劃線方法和用于劃線的噴砂的制造方法
【專利摘要】為了提供一種允許在無需遮掩的情形下以高精度形成溝槽的通過噴砂劃線的方法，使用一種噴砂機(jī)和磨料，所述噴砂機(jī)包括具有寬度為10μm到500μm且長度為該寬度5倍到5000倍的狹縫狀噴射開口的噴嘴，所述磨料的中值直徑等于或小于所述噴嘴的噴射開口的寬度的二分之一且其最大粒子直徑比所述噴射開口的寬度??；以及，在沒有遮掩的條件下以0.1mm到3.0mm的噴射距離將所述磨料連同壓縮氣體向工件的表面噴射以便所述磨料的噴射數(shù)量在噴射壓強(qiáng)為0.2MPa到0.6MPa的范圍內(nèi)相對于1000cm3排放氣體數(shù)量等于或小于0.25cm3。
【專利說明】劃線方法和用于劃線的噴砂機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于在工件上形成溝槽和分離線的劃線方法和用于劃線的噴砂機(jī)。更為具體而言，本發(fā)明涉及通過噴射磨料和壓縮氣體的噴砂法進(jìn)行劃線的方法和用于所述方法的噴砂機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]劃線，其在工件上形成溝槽和分離線，被用于形成溝槽，所述溝槽在切割諸如玻璃之類的硬質(zhì)易碎材料時(shí)充當(dāng)分離起始點(diǎn)。劃線還用于在半導(dǎo)體裝置的制造期間或類似的情形下將襯底上形成的導(dǎo)電膜和半導(dǎo)體膜切割和分離成預(yù)定的模式。
[0003]接下來描述示例性的太陽能電池，作為半導(dǎo)體裝置的一種例子。太陽能電池板包括導(dǎo)電層、光電轉(zhuǎn)換層、緩沖層、以及透明電極層。導(dǎo)電層放置在玻璃襯底上并且充當(dāng)后表面電極。光電轉(zhuǎn)換層形成在導(dǎo)電層上。緩沖層和透明電極層形成在光電轉(zhuǎn)換層上。每次在玻璃襯底上形成導(dǎo)電層、光電轉(zhuǎn)換層、緩沖層和透明電極層，各個(gè)層以預(yù)定的模式劃線以將它們切割和分離。這在玻璃襯底上形成了串聯(lián)連接的多個(gè)太陽能電池并且還包括完整的結(jié)構(gòu)。
[0004]作為用于劃線的方法，通常，可使用激光劃線、機(jī)械劃線、以及利用噴砂方法的劃線。
[0005]這些劃線方法中，激光劃線是將激光的聚焦點(diǎn)調(diào)整至工件的表面并且根據(jù)預(yù)備的編程處理模式精確地滑動放置在處理臺上的工件或激光振蕩器從而以預(yù)定的模式形成分離線。用于激光劃線的處理設(shè)備是復(fù)雜并且昂貴的設(shè)備，從而要求相當(dāng)大的初始投資。
[0006]而且，由于激光劃線是使用熱量的處理，因而激光劃線可使工件變形或使工件質(zhì)量改變，因此，可應(yīng)用的材料等受到限制。
[0007]在透明材料的處理中存在困難，在透明材料中激光的聚焦點(diǎn)的調(diào)整有困難。而且，這可產(chǎn)生廢渣(熔融金屬的焊接沉淀物)而使產(chǎn)品有故障或類似的失效。
[0008]在上述的劃線方法中，機(jī)械劃線，例如，通過在高速旋轉(zhuǎn)由金剛石磨石等形成的研磨輪的同時(shí)接觸工件的表面并且以預(yù)定的模式切開工件的表面來形成溝槽。隨著工作進(jìn)行，諸如昂貴的研磨輪之類的工具會磨損，而且即使工具的磨損很輕微，處理的精確度也會發(fā)生變化，因而，要求頻繁更換所述工具。這要求相當(dāng)大的運(yùn)營費(fèi)用并且在更換工具期間要停止工作，這降低了生產(chǎn)率。
[0009]因此，存在通過噴砂機(jī)劃線的需求。與使用激光的處理設(shè)備相比，噴砂機(jī)具有相對簡單的設(shè)備配置，從而可以以較低的成本引入。而且，操作簡單，僅需要補(bǔ)充或更換磨料。因此，噴砂機(jī)允許持續(xù)劃線而無需中止工作并且不會改變處理精確度。
[0010]響應(yīng)所述需求，提出了在太陽能電池制造期間通過噴砂法對導(dǎo)電膜、光電轉(zhuǎn)換層、透明電極等進(jìn)行劃線(日本 LOPI H09-260704 (JP1997-260704A)和 JP2000-124490A)。
