JP5910633B2 - ガラス基板の切断方法、固体撮像装置用光学ガラス - Google Patents
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Description
また、光学ガラスは、撮像素子が収められたパッケージを気密封着するカバーガラスとしても用いられる。撮像素子を用いた固体撮像装置は、その製造工程において、カバーガラスを仮留めした後、撮像素子からの出力画像情報をもとに素子表面に付着する塵埃の有無を検査する。そして、塵埃が含まれていると判断された場合、仮留めされたカバーガラスをパッケージから取り外し、撮像素子を清浄する(特許文献1)。
上記においては、いずれもガラスに曲げ応力が作用するため、ガラスにはそれに耐えられる強度が求められる。
また、固体撮像素子を用いた固体撮像装置は、小型化、高画素数化、高画素面積化が進展している。固体撮像装置及びその搭載機器の薄型、大面積化に伴って、使用される光学ガラスは外形が大きく、固体撮像装置の奥行きに影響を与える光学ガラスの肉厚は非常に薄いものが求められる。
特許文献2には、固体撮像素子用カバーガラスについて、板厚方向に対向する2つの透光面の少なくとも一方の面に被覆膜を有し、カバーガラスの外周端面をレーザにより切断された面よりなり、被覆膜がレーザ切断以前に成膜されてなることが記載されている。これにより、高い機械的強度と高い光学性能、さらに安定した化学的性能を有する清浄度の高い固体撮像素子用カバーガラスが得られるとされている。
この切断方法では、ガラスの切断起点となる切り込みをガラス表面に形成するため、ガラスの曲げ強度のバラツキが大きくなるという問題がある。理由として、レーザにて切り込みをいれたガラス表面を下側にして4点曲げ試験を行う場合、割れの起点は、レーザにより加工された切断面の稜線のいずれかの箇所となる。そのため、レーザによる切り込み状態が、突発的に大きかったり、深いことがあると、ガラスの曲げ強度が大幅に低くなる要因となる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高い機械的強度と清浄性を備えたガラス基板を得るためのガラス基板の切断方法を提供することを目的とする。
本発明の固体撮像装置用光学ガラスは、板厚方向に対向する2つの透光面と前記2つの透光面の間に側面とを備えるガラス基板であって、前記側面は、ガラス基板の内部に集光点を合せてレーザ光を照射し、切断予定ラインに沿って前記ガラス基板の板厚方向内部に切断起点となるキズ領域を形成し、前記キズ領域を伸展させることで形成された切断面であり、前記側面の前記キズ領域は、少なくとも一方の前記透光面との距離が前記ガラス基板の板厚に対して20%以上であることを特徴とする。
本発明の切断方法は、以下の工程を備えることで、ガラス基板の切断部の稜線にクラックを形成することなく切断できるため、機械的強度が高く、かつ透光面の清浄性が高いガラス基板を得ることができる。
キズ領域を形成する工程は、ガラス基板1の内部に集光点を合わせてレーザ光2を照射することにより、ガラス基板1の内部にキズ領域3を形成する。ガラス基板1に、所定のエネルギー強度を有するレーザ光2を、前記ガラス基板1の内部に集光するように照射すると、レーザ光2が集光された部分はレーザ光2により加熱され、膨張する。これにより、レーザ光2が集光された領域の周囲に、熱膨張による圧力が加わる。しかしながら、熱膨張により加圧される部分の外側の領域、すなわちレーザ光2が照射されない領域にはレーザ光2による加熱の影響が及ばないことから、そのレーザ光2が照射されない領域は熱膨張により加圧される部分を拘束する。その結果、レーザ光2が集光された領域は、レーザ光2が照射されない領域との間で熱ひずみが生じ、ガラス基板1の内部にキズ領域3が形成される。ここで、レーザ光2が集光された領域は、キズ領域3の起点となる。そして、この起点からキズが透光面に向けて伸長することでキズ領域3が形成される。
これに対し、本発明の切断方法におけるキズ領域を形成する工程では、前述のとおりガラス基板1の内部に集光点を合わせてレーザ光2を照射することにより、ガラス基板1の内部にキズ領域3を形成する。具体的には、レーザ光2により、ガラス基板1の内部にキズ領域3の起点を形成し、このキズ領域3の起点から透光面6に向けて伸長したキズがキズ領域3を形成する。よって、ガラス基板の切断予定ラインの稜線にキズ領域3が及ぶことがあったとしても、従来方法のようにガラス基板の切断予定ライン上の透光面6に物理的な手段で切断の起点となるキズを形成していないため、ガラス基板の切断部の稜線にクラックが発生し難い。これにより、ガラス基板1に曲げ応力が付与された場合に、起点となるクラックがほぼ存在しないため、ガラス基板1が容易に割れることがない。
ガラス基板1の内部に形成されるキズ領域3とは、レーザ光2の照射により形成されたガラス基板1の内部にキズが発生した部分をいう。そのため、キズがガラス基板1の板厚方向に伸びている場合は、キズの上側の先端から下側の先端までの領域が、本発明でいうキズ領域3となる。
レーザ光2として、例えばパルス幅が5ps〜100ps(ps:ピコ秒)の範囲に入る、いわゆるピコ秒レーザを好適に用いることができる。このようなレーザ光2は、1回のレーザ光2の照射によりガラス基板1の内部に形成されるキズが小さい。このようなレーザ光2を繰り返し周波数を高くすると、多数の微小なキズからなるキズ領域3が形成される。このようなキズ領域3は、ガラス基板1を切断した後、ガラス基板1の側面から加工屑等が発生しがたく、ガラス基板1の清浄性を高くすることに寄与する。
ガラス基板1の切断方法は、前記折り割りにより切断方法に限ることなく、公知の切断方法を用いることも可能である。例えば、ガラス基板1を伸縮性のある粘着シート上に貼り付け、この粘着シートを引っ張ることでガラス基板1の平面方向に応力を付与して切断する方法を用いてもよい。
