JP5894754B2 - Laser processing method - Google Patents

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Description

本発明は、加工対象物を切断するためのレーザ加工方法に関する。 The present invention relates to a laser processing method for cutting a workpiece.

従来のレーザ加工方法としては、加工対象物にレーザ光を集光させ、加工対象物に改質領域を切断予定ラインに沿って形成し、加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional laser processing method, by focusing the laser beam on the workpiece, followed by a modified region in the object is formed along the line to cut, cut along the workpiece to cut the line known (e.g., see Patent Document 1).

特開2006−108459号公報 JP 2006-108459 JP

ここで、上述したようなレーザ加工方法においては、水晶で形成された加工対象物に改質領域を形成する場合、一般的に、改質領域を形成するためのレーザ光の加工閾値が高いことから、集光させるレーザ光の加工エネルギ密度が高いものとされる。 Here, in the laser processing method described above, when forming a modified region in the object formed by the crystal, generally, the higher the processing threshold of the laser beam for forming the modified region from the assumed high working energy density of the laser light to be condensed. そのため、改質領域から亀裂が延び易く、レーザ光入射面に露出する亀裂が生じやすい。 Therefore, easily cracks extending from the modified region, the crack is likely to occur to expose the laser light entrance surface. この点、レーザ光入射面に露出する亀裂を生じさせると、当該亀裂は例えば水晶が有する加工特性のために蛇行し易いことから、切断後の加工対象物の寸法精度(加工品質)を制御することは容易でなく、寸法精度を向上させることが困難とされている。 In this respect, when causing cracks exposed to the laser light entrance surface, the crack since it tends to meander for processing characteristic of the crystal for example, to control the dimensional accuracy of the workpiece after the cutting (machining quality) it is not easy, there is a difficult to improve the dimensional accuracy.

また、上述したようなレーザ加工方法では、加工対象物へのレーザ光の照射で加工対象物の外表面にダメージが生じるのを抑制することが好ましい。 Further, in the laser processing method as described above, it is preferable to suppress the damage from occurring to the outer surface of the workpiece in the irradiation of the laser light to the processing object.

そこで、本発明は、水晶で形成された加工対象物を寸法精度よく切断すると共に、その外表面にダメージが生じるのを抑制することが可能なレーザ加工方法を提供することを課題とする。 Accordingly, the present invention is a workpiece formed of quartz as well as dimensional accuracy cutting, and to provide a laser processing method capable of suppressing the damage to the outer surface occurs.

上記課題を解決するために、本発明に係るレーザ加工方法は、水晶で形成され表面と該表面の反対側の粗面としての裏面とを有する加工対象物を、切断予定ラインに沿って切断するためのレーザ加工方法であって、表面をレーザ光入射面として加工対象物にレーザ光を集光させ、加工対象物における裏面側に改質領域を切断予定ラインに沿って形成する改質領域形成工程を含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a laser processing method according to the present invention, the workpiece having a back surface of a rough surface on the opposite side of the surface and the surface formed by the crystal is cut along the line to cut laser machining a method, the surface is focused a laser beam on the object as a laser light entrance surface of the modified region formed to form along the line to cut the modified region on the back side of the object for characterized in that it comprises a step.

この本発明のレーザ加工方法では、レーザ光入射面としての表面とは反対側の裏面側に改質領域が形成されている。 In the laser processing method of the present invention, the modified region on the back side of the opposite side is formed to the surface of the laser light entrance surface. よって、レーザ光入射面に露出する亀裂が生じるのを抑制することができ、切断後の加工対象物の寸法精度を高めることができる。 Therefore, it is possible to prevent a crack which is exposed to the laser light entrance surface occurs, it is possible to enhance the dimensional accuracy of the workpiece after the cutting. このとき、改質領域が裏面側に形成されるために裏面へのダメージが懸念されるが、水晶では加工閾値が高いためにレーザ光のエネルギが改質領域の形成で大きく消費されると共に、裏面が粗面とされているために裏面に到達したレーザ光が散乱することから、裏面にダメージが生じることも少ない。 At this time, the modified region but the damage to the back surface to be formed on the back side is concerned, in crystal energy of the laser beam due to the high processing threshold is increased consumed in the formation of the modified region, since the laser light is scattered reaching the back surface to the back surface is a rough surface, it is also less damage on the back occurs. 従って、本発明によれば、水晶で形成された加工対象物を寸法精度よく切断すると共に、加工対象物の外表面にダメージが生じるのを抑制することが可能となる。 Therefore, according to the present invention, together with a workpiece formed by a crystal cutting good dimensional accuracy, it becomes possible to prevent the outside surface damage occurs to the object.

