基板的沟槽加工工具及基板用沟槽加工装置制造方法
【专利摘要】本发明是有关于一种基板的沟槽加工工具及基板用沟槽加工装置，本发明的课题在于使工具相对于基板相对地往返移动而进行沟槽加工时，使工具的摆动角度较小，且良好地排出切削屑从而使加工品质稳定。本发明的沟槽加工工具由保持具17保持，且用于在基板上与保持具17共同相对地往返移动而在基板形成沟槽的工具，具有由保持具17保持的工具本体36、及形成于工具本体36的前端部的刀尖部37。刀尖部37具有第1刀38a、第2刀38b、及退避部39。第1刀38a形成于工具本体36的前端部，且形成于移动方向的去向移动侧的前端。第2刀38b形成于来向移动侧的前端。退避部39形成于第1刀38a与第2刀38b之间，且以向工具本体36侧凹陷的方式形成。
【专利说明】基板的沟槽加工工具及基板用沟槽加工装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基板的沟槽加工工具，特别是涉及一种由保持具保持，且用于在作为加工对象的基板上与保持具共同相对往返移动而在基板形成沟槽的基板的沟槽加工工具及具有沟槽加工工具的沟槽加工装置。其是一种相当具有实用性及进步性的新设计，适于产业界广泛推广应用。
【背景技术】
[0002]薄膜太阳电池是例如借此如专利文献I所示的方法而制造。在该专利文献I记载的制造方法中，借此在玻璃等基板上形成由Mo膜所构成的下部电极膜，其后，在下部电极膜上形成沟槽而分割成短条状。其次，在下部电极膜形成包含CIGS膜等黄铜矿构造化合物半导体膜的化合物半导体膜。然后，利用沟槽加工将所述半导体膜的一部分呈条纹状地除去从而分割成短条状，并以覆盖上述的方式形成上部电极膜。最后，利用沟槽加工将上部电极膜的一部分呈条纹状地剥离从而分割成短条状。
[0003]作为如以上之步骤中的沟槽加工技术之一，使用利用金刚石等机械工具来除去薄膜的一部分的机械刻划法。在该机械刻划法中，为了可有效率地进行沟槽加工，而提出有专利文献2所示的沟槽加工装置。
[0004]专利文献2的装置在头部可上下移动地安装有工具保持具，进而，摆动构件可在规定的角度范围内摆动地安装于该工具保持具。在摆动构件保持有沟槽加工工具，摆动构件使去向移动时的前进切削姿势与来向移动时的后进切削姿势反转。在沟槽加工工具中，在去向移动侧及来向移动侧设置有对称的前部刀尖及后部刀尖。而且，摆动构件在去向移动(前进)切削姿势时前部刀尖与太阳电池基板接触，处于来向移动(后进)切削姿势时后部刀尖与太阳电池基板接触。
[0005][先行技术文献]
[0006][专利文献]
[0007][专利文献I]日本实开昭63-16439号公报
[0008][专利文献2]日本特开2012-146954号公报
[0009]由此可见，上述现有的沟槽加工在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决沟槽加工存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
[0010]有鉴于上述现有的沟槽加工存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的基板的沟槽加工工具及基板用沟槽加工装置，能够改进一般现有的沟槽加工，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于，克服现有的沟槽加工存在的缺陷，而提供一种新型结构的基板的沟槽加工工具及基板用沟槽加工装置，所要解决的技术问题是使其因磨耗而导致刀的宽度变化较少、且可实现长寿命化。
[0012]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的基板的沟槽加工工具，其特征在于:其由保持具摆动自如地保持，且用于在作为加工对象的基板上与该保持具共同相对地往返移动而在基板形成沟槽的沟槽加工工具，且具备:工具本体，其由该保持具保持；及刀尖部，具有--第I刀，其形成于该工具本体的前端部，且形成于移动方向的去向移动侧的前端；第2刀，其形成于来向移动侧的前端；及退避部，其形成于该第I刀与该第2刀之间，且向该工具本体侧凹陷。 [0013]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0014]前述的基板的沟槽加工工具，其中该第I刀及该第2刀均相对于与该工具本体的长度方向的轴正交的基准面，以朝向移动方向离开该基准面的方式倾斜。
