(57)【要約】【課題】１つの工具を用いて膜を確実に除去でき、かつ常に安定した品質の溝を形成することができるようにする。【解決手段】この溝加工ツール１６は、ホルダ１５に保持され、ホルダ１５とともに集積型薄膜太陽電池の薄膜上を一方向に移動させて、一方向に延びる溝を薄膜上に形成するための加工ツールである。溝加工ツール１６は、ホルダ１５に保持されるツール本体２２と、ツール本体２２の先端部に形成され溝加工用の刃先２５を先端に有する刃先部２４と、を備えている。刃先部２４の刃先２５は、溝形成方向と直交する刃先幅方向の両端部に形成された１対のエッジ２５ｂ，２５ｃと、１対のエッジ２５ｂ，２５ｃ間に形成され内側に窪む逃げ部２５ｄと、を有している。そして、刃先の１対のエッジ２５ｂ，２５ｃ及び逃げ部２５ｄの下端縁を含む面は加工姿勢において薄膜表面と平行である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダに保持され、前記ホルダとともに集積型薄膜太陽電池の薄膜上を一方向に移動させて、前記一方向に延びる溝を前記薄膜上に形成するための加工ツールであって、
前記ホルダに保持されるツール本体と、
前記ツール本体の先端部に形成され、前記溝加工用の刃先を先端に有する刃先部と、
を備え、
前記刃先部の刃先は、
前記溝形成方向と直交する刃先幅方向の両端部に形成された１対のエッジと、
前記１対のエッジ間に形成され、内側に窪む逃げ部と、
を有し、
前記刃先の１対のエッジ及び逃げ部の下端縁を含む面は、加工姿勢において前記薄膜表面と平行である、
薄膜太陽電池用溝加工ツール。
【請求項２】
前記刃先部は、前記薄膜上の溝が形成される方向に沿って同じ幅でツール本体の全幅にわたって延びている、請求項１に記載の薄膜太陽電池用溝加工ツール。
【請求項３】
前記ツール本体は矩形に形成されている、請求項１又は２に記載の薄膜太陽電池用溝加工ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溝加工ツール、特に、ホルダに保持され、ホルダとともに集積型薄膜太陽電池の薄膜上を一方向に移動させて、一方向に延びる溝を薄膜上に形成するための加工ツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積型薄膜太陽電池を製造する際には、基板上に形成された薄膜をスクライブして除去することによって、絶縁のためのストライプ状の溝が形成される。この溝を形成するためのツールとして、特許文献１に示されるようなツールが用いられている。この特許文献１に示されたツールは、針状又は平たがね状の刃先を有している。そして、このツールを溝形成方向に移動させることによって、ストライプ状の溝が形成される。
【０００３】
この特許文献１に示されたツールでは、刃先が摩耗によって丸くなると、スクライブラインと接する膜の端部付近のめくれが大きくなり、溝の加工品質が低下する。
【０００４】
そこで、特許文献２に示されるようなツール及び製造方法が提供されている。この特許文献２に記載された製造方法では、薄膜にストライプ状の溝を形成するために、溝形成工具及び剥離工具が用いられる。
【０００５】
溝形成工具は、溝形成方向である加工時の進行方向と直交する工具幅方向の両端に、２つの三角錘状の凸部を有している。そして、この２つの凸部の間には上方に窪む円弧状の凹部が形成されている。また、剥離工具は、溝とほぼ同じ幅の平坦な刃先を有している。
【０００６】
そして、溝を形成する場合は、まず溝形成工具が溝形成方向に移動させられ、これにより溝の幅方向両端部に相当する箇所に２つのストライプ状の溝が形成される。次に、剥離工具が同様に溝形成方向に移動させられ、２つのストライプ状の溝の間に残った薄膜が剥離される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開昭６３−１６４３９号公報
