JP2008036736A - 光学基板 - Google Patents

Abstract

【課題】強度を向上させることができる光学基板を提供する。
【解決手段】水晶基板１１は、主面１１ａと側面１１ｂとを有して構成される。水晶基板１１の４つのコーナーには、水晶基板１１の強度を向上させるためのコーナー面取り部１２が形成されている。水晶基板１１における稜線部には、上記と同様に、強度を向上させるための稜線面取り部１３が形成されている。また、水晶基板１１の側面１１ｂ、コーナー面取り部１２、稜線面取り部１３は、水晶基板１１を切断加工及び研削加工した際に発生したマイクロクラックを除去するためのラップ研磨が施されている。ラップ研磨に用いられる砥石の粒度は、♯３０００である。なお、主面１１ａは、ポリッシュ研磨によって鏡面に仕上げられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学基板に関し、特に、研磨加工が施された光学基板に関する。

上記した光学基板は、例えば水晶基板であり、固体撮像素子を保護するカバーなどとして用いられる。水晶基板は、水晶原石から切断され、更に寸法を得るために研削加工される。この切断加工や研削加工の際、水晶基板の加工面が比較的荒くなり、マイクロクラックなどが発生する場合がある。マイクロクラックが発生することによって粉塵が発生したり欠けたりすることがあり、水晶基板をカバーとして用いた際に、この粉塵や欠けた部分が固体撮像素子に接触することによって、固体撮像素子に悪影響を及ぼすという問題があった。

また、固体撮像素子をパッケージと水晶基板とによって封止する際、マイクロクラックの発生により、水晶基板が封止する力に耐えられずに破損するという問題がある。加えて、水晶基板の稜線部が角になっていることにより水晶基板の強度が比較的に弱く、封止する際に水晶基板が破損するという問題がある。なお、水晶基板の主面は、ポリッシュ研磨などにより仕上げられる。

そこで、水晶基板の側面（端面）に、例えば特許文献１に記載のように、稜線部に面取り加工を施した後、面取り部を含む側面を円弧状（曲面形状）に研磨加工することにより、マイクロクラックが除去され円弧状に研磨加工された水晶基板が完成する。

特開２００４−１４８４６０号公報

しかしながら、水晶基板の側面を円弧状に研磨加工するために、特殊な治具（専用の治具）を用いて加工制御しなければならず、円弧状に研磨加工することが難しいという問題があった。更に、円弧状に研磨加工した際に、面取り量や研磨量のバラツキによって、マイクロクラックが除去されずに残る場合がある。その結果、水晶基板の強度が低下するという問題があった。

本発明は、強度を向上させることができる光学基板を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る光学基板は、矩形の平板状の光学基板における側面に、マイクロクラックを除去することが可能な研磨加工が施されていることを特徴とする。

この構成によれば、矩形の平板状の光学基板における側面を平面状に研磨加工されているので、側面を円弧状に研磨加工することと比較して、特殊な治具（専用の治具）を用いて加工制御することなく、比較的容易に研磨加工された光学基板を得ることができる。更に、研磨加工によって光学基板の側面に発生しているマイクロクラックが除去されているので、マイクロクラックに起因して欠けた光学基板の一部が、光学基板の周囲に悪影響を及ぼすことを抑えることができる。加えて、マイクロクラックに起因して、光学基板の強度が低下することを抑えることができる。

本発明に係る光学基板では、前記光学基板の稜線部に、マイクロクラックを除去することが可能な研磨加工によって稜線面取り部が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、稜線部にマイクロクラックが除去された稜線面取り部が形成されているので、稜線部に面取り加工がされていない光学基板と比較して、光学基板の強度を向上させることができる。更に、マイクロクラックが除去されているので、マイクロクラックに起因して光学基板の強度が低下することを抑えることが可能となり、光学基板に外部からの力（例えば、封止力）が加わったとしても、外部からの力に耐えることができる。加えて、マイクロクラックに起因して欠けた光学基板の一部が、光学基板の周囲に悪影響を及ぼすことを抑えることができる。