[0015]前述的基板的沟槽加工工具，其中该退避部具有:
[0016]第I退避面，其形成于该第I刀的该第2刀侧，且相对于该基准面以朝向该第2刀侧离开该基准面的方式倾斜；及
[0017]第2退避面，其形成于该第2刀的该第I刀侧，且相对于该基准面以朝向该第I刀侧离开该基准面的方式倾斜。
[0018]前述的基板的沟槽加工工具，其中该退避部的倾斜角度大于该各刀的倾斜角度。
[0019]前述的基板的沟槽加工工具，其中该退避部沿该基准面方向的长度比该第I刀及该第2刀沿该基准面的长度长。
[0020]前述的基板的沟槽加工工具该工具本体由摆动自如地支承在该保持具的摆动构件支承；
[0021]该第I刀及该第2刀的倾斜角度与该摆动构件之摆动角度相等。
[0022]前述的基板的沟槽加工工具，其中该刀尖部以移动方向的宽度越朝向前端越变窄的方式，倾斜且对称地形成有相对向的去向移动侧侧面与来向移动侧的侧面。
[0023]前述的基板的沟槽加工工具，其中该刀尖部与移动方向正交的方向的宽度较该工具本体的该方向的宽度窄。
[0024]前述的基板用沟槽加工装置，其中其用于在基板加工沟槽，且具备:
[0025]载台，其载置基板；
[0026]头部，其配置于该载台的上方，且具有:安装有申请专利范围第I至8项中任一项的沟槽加工工具的保持具、及用于使该保持具移动在上下方向的驱动部；及
[0027]移动机构，其使该头部在与该载台的载置面平行面内，相对于该载台相对地移动。
[0028]本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明(名称)可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点:
[0029]在进行往返移动而可进行沟槽加工的沟槽加工工具，可使工具的摆动角度较小，且可良好地排出切削屑从而可使加工品质稳定。
[0030]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是安装有本发明的实施形态中的沟槽加工工具的沟槽加工装置的外观立体图。。
[0032]图2是沟槽加工装置的头部的前视图。
[0033]图3是用于说明沟槽加工时的动作的示意图。
[0034]图4是沟槽加工工具的前视图及侧视图。
[0035]图5是放大地表示沟槽加工时的刀的动作示意图。
【具体实施方式】
[0036]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的基板的沟槽加工工具及基板用沟槽加工装置，其【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0037]将安装有本发明的一实施形态中的沟槽加工工具的集成型薄膜太阳电池用沟槽加工装置的外观立体图示于图1中。
[0038][沟槽加工装置的整体构成]
[0039]该装置具备:载台I，其载置太阳电池基板W ;头部3，其安装有沟槽加工工具(以下仅记为工具)2 ;及相机4与监视器5各两个。
[0040]载台I可于水平面内沿图1的Y方向移动。再者，载台I可于水平面内以任意的角度旋转。又，在图1中，表示头部3的概略外观，头部3的详细情形将在下文中叙述。
[0041]头部3可利用移动机构6而在载台I之上方沿X、Y方向移动。又，请参阅图1所示，X方向是在水平面内与Y方向正交的方向。移动机构6具有:一对支承柱7a、7b、跨及一对支承柱7a、7b间而设置的导杆8、及驱动形成于导杆8的导件9的马达10。头部3可沿导件9如上述般在X方向上移动。
[0042]两个相机4分别固定于台座12上。各台座12可沿设置于支承台13上的在X方向上延伸的导件14移动。两个相机4可进行上下移动，利用各相机4拍摄到的影像被显示于对应的监视器5中。
[0043][头部]
[0044]将头部3抽出而表示在图2中。头部3具有板状的基座16、保持具17、摆动构件
18、及气缸19。