【特許文献２】特開２００２−３３４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
薄膜太陽電池の製造時に、特許文献２に示されるような方法を用いることで、溝の加工品質は安定することになる。
【０００９】
しかし、特許文献２に示された方法では、まず両端に凸部を有する溝形成工具で２つの溝を形成しておき、その後剥離工具で残った膜を剥離するので、溝を形成するために２工程が必要になる。このため加工時間が長くなる。また、溝を形成するために、溝形成工具と剥離工具の２つの工具が必要になる。
【００１０】
本発明の課題は、１つの工具を用いて膜を簡単にかつ確実に除去でき、また常に安定した品質の溝を形成することができる溝加工ツールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、ホルダに保持され、ホルダとともに集積型薄膜太陽電池の薄膜上を一方向に移動させて、一方向に延びる溝を薄膜上に形成するための加工ツールであって、ホルダに保持されるツール本体と、ツール本体の先端部に形成され溝加工用の刃先を先端に有する刃先部と、を備えている。刃先部の刃先は、溝形成方向と直交する刃先幅方向の両端部に形成された１対のエッジと、１対のエッジ間に形成され内側に窪む逃げ部と、を有している。そして、刃先の１対のエッジ及び逃げ部の下端縁を含む面は、加工姿勢において薄膜表面と平行である。
【００１２】
この溝加工ツールにより薄膜に溝を形成する場合は、刃先部の刃先に形成された1対のエッジ及び逃げ部の下端縁を含む面が薄膜表面と平行になっている。この状態で、溝加工ツールを薄膜に押し付け、溝形成方向に移動させることによって薄膜の一部がスクライブされて溝が形成される。
【００１３】
ここでは、1対のエッジによって溝の幅方向両端部が除去されつつ、溝の中央部が逃げ部によって除去される。このように、溝加工ツールを溝形成方向に移動させるだけで、溝の幅方向の両端及び中央部がスクライブされ、１つの工程で溝を加工することができる。また、エッジが摩耗しても、１対のエッジの間に形成された逃げ部が内側に窪んでいるので、刃先全体が丸くなるのを抑えることができる。このため、長期にわたって溝の加工品質を良好にすることができる。
【００１４】
請求項２に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、請求項１の溝加工ツールにおいて、刃先部は、薄膜上の溝が形成される方向に沿って同じ幅でツール本体の全幅にわたって延びている。
【００１５】
ここでは、刃先部が溝形成方向に沿って同じ幅で延びている。このため、刃先が摩耗しても、修正加工によって逃げ部を形成するだけで、同じツールを使い続けることが可能となる。
【００１６】
請求項３に係る薄膜太陽電池用溝加工ツールは、請求項１又は２の溝加工ツールにおいて、ツール本体は矩形に形成されている。
【００１７】
請求項１又は２のツールでは、溝加工時におけるツールの姿勢を固定する必要がある。すなわち、例えば、溝の形成される方向に対してツールがホルダに対して傾いて取り付けられた場合は、所望の溝幅でスクライブされなかったり、また刃先の先端が片当たりするために膜剥がれが生じたりする場合がある。
【００１８】
以上のような、ツールの取付角度の狂いによって発生する不具合を防止するために、ツール交換時等においては、ツール取付角度の調整作業が必要となる。従来、この調整は、ツールとホルダとをツール角度調整用の別の装置に取り付け、ツールの取付角度を顕微鏡で確認しながら行われる。このような調整作業は非常に面倒であり、長い作業時間を要する。
【００１９】