本発明に係る光学基板では、前記光学基板のコーナーに、マイクロクラックを除去することが可能な研磨加工によってコーナー面取り部が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、光学基板のコーナーにマイクロクラックが除去されたコーナー面取り部が形成されているので、コーナーに面取り加工がされていない光学基板と比較して、光学基板の強度を向上させることができる。更に、マイクロクラックが除去されているので、マイクロクラックに起因して光学基板の強度が低下することを抑えることが可能となり、光学基板に外部からの力（例えば、封止力）が加わったとしても、外部からの力に耐えることができる。加えて、マイクロクラックに起因して欠けた光学基板の一部が、光学基板の周囲に悪影響を及ぼすことを抑えることができる。

本発明に係る光学基板では、前記光学基板における前記側面、前記稜線面取り部、前記コーナー面取り部が、♯３０００の粒度を有する砥石を用いて研磨加工されていることを特徴とする。

この構成によれば、光学基板の側面、稜線面取り部、コーナー面取り部が♯３０００の粒度の砥石で研磨加工されているので、研磨加工を行う前に、光学基板の側面にマイクロクラックが存在していたとしても、マイクロクラックを除去することができる。加えて、♯３０００の粒度の砥石を用いることで、研磨加工を行った際、新たなマイクロクラックを発生させることが抑えられる。これにより、マイクロクラックに起因して、光学基板の強度が低下することを抑えることができる。

以下、本発明を具体化した実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、光学基板としての水晶基板の構造を模式的に示す斜視図である。図２は、図１における水晶基板をＡ方向から見た状態を模式的に示す側面図である。以下、水晶基板の構造を、図１及び図２を参照しながら説明する。

図１及び図２に示すように、水晶基板（ウエハ）１１は、例えば、パッケージの中に収納された固体撮像素子（いずれも図示せず）を封止するためのカバーとして用いられる。水晶基板１１は、矩形の平板状（略立方体）であり、主面１１ａにおける平面サイズが、例えば、３２ｍｍ×２２ｍｍである。また、水晶基板１１の厚みＨは、例えば、０．７ｍｍである。

水晶基板１１は、主面１１ａと側面１１ｂとを有して構成される。主面１１ａは、光が透過する面である。水晶基板１１における４つのコーナーには、水晶基板１１の強度を向上させるための側面１１ｂの一部であるコーナー面取り部１２が形成されている。コーナー面取り部１２は、例えば、Ｃ面（４５°の斜面）である。コーナー面取り部１２の面取り寸法は、例えば、１個所がＣ１．５ｍｍであり、残りの３箇所がＣ０．５ｍｍである。このように、１箇所の面取り量を、それ以外の３箇所の面取り量より大きくすることによって、水晶基板１１に方向付けを行うことができるので、後工程等において水晶基板１１の光学的方向を認識及び判定することが可能となる。

水晶基板１１の稜線部は、水晶基板１１の強度を向上させるための面取り加工が施されている。なお、面取り加工が施された部分を、稜線面取り部１３とする。稜線面取り部１３は、例えば、コーナー面取り部１２と同様にＣ面（４５°の斜面）である。稜線面取り部１３の面取り寸法は、例えば、Ｃ０．２ｍｍである。

また、水晶基板１１の側面１１ｂ、コーナー面取り部１２、稜線面取り部１３には、水晶基板１１を切断加工及び研削加工した際に発生したマイクロクラックを除去するための研磨加工としてのラップ研磨が施されている。ラップ研磨に用いられる砥石の粒度は、♯３０００である。つまり、側面１１ｂ、コーナー面取り部１２、稜線面取り部１３が、♯３０００の粒度の砥石で研磨された研磨面に仕上げられている。また、主面１１ａは、ポリッシュ研磨によって鏡面に仕上げられている。

以下、水晶基板１１の製造方法、特に、水晶基板１１の面取り加工方法の一実施形態を簡単に説明する。

水晶基板１１の製造方法は、まず、水晶基板１１の基である水晶原石のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を明確にするためのランバード加工（表面研削加工）を行う。ランバード加工に用いる砥石の粒度は、例えば、♯８０である。また、ランバード加工によって形成されたブロックを、水晶ブロックという。なお、このランバード加工によって、水晶ブロックの研削面にマイクロクラックが発生している場合がある。

そのあと、所望の特性の水晶基板１１を得るために、例えばワイヤーソー切断加工装置などを用いて、水晶ブロックを所望の角度に切断する。この切断された広域面が、水晶基板１１における主面１１ａとなる。次に、水晶基板１１の側面１１ｂを平らにするために、例えば、ロータリー平面研削盤を用いて研削する。このときに用いる砥石の粒度は、例えば、♯２７０である。なお、この研削加工によって、水晶基板１１の側面１１ｂに、マイクロクラックが発生している場合がある。