[0045]保持具17经由未图示的轨道而相对于基座16沿上下方向滑动自如地支承。保持具17具有保持具本体22、及固定于保持具本体22的表面上的支承构件23。保持具本体22形成为板状，且在上部具有开口 22a。支承构件23为横方向较长的矩形状的构件，且在内部形成有供摆动构件18插通的贯通孔23a。
[0046]摆动构件18由保持具本体22及支承构件23摆动自如地支承。摆动构件18具有下部的工具安装部24、及自工具安装部24向上方延伸而形成的延长部25。
[0047]在工具安装部24形成有沟槽，在该沟槽中插入有工具2，进而利用固定板24a而将工具2固定于沟槽内。
[0048]在延长部25的下部，在水平方向上形成有贯通于与沟槽形成方向正交的方向的孔25a。而且，摆动构件18以贯通该孔25a的销26为中心而摆动自如。销26由保持具本体22与支承构件23支承。
[0049]在延长部25的上端部25b的左右两侧，设置有一对限制构件27a、27b。请参阅图3所示，各限制构件27a、27b具有固定于保持具本体22上的筒状构件28a、28b、及插入筒状构件28a、28b的内部的弹簧29a、29b。而且，藉由使各弹簧29a、29b的前端抵接于延长部25的上端部25b，而将摆动构件18维持于请参阅图2及图3 (b)所示的中立位置上。再者，摆动构件18摆动而按压任一弹簧29a、29b，使延长部25的上端部25b抵接于筒状构件28a、28b，由此限制摆动角度。在该实施形态中，设定为摆动构件18的摆动角度在±3°的角度范围内受到限制，但较佳在±7°以内受到限制。
[0050]请参阅图2所示，气缸19固定于缸体支承构件30的上表面上。缸体支承构件30配置于保持具17的上部，且固定于基座16上。在缸体支承构件30中形成有贯通于上下方向的孔，气缸19的活塞杆(未图示)贯通于该贯通孔中，且杆前端连结于保持具17。
[0051]再者，在基座16的上部设置有弹簧支承构件31。在弹簧支承构件31与保持具17之间设置有弹簧32，利用弹簧32而对保持具17向上方施力。利用该弹簧32而可大致抵消保持具17的自重。
[0052]在保持具17的左右两侧，设置有一对空气供给部34a、34b。一对空气供给部34a、34b均为相同构成，分别具有接头35与空气喷嘴36。
[0053][工具]
[0054]在图4中表示工具2的详细情形。图4 Ca)为工具2的前视图，该图(b)为其侧视图。再者，图5为刀尖部的部分放大图，(a)表不中立时的姿势，(b)表不向右方向移动时的姿势，(C)表不向左方向移动时的姿势。
[0055]工具2具有由保持具17保持的工具本体36、及形成于工具本体36的前端部的刀尖部37。
[0056]请参阅图5所示，在刀尖部37的前端，具有形成于移动方向的两侧的第I刀38a及第2刀38b、以及形成于所述刀38a、38b之间的退避部39。此处，第I刀38a是用于在去向移动时进行沟槽加工的刀，第2刀38b是用于在来向移动时进行沟槽加工的刀。
[0057]请参阅图4及图5所示，刀尖部37的移动方向的宽度越朝向前端越变窄(在该例中，刀的前端的宽度为0.1mm)。S卩，刀尖部37的相对向的去向移动侧的侧面37a与来向移动侧的侧面37b倾斜且对称地形成。两侧面37a、37b的相对于基准面S的倾斜角度a 1(请参阅图4 (a))作为一例为73度，刀尖部37的前端部的角度α 2作为一例为34度。又，基准面S是与工具2的长度方向的轴N正交的平面。
[0058]请参阅图5 (a)所示，第I刀38a及第2刀38b均相对于基准面S以朝向移动方向离开基准面S的方式倾斜。第I刀38a及第2刀38b的倾斜角度β I作为一例为3度。该倾斜角度β I设定为与摆动构件18的摆动角度β 3相等。因此，在加工时，第I刀38a及第2刀38b均成为刀尖面与载台I的载置面(基板表面)平行，从而使各刀38a、38b的整个面抵接于基板表面。再者，在该例中，各刀38a、38b的移动方向的宽度Wl均为0.01mm。
[0059]退避部39以于移动方向上在第I刀38a与第2刀38b之间向工具本体36侧(图4及图5中为上方)凹陷的方式形成。具体而言，退避部39具有第I退避面39a及第2退避面39b。第I退避面39a形成于第I刀38a的第2刀38b侧，且相对于基准面S以朝向第2刀38b侧离开基准面S的方式倾斜。再者，第2退避面39b形成于第2刀38b的第I刀38a侧，且相对于基准面S以朝向第I刀38a侧离开基准面S的方式倾斜。而且，各退避面39a、39b的倾斜角度β 2大于各刀38a、38b的倾斜角度β 1，作为一例为14度。再者，在该例中，退避部39之移动方向的宽度W2为0.08mm。