[0011]盡管不專用于劃線，本申請的 申請人:已提出用于提供恒定量磨料的盤式設(shè)備作為提供恒定量磨料的設(shè)備10。用于提供恒定量磨料的設(shè)備10旨在通過在噴砂處理中向噴嘴穩(wěn)定地提供恒定量的磨料來改善處理精確度等。之后，通過放置在磨料箱中旋轉(zhuǎn)的盤13上的測量孔13a精確測量的磨料連同壓縮氣體一起提供至噴嘴20 (具體請參見下面的圖1，相關(guān)技術(shù) JP5183089B2)。
[0012]在太陽能電池的上述制造過程中通過劃線在導(dǎo)電層、光電轉(zhuǎn)換層、和透明電極層形成的溝槽部分要求形成得盡可能薄。這改善了發(fā)電效率，因?yàn)楫?dāng)形成為太陽能電池時(shí)溝槽部分對發(fā)電沒有貢獻(xiàn)。
[0013]響應(yīng)所述要求，在上述’ 704和‘490中描述的兩個(gè)發(fā)明中，進(jìn)行遮掩以在通過噴砂劃線之前使用保護(hù)性結(jié)構(gòu)覆蓋工件的除了形成溝槽的那一部分之外的表面。這允許預(yù)定模式的溝槽形成在工件的表面上。
[0014]因此，在太陽能電池的上述制造例子中，每當(dāng)導(dǎo)電層、光電轉(zhuǎn)換層、緩沖層、以及透明電極層形成，便要求通過下述方法進(jìn)行遮掩:例如，高精確度地以預(yù)定模式印刷保護(hù)性結(jié)構(gòu)。而且，在通過噴砂劃線后，需要通過清洗或另外的方法將在遮掩期間裝配的保護(hù)性結(jié)構(gòu)移走。如果可以在沒有遮掩的情形下使用噴砂將磨料直接噴射在工件的表面來高精確度地形成溝槽或類似物，可以省略一些制造處理步驟并且可以減少要使用的材料的量。因此，可以以更低的成本執(zhí)行噴砂劃線，并且工作所花費(fèi)的時(shí)間得以顯著減少。
[0015]另一方面，在溝槽是通過沒有進(jìn)行上述遮掩的已知方法并且使用已知噴砂機(jī)形成的情形下，不能形成寬度小于或等于Imm的溝槽。不存在允許在不進(jìn)行掩模的情形下形成細(xì)槽的現(xiàn)有噴砂方法，而形成細(xì)槽是上述太陽能電池等的制造所必需的。
[0016]上面描述了在太陽能電池的制造過程中進(jìn)行劃線。然而，在沒有遮掩情形下實(shí)現(xiàn)噴砂劃線的成本優(yōu)勢，以及各產(chǎn)品尺寸減小和重量減輕伴隨的精細(xì)處理的必要性也是除了太陽能電池制造之外的領(lǐng)域同樣所需要的。
[0017]本發(fā)明是用于解決上述相關(guān)技術(shù)的缺點(diǎn)，并且本發(fā)明的目的是提供一種使用噴砂的劃線方法和用于該劃線方法的噴砂機(jī)，該劃線方法允許在無需遮掩的情形下以高精確度在工件上形成溝槽和分離線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施方式的詳細(xì)描述中使用的附圖標(biāo)記，下面對解決上述問題的裝置進(jìn)行描述。附圖標(biāo)記意在澄清權(quán)利要求的描述和優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述中的描述之間的關(guān)系，并且不必說明，附圖標(biāo)記不應(yīng)用于限制說明本發(fā)明的技術(shù)范圍。
[0019]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的通過噴砂劃線的方法，包括:
[0020]使用噴砂機(jī)I和磨料，所述噴砂機(jī)I包括噴嘴20，噴嘴20具有寬度δ為10 μ m到500 μ m并且長度L為該寬度δ的5倍到5000倍的狹縫狀噴射開口 21 ;所述磨料的中值直徑等于或小于噴嘴20的噴射開口 21的寬度δ的二分之一，所述磨料的最大粒子直徑小于噴射開口 21的寬度δ ;以及
[0021]以0.1mm到3.0mm的噴射距離(噴嘴20的末端和工件W之間的距離)向沒有遮掩的工件W的表面噴射所述磨料和壓縮氣體，以便所述磨料的噴射數(shù)量為在所述磨料在噴射壓強(qiáng)為0.2Mpa到0.6Mpa的范圍內(nèi)從所述噴嘴20排放并且釋放至空氣中之后大氣壓下相對于IOOOcm3排放氣體數(shù)量磨料體積等于或小于0.25cm3。
[0022]在如上所述配置的劃線方法中，在所述磨料的噴射位置鄰近所述工件W的表面可以抽吸并回收所述工件W上的磨料和切割芯片粉末。
