CN108802983B - 微型双平行反射面的光学器件结构及加工方法 - Google Patents

微型双平行反射面的光学器件结构及加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微型双平行反射面的光学器件结构及加工方法，所述光学器件结构包括玻璃本体，所述玻璃本体具有两个相平行的斜面，玻璃本体的两个斜面上设有反射膜，玻璃本体的光线进出口的两个面上以及反射膜的外表面上设有抗反射膜。本发明将抗反射膜设置在玻璃光线进出口的两个面上，可以起到减少光从其他介质进出玻璃的反射损失的作用，同时将抗反射膜设置在反射膜的外表面，起到保护反射膜的作用，不仅可以隔离反射膜和其他介质，防止反射膜腐蚀脱落等，而且简化了镀膜工艺和流程。

Description

微型双平行反射面的光学器件结构及加工方法
技术领域
本发明涉及一种反射器件结构，尤其是一种微型双平行反射面的光学器件结构及加工方法，属于光学器件领域。
背景技术
双面玻璃反射器件用于平行移动光线的路径，延长光传输路径等。
现在的器件多采用精密研磨工艺形成单个的玻璃本体器件，再镀膜而成，速度慢，成本高。
在现有的产品当中，金属保护膜和增透膜(防反膜)使用不同的材料制成，且需要分次镀膜。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种微型双平行反射面的光学器件结构，该光学器件结构将抗反射膜设置在玻璃光线进出口的两个面上，可以起到减少光从其他介质进出玻璃的反射损失的作用，同时将抗反射膜设置在反射膜的外表面，起到保护反射膜的作用，简化了镀膜工艺和流程。
本发明的另一目的在于提供一种基于上述光学器件结构的加工方法，该方法使用晶圆后道工艺实现晶圆级微型双平行反射面的光学器件结构加工，可以实现微米级的尺寸精度精度和纳米级的表面粗糙度。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种微型双平行反射面的光学器件结构，包括玻璃本体，所述玻璃本体具有两个相平行的斜面，玻璃本体的两个斜面上设有反射膜，玻璃本体的光线进出口的两个面上以及反射膜的外表面上设有抗反射膜。
进一步的，所述反射膜为金属膜。
进一步的，所述反射膜采用金属蒸镀或溅镀的方式进行镀制。
本发明的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种上述光学器件结构的加工方法，所述方法包括：
清洗并以晶圆固定方式固定玻璃材料；
对玻璃材料的第一面进行切割、抛光；
在玻璃材料的第一面镀上反射膜；
翻转玻璃材料的切割面，重新以晶圆固定方式固定玻璃材料；
对玻璃材料的第二面进行切割、抛光；
在玻璃材料的第二面镀上反射膜；
对玻璃材料的第二面进行磨削、抛光，直至第一设定厚度，实现光线进出口；
清洁玻璃材料，在玻璃材料的第二面磨出的表面上镀上抗反射膜，作为光线进出通道；同时，也对玻璃材料第二面镀上的反射膜外表面涂覆抗反射膜；
翻转并固定玻璃材料，将玻璃材料的第一面露出；
对玻璃材料的第一面进行磨削、抛光，直至第二设定厚度，实现光线进出口，形成完整的双平行反射面；
清洁玻璃材料，在玻璃材料的第一面磨出的表面上镀上抗反射膜，作为光线进出通道；同时，也对玻璃材料第一面镀上的反射膜外表面涂覆抗反射膜；
将做好反射面、抗反射膜的长条形器件进行划片切割，实现单颗微型双平行反射面的光学器件结构。
进一步的，所述以晶圆固定方式固定玻璃材料采用划片机上晶圆固定方式实现。
进一步的，所述对玻璃材料的第一面进行切割、抛光后，保留0.01mm厚度以上的玻璃材料未切割，所述第二设定厚度为第一面未切割玻璃的厚度加上0.01mm。
进一步的，所述对玻璃材料的第二面进行切割、抛光后，保留0.01mm厚度以上的玻璃材料未切割，所述第一设定厚度为第二面未切割玻璃的厚度加上0.01mm。
进一步的，对玻璃材料的第二面进行磨削、抛光，以及对玻璃材料的第一面进行磨削、抛光，采用晶圆后道的背面研磨设备实现。
进一步的，所述将做好反射面、抗反射膜的长条形器件进行划片切割，采用后道划片机设备实现。
进一步的，所述翻转并固定玻璃材料中的固定玻璃材料通过胶带实现。
本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
1、本发明将抗反射膜设置在玻璃光线进出口的两个面上，可以起到减少光从其他介质进出玻璃的反射损失的作用，同时将抗反射膜设置在反射膜的外表面，起到保护反射膜的作用，不仅可以隔离反射膜和其他介质，防止反射膜腐蚀脱落等，而且简化了镀膜工艺和流程。
