(57)【要約】【課題】ポンチと対応するダイ開口部とのクリアランスを大きくしても、基板のダレや亀裂の発生を抑制し、打ち抜き後のスラグが円滑に排除でき、かつ安価な薄膜基板貫通孔加工方法と装置ならびに同貫通孔加工方法を用いた薄膜太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】複数個のポンチ２を有するポンチプレート１１と、ポンチ２に対向する複数個の開口部３ａを有するダイ３と、ポンチプレート１１に基板押圧用のばね手段１３を介して取り付けられ、ポンチ貫通用の複数個の孔を有するプレスプレート７と、ダイ固定用の下型４と、この下型４に対向して設けられ、ポンチプレート１１を昇降させる上型５と、この上型５を加圧するプレスユニット１４とを備え、ダイ３の複数個の開口部の反基板側から、所定圧力の空気１０を供給し、基板１ａのダイ開口部側の面に空気の所定圧力を作用させた状態で、ポンチ２による打ち抜き加工を行う。【選択図】図１
2005183501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性を有するフィルム基板の表面に、半導体，太陽電池，感光体などの機能性薄膜ならびに電極層や保護層などの薄膜を、積層形成してなる薄膜機能素子用の基板または少なくとも一部の薄膜を形成した基板に、複数個の所定の貫通孔を、前記複数個の孔に対応するポンチと、ポンチに対向する複数個の開口部を有するダイとからなる金型を用いて打ち抜き加工する薄膜基板貫通孔加工方法において、
前記打ち抜き加工の際、前記電気絶縁性基板を前記複数個の開口部を有するダイ上に、ポンチ貫通用の孔を有するプレスプレートにより押圧して載置した上で、前記ダイの開口部の反基板側から所定圧力の空気を供給し、基板の前記ダイの開口部側の面に前記空気の所定圧力を作用させた状態で、ポンチによる打ち抜きを行うことを特徴とする薄膜基板貫通孔加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載の加工方法において、前記ポンチと前記ダイの開口部との間のクリアランスを５μｍ以上とすることを特徴とする薄膜基板貫通孔加工方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の加工方法において、前記ポンチによる打ち抜き加工直後もしくは所定の時間経過後に、前記所定圧力の空気を大気に開放し、ポンチ打ち抜きにより生じたスラグを、前記大気開放により生じた気流により排出することを特徴とする薄膜基板貫通孔加工方法。
【請求項４】
電気絶縁性を有するフィルム基板の表面に下電極層としての第１電極層，光電変換層，透明電極層（第２電極層）を順次積層してなる光電変換部と、前記基板の裏面に形成した接続電極層としての第３電極層および第４電極層とを備え、前記光電変換部および接続電極層は互いに位置をずらして単位部分に分離してなり、前記透明電極層形成領域外に形成した電気的直列接続用の接続孔および前記透明電極層形成領域内に形成した集電孔を介して、前記表面上の互いに分離された隣合う単位光電変換部分を電気的に直列に接続してなる薄膜太陽電池の製造方法において、
前記電気絶縁性基板をステップ搬送し、前記複数個の接続孔および／または複数個の集電孔を、前記請求項１ないし３のいずれか１項に記載の薄膜基板貫通孔加工方法により打ち抜き加工することを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の薄膜基板貫通孔加工方法を実施するための装置であって、複数個のポンチを有するポンチプレートと、ポンチに対向する複数個の開口部を有するダイと、前記ポンチプレートに基板押圧用のばね手段を介して取り付けられ、ポンチ貫通用の複数個の孔を有するプレスプレートと、前記ダイ固定用の下型と、この下型に対向して設けられ、前記ポンチプレートを昇降させる可動型としての上型と、この上型を加圧する手段と、前記ダイの複数個の開口部の反基板側から、基板の前記ダイの開口部側の面に所定圧力の空気圧を作用させる手段とを備えることを特徴とする薄膜基板貫通孔加工装置。