[0060]再者，请参阅图4 (b)所示，刀尖部37与之移动方向正交的方向的宽度W3形成为较工具本体36的该方向的宽度窄。该方向的刀尖部37的宽度遍及全长相同，在该例中为
0.04 ?0.380mm。
[0061]又，工具本体36的刀尖部37侧的部分请参阅图4 (b)所示，以与移动方向正交的方向的宽度越接近刀尖部37越变窄的方式倾斜。
[0062]总结以上，作为一实施例的刀尖部37的各规格如下所述。
[0063]α 1:73。
[0064]α 2:34°
[0065]β I:3° (=摆动构件的摆动角度β 3)
[0066]β 2:14°
[0067]Wl:0.0lmm
[0068]W2:0.08mm
[0069]W3:0.04 ?0.380mm
[0070][沟槽加工动作]
[0071]在使用如以上的装置对薄膜太阳电池基板进行沟槽加工的情形时，利用移动机构6使头部3移动并且使载台I移动，使用相机4及监视器5，使工具2位于要形成沟槽的预定线上。
[0072]进行如以上的位置对准后，驱动气缸19使保持具17及摆动构件18下降，从而使工具2的前端接触薄膜。此时的工具2的对于薄膜的加压力借此供给至气缸19的气压而调整。
[0073]其次，驱动马达10，使头部3沿沟槽加工预定线扫描。将此时的摆动构件18及工具2的姿势模式性地表示于图3及图5中。
[0074]在去向移动时(在图3中为向右侧移动时)，请参阅图3 (a)及图5 (b)所示，利用第I刀38a与基板上的薄膜的接触阻力，而使摆动构件18以销26为中心顺时针摆动。该摆动借此摆动构件18的上端部25b抵接于右侧的筒状构件28a而受到限制。因此，工具2保持如图3 (a)及图5 (b)所示的倾斜姿势，在第I刀38a抵接于基板上的薄膜，且第2刀38b未抵接于基板的表面的状态下向+M方向移动，从而形成沟槽。
[0075]此后，使头部3相对于基板相对地移动，使工具2移动至接下来应下降的沟槽加工预定线上。然后，与上述同样地，将工具2抵压于基板上的薄膜上，沿与上述为相反的方向移动头部3。
[0076]在该来向移动时(在图3中为向左侧移动时)，请参阅图3 (C)及图5 (C)所示，利用第2刀38b与基板上的薄膜的接触阻力，而使摆动构件18以销26为中心逆时针地摆动。该摆动借此摆动构件18的上端部25b抵接于左侧的筒状构件28b而受到限制。因此，工具2保持如图3 (c)及图5 (c)所示的倾斜姿势，在第2刀38b抵接于基板上的薄膜，且第I刀38a未抵接于基板的表面的状态下向-M方向移动,从而形成沟槽。
[0077]又，在沟槽加工中或沟槽加工结束时，自各空气供给部34a、34b的空气喷嘴36喷出空气，从而除去自基板剥离的膜。
[0078]在如以上的沟槽加工时，在移动方向的切换时，工具2摆动(2X β3)=6°。因此，工具2在摆动中移行的距离变得相对较短，从而在摆动中加工的距离较短。因此，存在成为加工不良的可能性的距离变短，从而良率提高。再者，必须降低移动速度的距离变短，从而整体的加工时间缩短。
[0079]再者，在往返的加工时，切削屑沿退避部39的退避面39a、39b而排出。此处，退避面39a、39b与基板表面之间确保有相对较宽的空间，因此，可顺利地排出切削屑。
[0080][特征]
[0081](I)由于在第I刀38a与第2刀38b之间设置有退避部39，因此即使各刀38a、38b的倾斜角度、即工具的摆动角度较小，亦可使退避部39的各退避面39a、39b的倾斜角度较大从而可使切削屑的排出性良好。因此，可使工具的移动方向切换时的加工品质降低的部分变短，且可良好地排出切削屑从而可提高加工品质。
[0082](2)借此使第I刀38a及第2刀38b倾斜摆动角度，而当工具摆动时使各刀的整个面与基板抵接，从而可有效率地进行加工。
[0083](3)由于各刀38a、38b倾斜，且于第I刀38a与第2刀38b之间形成有退避部39，因此即使各刀38a、38b磨耗亦可使刀的状态的变化较小。
[0084](4)由于退避部39的移动方向的长度比各刀38a、38b的长度长，因此切削屑的排出变得更加顺利。