そこで、この請求項３に係る発明では、ツール本体を矩形にしている。この場合は、ホルダ側に矩形の溝を形成し、ツール本体をこの矩形の溝に嵌め込むだけで、ツールの取付角度を規制することができる。このため、溝加工ツールをホルダに取り付ける際に、簡単な作業で正確な姿勢で取り付けることができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上のような本発明では、薄膜太陽電池の溝加工において、１つの工具を用いて膜を確実に除去でき、かつ常に安定した品質の溝を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態が採用されたスクライブ装置の外観斜視図。
【図２】第１実施形態によるホルダ組立体の正面図。
【図３】ホルダ組立体の側面図。
【図４】溝加工ツールの外観斜視図及びその一部拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の一実施形態を採用した集積型薄膜太陽電池用スクライブ装置の外観斜視図を図１に示す。
【００２３】
［スクライブ装置の全体構成］
この装置は、太陽電池基板Ｗが載置されるテーブル１と、スクライブヘッド２に設けられたホルダ組立体３と、それぞれ２つのカメラ４及びモニタ５と、を備えている。
【００２４】
テーブル１は水平面内において図１のＹ方向に移動可能である。また、テーブル１は水平面内で任意の角度に回転可能である。
【００２５】
スクライブヘッド２は、移動支持機構６によって、テーブル１の上方においてＸ，Ｙ方向に移動可能である。なお、Ｘ方向は、図１に示すように、水平面内でＹ方向に直交する方向である。移動支持機構６は、１対の支持柱７ａ，７ｂと、１対の支持柱７ａ，７ｂ間にわたって設けられたガイドバー８と、ガイドバー８に形成されたガイド９を駆動するモータ１０と、を有している。スクライブヘッド２は、ガイド９に沿って、前述のようにＸ方向に移動可能である。そして、このスクライブヘッド２には図示しないエアシリンダが設けられており、このエアシリンダによってホルダ組立体３はリニアガイドに沿って上下動が可能である。
【００２６】
２つのカメラ４はそれぞれ台座１２に固定されている。各台座１２は支持台１３に設けられたＸ方向に延びるガイド１４に沿って移動可能である。２つのカメラ４は上下動が可能であり、各カメラ４で撮影された画像が対応するモニタ５に表示される。ここで、太陽電池基板Ｗの表面には位置を特定するためのアライメントマークが設けられている。このアライメントマークを２つのカメラ４で撮影することによって、アライメントマークの位置が特定される。そして、特定されたアライメントマークの位置に基づいて、テーブル１に載置された太陽電池基板Ｗの方向ズレが検出される。
【００２７】
［ホルダ組立体］
ホルダ組立体３は、スクライブヘッド２の一面に固定されており、スクライブヘッド２とともにＸ，Ｙ方向に移動可能であり、またスクライブヘッド２に対して上下方向に移動可能である。ホルダ組立体３を取り出して図２及び図３に示す。図２はホルダ組立体３の正面図、図３はその側面図である。
【００２８】
このホルダ組立体３は、スクライブヘッド２に固定されるホルダ１５と、ホルダ１５に保持された溝加工ツール１６と、固定プレート２６と、を備えている。
【００２９】
＜ホルダ＞
ホルダ１５は、プレート状の部材であって、スクライブヘッド２に取り付けられる第１主面１７と、逆側の第２主面１８と、を有している。また、ホルダ１５には、上下に２つの貫通孔１９が形成されており、それぞれの貫通孔１９を貫通する２本のボルト２０によって、ホルダ１５はスクライブヘッド２に固定される。また、ホルダ１５には、下方から上方に向けて所定長さの溝２１が形成されている。溝２１は、第２主面１８に形成されており、所定の深さを有する矩形形状である。また、この溝２１の上部にはストップ面２１ａが形成されている。このストップ面２１ａに溝加工ツール１６の上端面が当接している。これにより、溝加工ツール１６の上方への移動が規制されている。
【００３０】
＜溝加工ツール＞
