加工工具係保持在搖動構件，搖動構件係在往前移動時之前進切削姿勢與往後移動時之向後切削姿勢下進行反轉。溝槽加工工具在往前移動側及往後移動側設置有對稱的前部刀尖及後部刀尖。而且，在搖動構件處於往前移動(前進)切削姿勢時，前部刀尖會與太陽能電池基板接觸，而在搖動構件處於往後移動(向後)切削姿勢時，後部刀尖會與太陽能電池基板接觸。

當使用上述之溝槽加工工具進行溝槽加工時，能有效率地進行溝槽加工。但是，當工具兩端的刀尖逐漸磨耗時，刃之移動方向的寬度會隨著磨耗而變寬，會有無法長期間良好地維持加工品 質的情形。

本發明之課題，係在往前往後移動而可進行溝槽加工之溝槽加工工具中，減少因磨耗造成刀刃之寬度的變化，並謀求長壽化。

第1發明的基板之溝槽加工工具，係由夾持具所保持，並用以與夾持具一起相對地往前往後移動於屬於加工對象之基板上而在基板形成溝槽的工具，係具備：工具本體，係由夾持具所保持；及刀尖部。刀尖部係形成於工具本體的前端部，具有形成於移動方向之往前移動側的前端之第1刃、及形成於往後移動側的前端之第2刃，且第1刃與第2刃係連續而鄰接。

在此，形成在刀尖部的第1刃與第2刃係鄰接。亦即，在第1刃與第2刃之間，並未存在有未形成刃的部分。因此，當第1刃磨耗時會切削第2刃，或反之當第2刃磨耗時會切削第1刃。因此，即使第1刃及第2刃磨耗，仍能抑制各刃的寬度產生變化，並能謀求工具的長壽化。

第2發明的基板之溝槽加工工具，係在第1發明的溝槽加工工具中，第1刃及第2刃之各者，係從刀尖部之移動方向的中心位置朝向移動方向的兩側而形成，並相對於移動方向在工具本體側傾斜達相同角度。

在此亦與第1發明同樣，即使第1刃及第2刃磨耗，仍能抑制當初設定之刃的寬度產生變化。

第3發明的基板之溝槽加工工具，係於第2發明的溝槽加工工具中，工具本體係由搖動構件所支撐者；該搖動構件係以搖動自如的方式由夾持具所支撐。而且，第1刃及第2刃的傾斜角度 係與搖動構件的搖動角度相等。

在此，在往前移動時及往後移動時之各者中，各刃之寬度整體係與基板接觸，能效率良好地進行加工。

第4發明的基板之溝槽加工工具，係於第1發明至第3發明的溝槽加工工具中，刀尖部係以移動方向的寬度隨著越朝向前端而越變窄的方式，傾斜且對稱地形成有相對向之往前移動側的側面與往後移動側的側面。

在此，刀尖部之移動方向的寬度較佳為全部相同。此時，即使第1刃及第2刃磨耗，移動方向之寬度仍會因為切削彼此的刃而不會改變。

但是，通常，若刀尖部的寬度非常小而將小寬度的刀尖部做成為較長時，強度就會降低，且在加工中破損的可能性會變高。

因此，在該第4發明中，刀尖部係以前端較細且隨著離開前端而變越粗的方式形成。因此，不但能抑制強度的降低，還能抑制因磨耗造成寬度變化而謀求長壽化。

第5發明的基板之溝槽加工工具，係在第1發明至第4發明的溝槽加工工具中，刀尖部之在與移動方向正交之方向的寬度比工具本體之相同方向的寬度窄。

刀尖部之與移動方向正交之方向的寬度，必須因應加工之溝槽的寬度尺寸來設定。而且，一般而言，溝槽寬度尺寸非常窄。另一方面，工具本體必須有預定的寬度，以便裝設於夾持具或確保強度。