また、裏面の中心線平均粗さは、0.05μm以上とされていることが好ましい。 The center line average roughness of the back surface is preferably being a 0.05μm or more. この場合、例えば裏面に到達したレーザ光の散乱を効果的に生じさせ、裏面へのダメージを一層抑制することができる。 In this case, for example, effectively causing the scattering of laser light reaching the back surface, it is possible to further suppress damage to the back surface.

また、上記作用効果を好適に奏するために、具体的には、加工対象物の厚さは、100μm以下であり、改質領域形成工程では、加工対象物内において裏面から5μm以下の位置に改質領域を形成する場合がある。 Further, in order to achieve the suitably above advantageous effects, specifically, the thickness of the object is at 100μm or less, in the modified region forming step, modified to 5μm following positions from the rear in the workpiece it may form a quality region.

また、切断予定ラインに沿って外部から加工対象物に力を印加することにより、改質領域を切断の起点として加工対象物を切断する切断工程をさらに含むことが好ましい。 Further, by applying a force to the workpiece from the outside along the line to cut, it is preferable to further comprise a cutting step of cutting the object modified regions acting as cutting start points. これにより、加工対象物を確実に切断予定ラインに沿って切断することが可能となる。 Thus, it is possible to cut along a reliable cutting line a workpiece.

本発明によれば、水晶で形成された加工対象物を寸法精度よく切断すると共に、その外表面にダメージが生じるのを抑制することが可能となる。 According to the present invention, the workpiece formed by the crystal as well as dimensional accuracy cutting, it is possible to suppress the damage from occurring on the outer surface.

改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。 It is a schematic diagram of a laser processing device used for forming a modified region. 改質領域の形成の対象となる加工対象物の平面図である。 It is a plan view of the object to be formed modified region. 図2の加工対象物のIII−III線に沿っての断面図である。 It is a sectional view taken along the line III-III of the object of FIG. レーザ加工後の加工対象物の平面図である。 Is a plan view of the object after laser processing. 図4の加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。 It is a sectional view taken along the line V-V of the object of FIG. 図4の加工対象物のVI−VI線に沿っての断面図である。 It is a sectional view taken along line VI-VI of the object of FIG. 本実施形態に係る水晶振動子の製造工程を示すフロー図である。 Is a flow diagram showing the process of manufacturing the crystal oscillator according to the present embodiment. 加工対象物を水晶チップに切断する工程を説明するための概略図である。 The workpiece is a schematic view for explaining a step of cutting the quartz chips.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 The same reference numerals are assigned to the same or corresponding elements in the following description, without redundant description.

本実施形態に係るレーザ加工方法では、加工対象物にレーザ光を集光させ、改質領域を切断予定ラインに沿って形成する。 In the laser processing method in accordance with the present embodiment, by focusing the laser beam to the workpiece, it is formed along the modified region line to cut. そこで、まず、改質領域の形成について、図1〜図6を参照して説明する。 Therefore, first, the formation of the modified area will be described with reference to FIGS.

図1に示すように、レーザ加工装置100は、レーザ光Lをパルス発振するレーザ光源101と、レーザ光Lの光軸(光路)の向きを90°変えるように配置されたダイクロイックミラー103と、レーザ光Lを集光するための集光用レンズ(集光光学系)105と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 100 comprises a laser light source 101 for pulse-oscillating a laser beam L, a dichroic mirror 103 the orientation arranged so as to change 90 ° of the optical axis of the laser light L (optical path) a condensing lens (condensing optical system) 105 for focusing the laser beam L, and a. また、レーザ加工装置100は、集光用レンズ105で集光されたレーザ光Lが照射される加工対象物1を支持するための支持台107と、支持台107を移動させるためのステージ111と、レーザ光Lの出力やパルス幅、パルス波形等を調節するためにレーザ光源101を制御するレーザ光源制御部(制御手段)102と、ステージ111の移動を制御するステージ制御部115と、を備えている。 Further, the laser processing apparatus 100 includes a support base 107 for supporting the object 1 with the laser light L focused by the converging lens 105 is irradiated, the stage 111 for moving the support table 107 includes output or pulse width of the laser beam L, a laser light source control section (control means) 102 for controlling the laser light source 101 to adjust the pulse waveform or the like, and a stage controller 115 for controlling the movement of the stage 111, the ing.

このレーザ加工装置100においては、レーザ光源101から出射されたレーザ光Lは、ダイクロイックミラー103によってその光軸の向きを90°変えられ、支持台107上に載置された加工対象物1の内部に集光用レンズ105によって集光される。 In the laser processing apparatus 100, the laser beam L emitted from the laser light source 101, the internal dichroic by the mirror 103 is changed direction by 90 ° of the optical axis, the support base 107 object 1 placed on It is condensed by condenser lens 105 to. これと共に、ステージ111が移動させられ、加工対象物1がレーザ光Lに対して切断予定ライン5に沿って相対移動させられる。 At the same time, the stage 111 is moved, the object 1 is moved relative along the line to cut 5 with respect to the laser beam L. これにより、切断予定ライン5に沿った改質領域が加工対象物1に形成されることとなる。 This makes it possible modified region along the line to cut 5 is formed in the object 1. なお、ここでは、レーザ光Lを相対的に移動させるためにステージ111を移動させたが、集光用レンズ105を移動させてもよいし、或いはこれらの両方を移動させてもよい。 Here, although the stage is moved 111 for relatively moving the laser beam L, may move the converging lens 105, or may be moved both.