[0023]而且，在上述的劃線方法中，優(yōu)選使用具有高比重的磨料，更優(yōu)選地，所述磨料具有等于或大于5的比重。
[0024]在根據(jù)本發(fā)明的劃線方法中，在工件W為在太陽能電池的導(dǎo)電層(例如，鑰層)上形成的光電轉(zhuǎn)換層(例如，化合物光電轉(zhuǎn)換層，例如CIGS)并且所述光電轉(zhuǎn)換層的硬度低于所述導(dǎo)電層的硬度情形下，優(yōu)選地，所述磨料(例如，不銹鋼制成的磨料)的硬度高于所述光電轉(zhuǎn)換層的硬度，并且低于導(dǎo)電層的硬度。
[0025]在用于進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的上述劃線方法的噴砂機(jī)I中，包括:
[0026]噴嘴20，所述噴嘴20具有寬度δ為10 μ m到500 μ m并且長度L為該寬度δ的5倍到5000倍的狹縫狀噴射開口 21 ;以及
[0027]用于提供恒定量磨料的設(shè)備10，其中將磨料連同壓縮氣體定量地提供至噴嘴20，以便所述磨料的噴射數(shù)量在噴射壓強(qiáng)為0.2MPa到0.6MPa的范圍內(nèi)相對于IOOOcm3排放氣體數(shù)量磨料體積等于或小于0.25cm3。
[0028]如上所述配置的噴砂機(jī)I可包括:
[0029]流通道，包括引流通道22和整流部分23，引流通道22將壓縮氣體和磨料的混合流體引入至噴嘴20，所述整流部分23將通過引流通道22引入的所述混合流體整流成狹縫狀的流并且將所述混合流體引入噴射開口 21，其中
[0030]所述整流部分23形成為由第一平坦表面24、傾斜表面25、以及橫截面與所述磨料的移動方向平行且與所述噴射開口 21的縱向垂直的第二平坦表面26限定的空間(參見圖4C)，所述第一平坦表面24與所述磨料的移動方向平行，所述傾斜表面25隨著傾斜表面25從引流通道22向噴射開口 21延伸而逐漸傾斜同時(shí)靠近所述第一平坦表面24，所述第二平坦表面26是所述傾斜表面25的延續(xù)部分，并且以一定的距離與第一平坦表面24平行，所述距離等于噴射開口 21的寬度δ。
[0031]在上述的任意一種噴砂機(jī)I中，來自用于提供恒定量磨料的設(shè)備10的流通道(磨料傳輸通道12)可以分支為多個(gè)流通道(分支出的流通道121、122)，各個(gè)分支出的流通道121,122與噴嘴20連通。
[0032]在具有上述本發(fā)明的配置的情形下，根據(jù)本發(fā)明的劃線方法和裝置，通過調(diào)整條件可以在沒有遮掩的工件W的表面上精確地形成寬度等于或小于0.5mm并且進(jìn)一步地寬度等于或小于100 μ m的溝槽和分離線，更不用說形成寬度等于或小于Imm的溝槽和分離線。
[0033]因此，這省略了遮掩的需要和移走遮掩材料，而遮掩是通過傳統(tǒng)的噴砂方法劃線所必須的。根據(jù)處理過程的數(shù)量的減少，實(shí)現(xiàn)了處理成本和工作時(shí)間的顯著減少。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的方法的劃線，由于消耗的部分僅是磨料，通過更換或補(bǔ)給消耗的磨料可以持續(xù)的進(jìn)行保持處理精確度的穩(wěn)定處理。與如相關(guān)技術(shù)中描述的機(jī)械劃線不同，根據(jù)本發(fā)明的劃線不會由于更換消耗部分而頻繁中止工作，從而改善了生產(chǎn)率。
[0035]在下述配置中，該配置為在鄰近工件W的表面抽吸并回收工件W上通過噴嘴20在磨料的噴射位置噴射的磨料和切割芯片粉末，可以防止由于剩余磨料和灰塵的存在而導(dǎo)致的處理精確度的變化，并且實(shí)現(xiàn)了在工件W的表面不留下粘附材料的劃線。這可以減少由于剩余的粘附材料而導(dǎo)致的失效。
[0036]使用具有高比重的磨料提高了在噴嘴噴射后磨料的平直度并且允許高精確度的劃線。尤其而言，使用比重等于或大于5的磨料允許形成寬度約等于或小于噴嘴的噴射開口的寬度的2.5倍的溝槽。
[0037]因此，選擇噴嘴20的噴射開口的寬度允許形成甚至是寬度等于或小于100 μ m的溝槽，此寬度是太陽能電池的制造和無需遮掩的電子設(shè)備的制造所必須的。