【請求項６】
請求項５に記載の薄膜基板貫通孔加工装置において、前記空気圧を作用させる手段は、前記ダイの複数個の開口部に対応して前記下型に設けた複数個の給気口と、この給気口に連通して前記下型の下方に設けた密閉管路体と、この密閉管路体に設けた加圧空気導入手段および加圧空気排出手段とからなることを特徴とする薄膜基板貫通孔加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、薄膜太陽電池の製造方法ならびに、同薄膜太陽電池や半導体，感光体などの機能性薄膜および電極層や保護層などの薄膜を積層形成してなる薄膜機能素子の基板または少なくとも一部の薄膜を形成した基板に、複数個の所定の貫通孔を形成するための薄膜基板貫通孔加工方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気絶縁性を有するフィルム基板の表面に下電極層としての第１電極層，光電変換層，透明電極層（第２電極層）を順次積層してなる光電変換部と、前記基板の裏面に形成した接続電極層としての第３電極層および第４電極層とを備え、前記光電変換部および接続電極層は互いに位置をずらして単位部分に分離してなり、前記透明電極層形成領域外に形成した電気的直列接続用の接続孔および前記透明電極層形成領域内に形成した集電孔を介して，前記表面上の互いに分離された隣合う単位光電変換部分を電気的に直列に接続してなる薄膜太陽電池の製造方法であって、前記接続孔および集電孔を、ポンチとダイとからなる金型を用いて加工する製造方法が特許文献１に開示されている。
【０００３】
図１０は、特許文献１に記載された図であり、構造の理解の容易化のために、前述のような薄膜太陽電池の構成を簡略化して斜視図で示したものである。図１０において、基板６１の表面に形成した単位光電変換素子６２および基板６１の裏面に形成した接続電極層６３は、それぞれ複数の単位ユニットに完全に分離され、それぞれの分離位置をずらして形成されている。このため、光電変換素子６２のアモルファス半導体部分である光電変換層６５で発生した電流は、まず透明電極層６６に集められ、次に該透明電極層領域に形成された集電孔６７（ｈ２）を介して背面の接続電極層６３に通じ、さらに該接続電極層領域で素子の透明電極層領域の外側に形成された直列接続用の接続孔６８（ｈ１）を介して上記素子と隣り合う素子の透明電極層領域の外側に延びている下電極層６４に達し、両素子の直列接続が行われている。なお、前記接続電極層６３は、製造の都合上、図示しない第３電極層および第４電極層とに分けて層形成されて、一つの電極層を形成している。
【０００４】
図８は、上記薄膜太陽電池における基板の位置検出用孔（ｈ３）と接続孔（ｈ１）の配置を示す平面図の一例であり、図９は、図８に対して、前記下電極層と第３電極層を形成後に、さらに集電孔（ｈ２）が開けられた基板の平面図の一例である。以下に、各孔の形成手順について述べる（詳細は、特許文献１参照）。
【０００５】
基板１ａには位置検出孔ｈ３，接続孔ｈ１の順に開孔される。位置検出孔ｈ３は太陽電池の所定のユニットパターンの長さ間隔に開けられ、以降の搬送の位置決めに用いられる。先ず、位置検出孔ｈ３を開け、以降基板１ａを所定の距離づつ搬送して停止し、フィルムの幅方向に１回のポンチ操作で複数個の接続孔ｈ１の列を形成する。これを所定の回数繰り返した後、位置検出孔ｈ３を開ける。この位置検出用孔ｈ３の距離を１基本パターンの長さとし、この繰り返しにより長尺の基板１ａに多数の基本パターンを形成することができる。前記下電極層と第３電極層を形成後、同じ開孔装置に装着し、位置検出用孔ｈ３を位置検出センサにより検知し停止した後、集電孔ｈ２の列を所定数開ける。この場合も、前記接続孔ｈ１形成と同じ方法により形成する。
【０００６】