加工対象物1は、水晶で形成されており、図2に示すように、加工対象物1には、加工対象物1を切断するための切断予定ライン5が設定されている。 The object 1 is formed of quartz, as shown in FIG. 2, the object 1, the line to cut 5 for cutting the object 1 is set. 切断予定ライン5は、直線状に延びた仮想線である。 Line to cut 5 is a virtual line extending straight. 加工対象物1の内部に改質領域を形成する場合、図3に示すように、加工対象物1の内部に集光点(集光位置)Pを合わせた状態で、レーザ光Lを切断予定ライン5に沿って(すなわち、図2の矢印A方向に)相対的に移動させる。 When forming a modified region within the object 1, as shown in FIG. 3, the interior of the object 1 in a focusing point state of the combined (condensing position) P, cut with a laser beam L along the line 5 (i.e., in the direction of arrow a in FIG. 2) are relatively moved. これにより、図4〜図6に示すように、改質領域7が切断予定ライン5に沿って加工対象物1の内部に形成され、切断予定ライン5に沿って形成された改質領域7が切断起点領域8となる。 Thus, as shown in FIGS. 4 to 6, the modified region 7 is formed within the object 1 along the line to cut 5, the modified region 7 formed along the line to cut 5 the cutting start region 8.

なお、集光点Pとは、レーザ光Lが集光する箇所のことである。 Note that the converging point P, is a position at which the laser light L is converged. また、切断予定ライン5は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、これらが組み合わされた3次元状であってもよいし、座標指定されたものであってもよい。 The line to cut 5 may be curved instead of being straight, and may be a three-dimensional shape in which they are combined, or may be those coordinate designation. また、切断予定ライン5は、仮想線に限らず加工対象物1の表面3に実際に引かれた線であってもよい。 The line to cut 5 may be a line actually drawn on the surface 3 of the object 1 without being restricted to the virtual line. 改質領域7は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。 Modified region 7 may or may be continuously formed, it may be intermittently formed. また、改質領域7は列状でも点状でもよく、要は、改質領域7は少なくとも加工対象物1の内部に形成されていればよい。 Also, modified regions 7 may be a point-like in rows, short, the modified region 7 may be formed within at least the object 1. また、改質領域7を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域7は、加工対象物1の外表面(表面3、裏面21、若しくは外周面)に露出していてもよい。 In addition, there may be cases where cracks are formed starting from the modified region 7, cracks and modified region 7, the object 1 of the outer surface be exposed to (surface 3, rear surface 21, or outer peripheral surface) good. また、改質領域7を形成する際のレーザ光入射面は、加工対象物1の表面3に限定されるものではなく、加工対象物1の裏面21であってもよい。 Further, the laser beam incident surface for forming the modified region 7 is not intended to be limited to the surface 3 of the object 1 may be a rear face 21 of the object 1.

ちなみに、ここでのレーザ光Lは、加工対象物1を透過すると共に加工対象物1の内部の集光点近傍にて特に吸収され、これにより、加工対象物1に改質領域7が形成される(すなわち、内部吸収型レーザ加工)。 Incidentally, the laser beam L here is absorbed in particular in the vicinity of the converging point within the object 1 while passing through the object 1, by which, the modified region 7 is formed in the object 1 that (i.e., internal absorption type laser working). よって、加工対象物1の表面3ではレーザ光Lが殆ど吸収されないので、加工対象物1の表面3が溶融することはない。 Thus, the surface 3, the laser beam L of the object 1 is hardly absorbed, the surface 3 of the object 1 does not melt. 一般的に、表面3から溶融され除去されて穴や溝等の除去部が形成される(表面吸収型レーザ加工)場合、加工領域は表面3側から徐々に裏面側に進行する。 Generally, removal of such a hole or groove by melting it away from the front face 3 is formed (surface absorption type laser processing), the processing region gradually progresses to the back side from the front face 3 side.

