TW201437164A - 溝槽加工工具、及使用其之溝槽加工裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題係在延長溝槽加工工具之壽命。其解決手段如下：溝槽加工工具2，具備保持部21及加工部22。保持部21，係被保持於保持具41的部分。加工部22，形成於保持部21之前端，且具有溝槽加工用之刀刃222。在溝槽加工工具2進行形成溝槽時之姿勢中，與主面W1平行之面中的刀刃222之剖面形狀，係沿與主面W1垂直之方向一定。

Description

溝槽加工工具、及使用其之溝槽加工裝置
本發明係關於一種溝槽加工工具、及使用其之溝槽加工裝置。
薄膜太陽電池，例如以如下之方法製造。首先，在玻璃等之基板上形成由Mo膜構成之下部電極膜，之後，藉由於下部電極膜形成溝槽而分割成短矩形狀。接著，於下部電極膜上形成包含CIGS膜等之黃銅礦(chalcopyrite)構造化合物半導體膜之化合物半導體膜。然後，將該等之半導體膜之一部分藉由溝槽加工呈條紋狀地去除而分割成短矩形狀，且以覆蓋該等之方式形成上部電極膜。最後，將上部電極膜之一部分藉由溝槽加工呈條紋狀地剝離而分割成短矩形狀。
作為如以上般之步驟中之溝槽加工技術之一，使用有藉由鑽石等之機械性的工具去除薄膜之一部分的機械性的刻劃法。在該機械性的刻劃法中，被提出有於專利文獻1所示之方法，以可進行穩定之寬度之溝槽加工。在該專利文獻1所示之方法中，使用具備有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。
專利文獻1：日本特開2002-033498號公報
溝槽加工工具隨著使用而刀刃磨耗，因該磨耗而使加工品質 降低。為了防止該加工品質之降低，必需將已使用了既定期間之溝槽加工工具更換為新品。但是，從生產性及低成本化之觀點而言，被期望延長該溝槽加工工具之更換時期。
本發明之課題，係謀求溝槽加工工具之長壽命化。
(1)本發明之第1觀點之溝槽加工工具，係被保持於保持具，並與保持具一起移動而用以在基板之主面形成往移動方向延伸之溝槽的溝槽加工工具。該溝槽加工工具，具備保持部及加工部。保持部，係被保持於保持具的部分。加工部，形成於保持部之前端，且具有溝槽加工用之刀刃。在溝槽加工工具進行形成溝槽時之姿勢中，與主面平行之面中的刀刃之剖面形狀，係沿與主面垂直之方向一定。
根據該構成，與基板之主面平行之面中的刀刃之剖面形狀係沿與主面垂直之方向一定，因此即使刀刃磨耗，刀刃與基板之主面接觸之面積亦為一定。因此，即使刀刃磨耗，加工品質亦不會降低，而能使溝槽加工工具之壽命延長。
(2)較佳為：刀刃以前端朝向移動方向之方式相對於保持部傾斜。根據該構成，在藉由溝槽加工工具進行溝槽加工時，由於刀刃之前傾角(rake angle)為正，因此由溝槽加工所產生之切屑容易從溝槽排出。
(3)較佳為：在該溝槽加工工具進行形成溝槽時之姿勢中，刀刃之移動方向側之面即前傾面與主面之法線所形成之前傾角為正。根據該構成，由溝槽加工所產生之切屑容易從溝槽排出。
(4)較佳為：加工部，可相對於保持部取出。根據該構成，在刀刃已磨耗到達無法維持加工品質之程度的情形，由於無需更換溝槽加 工工具整體而只要僅更換加工部即可，因此能夠降低成本。
(5)較佳為：加工部，進一步具有形成於保持部之前端的基座。於該情形，刀刃形成於基座之前端。
(6)本發明之第2觀點之溝槽加工裝置，具備上述任一者之溝槽加工工具、載置基板之平台、保持溝槽加工工具之保持具、及用於使保持具相對於平台相對移動之移動支持機構。