また、ガラス基板1の透光面6には、機能膜が設けられていてもよい。機能膜としては、単層もしくは複数層の金属酸化物や金属フッ化物からなる光学膜であって、反射防止、赤外線カット、紫外線カット、紫外線及び赤外線カット等の適宜の光学特性を備えるものである。
この理由として、キズ領域と透光面との距離が近い側の透光面の切断部の稜線は、他方の透光面の切断部の稜線と比較しクラックが多く発生している。そのため、キズ領域3と透光面との距離が近い側の透光面6aを他部材と接着することで、この透光面の切断部の稜線が固定されるため、ガラス基板に曲げ応力が作用した際にクラックの伸展が抑制される。これに対し、キズ領域と透光面との距離が遠い側の透光面は、稜線のクラックが非常に少ないため、この面が凸形状となるような曲げ応力がガラス基板に作用したとしても、クラックを起点としたガラス基板の破壊が発生し難く、これらによりガラス基板は高い曲げ強度を示す。
このように、前記キズ領域3が前記ガラス基板1の両面の透光面6、6から離間してガラス基板の内部に形成されている場合、前記キズ領域3は、前記ガラス基板1の両面の透光面6、6から前記ガラス基板1の板厚の5%以上50%以下離間して形成されていることが好ましい。
また、ガラス基板の製造過程や使用される状況において、ガラス基板に曲げ応力が作用して透光面が凸形状となることが想定される場合、前記キズ領域と前記透光面との距離が前記ガラス基板の板厚に対して20%以上離れている透光面を、前記凸形状となる透光面にすることが好ましい。
以下の各実施例(例1〜例3)及び各比較例(例4、例5)では、切断前のガラス基板1として、白板ガラス(ショット社製、B270ガラス、サイズ:6インチ×6インチ、厚さ:0.3mm)を用意した。
例1〜例4は、ガラス基板1を以下に示す条件にて、50mm×20mmの矩形状に切断した。各例にて用いたキズ領域の形成工程における条件は、レーザ(波長:1064nm、パルス幅:30psec(ピコ秒)、周波数:1MHz)、加工速度:100mm/sec、レンズ:NA 0.7である。また、ガラス基板を切断する工程では、折り割りにて切断予定ラインに沿って個片に切断を行った。なお、レーザ光の焦点距離4や走査回数は、表1に示すキズ領域3を形成するように設定した。レーザ光は、ガラス基板1の板厚方向中心付近に焦点を合わせるようにした。例1および例4は、上面透光面とキズ領域との距離が0μmとなっているが、これは、レーザ光でガラス基板の中心付近にキズ領域の起点を形成したが、このキズ領域の起点から上面透光面に達するようにキズが伸長したことを意味する。
例5は、ガラス基板1をダイシング装置を用いて、#600ブレード、加工速度3mm/secの条件にて、50mm×20mmの矩形状に切断した。また、ガラス基板を切断する工程では、例1〜例4と同様に折り割りにて切断予定ラインに沿って個片に切断を行った。
なお、2011年8月19日に出願された日本特許出願2011−179651号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として取り入れるものである。
Claims (8)
- 板厚方向に対向する2つの透光面を備えるガラス基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記ガラス基板の切断予定ラインに沿って、前記ガラス基板の板厚方向内部に切断起点となるキズ領域を形成する工程と、
前記キズ領域を起点として前記ガラス基板の厚さ方向に発生する割れを発生させ、前記切断予定ラインに沿って前記ガラス基板を切断する工程と、を備えるガラス基板の切断方法であって、
前記キズ領域は、少なくとも一方の前記透光面から離間し
切断後の前記ガラス基板の側面は、前記キズ領域の表面粗さRaが1.0〜3.0μmであり、前記キズ領域と前記透光面との間の非キズ領域の表面粗さRaが0.01〜0.5μmであることを特徴とする固体撮像装置用光学ガラスの切断方法。 - 前記キズ領域は、少なくとも一方の前記透光面との距離が前記ガラス基板の板厚の20%以上であることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置用光学ガラスの切断方法。
- 前記ガラス基板を切断する工程は、前記キズ領域と前記透光面との距離が近い側の透光面が凸形状となるような曲げ荷重を加えることで前記ガラス基板を折り割ることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の固体撮像装置用光学ガラスの切断方法。
- 前記レーザ光は、ピコ秒レーザであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の固体撮像装置用光学ガラスの切断方法。
- 前記キズ領域は、前記ガラス基板の両面の透光面から離間してガラス基板の内部に形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の固体撮像装置用光学ガラスの切断方法。
- 切断後の前記ガラス基板の側面の前記キズ領域は、少なくとも一方の前記透光面との距離が前記ガラス基板の板厚に対して20%以上であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の固体撮像装置用光学ガラスの切断方法。
- 切断後の前記ガラス基板の側面の前記キズ領域は、板厚方向の幅が前記ガラス基板の板厚に対して15%〜60%であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の固体撮像装置用光学ガラスの切断方法。
- 前記ガラス基板は、白板ガラスであることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の固体撮像装置用光学ガラスの切断方法。
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