ところで、本実施形態で形成される改質領域は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。 Incidentally, the reformed region formed in this embodiment, density, refractive index, mechanical strength and other physical properties refers to a region which becomes a state different from the surrounding. 改質領域としては、例えば、溶融処理領域(一旦溶融後再固化した領域、溶融状態中の領域及び溶融から再固化する状態中の領域のうち少なくともいずれか一つを意味する)、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。 The modified region, for example, the molten processed region (resolidified areas after once melted, means at least one of regions in a state of being re-solidified from the area and melting in the molten state), crack region, breakdown region, there is a refractive index changed regions, is also they are mixed region. さらに、改質領域としては、加工対象物の材料において改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある(これらをまとめて高密転移領域ともいう)。 Further, as the modified region, the density of the modified region in the material of the object is a region or has changed as compared to the density of the non-modified region, there is a region in which lattice defects are formed (collectively the dense also referred to as a transition area).

また、溶融処理領域や屈折率変化領域、改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、格子欠陥が形成された領域は、さらに、それら領域の内部や改質領域と非改質領域との界面に亀裂(割れ、マイクロクラック)を内包している場合がある。 Further, the molten processed region or refractive index change region, a region where the density of the modified region is changed as compared to the density of the unmodified area, region lattice defect is formed may further internal and modified region thereof areas and the interface between the unmodified area cracks (cracks, micro-cracks) in some cases of the enclosing. 内包される亀裂は改質領域の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。 Cracks to be encapsulated in some cases be formed or if only a part or a plurality of portions over the entire surface of the modified region. 加工対象物1としては、水晶(SiO )又は水晶を含む材料が用いられている。 The object 1, a quartz material comprising (SiO 2) or quartz is used.

また、本実施形態においては、切断予定ライン5に沿って改質スポット(加工痕)を複数形成することによって、改質領域7を形成している。 In the present embodiment, by modifying spotted (machining mark) more formed along the line to cut 5, so as to form a modified region 7. 改質スポットとは、パルスレーザ光の1パルスのショット(つまり1パルスのレーザ照射:レーザショット)で形成される改質部分であり、改質スポットが集まることにより改質領域7となる。 The reforming spots, one pulse shot of pulse laser light (i.e. one pulse laser irradiation: laser shots) is a modified part formed by, a modified region 7 by reforming spots gather. 改質スポットとしては、クラックスポット、溶融処理スポット若しくは屈折率変化スポット、又はこれらの少なくとも1つが混在するもの等が挙げられる。 The reforming spot, crack spots, molten processed spots or refractive index change spots, or at least one of these and the like which are mixed.

この改質スポットについては、要求される切断精度、要求される切断面の平坦性、加工対象物の厚さ、種類、結晶方位等を考慮して、その大きさや発生する亀裂の長さを適宜制御することが好ましい。 This modified spot, the required cutting accuracy, flatness of the required cutting plane, the thickness of the object, type, taking into account the crystal orientation and the like, suitably the length of the size and generated cracks control it is preferable to.

次に、本実施形態について詳細に説明する。 It will now be described in detail the present embodiment.

本実施形態は、例えば水晶振動子を製造するための水晶振動子の製造方法として用いられるものであって、六方柱状の結晶である水晶で形成された加工対象物1を複数の水晶チップに切断する。 This embodiment is, for example, those used as a method for manufacturing a quartz oscillator for producing a crystal oscillator, cut the object 1 formed with the crystal is a hexagonal columnar crystals to a plurality of quartz chips to. そこで、まず、図7を参照しつつ水晶振動子の全体の製造工程フローを概略説明する。 Therefore, first, schematically illustrating the overall manufacturing process flow of the crystal unit with reference to FIG.

初めに、人工水晶原石を例えばダイヤモンド研削によって切り出し、所定サイズの棒状体(ランバード)に加工する(S1)。 First, cut out by an artificial quartz rough example diamond grinding, it is processed into rod-like body of a predetermined size (Lambert) (S1). 続いて、水晶振動子の温度特性要求に応じた切断角度をX線により測定し、この切断角度に基づいてランバードをワイヤーソー加工によって複数のウェハ状の加工対象物1に切断する(S2)。 Subsequently, the cut angle corresponding to the temperature property requirements of the crystal oscillator is measured by X-ray, the cutting in the object 1 in the form a plurality of wafers by wire sawing Lambert on the basis of the cutting angle (S2). ここでの加工対象物1は、10mm×10mmの矩形板状を呈し、厚さ方向に対し35.15°傾斜した結晶軸を有している。 Here the object 1 in exhibits a 10 mm × 10 mm rectangular plate, and has a crystal axis inclined 35.15 ° with respect to the thickness direction.

続いて、ラッピング加工を加工対象物1の表面3及び裏面21に施し、その厚さを所定厚さとする(S3)。 Subsequently, subjected to lapping to the surface 3 and rear face 21 of the object 1, and its thickness to a predetermined thickness (S3). 続いて、微小角度レベルで切断角度をX線により測定し、加工対象物1の選別及び分類を行った後、上記S3と同様なラッピング加工を加工対象物1の表面3及び裏面21に再度施し、加工対象物1の厚さを微調整する(S4,S5)。 Subsequently, the cutting angle at the small angle levels were measured by X-ray, after sorting and classifying the object 1, again subjected to the same lapping the step S3 to the surface 3 and rear face 21 of the object 1 , the thickness of the object 1 to finely adjust (S4, S5).