根據本發明，能夠使溝槽加工工具之壽命延長。
1‧‧‧溝槽加工裝置
2‧‧‧溝槽加工工具
21‧‧‧保持部
22‧‧‧加工部
221‧‧‧基座
222‧‧‧刀刃
41‧‧‧保持具
W‧‧‧基板
W1‧‧‧主面
圖1，係溝槽加工裝置之立體圖。
圖2，係保持具組裝體之前視圖。
圖3，係保持具組裝體之側視圖。
圖4，係溝槽加工工具之立體圖。
圖5，係溝槽加工工具磨耗前後之部分前視圖。
圖6，係變形例1之溝槽加工工具之部分立體圖。
圖7，係變形例2之溝槽加工工具之部分立體圖。
圖8，係變形例2之溝槽加工工具之部分前視圖。
圖9，係變形例3之溝槽加工工具之部分前視圖。
圖10，係變形例6之溝槽加工工具之部分前視圖。
圖11，係變形例6之溝槽加工工具之部分前視圖。
以下，針對本發明之溝槽加工工具及使用其之溝槽加工裝置 之實施形態一邊參照圖式一邊進行說明。圖1，表示裝附有溝槽加工工具之溝槽加工裝置之立體圖。另外，在以下之說明中，所謂的「移動方向」，係表示在形成溝槽時溝槽加工工具移動之方向。
[溝槽加工裝置之整體構成]
如圖1所示，溝槽加工裝置1，具備有載置基板(例如太陽電池基板)W之平台12、設置於刻劃頭3之保持具組裝體4、以及分別為兩台的攝影機5及顯示器6。基板W，其主面W1配置成朝向上方。
平台12可在水平面內沿圖1之Y方向移動。此外，平台12可在水平面內往任意之角度旋轉。
刻劃頭3，藉由移動支持機構7，而可在平台12之上方往X、Y方向移動。另外，X方向，如圖1所示，係在水平面內與Y方向正交之方向。移動支持機構7，具有一對支持柱71a、71b、跨越一對支持柱71a、71b間而設置之導引桿72、以及驅動形成於導引桿72之導引件73之馬達74。刻劃頭3，可沿導引件73如上述般於X方向移動。而且，在該刻劃頭3設置有未圖示之氣缸，藉由該氣缸使保持具組裝體4可沿線性導引件上下動。
兩台攝影機5分別固定於台座8。各台座8可沿設置於支持台9之於X方向延伸之導引件10移動。兩台攝影機5係可上下動，且將由各攝影機5所拍攝之影像顯示於相對應之顯示器6。此處，在太陽電池基板W之表面設置有用於進行特定位置之對準標記。藉由利用兩台攝影機5對該對準標記進行拍攝，而特定出對準標記之位置。而且，根據已特定出之對準標記之位置，檢測載置於平台12之太陽電池基板W之方向偏移。
[保持具組裝體]
保持具組裝體4，固定於刻劃頭3之一面，可與刻劃頭3一起於X、Y方向移動。此外，保持具組裝體4，可相對於刻劃頭3往上下方向移動。例如，刻劃頭3具有用於使保持具組裝體4上下動之升降機構，於該升降機構固定有保持具組裝體4。取出該保持具組裝體4而表示於圖2及圖3。圖2係保持具組裝體4之前視圖，圖3係其側視圖。
如圖2及圖3所示，保持具組裝體4，具備有相對於刻劃頭3固定之保持具41、被保持於保持具41之溝槽加工工具2、及固定板42。
<保持具>
保持具41，係板狀之構件，並具有安裝於刻劃頭3之第1主面411、及相反側之第2主面412。此外，在保持具41，分別於上部及下部形成有貫通孔413，藉由貫通各個貫通孔413之螺栓11，將保持具41固定於刻劃頭3。此外，在保持具41，從保持具41之下端朝向上方形成有既定長度之溝槽414。溝槽414，形成於第2主面412，且為具有既定深度之矩形形狀。此外，在該溝槽414之上部形成有止擋面414a。於該止擋面414a抵接溝槽加工工具2之上端面。藉此，限制溝槽加工工具2往上方移動。
<溝槽加工工具>