次に、上記孔加工に関わり、ポンチとダイとからなる金型を用いて加工する、いわゆるパンチを用いた打抜き加工に関して、図６および図７により述べる。図６は、薄膜太陽電池の製造装置における開孔装置の断面模式図であり、基板搬送手段と貫通孔加工手段と加工位置検出孔加工手段とを備える。巻出しロールＲ１から送り出された基板１ａは、順次、加工位置検出用の孔開孔部Ｐ３、集電孔開孔部Ｐ２、および接続孔開孔部Ｐ１により、所定位置に所定数の加工位置検出孔、集電孔および接続孔が開けられ、洗浄装置で洗浄された後、巻取りロールＲ２に巻き取られる。各種の孔位置に対応して、加工位置検出用の孔を基準として、基板１ａの搬送方向および搬送距離が制御される。
【０００７】
図７は、従来の開孔装置の開孔部の拡大模式図である。開孔部は断面が基板の孔形状のポンチＰとポンチＰと同じ断面形状の開孔部を有するストリッパープレートＰｓと同じ開口部を有するダイＤとからなる。ダイＤとポンチＰとは所定のクリアランスＣを有するように構成されている。ダイＤとストリッパープレートＰｓとの間に搬送され停止した基板１ａは、ストリッパープレートＰｓにより押さえられ、この状態でポンチＰが基板１ａを打抜き（貫通し）、基板１ａに孔が開けられる。
【０００８】
前記のパンチＰとこれに対応するダイＤの開孔部は１つの金型に多数個形成され、パンチ間ピッチ、ダイ開孔部間ピッチおよびパンチ径・ダイ開孔部の孔径は高精度に仕上げられている。また、パンチ径とダイ開孔部の孔径の隙間（片側クリアランス）は１μｍ〜４μｍとし、高精度に組合わされている。
【０００９】
ところで、パンチを用いて打抜き加工を行った後、打ち抜きカス（スラグ）を円滑に排除する必要がある。このスラグの排除方法については種々の方法が提案されており、ダイ側にエアー導入ノズルを形成し、抜きカスをエアーブローにより圧送排出する方法（特許文献２および３参照）や、その他ブロワーの吸引による真空差圧力を利用した排出方法が提案されている。
【００１０】
図５は、特許文献２に開示されたパンチ型の断面図を示し、一部、部番を変更して示す。図５に示す装置は、特許文献２の記載によれば、「穿孔ピッチが極めて短縮化されてきているグリーンシートやフレキシブル基板等のワークに対してもパンチ先端に付着したチップを排除できるパンチ型を提供する」ことを目的とし、下記のような構成を備える。
【００１１】
即ち、「１枚のプレートに近接したダイ孔２１ａを開設してダイプレート２１とし、そのダイプレート２１を支持する支持体２２の表面に外部と連絡する連絡孔２２ｃと逃げ孔２２ｂとを連絡する連絡溝２２ｄを設けて空気流通路２３を形成し、外部からの圧搾空気がその空気流通路２３を通って穿孔時に逃げ孔２２ｂに突出したパンチ先端をエアブローして先端に付着したチップＷ１を排除するようにする。」
また、「可動型Ａは、ラムＢの下端に連結されたパンチホルダ３１と、２段の階段状の凹段部３２ａが形成されそのパンチホルダ３１に連結するパンチパッド３２と、凹段部３２ａの下段にヘッド部３３ａが係止され５次の正方行列状に複数本挿設されたパンチ３３と、パンチパッド３２の上面から段設した凹段部３２ａの上段を被蓋しパンチ３３を固定するバッキングプレート３４と、パンチ３３先部を案内しガイドポスト３５を介して上下動可能に連絡されたストリッパ３６とを備えて構成され、ストリッパ３６がワークＷに当接して相対的に上下動することにより、穿孔を実行するパンチ３３先端がストリッパ３６下面から出没するようになっている。」
また、図示は省略するが、前記特許文献３に開示されたパンチ金型は、特許文献３の記載によれば、「パンチ金型のダイに設けた噴射口から高速高圧エアーを噴射し、ダイの内径部に渦巻流を発生させ、この渦巻流でパンチピン先端に付着した抜カスを強制的に引き離す。これにより抜カスの除去、回収効率を飛躍的に向上し、グリーンシートのカス詰り不良の防止を図るような構成」としている。
【特許文献１】特開２００１−１５６３１２号公報（第２〜６頁、図５〜１１）
【特許文献２】特開平１１−３３９９７号公報（第２〜３頁、図１〜３）