次に、水晶基板１１の側面１１ｂに、例えばラップ研磨装置を用いてラップ研磨を施す。ラップ研磨装置の砥石の粒度は、♯３０００である。詳しくは、切断加工や研削加工などによって、水晶基板１１の側面１１ｂに発生したマイクロクラックを除去することができるとともに、ラップ研磨した際に、新たなマイクロクラックが発生しないことが、砥石の粒度を選定する条件となる。加えて、マイクロクラックを除去するためのラップ研磨の加工スピードが速いことが望ましい。♯３０００の粒度の砥石を用いてラップ研磨された研磨面（側面１１ｂ）の表面粗さは、例えば、Ｒａ（中心線平均粗さ）で０．１μｍ〜０．２μｍである。以上により、水晶基板１１における側面１１ｂの４面が、♯３０００の粒度の砥石で研磨された研磨面に仕上げられる。

そのあと、水晶基板１１の強度を高めるために、水晶基板１１のコーナー（四隅）にコーナー面取り加工を行う。コーナー面取り加工を行う方法として、例えば、ラップ研磨装置が用いられる。また、このラップ研磨装置に用いられる砥石の粒度は、♯３０００である。コーナー面取り加工によって形成されたコーナー面取り部１２は、例えば、４５°のＣ面である。コーナー面取り部１２の寸法は、上記したように、例えば、四隅のうち１箇所がＣ１．５ｍｍで、残りの３箇所がＣ０．５ｍｍである。また、コーナー面取り部１２の表面粗さは、例えば、Ｒａ（中心線平均粗さ）で０．１μｍ〜０．２μｍである。

次に、水晶基板１１の稜線部の総てに面取り加工を施して稜線面取り部１３を形成する。稜線部の面取り加工を行う方法として、例えば、ラップ研磨装置が用いられる。このラップ研磨装置に用いられる砥石の粒度は、♯３０００である。このような砥石を用いて稜線部に面取り加工を施すことにより、マイクロクラックが除去された稜線面取り部１３を形成することができる。稜線面取り部１３の面取り量は、上記したように、例えばＣ０．２ｍｍである。また、稜線面取り部１３の表面粗さは、例えば、Ｒａ（中心線平均粗さ）で０．１μｍ〜０．２μｍである。

以上により、水晶基板１１における側面１１ｂ、コーナー面取り部１２、稜線面取り部１３が、♯３０００の粒度の砥石でラップ研磨された研磨面として仕上げられる。また、水晶基板１１は、水晶基板１１における主面１１ａにポリッシュ研磨が施され、鏡面に仕上げられることで完成する。

図３は、水晶基板のコーナー（四隅）に形成するコーナー面取り部の大きさと水晶基板を割るのに必要な力との関係を示すグラフである。以下、コーナー面取り部の大きさと水晶基板を割るのに必要な力との関係を、図３を参照しながら説明する。

図３に示すように、横軸は水晶基板１１における加工条件の種類（ＮＯ．１〜ＮＯ．９）を示し、縦軸は水晶基板１１を割るために必要な力（Ｎ）を示す。また、図３に示す実線Ａは、水晶基板１１のコーナー面取り部１２の面取り量がＣ１．０ｍｍ±０．５ｍｍの場合を示す。また、実線Ｂは、コーナー面取り部１２の面取り量がＣ０．５ｍｍ以下の場合を示す。

水晶基板１１を割るために必要な力を測定する方法として、例えば、図示しないプッシュプルゲージを使用する。プッシュプルゲージの先端には、水晶基板１１と接触することが可能な押し部が取り付けられている。この押し部を用いて水晶基板１１のエッジを押し、エッジが割れた瞬間にエッジに加わっている力を測定する。この力が、図３に示す、水晶基板１１を割るのに必要な力となる。

実線Ａに示すように、水晶基板１１にＣ１．０ｍｍ±０．５ｍｍのコーナー面取り部を形成した場合、９種類の加工条件で形成された水晶基板１１を割るのに平均９Ｎの力を要する。一方、実線Ｂに示すように、水晶基板１１にＣ０．５ｍｍ以下のコーナー面取り部を形成した場合、水晶基板１１を割るのに平均６Ｎの力を要する。