溝槽加工工具2，插入於保持具41之矩形溝槽414，此外，如上述般，溝槽加工工具2之上端面抵接於矩形溝槽414之止擋面414a。溝槽加工工具2，以超硬合金或燒結鑽石等之硬質材料形成，且由保持部21、加工部22構成。
保持部21，係被保持於保持具41的部分，且對應於保持具 41之矩形溝槽414而形成為長方體狀。加工部22，係用於對基板W進行溝槽加工的部分，且形成於保持部21之前端(下端)。另外，保持部21與加工部22，係由一個構件所形成，例如由長方體狀之構件藉由切削而形成。
加工部22，如圖3所示般寬度(圖3之左右方向之長度)小於保持部21。藉由該加工部22之寬度，尤其是下述之刀刃222之寬度，決定形成於基板W之溝槽寬度。另外，在本實施形態中，加工部22之寬度與刀刃222之寬度相同。該加工部22之寬度，並不特別限定，但例如為20μm以上100μm以下左右。
圖4係溝槽加工工具2之立體圖。加工部22，如圖2~圖4所示，具有基座221、及從基座221往下方延伸之刀刃222。基座221，形成為從保持部21之前端往下方延伸。基座221，在前視觀察下，係愈往下方變愈細之前端較細形狀，具體而言係大致三角形狀。
刀刃222，在進行形成溝槽時之姿勢中，以前端(下端)朝向移動方向(圖2之右方向)之方式相對於保持部21傾斜。亦即，刀刃222以刀刃222之前傾面(移動方向側之面)222a朝向斜上方之方式，相對於保持部21傾斜。此外，在溝槽加工工具2進行形成溝槽時之姿勢中，刀刃222之前傾面222a與主面W1之法線所形成之角度、亦即前傾角θ，係為正值，例如可為10度以上30度以下左右。另外，在刀刃222之前傾面222a如圖2所示般往與行進方向相反側(左側)傾倒之情形、亦即在前傾面222a以朝向上方(與主面W1相反側)之方式傾斜之情形，前傾角θ為正值。此外，在刀刃222之前傾面222a往行進方向(右側)傾倒之情形、亦即在前傾面222a以朝向下方(主面W1側)之方式傾斜之情形，前傾角θ為負值。在刀刃222之 前傾面222a、與基座221之前面(移動方向側之面)221a之間，劃定排出部223。該排出部223在前視觀察下為三角形狀。
在將溝槽加工工具2安裝於保持具41並對基板W進行加工時之姿勢中，刀刃222之前端面(下面)222b成為與基板W之主面W1平行。此外，在溝槽加工工具2對基板W進行加工時之姿勢中，與基板W之主面W1平行之面中的刀刃222之剖面形狀，係沿與主面W1垂直之方向即Z方向(圖2~圖4之上下方向)一定。刀刃222之長度(圖2之左右方向之長度)，並不特別限定，但較佳為設定成50μm以上200μm以下左右。亦即，在溝槽加工工具2對基板W進行加工時之姿勢中，與基板W之主面W1平行之面中的刀刃222之剖面形狀，較佳為設定寬度(Y方向之長度)為20μm以上100μm以下左右、長度(X方向之長度)為50μm以上200μm以下左右。此外，刀刃222之高度H，從強度及壽命之觀點而言，較佳為設定成50μm以上100μm以下左右。
<固定板>
在固定板42，形成有於橫方向排列之兩個貫通孔421。而且，固定板42，藉由貫通各貫通孔421且螺合於保持具41之對應之螺孔415的兩個螺栓13，固定於保持具41之第2主面412。以如此方式，固定板42覆蓋已插入於保持具41之矩形溝槽414的溝槽加工工具2之上方之約1/3。
此外，在固定板42形成有貫通之螺孔422。螺孔422，設置於在固定板42被固定於保持具41之狀態下，面向溝槽加工工具2之位置。而且，藉由將螺紋構件14螺合於該螺孔422，螺紋構件14之前端將溝槽加工工具2對著矩形溝槽414之底面按壓。藉此，防止溝槽加工工具2從矩形 溝槽414落下。