上記S5においては、加工対象物1は、その厚さが100μm以下とされ、好ましいとして厚さ35μmの超極薄状とされている。 In the S5, the object 1 has a thickness is the 100μm or less, are preferred and with a thickness of 35μm of the ultra-thin shape. また、上記S3,S5にて表面3及び裏面21にラッピング加工が施されることにより、これら表面3及び裏面21は粗面となっている。 Further, by lapping the surface 3 and rear face 21 in the above S3, S5 is performed, the surfaces 3 and rear face 21 has a rough surface. 具体的には、表面3及び裏面21は、例えば梨地状に形成され、その中心線平均粗さRa(以下、単に「粗さRa」)が0.05μm以上とされ、好ましいとして0.05μm〜0.30μmとされている。 Specifically, the surface 3 and rear face 21 is formed, for example, in a textured, the center line average roughness Ra (hereinafter simply "roughness Ra") is that the 0.05μm or more, as a preferred 0.05μm~ there is a 0.30μm. なお、粗さRaは、日本工業規格(JIS−B0601)で定義される中心線平均粗さを意味する。 Note that the roughness Ra means center line average roughness defined in Japanese Industrial Standards (JIS-B0601).

続いて、切断加工及び外形加工として、加工対象物1に改質領域7を形成し当該改質領域7を切断の起点として加工対象物1を切断予定ライン5に沿って切断する(S6:詳しくは、後述)。 Subsequently, as cutting and outline processing, the object 1 is cut along the lines to cut 5 the modified region 7 to form a modified region 7 in the object 1 as a cutting start point (S6: detail It is, below). これにより、±数μm以下の寸法精度の外形寸法を有する複数の水晶チップを得る。 Thus, to obtain a plurality of quartz chips having external dimensions of the following dimensional precision ± several [mu] m. 本実施形態では、表面3視において切断予定ライン5が格子状に加工対象物1に設定されており、1mm×0.5mmの矩形板状の水晶チップとして加工対象物1を切断する。 In the present embodiment, the line to cut 5 in the surface 3 as viewed are set in the object 1 in a lattice shape, for cutting the object 1 as a rectangular plate crystal chip of 1 mm × 0.5 mm.

続いて、所定周波数となるように水晶チップに面取り加工(コンベックス加工)を施す共に、所定周波数となるようにエッチング加工により水晶チップの厚さを調整する(S7,S8)。 Subsequently, both chamfering the crystal chip to a predetermined frequency (convex machining), by etching to a predetermined frequency to adjust the thickness of the crystal chip (S7, S8). その後、この水晶チップを水晶振動子として組み立てる(S9)。 Then, assembling the crystal chip as crystal oscillator (S9). 具体的には、水晶チップ上にスパッタリングにより電極を形成し、この水晶チップをマウンタ内に搭載し、真空雰囲気中で熱処理した後、イオンエッチングで水晶チップの電極を削り周波数を調整し、マウンタ内をシーム封止する。 Specifically, an electrode was formed by sputtering on the quartz chips, and mounting the crystal chip in the mounter, after heat treatment in a vacuum atmosphere, and adjust the frequency scraping electrode of the quartz chips ion etching, the mounter the seam sealing. これにより、水晶振動子の製造が完了する。 As a result, the production of quartz crystal resonator is completed.

図8は、加工対象物を水晶チップに切断する工程を説明するための概略図である。 Figure 8 is a schematic view for explaining a step of cutting the object to the crystal chip. 図中においては、説明の便宜上、1つの切断予定ライン5に沿った切断を例示して示している。 In the figure, for convenience of explanation, is shown illustrates a cut along one line to cut 5. 加工対象物1を水晶チップへ切断する上記S6においては、まず、加工対象物1の裏面21にエキスパンドテープ31を貼り付けて加工対象物1を支持台107(図1参照)上に載置する。 In the above-described Step S6 to cut the object 1 into the lens chip, first, placed paste the expandable tape 31 on the back surface 21 of the object 1 to the object 1 on the support base 107 (see FIG. 1) .

続いて、レーザ光源制御部102によりレーザ光源101を制御すると共にステージ制御部115によりステージ111を制御し、切断予定ライン5に沿って、加工対象物1にレーザ光Lを適宜集光させて改質領域7を形成する(改質領域形成工程)。 Subsequently, by controlling the stage 111 by the stage controller 115 controls the laser light source 101 by the laser light source controller 102, along the line to cut 5, appropriate current to light the laser light L in the object 1 breaks forming a quality region 7 (modified region forming step).