[0085](5)刀尖部37以前端较细，且越离开前端越变粗的方式形成。因此，可抑制强度的降低，并且可抑制因磨耗而导致的宽度变化从而可实现长寿命化。
[0086][其他实施形态]
[0087]本发明并不限定于如以上之实施形态，可于不脱离本发明的范围的情形时进行各种变形或修正。
[0088]举例说明刀尖部的规格的一例，但此仅为一例，可进行各种变更。例如，亦可按如以下的规格形成工具。又，在α 2的值为负的情形时，表示以刀尖37朝向前端变宽的方式形成。
[0089]α 1:50 ?120°。
[0090]a2:-60 ?80°
[0091]β 1:1 ?7。
[0092]β 2:10 ?20°
[0093]Wl:0.005 ?0.1mm
[0094]W2:0.09 ?0.5mm
[0095]W3:0.03 ?0.5mm
[0096]在上述实施形态中，第I刀38a及第2刀38b分别为设置于去向移动侧的侧面37a与退避面39a所成的角部、及来向移动侧的侧面37b与退避面39b所成的角部面，但亦可代替于此，将去向移动侧的侧面37a与退避面39a所成的角部、及来向移动侧的侧面37b与退避面39b所成的角部直接用作第I刀38a及第2刀38b。在该情形时，不存在角度β?，摆动构件的摆动角度在I~7°左右的范围内设定为任意值即可。
[0097]再者，亦可不使本发明的沟槽加工工具摆动，而以固定姿势来进行使用。变更工具的姿势而可使用两个刀因此较为经济。
[0098]上述如此结构构成的本发明基板的沟槽加工工具及基板用沟槽加工装置的技术创新，对于现今同行业的技术人员来说均具有许多可取之处，而确实具有技术进步性。
[0099]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单`修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种基板的沟槽加工工具，其特征在于:其由保持具摆动自如地保持，且用于在作为加工对象的基板上与该保持具共同相对地往返移动而在基板形成沟槽的沟槽加工工具，且具备: 工具本体，其由该保持具保持；及 刀尖部，具有--第I刀，其形成于该工具本体的前端部，且形成于移动方向的去向移动侧的前端；第2刀，其形成于来向移动侧的前端；及退避部，其形成于该第I刀与该第2刀之间，且向该工具本体侧凹陷。
2.根据权利要求1所述的基板的沟槽加工工具，其特征在于:该第I刀及该第2刀均相对于与该工具本体的长度方向的轴正交的基准面，以朝向移动方向离开该基准面的方式倾斜。
3.根据权利要求2所述的基板的沟槽加工工具，其特征在于:该退避部具有: 第I退避面，其形成于该第I刀的该第2刀侧，且相对于该基准面以朝向该第2刀侧离开该基准面的方式倾斜 '及 第2退避面，其形成于该第2刀的该第I刀侧，且相对于该基准面以朝向该第I刀侧离开该基准面的方式倾斜。
4.根据权利要求3所述的基板的沟槽加工工具，其特征在于:，该退避部的倾斜角度大于该各刀的倾斜角度。
5.根据权利要求 2至4所述的基板的沟槽加工工具，其特征在于:该退避部沿该基准面方向的长度比该第I刀及该第2刀沿该基准面的长度长。
6.根据权利要求2至4所述的基板的沟槽加工工具，其特征在于:该工具本体由摆动自如地支承在该保持具的摆动构件支承； 该第I刀及该第2刀的倾斜角度与该摆动构件的摆动角度相等。
7.根据权利要求1至4所述的基板的沟槽加工工具，其特征在于:该刀尖部以移动方向的宽度越朝向前端越变窄的方式，倾斜且对称地形成有相对向的去向移动侧侧面与来向移动侧的侧面。
8.根据权利要求1至4所述的基板的沟槽加工工具，其特征在于:该刀尖部与移动方向正交的方向的宽度较该工具本体的该方向的宽度窄。
9.一种基板用沟槽加工装置，其特征在于:其用于在基板加工沟槽，且具备: 载台，其载置基板； 头部，其配置于该载台的上方，且具有:安装有申请专利范围第I至8项中任一项的沟槽加工工具的保持具、及用于使该保持具移动在上下方向的驱动部；及 移动机构，其使该头部在与该载台的载置面平行面内，相对于该载台相对地移动。
【文档编号】H01L31/18GK103770144SQ201310415056
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2012年10月25日
【发明者】山田充, 曾山正信 申请人:三星钻石工业股份有限公司