[動作]
將溝槽加工工具2設定於保持具41。然後，在使平台12以既定間距往Y方向移動時，使保持具組裝體4下降，將溝槽加工工具2之刀刃222之下面222b壓附於基板W之主面W1。然後，藉由使固定有保持具組裝體4之刻劃組3往X方向移動，而於基板W之主面W1形成沿X方向之溝槽。
圖5，係表示磨耗前後之溝槽加工工具2的部分前視圖。另外，圖5(a)表示磨耗前之狀態，圖5(b)表示磨耗後之狀態。如圖5所示，因反覆進行溝槽加工而使刀刃222磨耗，因此，刀刃222，從圖5(a)所示之狀態成為圖5(b)所示之狀態。即使如此般刀刃222磨耗，刀刃222之前端面222b與基板W之主面W1接觸之面積亦不會改變。
[特徵]
本實施形態之溝槽加工工具2，有以下之特徵。
(1)與基板W之主面W1平行之面中的刀刃之剖面形狀，係沿Z方向為一定，因此即使刀刃222磨耗，刀刃222與基板W之主面W1接觸之面積亦為一定。因此，即使刀刃222磨耗亦不會降低加工品質，而能夠使溝槽加工工具2之壽命延長。
(2)刀刃222，以前端朝向移動方向之方式相對於保持部21傾斜。此外，刀刃222之前傾面222a與主面W1之法線所形成之前傾角θ為正。因此，由溝槽加工所產生之切屑容易從溝槽排出。
[變形例]
以上，雖已針對本發明之實施形態進行了說明，但本發明並不限定於 該等，在不脫離本發明之趣旨範圍內可做各種之變更。
變形例1
在上述實施形態中，保持部21與加工部22雖一體化形成，但並不特別限定於此。例如，如圖6所示，加工部22，亦可為由與保持部21為不同構件所形成，且可相對於保持部21取出。在該情形，加工部22之基座221，較佳為下部係與上述之實施形態為同樣之形狀，且上部為板狀。基座221之上部，在俯視觀察下係與保持部21為相同之矩形狀。利用該基座221之上部，能夠將加工部22藉由螺栓等安裝於保持部21。
變形例2
此外，在構成為可將加工部22相對於保持部21取出之情形，亦可為如以下般之構成。圖7係變形例2之溝槽加工工具2之部分立體圖，圖8係變形例2之溝槽加工工具2在對基板W進行加工時之姿勢的前視圖。如圖7所示，加工部22，由板狀之基座221、及從基座221之前面221a往移動方向側突出之刀刃222構成。如圖8所示，在溝槽加工工具2對基板W進行加工時之姿勢中，刀刃222之前端面222b，成為與基板W之主面W1平行。另外，亦可將保持部21與加工部22一體化構成。亦即，亦可為保持部21與加工部22以一個構件形成，且加工部22可相對於保持部21取出。
變形例3
在上述之實施形態中，雖溝槽加工工具2在已安裝於保持具41之狀態中，整體往垂直方向延伸，但並不特別限定於此。例如，如圖9所示，亦可為將溝槽加工工具2傾斜地設定為朝向移動方向傾倒般之構成。溝槽加工工具2之刀刃222之前端面222b，形成為在溝槽加工工具2進行溝槽加 工時之姿勢中，與基板W之主面W1平行。此外，與基板W之主面W1平行之面中的刀刃222之剖面形狀，形成為沿Z方向一定。
變形例4
加工部22，亦可不具有基座221。亦即，亦可為刀刃222從保持部221之前端往下方延伸。
變形例5
在上述實施形態中，雖與基板W之主面W1平行之面中的刀刃22之剖面形狀為矩形狀，但並不特別限定於此，例如亦可為圓形狀、三角形狀、或多角形狀。
變形例6