【特許文献３】特開平１１−５８２９７号公報（第３頁、図１〜４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、前記従来のパンチとダイで各種の貫通孔を形成する方法においては、下記のような問題がある。例えば、薄膜太陽電池に用いるフイルム基板の厚みは５０μｍ〜１００μｍと薄く、上記のパンチによる開孔の場合のパンチとダイ開孔部の隙間（クリアランス）は、前述のように、１μｍ〜４μｍとする必要がある。前記の１μｍ〜４μｍの隙間を形成するためには、高精度な加工と組立精度が要求され、加工費・組立調整費などの製作費が高く、また製作期間も１ヶ月など長い期間を要する問題がある。
【００１３】
パンチとダイはフイルム基板に穴明け加工をする際にパンチは上方からダイ孔へ勘合し、パンチは再度上昇し基板が搬送されパンチが下降し穴形成を繰り返す。この動作でパンチとダイは相対位置が維持され穴明け加工が達成できる。この高精度の動作が達成できるのは、フイルム基板の幅が５００ｍｍ程度以下と比較的幅の短い寸法の場合に実現が可能である。即ち、パンチとダイが構成されるダイセットの動作精度、加工精度が精密な穴を形成する上で必要である。
【００１４】
また、初期精度は十分であっても、温度変化による熱膨張差によりパンチとダイの位置がずれた場合には、パンチやダイにカケ（チッピング）や、パンチを折損する故障が発生するので、これを防止するための運転環境として、均一に温度コントロールされた加工室が必要となる問題がある。
【００１５】
現在、フイルム基板としては１ｍ幅など大きな幅の適用が求められている。前述した１μｍ〜４μｍの隙間はダイセット幅が長くなると、加工ピッチ精度誤差および熱膨張誤差によりパンチとダイ孔の適切な勘合ができず、前述したパンチやダイにカケや折損が発生するので、１ｍ幅の穴明け装置の実現が困難な状況にある。また、これを実現させるためには、高度な加工技術と加工・検査・調整などに時間がかかり装置全体の費用が高額なものとなる問題がある。
【００１６】
さらに、クリアランスが小さいと加工磨耗が発生し、型寿命を低下させる問題もある。現実には、前記型寿命に至る前に、パンチとダイの切れ歯部を再研磨し使用するが、この再研磨期間は、２０万ショットから５０万ショットと短く、装置稼働率を低下させ、研磨費用などメンテナンス経費がかかることとなる。
【００１７】
一方、上記問題を解消するためにクリアランスを大きくした場合には、前記カケや折損等の問題は防げるものの、打ち抜き方向にフイルム基板面が押し下げられ、裏面側には大きなだれやバリが発生してしまう問題がある。このだれやバリが発生した場合には、基板に形成する電極が均一に形成されなかったり、基板上に形成された電極層に亀裂が生じたりする不良の問題につながる。
【００１８】
以上、要するに、貫通孔のパンチ加工において、貫通孔の良好な断面形状を得るためにポンチとこれに対応するダイ開口部とのクリアランスを小さくした場合には、1)ポンチやダイにカケや磨耗による寿命低下を起こす問題や、2)金型の高い加工精度や組立精度を必要とし、装置およびメンテナンスコスト等が高額となる等の問題がある。一方、これらの問題を解決するために、前記クリアランスを大きくすると、基板にダレや亀裂を生ずる新たな問題が発生する。
【００１９】
即ち、クリアランスの大小によって生ずる前記諸問題は、お互いにトレードオフの関係にあり、これらの問題を総合的に解消することが望まれる。さらに、前記打ち抜き後のスラグは、従来と同様に、円滑に排除可能な方法とすることが望まれる。
【００２０】
この発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、本発明の課題は、ポンチとこれに対応するダイ開口部とのクリアランスを大きくしても、基板にダレや亀裂が発生することを抑制し、かつ打ち抜き後のスラグが円滑に排除できる安価な薄膜基板貫通孔加工方法と装置ならびに同貫通孔加工方法を用いた薄膜太陽電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題は、以下により達成される。即ち、請求項１の発明によれば、電気絶縁性を有するフィルム基板の表面に、半導体，太陽電池，感光体などの機能性薄膜ならびに電極層や保護層などの薄膜を、積層形成してなる薄膜機能素子用の基板または少なくとも一部の薄膜を形成した基板に、複数個の所定の貫通孔を、前記複数個の孔に対応するポンチと、ポンチに対向する複数個の開口部を有するダイとからなる金型を用いて打ち抜き加工する薄膜基板貫通孔加工方法において、前記打ち抜き加工の際、前記電気絶縁性基板を前記複数個の開口部を有するダイ上に、ポンチ貫通用の孔を有するプレスプレートにより押圧して載置した上で、前記ダイの開口部の反基板側から所定圧力の空気を供給し、基板の前記ダイの開口部側の面に前記空気の所定圧力を作用させた状態で、ポンチによる打ち抜きを行うことを特徴とする。