[0038]在工件W為在太陽能電池的導(dǎo)電層(例如，鑰層)上形成的光電轉(zhuǎn)換層(例如，化合物光電轉(zhuǎn)換層，例如CIGS )并且所述光電轉(zhuǎn)換層的硬度低于所述導(dǎo)電層的硬度的情形下，使用硬度高于所述光電轉(zhuǎn)換層的硬度且低于所述導(dǎo)電層的硬度的磨料(例如，由不銹鋼制成的磨料)允許選擇性地僅移走光電轉(zhuǎn)換層，而無需損害在所述光電轉(zhuǎn)換層之下形成的導(dǎo)電層(下層)。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的噴砂機(jī)I包括噴嘴20。噴嘴20包括限定整流部分23的第一平坦表面24、傾斜表面25、以及第二平坦表面26。盡管此配置包括具有10 μ m到500 μ m狹縫寬度的窄噴射開口 21，這優(yōu)選地允許防止噴嘴20中磨料的阻塞。
[0040]而且，噴砂機(jī)I將來自用于提供恒定量磨料的設(shè)備10的提供流通道分支為多個(gè)流通道，所述多個(gè)流通道為支路121和122。支路121和122各自與噴嘴20連通。而且，均等的分離磨料(由用于提供恒定量磨料的設(shè)備10定量地提供)進(jìn)入多個(gè)流通道，允許精確地定量提供甚至小數(shù)量的磨料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)通過下面結(jié)合附圖對優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述而變得明白，附圖中的相同附圖標(biāo)記指代相同元件，其中:
[0042]圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的用于劃線的噴砂機(jī)的示例性配置的說明圖(直壓型)；
[0043]圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的用于劃線的噴砂機(jī)的示例性配置的圖解圖(抽吸型)；
[0044]圖3A和圖3B是圖示磨料抽吸開口的另一實(shí)施方式的圖解圖:圖3A是俯視圖；以及圖3B是正視圖；
[0045]圖4A至圖4D是噴嘴的附圖:圖4A是俯視圖；圖4B是正視圖；圖4C是沿圖4B中線C-C的剖視圖；以及圖4D是噴嘴的噴射開口的部分的仰視圖；以及
[0046]圖5是圖示磨料的比重與所形成的溝槽的寬度之間相關(guān)關(guān)系的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0047]啼砂機(jī)
[0048]整體配置
[0049]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于劃線的噴砂機(jī)I的示例性配置。
[0050]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的用于劃線的噴砂機(jī)I包括用于提供恒定量的磨料的設(shè)備10和噴嘴20。用于提供恒定量的磨料的設(shè)備10定量地提供磨料和壓縮氣體。噴嘴20至少噴射所述提供的磨料。附圖所示的實(shí)施方式包括處理腔室30、旋風(fēng)分離器40、以及集塵器50。處理腔室30容納噴嘴20。旋風(fēng)分離器40通過磨料回收管32與形成在處理腔室30的料斗31的下端連通。集塵器50抽吸旋風(fēng)分離器40的內(nèi)部。當(dāng)磨料從容納在所述處理腔室30中的噴嘴20噴射出同時(shí)集塵器50抽吸旋風(fēng)分離器40的內(nèi)部時(shí)，噴射出的磨料連同切割芯片粉末等通過磨料回收管32被引入旋風(fēng)分離器40。旋風(fēng)分離器40內(nèi)的風(fēng)力分類法將可重新使用的磨料回收至與旋風(fēng)分離器40的底部連通的磨料回收腔室41內(nèi)，粉碎的磨料和粉塵由集塵器50抽吸并清除。
[0051]代替配置(在該配置中，磨料和切割芯片粉末從形成在處理腔室30的下部的料斗31的下端回收)或與該配置一起，可以設(shè)置磨料抽吸開口 33。磨料抽吸開口 33抽吸并回收通過噴嘴20在磨料的噴射位置附近噴射的磨料和切割芯片粉末，磨料抽吸開口從工件W清除并回收磨料和切割芯片粉末。