2、本发明使用晶圆后道工艺实现晶圆级微型双平行反射面的光学器件结构加工，可以实现微米级的尺寸精度精度和纳米级的表面粗糙度，由于使用晶圆级精工工艺，可以一次性处理上千个器件，极大提升了工艺吞吐量，有助于降低加工成本。
3、本发明使用晶圆加工的后道设备，无需开发新的设备；使用晶圆镀膜工艺，简化单颗光学器件镀膜的固定和取放复杂度；使用非切穿和磨削工艺，简化了玻璃固定方式肯难度；使用背面研磨工艺，一次性实现反射面的成型和多余反射膜的去除。
附图说明
图1为本发明实施例的微型双平行反射面的光学器件结构示意图。
图2为图1中A处的放大图。
图3为本发明实施例的微型双平行反射面的光学器件结构光路传输原理图。
图4a为本发明实施例的加工方法中使用的切割刃示意图。
图4b为本发明实施例的加工方法中使用的抛光刃示意图。
图4c为本发明实施例的加工方法中准备的玻璃材料示意图。
图4d为本发明实施例的加工方法中以晶圆固定方式固定玻璃材料的示意图
图4e为本发明实施例的加工方法中对玻璃材料的第一面进行切割、抛光的示意图。
图4f为本发明实施例的加工方法中在玻璃材料的第一面镀上反射膜的示意图。
图4g为本发明实施例的翻转玻璃材料的切割面的示意图。
图4h为本发明实施例的加工方法中对玻璃材料的第二面进行切割、抛光的示意图。
图4i为本发明实施例的加工方法中在玻璃材料的第二面镀上反射膜的示意图。
图4j为本发明实施例的加工方法中对玻璃材料的第二面进行磨削、抛光的示意图。
图4k为本发明实施例的加工方法中翻转并固定玻璃材料的示意图。
图4l为本发明实施例的加工方法中对玻璃材料的第一面进行磨削、抛光的示意图。
图4m为本发明实施例的加工方法中将做好反射面、抗反射膜的器件进行划片切割的示意图。
其中，1-玻璃本体，2-反射膜，3-抗反射膜。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例：
如图1和图2所示，本实施例提供了一种微型双平行反射面的光学器件结构，该光学器件结构包括玻璃本体1，玻璃本体1具有两个相平行的斜面，玻璃本体1的两个斜面上设有反射膜2，玻璃本体1的光线进出口的两个面上以及反射膜2的外表面上设有抗反射膜3。
所述玻璃本体1的上、下表面作为光线进出口，从图3中可以看到，箭头方向是光线的传输方向，本实施例的光线从玻璃本体1的上表面进入，利用左边斜面上的反射膜2进行反射，在玻璃本体1的上表面传输到右边斜面，利用右边斜面的反射膜2进行反射，再从玻璃本体1的下表面输出，以平行移动光线的路径。
所述反射膜2为金属膜，其可以采用金属蒸镀或溅镀的方式进行镀制，起到反射光线的作用。
所述抗反射膜3又称防反射膜，其在玻璃本体1光线进出口的两个面上，可以起到减少光从其他介质进出玻璃本体1的反射损失的作用；同时抗反射膜3也涂覆在反射膜2的外表面，起到保护反射膜2的作用，隔离反射膜2和其他介质，防止反射膜2腐蚀脱落等。
本实施例还提供了一种上述光学器件结构的加工方法，包括以下步骤：
1)反射面磨削工具准备，包括切割刃和抛光刃两种，其中切割刃如图4a所示，抛光刃如图4b所示。
2)玻璃材料准备，包括清洗、固定等，其中玻璃材料的固定采用划片机上晶圆固定方式实现，准备的玻璃材料如图4c所示，以晶圆固定方式固定玻璃材料如图4d所示。
3)如图4e所示，对玻璃材料的第一面进行切割、抛光，在此工艺中，未将玻璃材料切穿，保留0.01mm厚度以上的玻璃材料未切割。
4)如图4f所示，在玻璃材料的第一面镀上反射膜，本实施例金属蒸镀或溅镀的方式进行镀制，金属材料可以为银、铝等。
5)如图4g所示，翻转玻璃材料的切割面，重新采用划片机上晶圆固定方式固定玻璃材料。
6)如图4h所示，对玻璃材料的第二面进行切割、抛光，在此工艺中，未将玻璃材料切穿，保留0.01mm厚度以上的玻璃材料未切割。
7)如图4i所示，在玻璃材料的第二面镀上反射膜，本实施例采用金属蒸镀或溅镀的方式进行镀制，金属材料可以为银、铝等。
8)如图4j所示，对玻璃材料的第二面进行磨削、抛光，直至第一设定厚度，通常第一设定厚度为第二面未切割玻璃的厚度加上0.01mm，通过磨削实现新鲜的光线进出口，该工艺采用晶圆后道的背面研磨设备实现。
9)清洁玻璃材料，在玻璃材料的第二面磨出的新鲜表面上镀上抗反射膜，作为光线进出通道；同时，也对玻璃材料第二面镀上的反射膜外表面涂覆抗反射膜，作为保护层使用。
10)如图4k所示，翻转并固定玻璃材料，将玻璃材料的第一面露出，本实施例的固定可以通过胶带实现，此胶带在高温或者UV照射后可以脱黏。