【００２２】
前記加工方法によれば、基板の前記ダイの開口部側の面に作用する空気圧力が、あたかも、ダイによる基板裏面の支持と同等の機能を果たし、ポンチとこれに対応するダイ開口部とのクリアランスを大きくしても、クリアランスが実質的に小さい場合の加工状態を生み出す。従って、クリアランスを大きくした場合の基板にダレや亀裂が発生する問題が解消できる。
【００２３】
なお、前記空気の所定圧力は、基板の材質や厚さ、貫通孔の直径、ポンチの加圧力等の諸仕様によって異なり、最終的には実験により定める必要があるが、例えば、前記薄膜太陽電池用の貫通孔加工においては、０．２〜１．０ＭＰａが望ましい。詳細は後述する。
【００２４】
また、前記請求項１の発明の実施態様としては、下記請求項２ないし３の発明が好ましい。即ち、請求項１に記載の加工方法において、前記ポンチと前記ダイの開口部との間のクリアランスを５μｍ以上とすることを特徴とする（請求項２）。これにより、従来の加工方法よりは、大きなクリアランスを有し、かつ基板にダレや亀裂の発生がない加工が可能となる。
【００２５】
さらに、前記請求項１または２に記載の加工方法において、前記ポンチによる打ち抜き加工直後もしくは所定の時間経過後に、前記所定圧力の空気を大気に開放し、ポンチ打ち抜きにより生じたスラグを、前記大気開放により生じた気流により排出することを特徴とする（請求項３）。前記所定の時間は、前記ダイによる基板裏面の支持機能を確保する観点から、最終的には実験により定める必要がある。
【００２６】
上記方法によれば、打ち抜き加工後のスラグが好適に排出できる。なお、気流により排出する点では、前記特許文献２や特許文献３の方法と同様であるが、特許文献２や３の方法の場合は、加圧された空気は当初から大気開放端に排出されるように構成されており、本発明のように、打ち抜き加工時には空気圧が保持されて基板を押圧し、打ち抜き圧力に対抗するように構成されてはいない点が異なる。
【００２７】
また、上記加工方法を薄膜太陽電池に適用した発明としては下記請求項４の発明が好ましい。即ち、電気絶縁性を有するフィルム基板の表面に下電極層としての第１電極層，光電変換層，透明電極層（第２電極層）を順次積層してなる光電変換部と、前記基板の裏面に形成した接続電極層としての第３電極層および第４電極層とを備え、前記光電変換部および接続電極層は互いに位置をずらして単位部分に分離してなり、前記透明電極層形成領域外に形成した電気的直列接続用の接続孔および前記透明電極層形成領域内に形成した集電孔を介して、前記表面上の互いに分離された隣合う単位光電変換部分を電気的に直列に接続してなる薄膜太陽電池の製造方法において、前記電気絶縁性基板をステップ搬送し、前記複数個の接続孔および／または複数個の集電孔を、前記請求項１ないし３のいずれか１項に記載の薄膜基板貫通孔加工方法により打ち抜き加工することを特徴とする（請求項４）。
【００２８】
さらに、前記加工方法を実施するための装置としては、下記請求項５または６の発明が好ましい。即ち、請求項１に記載の薄膜基板貫通孔加工方法を実施するための装置であって、複数個のポンチを有するポンチプレートと、ポンチに対向する複数個の開口部を有するダイと、前記ポンチプレートに基板押圧用のばね手段を介して取り付けられ、ポンチ貫通用の複数個の孔を有するプレスプレートと、前記ダイ固定用の下型と、この下型に対向して設けられ、前記ポンチプレートを昇降させる可動型としての上型と、この上型を加圧する手段と、前記ダイの複数個の開口部の反基板側から、基板の前記ダイの開口部側の面に所定圧力の空気圧を作用させる手段とを備えることを特徴とする（請求項５）。