溝加工ツール１６は、ホルダ１５の矩形溝２１に挿入され、また、前述のように、溝加工ツール１６の上端面が矩形溝２１のストップ面２１ａに当接している。溝加工ツール１６は、超硬合金又は焼結ダイヤモンド等の硬質材料で形成されており、ツール本体２２と、刃先部２４と、から構成されている。
【００３１】
ツール本体２２は、ホルダ１５の矩形溝２１に対応して矩形に形成されている。刃先部２４はツール本体２２の先端部にツール本体２２と一体に形成されている。
【００３２】
刃先部２４は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、底面２４ａと、前面２４ｂ及び後面２４ｃと、左右の側面２４ｄ，２４ｅと、を有している。底面２４ａは長方形に形成されている。前面２４ｂ及び後面２４ｃは、底面２４ａと直交して上方に延び、ツール本体２２の面と同一平面である。左右の側面２４ｄ，２４ｅは、底面２４ａの長辺から底面２４ａと直交して上方に延び、互いに平行に形成されている。なお、ツール本体２２から左右の側面２４ｄ，２４ｅにかけては、下方に行くにしたがって先細になる傾斜面となっている。
【００３３】
このように、溝加工ツール１６の刃先部２４は、溝が形成される方向に沿って、同じ幅でツール本体２２の全体長さにわたって連続して延びている。
【００３４】
以上のような刃先部２４において、底面２４ａと前面２４ｂの下端部分との角部に、刃先２５が形成されている。この刃先２５について、図４（ｂ）及び（ｃ）を用いて詳細に説明する。なお、図４（ｂ）は図４（ａ）の一部を拡大して示したものであり、図４（ｃ）は加工時の刃先（ツール）の姿勢を拡大して示したものである。
【００３５】
底面２４ａの長手方向の一端部には、底面２４ａに対して所定の角度θ１だけ傾斜する刃先面２５ａが形成されている。この刃先面２５ａは、この溝加工ツール１６がスクライブヘッド２に取り付けられた加工姿勢においては、テーブル１の表面、すなわち基板Ｗの表面と平行になる面である。また、前面部２４ｂの下端部分には、内側に向かって窪む曲面部が形成されている。この曲面部を形成することによって、刃先幅方向（刃先部２４の厚み方向）の両端に１対のエッジ２５ｂ，２５ｃが形成され、１対のエッジ２５ｂ，２５ｃの間に内側に窪む逃げ部２５ｄが形成される。
【００３６】
ここで、刃先２５の一例を以下に示す。
【００３７】
刃先面２５ａの長さＬ：５〜１５μｍ
曲面部（エッジ及び逃げ部）の高さＨ：０．５〜０．７ｍｍ
曲面部（逃げ部）の深さＤ：３〜５μｍ
なお、これらの数値は一例であって、薄膜の材質やツールの材質等によって様々に変更し得るものである。
【００３８】
＜固定プレート＞
固定プレート２６には、横方向に並ぶ２つの貫通孔２７が形成されている。そして、固定プレート２６は、各貫通孔２７を貫通しホルダ１５の対応するネジ孔２８に螺合する２本のボルト２９によって、ホルダ１５の第２主面１８に固定されている。このようにして、固定プレート２６は、ホルダ１５の矩形溝２１に挿入された溝加工ツール１６の上方のほぼ１／３を覆っている。
【００３９】
また、固定プレート２６には貫通するネジ孔２６ａが形成されている。ネジ孔２６ａは、固定プレート２６がホルダ１５に固定された状態で、溝加工ツール１６に臨むような位置に設けられている。そして、このネジ孔２６ａにネジ部材３０を螺合することで、ネジ部材３０の先端が溝加工ツール１６を矩形溝２１の底面に対して押圧する。これにより、溝加工ツール１６が矩形溝２１から落下するのが防止されている。
【００４０】
＜溝加工ツールの取付＞
基板Ｗの薄膜上に溝を形成する場合は、溝加工ツール１６の刃先２５を、その刃が溝形成方向（ツール移動方向）と直交するようにセットし、溝加工ツール１６を溝形成方向に沿って移動させる。このため、刃先２５の刃が溝形成方向と直交するように溝加工ツール１６の取付角度を規制する必要がある。
【００４１】
この実施形態では、ツール本体２２が矩形であり、ホルダ１５に矩形溝２１が形成されているので、矩形のツール本体２２を矩形溝２１に嵌め込むことによって、ホルダ１５に対して溝加工ツール１６の刃先２５の角度を固定することができる。