具体的には、図8(a)に示すように、加工対象物1内において裏面21側に集光点を合わせ、例えば出力0.2Wでレーザ光Lを表面3側から照射する。 Specifically, as shown in FIG. 8 (a), in the object 1 irradiated with laser light while locating a light rear face 21 side is irradiated with a laser beam L from the front face 3 side, for example, output 0.2 W. これに併せて、このレーザ光Lを、例えば135mm/sの速度で加工対象物1に対し相対移動させる(スキャン)。 Along with this, the laser beam L, such as with respect to the object 1 at a speed of 135mm / s is relatively moved (scanned). これにより、加工対象物1の表面3に露出する亀裂を形成することなく、例えば3μmのピッチを有する複数の改質スポットを含む改質領域7を、切断予定ライン5に沿って加工対象物1内の裏面21側に一列形成する。 Thus, without forming cracks exposed on the surface 3 of the object 1, for example, the modified region 7 including a plurality of modified spots having a pitch of 3 [mu] m, the object along the line to cut 5 1 forming a row to the rear face 21 side of the inner. そして、上記スキャンを全ての切断予定ライン5について実施する。 Then, they performed for all the lines to cut 5 with the scan.

ここでは、好ましいとして、加工対象物1内において裏面21から加工対象物1の厚さの半分以下の位置に集光点を合わせてレーザ光Lを照射し、加工対象物1内の当該位置に切断予定ライン5に沿って改質領域7を形成する。 Here, as a preferred, irradiated with laser light L with its focusing point less than half of the position in the thickness of the object 1 from the rear face 21 in the object 1, to the position in the object 1 along the line to cut 5 to form a modified region 7. 或いは、好ましいとして、加工対象物1内において裏面21から0〜10μm以内(より好ましいとして、5μm以下)の位置に集光点を合わせてレーザ光Lを照射し、加工対象物1内の当該位置に切断予定ライン5に沿って改質領域7を形成する。 Alternatively, as a preferred, within 0~10μm from the rear face 21 in the object 1 (and more preferably, 5 [mu] m or less) and the combined focal point position of the irradiating laser light L, the position of the object 1 along the line to cut 5 to form a modified region 7. さらに或いは、好ましいとして、加工対象物1内において裏面21近傍に集光点を合わせてレーザ光Lを照射し、加工対象物1内の当該裏面21近傍に切断予定ライン5に沿って改質領域7を形成する。 Further alternatively, as a preferred, irradiated with laser light L with its focusing point in the vicinity of the rear face 21 within the object 1, the modified region along the line to cut 5 on the back surface 21 near in the object 1 7 to the formation.

続いて、図8(b)に示すように、エキスパンドテープ31を表面3に転写した後、加工対象物1に対し裏面21側から、エキスパンドテープ31を介して切断予定ライン5に沿ってナイフエッジ32を押し当てる(切断工程)。 Subsequently, as shown in FIG. 8 (b), after transferring the expanding tape 31 on the surface 3, the knife edge from the rear face 21 side with respect to the object 1 along the line to cut 5 through the expanding tape 31 pressing the 32 (cutting step). これにより、改質領域7が開く(応力開放する)よう切断予定ライン5に沿って外部から加工対象物1に力を印加し、改質領域7を切断の起点として、加工対象物1を複数の水晶チップに切断する。 Multiple Thereby, the modified region 7 is opened (stress releasing) as a force is applied from outside to the object 1 along the line to cut 5 as a starting point for cutting the modified region 7, the object 1 cut into the crystal chip. そして、図8(c)に示すように、エキスパンドテープ31を拡張させ、チップ間隔を確保する。 Then, as shown in FIG. 8 (c), to expand the expandable tape 31, to secure the chip interval. 以上により、加工対象物1が複数の水晶チップ10として切断されることとなる。 By the above, so that the object 1 is cut as a plurality of crystal chip 10.

ところで、水晶で形成された加工対象物1にレーザ光Lを集光させて改質領域7を形成する場合、加工閾値が高いためにレーザ光Lのエネルギ密度を高める必要があり、よって、改質領域7から亀裂が延び易く、レーザ光入射面としての表面3に露出する亀裂(ハーフカット)が生じやすい。 In the case of forming the modified region 7 by focusing the laser beam L in the object 1 formed with crystal, it is necessary to increase the energy density of the laser beam L due to the high processing threshold, thus modified cracks easily extend from quality region 7, cracks exposed to the surface 3 of the laser light entrance surface (half-cut) is likely to occur. このハーフカットは、水晶が有する加工特性のために蛇行し易いことから、例えば切断面が鋸歯状に形成され、切断後の加工対象物1の寸法精度(加工品質)を制御することは容易でない。 The half-cut, since it is easy to meander for processing characteristic crystal has, for example, the cut surface is formed in a sawtooth shape, are not easy to control the object 1 dimensional accuracy after cutting (machining quality) . この点、本実施形態では、上述したように、レーザ光入射面である表面3の反対面としての裏面21側に改質領域7が形成されており、よって、ハーフカットが生じるのを抑制することができる。 In this regard, in the present embodiment, as described above, are modified region 7 is formed on the back surface 21 side of the opposite surface of the surface 3 is a laser light entrance surface, thus suppressing the half-cut may occur be able to. その結果、切断後の加工対象物1の寸法精度を高めることができる。 As a result, it is possible to improve the dimensional accuracy of the object 1 after the cutting.