【００２９】
また、前記請求項５に記載の薄膜基板貫通孔加工装置において、前記空気圧を作用させる手段は、前記ダイの複数個の開口部に対応して前記下型に設けた複数個の給気口と、この給気口に連通して前記下型の下方に設けた密閉管路体と、この密閉管路体に設けた加圧空気導入手段および加圧空気排出手段とからなることを特徴とする（請求項６）。
【発明の効果】
【００３０】
この発明によれば、高精度の金型装置の加工や組立を必要とせず、部品製作費や金型組立時間が短縮され短納期製作が実現でき、さらにコストも低減できる。またポンチとダイのクリアランスは従来１μｍ〜４μｍで製作していたがこのクリアランスを５μｍ以上に拡大でき、磨耗やチッピングによる寿命低下が防止でき、さらにメンテナンス周期が延長され装置の稼働率が向上し低コストの金型装置を提供できる。
【００３１】
従来、フイルム基板の幅が５００ｍｍ程度以下と比較的幅の短い製品に適用していたパンチ加工方法が、前記のクリアランス拡大による本発明の適用により、１ｍ幅のフイルム基板でも加工ができるようになり、量産性の向上が可能となる。また、運転環境に関しても、均一に温度コントロールされた加工室ではなく一般空調の部屋でよく、建屋工事費・運転コストを削減することができる。
【００３２】
さらに、ポンチによる基板の打ち抜き時に、加圧空気の圧力により基板が支えられ、だれ・亀裂の発生のない良好な加工が達成できる。また、打ち抜き後の加圧空気の排気によりポンチで打ち抜かれたカスを排気流により容易に排出でき、装置の繰り返し運転が可能となる。
【００３３】
また、この発明によれば、クリアランスが大きいにも拘らず、ダレや亀裂のない良好な孔加工ができ、前述した薄膜太陽電池の製造方法にこの発明を適用することにより、量産性が向上し、低コストの薄膜太陽電池が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
次に、この発明の実施形態に関して、図１ないし図４に基いて説明する。図１は本発明の実施形態に係るパンチ金型の模式的断面図、図２は図１におけるポンチとダイの部分拡大断面図、図３は本発明に関わる打ち抜き加工状態を示す模式図、図４は加圧空気が作用しない従来方法の打ち抜き加工状態を示す模式図（図３との比較図）である。
【００３５】
図１に示すパンチ金型は、基板１ａに貫通孔加工方法を実施するための装置であって、複数個のポンチ２を有するポンチプレート１１と、ポンチ２に対向する複数個の開口部３ａを有するダイ３と、前記ポンチプレート１１に基板押圧用のばね１３とガイド１２とを介して取り付けられ、ポンチ貫通用の複数個の孔を有するプレスプレート７と、前記ダイ固定用の下型４と、この下型４に対向して設けられ、前記ポンチプレート１１を昇降させる可動型としての上型５と、この上型５を加圧する手段としてのプレスユニット１４と、前記ダイ３の複数個の開口部の反基板側から、基板の前記ダイの開口部側の面に所定圧力の空気圧を作用させる手段とを備える。
【００３６】
また、前記空気圧を作用させる手段は、前記ダイ３の複数個の開口部に対応して前記下型４に設けた複数個の給気口１６と、この給気口１６に連通して前記下型４の下方に設けた密閉管路体８と、この密閉管路体８に設けた加圧空気導入手段および加圧空気排出手段とからなる。なお、図１において、６は上型５の上下動をガイドするガイドポスト、９は加圧空気の排出バルブ、１０は加圧エアー、１５は給気バルブを示す。
【００３７】
次に、図１に示すパンチ金型の動作について述べる。フイルム状の基板１ａは、図示しないコアーに巻かれており、自動的に金型内に搬送されて位置決めされる。即ち、図２に示すように、基板１ａはダイ３とプレスプレート７の間に搬送され孔加工が行われる。まず、搬送され停止した基板１ａに対して、図１において矢印でイメージ的に示したプレスユニット１４により上型５を押し下げ、この動作により、まずプレスプレート７がガイド１２に沿って下降して基板を押え、ダイ３と基板１ａを介して密着する。密着力はバネ１３で決定される。