[0052]附圖所示的實(shí)施方式抽吸容納工件W的處理腔室30的內(nèi)部并且回收磨料和切割芯片粉末。然而，替代這種配置，例如，如圖3B所示，成對的處理盒34和35可以設(shè)置成垂直相向，同時(shí)在處理盒34和35之間插入可允許工件W移動的間隙。當(dāng)設(shè)置在處理盒34中的噴嘴20噴射磨料時(shí)，可以通過移動處理盒34和35或工件W對工件W進(jìn)行處理。在此情形下，可以通過與處理盒34和35內(nèi)的空間連通的磨料抽吸開口 33’抽吸處理盒34和35的內(nèi)部以回收磨料和切割芯片粉末。包括處理盒的噴砂機(jī)已經(jīng)由此申請(JP2010-36324A)的 申請人:提出申請。
[0053]在設(shè)置處理盒34和35的情形下，可以省略圖1和圖2所示的處理腔室30?；蛘撸梢酝ㄟ^在處理腔室30內(nèi)容納工件W和處理盒34和35進(jìn)行所述處理。
[0054]附圖中的實(shí)施方式舉例說明了噴砂機(jī)的示例性配置，其中可重新使用的磨料由旋風(fēng)分離器40分離并回收以重復(fù)利用。然而，例如，使用一次后的磨料可以丟棄，無需重新使用。在這種情形下，可以省略設(shè)置用于風(fēng)力分離諸如切割芯片粉末之類的粉塵和磨料的旋風(fēng)分離器40和磨料回收腔室41。使用之后的磨料和粉塵可以由集塵器50通過料斗31和磨料抽吸開口 33 —起移走并回收。
[0055]作為提供恒定量磨料的設(shè)備10，只要定量提供磨料和壓縮氣體，可使用已知的各種設(shè)備用于提供恒定量的磨料。然而，在本實(shí)施方式中，與上述JP5183089B2中提出的設(shè)備類似的用于提供恒定量的磨料的盤式設(shè)備10可以用作提供恒定量的磨料的設(shè)備。
[0056]用于提供恒定量的磨料的設(shè)備10包括:用于存儲磨料的磨料箱11、用于將磨料箱11中的磨料輸送至噴嘴20的磨料傳輸通道12、以及用于以每個(gè)恒定量測量磨料并引入至磨料傳輸通道12的旋轉(zhuǎn)盤13。
[0057]旋轉(zhuǎn)盤13設(shè)置在磨料箱11內(nèi)水平可旋轉(zhuǎn)。貫穿旋轉(zhuǎn)盤13的壁厚的測量孔13a以預(yù)定的間隔沿旋轉(zhuǎn)盤13的圓周方向布置。測量孔13a測量通過的磨料。
[0058]這就是說，以均勻容積形成的各個(gè)測量孔13a允許在各個(gè)測量孔13a內(nèi)收集統(tǒng)一數(shù)量的磨料，并且設(shè)定旋轉(zhuǎn)盤13的旋轉(zhuǎn)速度恒定允許各個(gè)測量孔13a收集的磨料以恒定的速度輸送至磨料傳輸通道12，從而從噴嘴20噴射的磨料的數(shù)量可以是恒定的。在此實(shí)施方式中，在大氣壓下每排放IOOOcm3數(shù)量的氣體的磨料體積，在磨料從噴嘴20排出并釋放到空氣之后，可以等于或小于0.25cm3。
[0059]旋轉(zhuǎn)軸14牢固地固定至旋轉(zhuǎn)盤13的中心。旋轉(zhuǎn)軸14通過穿過磨料箱11的頂部平板部分(或可以是底部平板部分)從磨料箱11的外側(cè)插入至磨料箱11的內(nèi)部。旋轉(zhuǎn)軸14通過諸如電馬達(dá)15之類的旋轉(zhuǎn)單元在磨料箱11內(nèi)以預(yù)定速度水平旋轉(zhuǎn)。
[0060]旋轉(zhuǎn)盤13的頂部表面可包括向上凸出的攪拌槳葉(未示出)。所述攪拌槳葉可在旋轉(zhuǎn)盤13旋轉(zhuǎn)期間在旋轉(zhuǎn)盤13的上側(cè)攪拌磨料以提供流動性，以便于磨料可以容易地被引入至上述的測量孔13a。[0061]容納這樣內(nèi)部配置的旋轉(zhuǎn)盤13的磨料箱11包括用于存儲待提供至噴嘴20的磨料的存儲空間。存儲空間內(nèi)部包括磨料傳輸通道12，其中磨料傳輸通道12與下述的噴嘴20連通。磨料傳輸通道12的一端12a處的開口面向測量孔13a的旋轉(zhuǎn)軌跡以便靠近或接觸旋轉(zhuǎn)盤13的一表面(例如，附圖中旋轉(zhuǎn)盤13的下表面)。
[0062]可以在空氣導(dǎo)入通道16的一端16a處設(shè)置開口以便靠近或接觸旋轉(zhuǎn)盤13的另一表面(例如，附圖中旋轉(zhuǎn)盤13的上表面)并且與磨料傳輸通道12的一端12a處的開口相對。鑒于此，上述的旋轉(zhuǎn)盤13插入在磨料傳輸通道12的一端12a處的開口和空氣導(dǎo)入通道16的一端16a處的開口之間。