因此，在該溝槽加工工具中，使刀尖部之與移動方向正交之方向的寬度較窄，在另一方面，使工具本體之相同方向的寬度較 粗。

第6發明的基板之溝槽加工工具，係在第5發明的溝槽加工工具中，工具本體之刀尖部側的部分在與移動方向正交之方向的寬度係隨著越靠近刀尖部而越變窄。

在上述之本發明中，係在往前往後移動而可進行溝槽加工之溝槽加工工具中，能減少因磨耗造成刃之寬度的變化，並謀求長壽化。

1‧‧‧平台

2‧‧‧工具

3‧‧‧加工頭

4‧‧‧攝影機

5‧‧‧監視器

6‧‧‧移動支撐機構

7a、7b‧‧‧支撐柱

8‧‧‧導引桿

9、14‧‧‧導件

10‧‧‧馬達

12‧‧‧台座

13‧‧‧支撐台

16‧‧‧基座

17‧‧‧夾持具

18‧‧‧搖動構件

19‧‧‧汽缸

22‧‧‧夾持具本體

22a‧‧‧開口

23‧‧‧支撐構件

23a‧‧‧貫通孔

24‧‧‧工具裝設部

24a‧‧‧固定板

25‧‧‧延長部

25a‧‧‧孔

25b‧‧‧上端部

26‧‧‧插銷

27a、27b‧‧‧限制構件

28a、28b‧‧‧筒狀構件

29a、29b、32‧‧‧彈簧

30‧‧‧缸體支撐構件

31‧‧‧彈簧支撐構件

34a、34b‧‧‧氣體供給部

35‧‧‧接頭

36‧‧‧氣體噴嘴

36‧‧‧工具本體

37‧‧‧刀尖部

37a、37b‧‧‧側面

38a‧‧‧第1刃

38b‧‧‧第2刃

C‧‧‧中心線

D1、D2、D3‧‧‧角度

H‧‧‧直線

+M‧‧‧往前移動側

-M‧‧‧往後移動側

W‧‧‧太陽能電池基板

W1、W2‧‧‧寬度

第1圖係為本發明的一實施形態之裝設有溝槽加工工具的溝槽加工裝置的外觀立體圖。

第2圖係為溝槽加工工具之加工頭的前視圖。

第3圖(a)至(c)係為顯示溝槽加工工具之側面、正面、及一部分擴大的圖。

第4圖(a)至(c)係為用以說明溝槽加工時之動作的示意圖。

第5圖(a)至(c)係為顯示溝槽加工時之動作及刀尖部的磨耗之示意圖。

將本發明的一實施形態之裝設有溝槽加工工具的積體型薄膜太陽能電池用溝槽加工裝置的外觀立體圖顯示於第1圖。

[溝槽加工裝置的整體構成]

該裝置係具備載置太陽能電池基板W的平台1、裝設有溝槽加工工具(以下，簡單記載為工具)2的加工頭3、及各有2個的攝影機(camera)4及監視器(monitot)5。

平台1係於水平面內可在第1圖的Y方向移動。此外，平台1係在水平面內可轉動至任意的角度。再者，在第1圖中，係顯示加工頭3之概略外觀，而於後敘述加工頭3之詳細內容。

加工頭3係藉由移動支撐機構6而於平台1之上方可朝X,Y方向移動。再者，如第1圖所示，X方向係為在水平面內與Y方向正交之方向。移動支撐機構6係具有：1對支撐柱7a,7b；跨及1對支撐柱7a,7b間而設置之導引桿8；及驅動形成於導引桿8之導件9的馬達10。如同前述，加工頭3係沿著導件9而可在X方向移動。

2個攝影機4係分別固定於台座12。各台座12係可沿著設置於支撐台13之朝X方向延伸的導件14移動。2個攝影機4可進行上下移動，且以各攝影機4所拍攝之影像係顯示於對應的監視器5。

[加工頭]

將加工頭3取出顯示於第2圖。加工頭3係具有板狀的基座16、夾持具17、搖動構件18、及汽缸(air cylinder)19。

夾持具17係透過未圖示之軌道而以朝上下方向滑動自如的方式支撐在基座16。夾持具17係具有夾持具本體22、及固定於夾持具本體22之表面的支撐構件23。夾持具本體22係形成為板狀，並在上部具有開口22a。支撐構件23係為橫方向較長的矩形之構件，且內部形成有供搖動構件18插通之貫通孔23a。

搖動構件18係以搖動自如的方式支撐在夾持具本體22及支撐構件23。搖動構件18係具有下部的工具裝設部24、及從工具裝設部24朝上方延伸而形成之延長部25。

工具裝設部24形成有溝，工具2係插入於該溝，且工具2係藉由固定板24a而固定於溝內。

於延長部25的下部，在水平方向且與溝形成方向正交之方向形成有貫通的孔25a。而且，搖動構件18係以貫通該孔25a的插銷26為中心而成為搖動自如。插銷26係藉由夾持具本體22與支撐構件23來支撐。

在延長部25之上端部25b的左右兩側，係設置有1對限制構件27a,27b。如第4圖所示，各限制構件27a,27b係具有固定於夾持具本體22之筒狀構件28a,28b、及插入於筒狀構件28a,28b之內部的彈簧29a,29b。而且，藉由各彈簧29a,29b的前端與延長部25之上端部25b抵接，搖動構件18會維持在如第2圖及第4圖(b)所示之中立位置。此外，搖動構件18搖動而推動任一個彈簧29a,29b，並藉由延長部25的上端部25b與筒狀構件28a,28b抵接來限制搖動角度。在本實施形態中，係以搖動構件18的搖動角度限制在±3°的角度範圍之方式來設定，惟較佳為限制在±5°以內。