ここで、改質領域7が裏面21側に形成されると、裏面21にダメージが生じることが懸念され、かかる懸念は本実施形態のように加工対象物1が薄い場合に顕著となる。 Here, the modified region 7 is formed on the back surface 21 side, is a concern that the rear surface 21 is damaged occurs, such concern becomes remarkable when the object 1 as in this embodiment is thin. これに対し、本実施形態では、水晶が有する高い加工閾値のためにレーザ光Lのエネルギが改質領域7の形成で大きく消費されると共に、裏面21が粗面とされているために裏面21に到達したレーザ光Lが散乱することから、裏面21にダメージが生じることも少ない。 In contrast, in this embodiment, the back surface in order to together with the energy of the laser light L due to the high processing threshold included in the crystal is largely consumed in the formation of the modified region 7, the rear face 21 is a rough surface 21 since the laser beam L that has reached the scattered, it is also less generated damage on the rear surface 21. さらに、改質領域7が裏面21側に形成されても、加工対象物1自体が高い硬度を有するため、抗折強度に対する悪影響は少ない。 Furthermore, even if the modified region 7 is formed on the back surface 21 side, since the object 1 itself has a high hardness, adverse effects on flexural strength is small.

従って、本実施形態によれば、水晶で形成された加工対象物1を切断する場合において、加工対象物1の外表面にダメージが生じるのを抑制しながら、加工対象物1を寸法精度よく切断して加工品質を向上させることが可能となる。 Therefore, according to this embodiment, in the case of cutting the object 1 formed with the crystal, while suppressing the damage from occurring to the outer surface of the object 1, the object 1 dimensional accuracy cutting to it is possible to improve the processing quality.

また、本実施形態では、上述したように、裏面21の粗さRaは、0.05μm以上とされていることから、例えば裏面21に到達したレーザ光Lの散乱が効果的に生じるため、裏面21へのダメージを一層抑制することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the roughness Ra of the back surface 21, because it is the 0.05μm or more, for example because the scattered laser light L that has reached the rear surface 21 occurs effectively, the back surface the damage to the 21 can be further suppressed.

また、本実施形態では、上述したように、ナイフエッジ32を用いて加工対象物1に切断予定ライン5に沿って外部応力を印加し、改質領域7を切断の起点として加工対象物1をしている。 Further, in the present embodiment, as described above, the external stress is applied along the line to cut 5 in the object 1 using a knife edge 32, the object 1 a modified region 7 as a cutting start point doing. これにより、切断し難い水晶で形成された加工対象物1であっても、加工対象物1を確実に切断予定ライン5に沿って精度切断することが可能となる。 Thus, even the object 1 formed with cut hard crystal, it is possible to accurately cut along reliably cutting line 5 the object 1.

なお、加工対象物1におけるレーザ光入射面としての表面3側に改質領域7を形成する場合、前述のようにレーザ光Lに高いエネルギ密度が必要であることから、ハーフカットが発生して加工品質が低下するおそれが大きい。 In the case of forming the modified region 7 to the front face 3 side as the laser light entrance surface of the object 1, because it is necessary a high energy density laser light L as mentioned above, the half-cut occurs possibility of processing quality is degraded is large. またこの場合、ハーフカットが発生しないようレーザ光Lを制御することは容易でなく、いわゆる空振り(レーザ光Lを加工対象物1に集光させても改質スポットないし改質領域7が形成されない現象)が生じ易い。 Also in this case, it is not easy to control the laser light L such that the half-cutting does not occur, so-called air shot (modified spot to the modified region 7 is also by focusing the laser beam L in the object 1 is not formed phenomenon) tends to occur. この点においても、加工対象物1の裏面21側に改質領域7を形成する本実施形態の技術的意義は大きいといえる。 In this respect, the technical significance of the present embodiment forms the modified region 7 to the rear face 21 side of the object 1 can be said to be greater.

ちなみに、水晶振動子は水晶の材料そのものの特性を利用するデバイスであることから、水晶振動子用の水晶チップは寸法精度が温度特性や振動子特性に大きく影響を与える。 Incidentally, the crystal oscillator is supplied from it is a device that utilizes the properties of the material itself of the crystal, the crystal chip dimensional accuracy for the crystal oscillator is a great influence on the temperature characteristics and the vibrator characteristics. よって、水晶チップとして寸法精度よく加工対象物1を切断する上記作用効果は、水晶振動子を製造する場合に顕著となる。 Thus, the operation and effect of cutting the dimensional accuracy the object 1 as the crystal chip becomes conspicuous in the case of producing a crystal oscillator.