[0063]上述的空氣導(dǎo)入 通道16包括另一端16b。另一端16b在磨料箱11的比存儲磨料的位置高的位置處開口。通過引入壓縮氣體向磨料箱11的內(nèi)部施加壓力允許通過空氣導(dǎo)入通道16和旋轉(zhuǎn)盤13的測量孔13a將磨料箱11內(nèi)的壓縮氣體引入至磨料傳輸通道12。
[0064]在圖1中，附圖標(biāo)記17表示將磨料引入磨料箱11的磨料提供開口。磨料提供開口 17配置成通過打開和關(guān)閉開關(guān)閥門18將在磨料回收腔室41中回收的磨料引入至磨料箱11中，其中開關(guān)閥門18設(shè)置在磨料提供開口 17處并且與磨料回收腔室41的下端連通。
[0065]參照圖1描述的用于提供恒定量的磨料的設(shè)備10，示出了作為用于提供恒定量磨料的直壓型設(shè)備(所述設(shè)備在加壓的磨料箱11內(nèi)提供磨料和壓縮氣體)的示例性配置。作為替代，用于提供恒定量的磨料的設(shè)備10可以配置成使磨料箱11向大氣開口，并且磨料傳輸通道12與抽吸型的噴砂槍19的混合腔室(未示出)連通，如圖2所示，然后來自壓縮氣體供給源的壓縮氣體從設(shè)置在噴砂槍19的混合腔室內(nèi)的噴嘴(未示出)噴出，從而在磨料傳輸通道12內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓以抽吸旋轉(zhuǎn)盤13的測量孔13a內(nèi)的磨料。在此情形下，將在下面描述的噴嘴20進(jìn)一步連接至抽吸型噴砂槍19的末端。
[0066]為了防止在下面描述的噴嘴20內(nèi)磨料的阻塞并且高精度地進(jìn)行劃線，優(yōu)選地，提供至噴嘴20的磨料的數(shù)量相對較少。
[0067]通過調(diào)整設(shè)置在用于提供恒定量磨料的設(shè)備10的旋轉(zhuǎn)盤13上的測量孔13a的尺寸或旋轉(zhuǎn)盤13的旋轉(zhuǎn)速度調(diào)整磨料的提供量。然而，過分小尺寸的測量孔13a使磨料的進(jìn)入至測量孔13a困難，造成測量不精確。旋轉(zhuǎn)盤13的旋轉(zhuǎn)速度過慢使磨料的提供斷斷續(xù)續(xù)并且造成無規(guī)律提供。因此，在需要定量提供少于能由用于提供恒定量的磨料的設(shè)備10定量提供的最低數(shù)量的磨料時(shí)，如圖1和圖2所示，磨料傳輸通道12可以分支為支路121和122，下面描述的噴嘴20可以設(shè)置在各支路121和122上。
[0068]噴嘴
[0069]將磨料從如此配置的用于提供恒定量的磨料的設(shè)備10引入至配設(shè)有用于噴射的狹縫狀噴射開口 21的噴嘴20。
[0070]噴嘴20的狹縫狀噴射開口 21具有寬度δ。寬度δ可以根據(jù)將通過劃線形成的溝槽或分離線的寬度在?ο μ m到500 μ m的范圍內(nèi)選擇。形成長度L為所選擇的寬度的5倍到5000倍的狹縫狀噴射開口 21。隨后，擠入狹縫狀的壓縮氣體和磨料的混合流體通過噴射開口 21噴射。因而，在無需向工件W附著遮掩材料的情形下，可以進(jìn)行用于形成精細(xì)溝槽的劃線。
[0071]在噴嘴20中形成的用于磨料的流通道包括柱形引流通道22和整流部分23。引流通道22與上述的磨料傳輸通道12連通以便延伸磨料傳輸通道12。整流部分23將來自引流通道22的流體流調(diào)整成上述狹縫形狀。因此，如圖4C所示，在與磨料的移動方向平行并且與噴射開口 21的縱向垂直的噴嘴20的橫截面(沿圖4B中的C-C線的橫截面)中，整流部分23從與引流通道22的寬度相等的寬度逐漸變窄至與噴射開口 21的寬度相等的寬度。
[0072]整流部分23優(yōu)選地形成為由第一平坦表面24、傾斜表面25、以及第二平坦表面26限定的空間，如圖4C所示。第一平坦表面24從引流通道22的開口端與噴射開口 21的縱邊之一連通并且與磨料的流動方向平行。傾斜表面25隨著其從引流通道22的開口端向噴射開口 21延伸而逐漸接近第一平坦表面24。第二平坦表面26是傾斜表面25的延續(xù)部分，并且與第一平坦表面24平行，第一平坦表面24和第二平坦表面26之間的距離δ等于噴射開口 21的寬度δ。更優(yōu)選地，傾斜表面25相對于第一平坦表面24的角度Θ等于或小于 15°。