以上のことから、水晶基板１１のコーナーに形成するコーナー面取り部１２の面取り量を大きくすることによって、水晶基板１１の強度が向上することがわかる。本実施形態では、水晶基板１１にＣ１．０ｍｍ±０．５ｍｍの上限であるＣ１．５ｍｍ及び下限であるＣ０．５ｍｍのコーナー面取り加工を行っている。

以上詳述したように、本実施形態の水晶基板１１によれば、以下に示す効果が得られる。

（１）本実施形態の水晶基板１１によれば、矩形の平板状である水晶基板１１の側面１１ｂを平面状にラップ研磨するとともに、ラップ研磨によって稜線部にＣ面の稜線面取り部１３を形成するので、側面を円弧状（曲面形状）にラップ研磨することと比較して、特殊な治具（専用の治具）を用いて加工制御することなく、比較的容易にラップ研磨を行うことができる。これにより、水晶基板１１全体の強度が向上された水晶基板１１を提供することができる。

（２）本実施形態の水晶基板１１によれば、水晶基板１１の側面１１ｂ、コーナー面取り部１２、稜線面取り部１３に、♯３０００の粒度の砥石を用いてラップ研磨が施されているので、ラップ研磨を施す前に、水晶基板１１にマイクロクラックが発生していたとしても、マイクロクラックを除去することができるとともに、ラップ研磨を行った際に、新たなマイクロクラックを発生させることを抑えることができる。よって、マイクロクラックに起因して水晶基板１１の強度が低下することを抑えることができ、水晶基板１１全体の強度を向上させることができる。その結果、例えば、封止する力（応力）に対して耐え得ることが可能な水晶基板１１を提供することができる。また、引き続く処理工程に搬送する際、水晶基板１１に多少の衝撃が加わったとしても、欠けや割れといった不良が発生することを抑えることができ、取扱いの際の安全性を高くすることができる。また更に、マイクロクラックに起因して欠けた水晶基板１１の一部が、水晶基板１１の周囲に悪影響を及ぼすことを抑えることができる。

（３）本実施形態の水晶基板１１によれば、コーナーにコーナー面取り部１２が形成されているとともに、稜線部に稜線面取り部１３が形成されているので、コーナー面取り部や稜線面取り部が形成されていない水晶基板と比較して、水晶基板１１の強度を向上させることができる。

なお、本実施形態は上記に限定されず、以下のような形態で実施することもできる。

（変形例１）上記したように、粒度が♯３０００の砥石によってラップ研磨された水晶基板１１の側面１１ｂ、コーナー面取り部１２、稜線面取り部１３を有する水晶基板１１に限定されず、例えば、切断加工や研削加工した際に水晶基板１１の側面１１ｂに発生したマイクロクラックを除去することができるとともに、ラップ研磨を行った際、新たなマイクロクラックの発生が抑えられる砥石の粒度でラップ研磨された水晶基板１１であってもよい。

（変形例２）上記したように、水晶基板１１のコーナー面取り部１２に稜線面取り加工を施していることに代えて、稜線面取り加工を行わずコーナー面取り部１２のみで完成させるようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る水晶基板の構造を模式的に示す斜視図。 水晶基板を側方からみた模式側面図。 水晶基板のコーナーに形成するコーナー面取り部の大きさと水晶基板を割るのに必要な力との関係を示すグラフ。

符号の説明

１１…光学基板としての水晶基板、１１ａ…主面、１１ｂ…側面、１２…コーナー面取り部、１３…稜線面取り部。

Claims (4)

1. 矩形の平板状の光学基板における側面に、マイクロクラックを除去することが可能な研磨加工が施されていることを特徴とする光学基板。
2. 請求項１に記載の光学基板であって、
   前記光学基板の稜線部に、マイクロクラックを除去することが可能な研磨加工によって稜線面取り部が形成されていることを特徴とする光学基板。
3. 請求項１又は２に記載の光学基板であって、
   前記光学基板のコーナーに、マイクロクラックを除去することが可能な研磨加工によってコーナー面取り部が形成されていることを特徴とする光学基板。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学基板であって、
   前記光学基板における前記側面、前記稜線面取り部、前記コーナー面取り部が、♯３０００の粒度を有する砥石を用いて研磨加工されていることを特徴とする光学基板。
   

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