汽缸19係固定於缸體支撐構件30的上面。缸體支撐構件30係配置於夾持具17的上部，並固定於基座16。缸體支撐構件30形成有朝上下方向貫通的孔，汽缸19的活塞桿(piston rod)(未圖示)係貫通該貫通孔，桿前端係連接至夾持具17。

此外，基座16的上部設置有彈簧支撐構件31。彈簧支撐構件31與夾持具17之間設置有彈簧32，夾持具17藉由彈簧32而朝上方彈推。藉由該彈簧32而能將夾持具17的自體重量大致抵銷。

在夾持具17的左右兩側，設置有1對氣體供給部34a,34b。1 對氣體供給部34a,34b均為相同構成，而分別具有接頭(joint)35與氣體噴嘴(air nozzle)36。

[工具]

第3圖係顯示工具2的詳細內容。第3圖(a)係為工具2的側視圖，第3圖(b)係為其前視圖，第3圖(c)係為刀尖部的一部分擴大圖。在第3圖(c)顯示工具2的移動方向M。

工具2係具有保持於夾持具17的工具本體36、及形成於工具本體36的前端部之刀尖部37。刀尖部37係在工具本體36的前端部中形成在高度h(參照第3圖(b))的範圍。

在刀尖部37的前端中，在移動方向的兩側形成有第1刃38a及第2刃38b。在此，第1刃38a係為用以在往前移動時進行溝槽加工的刃，第2刃38b係為用以在往復移動時進行溝槽加工的刃。

工具本體36的刀尖部37側之部分與刀尖部37係可由第3圖(b)得知，在前視中形成為連續。而且，該等之移動方向的寬度係隨著越朝前端越變窄(刃的前端寬度為W1)。亦即，刀尖部37之相對向的往前移動側的側面37a與往後移動側的側面37b係形成為傾斜且對稱，且兩側面37a,37b係以角度D1朝向上方分開。

此外，如第3圖(a)所示，在刀尖部37之中，與移動方向正交之方向的寬度W2係形成為比工具本體36之同方向的寬度窄。該方向之刀尖部37的寬度係遍及全長皆為W2。

而且，由第3圖(a)即可明瞭，工具本體36的刀尖部37側的部分之與移動方向正交之方向的寬度，係以隨著越靠近刀尖部37越變窄的方式，以角度D2傾斜。

如第3圖(c)圖所示，第1刃38a係從工具2之移動方向的中 心C朝向移動方向一方側(往前移動側+M)而形成。此外，第2刃38b係從工具2之移動方向的中心C朝向移動方向另一方側(往後移動側-M)而形成。亦即，第1刃38a與第2刃38b係連續而鄰接，且在該等刃38a,38b之間並不存在非為刃的部分。而且，第1刃38a及第2刃38b皆相對於沿著移動方向之直線(與中心線C正交之直線)H而同樣傾斜達角度D3。

另外，在以下顯示作為一實施例之刀尖部37的各要素。

W1：0.05mm至0.20mm

W2：0.02mm至0.10mm(依據溝槽寬度設定)

D1：30°至50°

D2：20°至60°

D3：2°至15°

[溝槽加工動作]

在使用上述之裝置對薄膜太陽能電池基板進行溝槽加工時，係藉由移動機構6使加工頭3移動並且使平台1移動，且使用攝影機4及監視器5而使工具2位於要形成溝槽之預定線上。

在進行上述之定位後，驅動汽缸19而使夾持具17及搖動構件18下降，使工具2的前端與薄膜接觸。此時之工具2相對於薄膜的加壓力，係藉由汽缸19所供給之氣壓來調整。

接著，驅動馬達10，使加工頭3沿著溝槽加工預定線掃描。將此時之搖動構件18及工具2的姿勢示意性顯示於第4圖及第5圖。

如第4圖(a)及第5圖(a)所示，往前移動時(第4圖中往右側之移動時)，由於第1刃38a與基板上之薄膜的接觸阻力，搖動構件 18會以插銷26為中心而順時針搖動。該搖動係由於搖動構件18的上端部25b與右側之筒狀構件28a抵接而受到限制。因此，工具2係在維持如第4圖(a)所示的傾斜姿勢，在第1刃38a與基板上的薄膜抵接且第2刃38b未與基板的表面抵接之狀態下，朝+M方向移動而形成溝槽。