【００３８】
このバネ力は、プレスプレート７と基板１ａおよびダイ３に作用し、基板のダイへの密着性を高める。この状態で、給気バルブ１５が開かれ加圧エアー１０が導入される。加圧エアー１０は、密閉管路体８・下型４・ダイ３に充気され、所定圧力まで上昇する。次に、プレスユニット１４の押し下げ動作により、上型５がさらに押し下げられ、ポンチ２のみが下降し、基板１ａに孔加工を行ってダイ３の開口部３ａ内に挿通される。加圧エアー１０の加圧力が基板１ａに作用した状態で、ポンチ２のパンチ力により基板を切断し、そのままダイ３の開口部へ押し込まれる。
【００３９】
次に、給気バルブ１５が閉じられ、排気バルブ９が開かれ加圧エアーは開放される。この時、ポンチ２により打ち抜かれたカスは、気流により外部へ排出される。また、プレスユニット１４は上昇駆動し上型５がこれに追随する。また、ポンチ２がダイ３の開口部３ａおよび基板に形成された孔から抜かれて上昇する。さらに、プレスプレート７が基板との密着をとかれ上昇して停止する。これにより、基板１ａはフリーとなり、所定の搬送ピッチだけ送られ停止する。上記のような動作の繰り返しにより孔加工が行われる。
【００４０】
次に図３および図４について述べる。前述のように、図３は本発明に関わる打ち抜き加工状態を示す模式図であって、ポンチ２とダイの開口部３ａとの間のクリアランスを図示し、良好な加工状態をイメージ的に示す。これに対して、図４は加圧空気が作用しない従来方法の打ち抜き加工状態を示す比較図であって、だれや亀裂が生じた状態をイメージ的に示す。図３において、クリアランスは５μｍ以上とする。但し、ダイ３とポンチ２のセンター位置のずれが２〜３μｍあってもよい。
【００４１】
次に、前記薄膜太陽電池における貫通孔の加工例について述べる。まず、貫通孔の直径は、０．５〜３ｍｍの範囲であるが、直径３ｍｍの孔２００個を同時に加工する場合について述べる。この場合、基板の裏面に作用する空気圧力は、例えば、０．９８ＭＰａとする。この場合、２００個のダイの開口部３ａの基板面に作用する力は、計算上、約１．４ＫＮとなる。従って、前記プレスユニット１４の押し下げ力は、少なくとも１．４ＫＮより大とする必要がある。プレスユニット１４は、例えば、１〜４０ＫＮの範囲で選択可能であり、種々の加工仕様に対応できるようになっている。
【００４２】
上記のような実施形態により、ポンチとこれに対応するダイ開口部とのクリアランスを大きくしても、基板貫通孔部におけるダレや亀裂の発生を抑制できる。また、打ち抜き後のスラグが円滑に排除でき、安価な貫通孔加工が実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の実施形態に関わるパンチ金型の模式的断面図。
【図２】図１におけるポンチとダイの部分拡大断面図。
【図３】本発明に関わる打ち抜き加工状態を示す模式図。
【図４】加圧空気が作用しない従来方法の打ち抜き加工状態を示す比較模式図。
【図５】特許文献２に開示されたパンチ型の断面図。
【図６】薄膜太陽電池の製造装置における開孔装置の断面模式図。
【図７】従来の開孔装置の開孔部の拡大模式図。
【図８】薄膜太陽電池用基板の位置検出用孔と接続孔の配置の一例を示す平面図。
【図９】図８にさらに集電孔が開けられた基板の一例を示す平面図。
【図１０】薄膜太陽電池の構成を簡略化して示す斜視図。
【符号の説明】
【００４４】
１ａ    基板
２    ポンチ
３    ダイ
３ａ  開口部
４    下型
５    上型
７    プレスプレート
８    密閉管路体
９    排出バルブ
１０    加圧エアー
１１    ポンチプレート
１３    バネ
１４    プレスユニット
１５    給気バルブ
１６    給気口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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