11)如图4l所示，对玻璃材料的第一面进行磨削、抛光，直至第二设定厚度，通常第二设定厚度为第一面未切割玻璃的厚度加上0.01mm，实现光线进出口，形成完整的双平行反射面。
12)清洁玻璃材料，在玻璃材料的第一面磨出的新鲜表面上镀上抗反射膜，作为光线进出通道；同时，也对玻璃材料第一面镀上的反射膜外表面涂覆抗反射膜，作为保护层使用。
13)如图4m所示，将做好反射面、抗反射膜的长条形器件进行划片切割，该切割采用后道划片机设备实现，实现单颗微型双平行反射面的光学器件结构。
综上所述，本发明将抗反射膜设置在在玻璃光线进出口的两个面上，可以起到减少光从其他介质进出玻璃的反射损失的作用，同时将抗反射膜设置在反射膜的外表面，起到保护反射膜的作用，不仅可以隔离反射膜和其他介质，防止反射膜腐蚀脱落等，而且简化了镀膜工艺和流程；此外，使用晶圆后道工艺实现晶圆级微型双平行反射面的光学器件结构加工，可以实现微米级的尺寸精度精度和纳米级的表面粗糙度，由于使用晶圆级精工工艺，可以一次性处理上千个器件，极大提升了工艺吞吐量，有助于降低加工成本。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本发明专利的说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明专利的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明专利的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种微型双平行反射面的光学器件结构的加工方法，所述光学器件结构包括玻璃本体，所述玻璃本体具有两个相平行的斜面，玻璃本体的两个斜面上设有反射膜，玻璃本体的光线进出口的两个面上以及反射膜的外表面上设有抗反射膜，其特征在于：所述方法包括：
清洗并以晶圆固定方式固定玻璃材料；
对玻璃材料的第一面进行切割、抛光；
在玻璃材料的第一面镀上反射膜；
翻转玻璃材料的切割面，重新以晶圆固定方式固定玻璃材料；
对玻璃材料的第二面进行切割、抛光；
在玻璃材料的第二面镀上反射膜；
对玻璃材料的第二面进行磨削、抛光，直至第一设定厚度，实现光线进出口；
清洁玻璃材料，在玻璃材料的第二面磨出的表面上镀上抗反射膜，作为光线进出通道；同时，也对玻璃材料第二面镀上的反射膜外表面涂覆抗反射膜；
翻转并固定玻璃材料，将玻璃材料的第一面露出；
对玻璃材料的第一面进行磨削、抛光，直至第二设定厚度，实现光线进出口，形成完整的双平行反射面；
清洁玻璃材料，在玻璃材料的第一面磨出的表面上镀上抗反射膜，作为光线进出通道；同时，也对玻璃材料第一面镀上的反射膜外表面涂覆抗反射膜；
将做好反射面、抗反射膜的长条形器件进行划片切割，实现单颗微型双平行反射面的光学器件结构。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述以晶圆固定方式固定玻璃材料采用划片机上晶圆固定方式实现。
3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述对玻璃材料的第一面进行切割、抛光后，保留0.01mm厚度以上的玻璃材料未切割，所述第二设定厚度为第一面未切割玻璃加上0.01mm。
4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述对玻璃材料的第二面进行切割、抛光后，保留0.01mm厚度以上的玻璃材料未切割，所述第一设定厚度为第二面未切割玻璃加上0.01mm。
5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：对玻璃材料的第二面进行磨削、抛光，以及对玻璃材料的第一面进行磨削、抛光，采用晶圆后道的背面研磨设备实现。
6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述将做好反射面、抗反射膜的长条形器件进行划片切割，采用后道划片机设备实现。
7.根据权利要求1-6任一项所述的加工方法，其特征在于：所述翻转并固定玻璃材料中的固定玻璃材料通过胶带实现。
8.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于：所述反射膜为金属膜。
9.根据权利要求8所述的加工方法，其特征在于：所述反射膜采用金属蒸镀或溅镀的方式进行镀制。
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