之後，使加工頭3相對於基板相對地移動，接著為了將工具2降下而使移動至溝槽加工預定線上。然後，與前述同樣地，將工具2推抵至基板上的薄膜而使加工頭3朝與前述反方向移動。

如第4圖(c)及第5圖(b)所示，在該往後移動(第4圖中往左側之移動時)中，由於第2刃38b與基板上之薄膜的接觸阻力，搖動構件18會以插銷26為中心而逆時針搖動。該搖動係由於搖動構件18的上端部25b與左側之筒狀構件28b抵接而受到限制。因此，工具2係在維持如第4圖(c)所示的傾斜姿勢，在第2刃38b與基板上的薄膜抵接且第1刃38a未與基板的表面抵接之狀態下，朝-M方向移動而形成溝槽。

再者，在溝槽加工中或溝槽加工結束時，會從各氣體供給部34a,34b之氣體噴嘴36噴出氣體，去除從基板剝離的膜。

[特徵]

(1)在如同上述之溝槽加工中，第1刃38a及第2刃38b係持續大致均等地磨耗。而且，因為第1刃38a及第2刃38b係以寬度方向的中心C為交界而鄰接形成在兩側，故當一方磨耗時另一方也磨耗，各刃38a,38b之移動方向的寬度不會大幅變化。此狀態係顯示於第5圖(c)。在第5圖(c)中，左側的工具2係顯示初期狀態。此外，中間的工具2係顯示磨耗進展到某種程度的狀態，右 側的工具2係顯示磨耗進一步進展之狀態。在中間及右側的圖式中，以斜線表示之部分係為已磨耗之部分。從該等圖式即可明瞭，即使磨耗進展，各刃38a,38b之移動方向的寬度不太有變化。因此，比習知的工具更能謀求長壽化。

(2)因為將搖動構件的搖動角度與各刀刃38a,38b之傾斜角度D3設為相同，故在工具2的往前移動及往後移動的各者中，各刃38a,38b的寬度整體會與基板接觸。因此，能效率良好地進行加工。

(3)因為將刀尖部37之移動方向的寬度以隨著越朝前端越變窄的方式形成，故能抑制刀尖部37之強度降低而謀求長壽化。

[其他實施形態]

本發明並非限定於上述之實施形態者，可在不脫離本發明之範圍進行種種變形或修正。

雖舉例刀尖部之各要素的一例，但此係為一例而可進行種種變更。例如，為了形成寬度數mm左右的溝槽，亦可將刀尖的寬度W2設為與工具本體的寬度相同，或設為比工具本體長。

2‧‧‧工具

36‧‧‧氣體噴嘴

36‧‧‧工具本體

37‧‧‧刀尖部

37a、37b‧‧‧側面

38a‧‧‧第1刃

38b‧‧‧第2刃

C‧‧‧中心線

D1、D2、D3‧‧‧角度

H‧‧‧直線

+M‧‧‧往前移動側

-M‧‧‧往後移動側

W1、W2‧‧‧寬度

Claims (6)

1. 一種基板之溝槽加工工具，係由夾持具所保持，並用以與前述夾持具一起相對地往前往後移動於屬於加工對象之基板上而在基板形成溝槽的溝槽加工工具，係具備：工具本體，係由前述夾持具所保持；及刀尖部，係形成於前述工具本體的前端部，具有形成於移動方向之往前移動側的前端之第1刃、及形成於往後移動側的前端之第2刃，且前述第1刃與前述第2刃係連續而鄰接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之基板之溝槽加工工具，其中，前述第1刃及前述第2刃之各者，係從前述刀尖部之移動方向的中心位置朝向移動方向的兩側而形成，並相對於移動方向在前述工具本體側傾斜達相同角度。
3. 如申請專利範圍第2項所述之基板之溝槽加工工具，其中，前述工具本體係由搖動構件所支撐者，該搖動構件係以搖動自如的方式由前述夾持具所支撐，而且，前述第1刃及前述第2刃的傾斜角度係與前述搖動構件的搖動角度相等。
4. 如申請專利範圍第1項所述之基板之溝槽加工工具，其中，前述刀尖部係以移動方向的寬度隨著越朝向前端而越變窄的方式，傾斜且對稱地形成有相對向之往前移動側的側面與往後移動側的側面。
5. 如申請專利範圍第1項所述之基板之溝槽加工工具，其中，前述刀尖部在與移動方向正交之方向的寬度比前述工具本體之相同方向的寬度窄。
6. 如申請專利範圍第5項所述之基板之溝槽加工工具，其中， 前述工具本體之前述刀尖部側的部分在與移動方向正交之方向的寬度，係隨著越靠近前述刀尖部而越變窄。