【００４２】
また、この溝加工ツール１６を含むホルダ組立体３は、図４（ｃ）に示すように、太陽電池基板Ｗに対して刃先部２４の前面２４ｂ及び後面２４ｃが基板表面に対して角度θ２だけ傾斜するようにセットされる。このような姿勢で溝加工ツール１６をセットすることにより、前述のように、加工時には、刃先面２５ａが基板Ｗの表面と平行になる。このような加工姿勢では、刃先面２５ａが基板Ｗの表面の平行になるので、刃先２５を構成する１対のエッジ２５ｂ，２５ｃ及び逃げ部２５ｄの下端縁２５ｅを含む面が基板Ｗの表面と平行になる。
【００４３】
なお、角度θ２としては、６５〜７５度が好ましい。溝加工ツール１６をこのような傾斜角度で取り付けて加工することにより、溝形成時に余分な膜が剥離されるのを抑えることができる。
【００４４】
［動作］
溝加工ツール１６が以上のような加工姿勢となるようにスクライブヘッド２にセットされる。そして、テーブル１をＹ方向に所定ピッチで移動させるたびに、ホルダ組立体３を下降させ、溝加工ツール１６の刃先２５を太陽電池基板Ｗの表面に押し付ける。そして、ホルダ組立体３をＸ方向に移動させることにより、太陽電池基板Ｗの表面にＸ方向に沿った溝が形成される。
【００４５】
［特徴］
本実施形態では、刃先２５が１対のエッジ２５ｂ，２５ｃ及びその間の逃げ部２５ｅにより構成されている。そして、１対のエッジ２５ｂ，２５ｃ及び逃げ部２５ｅの下端縁が基板表面と平行になるような加工姿勢で薄膜がスクライブされる。このため、１つの工程で、溝端部付近に膜の剥がれやめくれが少ない加工品質の良い溝を形成することができる。また、１対のエッジ２５ｂ，２５ｃ及び逃げ部２５ｄの存在によって、エッジ２５ｂ，２５ｃが摩耗しても刃先全体が丸くなりにくいので、長期にわたって安定した品質の溝を形成することができる。
【００４６】
また、矩形のツール本体２２をホルダ１５の矩形溝２１に挿入し、溝加工ツール１６の取付角度を規制している。このため、非常に簡単な構成で、かつ簡単な取付作業で、溝加工ツール１６をホルダ１５に常に一定の姿勢で取り付けることができる。したがって、このような溝加工ツール１６によって形成される溝の加工品質が安定する。
【００４７】
また、溝加工ツール１６の刃先部２４は、溝が形成される方向に沿って、同じ幅でツール本体２２の全体長さにわたって連続して延びている。このため、刃先２５が摩耗しても、刃先の修正加工によって簡単に１対のエッジ及び逃げ部を形成することができ、ツール寿命を長くすることができる。
【００４８】
［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。
【００４９】
（ａ）前記実施形態では、ツール本体の全体を矩形にしたが、ツール本体を丸棒によって形成しても良い。この場合も、刃先部及び刃先については、前記実施形態と同様に形成すれば、前記実施形態と同様に、１つの工程で加工品質の良い溝を形成することができる。また、長期にわたって安定した品質の溝を形成することができる。
【００５０】
（ｂ）刃先の具体的実施例は前記例に限定されるものではなく、薄膜の材質やツール材質等の仕様に応じて種々の変形が可能である。
【００５１】
（ｃ）前記実施形態では、刃先２５を刃先部先端の一方側にのみ形成したが、他方側に、同様の刃先２５を形成しても良い。この場合は、刃先の一方側が摩耗により使用に耐えられなくなった場合に、溝加工ツール１６を逆向きに付け替えるだけで使用が可能になる。
【符号の説明】
【００５２】
１５  ホルダ
１６  溝加工ツール
２２  ツール本体
２４  刃先部
２５  刃先
２５ｂ，２５ｃ  エッジ
２５ｄ  逃げ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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