在上述實施形態中，雖加工部22具有一個刀刃222，但如圖10及圖11所示，亦可具有兩個刀刃222、224。亦即，除了第1刀刃222之外，亦可進一步形成有往與移動方向為相反側(圖10及圖11之左側)延伸之第2刀刃224。在該情形，例如保持具41構成為可擺動。而且，在溝槽加工工具2往移動方向(圖10及圖11之右側)移動之情形，保持具41往順時針方向擺動而如圖10所示般藉由第1刀刃222進行溝槽加工。此外，在溝槽加工工具2往與移動方向為相反側(圖10及圖11之左側)移動之情形，保持具41往逆時針方向擺動而如圖11所示般藉由第2刀刃224進行溝槽加工。另外，在圖10之狀態中，第1刀刃222之前端面222b與基板W之主面W1平行，此外，與基板W之主面W1平行之面中的第1刀刃222之剖面形狀，形成為沿Z方向一定。此外，在圖11之狀態中，第2刀刃224之前端面224a與基板W之主面W1平行，此外，與基板W之主面W1平行之面中的第2刀 刃224之剖面形狀，形成為沿Z方向一定。
2‧‧‧溝槽加工工具
4‧‧‧保持具組裝體
11、13‧‧‧螺栓
14‧‧‧螺紋構件
21‧‧‧保持部
22‧‧‧加工部
41‧‧‧保持具
42‧‧‧固定板
221‧‧‧基座
221a‧‧‧基座221之前面
222‧‧‧刀刃
222a‧‧‧刀刃222之前傾面
222b‧‧‧刀刃222之前端面(下面)
223‧‧‧排出部
421‧‧‧貫通孔
413‧‧‧貫通孔
414‧‧‧溝槽
414a‧‧‧止擋面
W‧‧‧基板
W1‧‧‧主面
H‧‧‧刀刃222之高度
θ‧‧‧前傾角

Claims (10)

  1. 一種溝槽加工工具，係被保持於保持具，並與該保持具一起移動而用以在基板之主面形成往該移動方向延伸之溝槽，其特徵在於，具備：保持部，係被保持於該保持具；以及加工部，係形成於該保持部之前端，且具有溝槽加工用之刀刃；在該溝槽加工工具進行形成該溝槽時之姿勢中，與該主面平行之面中的該刀刃之剖面形狀，係沿與該主面垂直之方向一定。
  2. 如申請專利範圍第1項之溝槽加工工具，其中，該刀刃以前端朝向該移動方向之方式相對於該保持部傾斜。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之溝槽加工工具，其中，在該溝槽加工工具進行形成該溝槽時之姿勢中，該刀刃之移動方向側之面即前傾面與該主面之法線所形成之前傾角為正。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之溝槽加工工具，其中，該加工部，可相對於該保持部取出。
  5. 如申請專利範圍第3項之溝槽加工工具，其中，該加工部，可相對於該保持部取出。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之溝槽加工工具，其中，該加工部，進一步具有形成於該保持部之前端的基座；該刀刃，形成於該基座之前端。
  7. 如申請專利範圍第3項之溝槽加工工具，其中，該加工部，進一步具有形成於該保持部之前端的基座；該刀刃，形成於該基座之前端。
  8. 如申請專利範圍第4項之溝槽加工工具，其中，該加工部，進一步具有形成於該保持部之前端的基座；該刀刃，形成於該基座之前端。
  9. 如申請專利範圍第5項之溝槽加工工具，其中，該加工部，進一步具有形成於該保持部之前端的基座；該刀刃，形成於該基座之前端。
  10. 一種溝槽加工裝置，其特徵在於，具備：申請專利範圍第1至9項中任一項之溝槽加工工具、載置基板之平台、保持該溝槽加工工具之保持具、及用於使該保持具相對於該平台相對移動之移動支持機構。
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