[0073]即使在整流部分23通過傾斜兩個(gè)表面24、25 (未示出)形成為雙對稱V形的情形下，也可以進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的劃線。然而，與這樣的流通道相比，根據(jù)在噴嘴20中產(chǎn)生磨料阻塞的難度，優(yōu)選地在傾斜表面25和垂直表面24之間形成流通道(僅作為如圖4C中所示的例子)。
[0074]處理備件
[0075]磨料
[0076]在根據(jù)本發(fā)明的劃線中所使用的磨料按如下選擇。根據(jù)使用的噴嘴20的噴射開口 21的寬度δ選擇使用的磨料的顆粒直徑。使用的磨料的中值直徑等于或小于上述噴嘴20的噴射開口 21的寬度δ的二分之一并且磨料的最大顆粒直徑比噴射開口 21的寬度δ小。
[0077]如上所述，噴嘴20的噴射開口 21具有10 μ m到500 μ m的極小寬度δ。因此，當(dāng)磨料引入噴嘴20時(shí)，在噴嘴20的內(nèi)部容易發(fā)生阻塞。因此，優(yōu)選地，精密篩選待使用的磨料并且使顆粒直徑均勻。
[0078]對待使用的磨料的材料不作特別限定。然而，優(yōu)選地，材料具有等于或高于工件W的硬度。在硬度比待處理的層高的層(下層)形成在所述待處理的層之下的情形(類似于工件為上述太陽能電池中的光電轉(zhuǎn)換層的情形)下，優(yōu)選使用比待處理層的硬度高并且比下層的硬度低的磨料。這是因?yàn)榭梢詼p少對下層的損害并且可以僅對待劃線的層進(jìn)行選擇性處理。
[0079]優(yōu)選使用具有高比重的磨料，因?yàn)榫哂懈弑戎氐哪チ显趪娮?0噴射之后在平直度方面表現(xiàn)優(yōu)異，并且形成的溝槽的寬度可與噴射開口 21的寬度δ相似。更優(yōu)選地，使用具有比重等于或大于5的磨料。
[0080]噴射距離
[0081]在磨料噴射中，上述噴嘴20的噴射開口 21和工件W的待處理表面之間的距離(噴射距離)大約在0.1mm到3.0mm的范圍內(nèi)。
[0082]因而，以較短的噴射距離噴射磨料。這允許來自噴嘴20的噴射開口 21的磨料和壓縮氣體在磨料大范圍擴(kuò)散之前在無需附著遮掩材料的條件下通過與工件W碰撞以高精確度地形成精細(xì)溝槽。
[0083]磨料的噴射數(shù)量
[0084]關(guān)于待從噴嘴20噴射的磨料的噴射數(shù)量，當(dāng)噴射的壓縮氣體內(nèi)包含的磨料比重或體積百分比增加時(shí)，切割能力得到改善并且可加工性得以增強(qiáng)。然而，在噴射具有高濃度或高體積百分比的磨料的情形下，在噴嘴20中容易發(fā)生磨料阻塞，并且在磨料的比重增加時(shí)，難以形成細(xì)寬度的溝槽。因此，磨料從用于提供恒定量的磨料的設(shè)備10提供至噴嘴20，這樣來自各個(gè)噴嘴20的磨料的噴射數(shù)量為在噴射壓強(qiáng)為0.2MPa到0.6MPa范圍的情形下相對于1000cm3的排出氣體數(shù)量磨料體積等于或小于0.25cm3。[0085]實(shí)施例
[0086]下面描述了通過根據(jù)本發(fā)明的劃線方法的處理的例子。
[0087]實(shí)施例1:對玻璃襯底進(jìn)行劃線
[0088]具有寬度為40 μ m和長度為7mm的狹縫狀噴射開口的噴嘴設(shè)置成與未遮掩的玻璃襯底(新莫氏硬度為6.5 (此后，所有的硬度均用“新莫氏硬度”進(jìn)行表示))的表面相距0.3mm的噴射距離。執(zhí)行所述處理，同時(shí)磨料(WA#3000:硬度為12且中值直徑為4 μ m)以
0.6g/min的噴射數(shù)量和0.5MPa的噴射壓強(qiáng)噴射，同時(shí)將噴嘴沿噴射開口的縱向以3m/min的移動速度移動。相對于排放氣體數(shù)量的磨料體積如上所述。
[0089]作為通過上述方法劃線的結(jié)果，通過在沒有遮掩的玻璃襯底上直接噴射磨料精確地形成了寬度為80 μ m且深度為10 μ m的溝槽。
[0090]實(shí)施例2:對太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換膜進(jìn)行劃線