また、表面3及び裏面21が粗面とされていても、圧電効果に与える悪影響は少ない。 Further, even if the surface 3 and rear face 21 is a rough surface, adverse effects on the piezoelectric effect is small. また、水晶チップはその厚さが薄いものほど、高周波デバイスとして好適に利用することが可能となる。 Further, quartz chips as those whose thickness is thin, it is possible to suitably used as high-frequency devices. よって、表面が荒れていて且つ薄い水晶チップとして加工対象物1を切断できる本実施形態は、特に有効なものといえる。 Thus, this embodiment can cut the object 1 as and thin crystal chip have rough surface, it can be said that particularly effective.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。 Having described the preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, and variations within the scope not changing the gist described in each claim, or applied to other things it may be.

例えば上記において、加工対象物1の厚さ、改質領域7の形成位置、及び粗さRaの各数値は、加工上、製造上及び設計上等の誤差を許容するものである。 For example, in the above, the thickness of the object 1, the numerical values ​​of the formation position, and roughness Ra of the modified region 7 is processed on, it is to allow errors in manufacturing and design choice. また、上記実施形態では、加工対象物1の内部に改質領域7を形成したが、改質領域7はレーザ光入射面の反対面である裏面21から露出してもよい。 Further, in the above embodiment, forming the modified region 7 within the object 1, the modified region 7 may be exposed from the rear face 21 which is opposite side of the laser light entrance surface. なお、本発明は、上記レーザ加工方法により水晶振動子を製造する水晶振動子の製造方法又は製造装置として捉えることもできる一方、水晶振動子を製造するものに限定されず、水晶で形成された加工対象物を切断するための種々の方法又は装置に適用可能である。 The present invention, while can be regarded as a manufacturing method or manufacturing apparatus of the quartz oscillator for producing a crystal oscillator by the laser processing method is not limited to manufacturing a crystal oscillator, which is formed of quartz the various methods or apparatus for cutting a workpiece are applicable.

1…加工対象物、5…切断予定ライン、7…改質領域、L…レーザ光。 1 ... workpiece, 5 ... line to cut 7 ... modified region, L ... laser light.

Claims (4)

  1. 水晶で形成され表面と該表面の反対側の粗面としての裏面とを有する加工対象物を、切断予定ラインに沿って切断するためのレーザ加工方法であって、 The workpiece having a back surface of a rough surface on the opposite side of the surface and the surface is formed by a crystal, a laser processing method for cutting along the line to cut,
    前記裏面は、梨地状に形成され、前記裏面の中心線平均粗さは、0.05μm以上とされており、 The back is formed in a textured, center line average roughness of the back surface is a 0.05μm or more,
    前記表面をレーザ光入射面として前記加工対象物の内部における前記裏面側にレーザ光を集光させ、前記加工対象物の内部における前記裏面側に改質領域を前記切断予定ラインに沿って形成すると共に、前記加工対象物の内部における前記裏面側に集光され前記裏面に到達した当該レーザ光を、当該裏面で散乱させる改質領域形成工程を含むことを特徴とするレーザ加工方法。 Is focused laser light on the back side of the interior of the workpiece the surface as a laser light entrance surface, is formed along the reformed region in the line to cut in the back side of the interior of the workpiece with, a laser processing method which comprises the processing object of the laser light reaching the back surface is focused on the back surface side of the interior, modified region forming step of scattering in the back surface.
  2. 前記裏面の中心線平均粗さは、0. The center line average roughness of the back surface, 0. 30μm以下とされていることを特徴とする請求項1記載のレーザ加工方法。 Laser processing method according to claim 1, characterized in that it is a 30μm or less.
  3. 前記加工対象物の厚さは、100μm以下であり、 The thickness of the workpiece is at 100μm or less,
    前記改質領域形成工程では、前記加工対象物内において前記裏面から5μm以下の位置に前記改質領域を形成することを特徴とする請求項1又は2記載のレーザ加工方法。 Wherein in the modified region forming step, the laser processing method according to claim 1 or 2, wherein the forming the modified region to 5μm following positions from the rear surface in said workpiece.
  4. 前記切断予定ラインに沿って外部から前記加工対象物に力を印加することにより、前記改質領域を切断の起点として前記加工対象物を切断する切断工程をさらに含むことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項記載のレーザ加工方法。 By applying a force to the workpiece from the outside along the line to cut, claim 1, characterized by further comprising a cutting step of cutting the workpiece with the modified regions acting as cutting start points laser processing method according to one of to 3.
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