[0091]在制造銅銦鎵硒(CIGS)化合物薄膜太陽能電池的過程中，采用根據(jù)本發(fā)明的方法對在玻璃襯底的表面上形成的鑰導(dǎo)電層(硬度為5.5)上形成的光電轉(zhuǎn)換層(CIGS膜:硬度大約為1.2至3)進(jìn)行劃線，從而形成溝槽。
[0092]使用具有寬度為40 μ m和長度為7mm的狹縫狀噴射開口的噴嘴并且以0.4MPa的噴射壓強(qiáng)、0.3mm的噴射距離以及3m/min的移動速度噴射磨料。相對于排放氣體數(shù)量的磨料體積如所述。
[0093]在上述的條件下，使用不銹鋼丸、玻璃珠、鋯珠、白剛玉(WA)進(jìn)行劃線，作為待噴射的磨料，所有這些材料具有20 μ m的中值直徑。其結(jié)果在表1中列出。
[0094]根據(jù)實(shí)施例2的測試
[0095]表1
[0096]太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換膜上的劃線測試
[0097]
【權(quán)利要求】
1.一種通過噴砂劃線的方法，包括: 使用包括噴嘴的噴砂機(jī)和磨料，所述噴嘴具有寬度為?ο μ m到500 μ m且長度為該寬度5倍到5000倍的狹縫狀噴射開口 ；所述磨料的中值直徑等于或小于所述噴嘴的噴射開口的寬度的二分之一，所述磨料的最大粒子直徑小于所述噴射開口的寬度；以及 以0.1mm到3.0mm的噴射距離向沒有遮掩的工件的表面噴射所述磨料和壓縮氣體，以便所述磨料的噴射數(shù)量在噴射壓強(qiáng)為0.2Mpa到0.6Mpa的范圍內(nèi)相對于1000cm3排放氣體數(shù)量等于或小于0.25cm3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過噴砂劃線的方法，其中， 在所述磨料的噴射位置鄰近所述工件的表面抽吸并回收所述工件上的磨料和切割芯片粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過噴砂劃線的方法，其中， 所述磨料具有等于或大于5的比重。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過噴砂劃線的方法，其中， 所述工件為在太陽能電池的導(dǎo)電層上形成的光電轉(zhuǎn)換層，所述光電轉(zhuǎn)換層的硬度低于所述導(dǎo)電層的硬度；以及 所述磨料的硬度高于所述光電轉(zhuǎn)換層的硬度，并且低于所述導(dǎo)電層的硬度。
5.—種噴砂機(jī),包括: 噴嘴，所述噴嘴具有寬 度為10 μ m至500 μ m且長度為該寬度5倍到5000倍的狹縫狀噴射開口 ；以及 用于提供恒定量磨料的設(shè)備，其中將所述磨料連同壓縮氣體定量地提供至所述噴嘴，以便所述磨料的噴射數(shù)量在噴射壓強(qiáng)為0.2Mpa到0.6Mpa的范圍內(nèi)相對于1000cm3排放氣體數(shù)量等于或小于0.25cm3。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴砂機(jī)，還包括: 流通道，該流通道包括引流通道和整流部分，所述引流通道將壓縮氣體和磨料的混合流體引入至所述噴嘴，所述整流部分將通過所述引流通道引入的所述混合流體整流成狹縫狀的流并且將所述混合流體引入所述噴射開口，其中， 所述整流部分形成為由第一平坦表面、傾斜表面、以及橫截面與所述磨料的移動方向平行且與所述噴射開口的縱向垂直的第二平坦表面限定的空間，所述第一平坦表面與所述磨料的移動方向平行，所述傾斜表面隨著該傾斜表面從所述引流通道向所述噴射開口延伸而逐漸傾斜同時(shí)靠近所述第一平坦表面，所述第二平坦表面是所述傾斜表面的延續(xù)部分，并且以一定的距離與所述第一平坦表面平行，所述距離等于所述噴射開口的寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴砂機(jī)，其中， 來自所述用于提供恒定量的磨料的設(shè)備的流通道分支為多個(gè)流通道，所述分支出的流通道中的每一個(gè)與所述噴嘴連通。
【文檔編號】B24C1/00GK103659612SQ201310382121
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月30日
【發(fā)明者】間瀨惠二, 日當(dāng)正人 申請人:株式會社不二制作所