TW202115434A

TW202115434A - 光學坯件

Info

Publication number: TW202115434A
Application number: TW109128802A
Authority: TW
Inventors: 亀卦川伸也; 高田元生
Original assignee: 日商日本電波工業股份有限公司
Priority date: 2019-10-09
Filing date: 2020-08-24
Publication date: 2021-04-16
Also published as: JP2021060545A; CN112624622A; JP7258714B2

Abstract

本發明提供一種光學坯件，即便經過可靠性試驗也不易產生龜裂等。光學坯件的平面形狀為四方形狀，具有第一主面及與所述第一主面為相反側的第二主面。光學坯件包括：C面加工部，形成於四個角部；以及R面加工部，形成於C面加工部與將第一主面和第二主面相連的側面交叉的部位。優選側面的全部或一部分經C面加工或R面加工。

Description

光學坯件

本發明是有關於一種用於電子光學機器等且包含晶體或光學玻璃等的光學濾光片等的光學坯件，且特別是有關於一種經倒角的光學坯件。

對於光學濾光片等光學零件，通常進行倒角作業以使角部不破損。倒角作業通常有將角部切割為直線狀的C倒角作業、和將角部切割為圓弧狀的R倒角作業。從成本和作業工序的觀點來看，不對光學坯件的所有角部（四個角部）實施R倒角作業。在對光學坯件的主面進行研磨時，預先進行C倒角而降低角部破損的可能性。

但是，若在將光學坯件的主面研磨後，為了進一步提高光學坯件的品質而實施熱衝擊（熱激（heat shock））測試，則有時光學坯件會產生龜裂。具有這種龜裂的光學坯件成為不良品，成本變高，因而要求設法實現下述情況，即：即便對經研磨的光學坯件實施熱衝擊測試等可靠性試驗，也不易產生龜裂。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2011-27923號公報

[發明所要解決的問題]

本實施方式所要解決的問題點在於提供一種光學坯件，即便經過可靠性試驗也不易產生龜裂等。 [解決問題的技術手段]

本實施方式是一種光學坯件，平面形狀為四方形狀，具有第一主面及與所述第一主面為相反側的第二主面。光學坯件包括：C面加工部，形成於四個角部；以及R面加工部，形成於C面加工部與將第一主面和第二主面相連的側面交叉的部位。

而且，優選為R面加工部的曲率R相對於C面加工部的長度L的L：R為1：0.05至1：0.15的範圍。

而且，優選為光學坯件的側面的表面粗糙度為2.7 μm以下。

進而優選為側面的全部或一部分經C面加工或R面加工。 [發明的效果]

基於上述，本實施方式的光學坯件有即便經過可靠性試驗也不易產生龜裂的優點。

以下，基於圖式對本發明的實施方式進行詳細說明。此外，本發明的範圍不限於以下說明的實施方式。而且各圖中，配線或搭載墊等繪製得較實際更厚，以幫助理解。

＜光學坯件的結構＞

本實施方式中，將矩形形狀的光學坯件10的長邊方向設為X軸方向，將短邊方向設為Y軸方向，將與X軸方向及Y軸方向垂直的厚度方向設為Z軸方向來進行說明。此時，本實施方式中說明的光學坯件10為長方形狀，但也可為正方形。

圖1的（a）及圖1的（b）所示的光學坯件10例如為AT切等的晶體板、光學玻璃板、LT（鉭酸鋰）板、LN（鈮酸鋰）板。光學坯件10作為製品或零件而通常用於選擇波長的光學濾光片、使光偏振的偏光板、釋放熱的散熱板等用途。

光學坯件10的大小或厚度並無特別限制，圖1的（a）及圖1的（b）所示的光學坯件例如具有X軸方向30 mm、Y軸方向20 mm的長度，厚度（Z軸方向）為0.4 mm。如圖1的（a）所示，光學坯件10具有第一主面11a及第二主面11b。而且，如圖1的（b）所示，存在具有光學坯件10的長邊的側面15a、具有光學坯件10的長邊的側面15d及具有光學坯件10的短邊的側面15b、具有光學坯件10的短邊的側面15c。第一主面11a及第二主面11b根據用途等而實施必要的研磨處理，加工成規定的面粗糙度。此外，以下的說明中，有時也稱為從第一主面11a連接第二主面11b的側面15a、側面15b、側面15c、側面15d。

光學坯件10在具有光學坯件10的長邊的側面15a與具有光學坯件10的短邊的側面15b交叉的角部具有C倒角加工部13a，在具有光學坯件10的長邊的側面15a與具有光學坯件10的短邊的側面15c交叉的角部具有C倒角加工部13b，在具有光學坯件10的長邊的側面15d與具有光學坯件10的短邊的側面15b交叉的角部具有C倒角加工部13c，在具有光學坯件10的長邊的側面15d與具有光學坯件10的短邊的側面15c交叉的角部具有C倒角加工部13d。C倒角加工部13a為較其他C倒角加工部13b～13d更小的倒角，例如為削去1 mm的C1倒角。C倒角加工部13b～C倒角加工部13d為削去2 mm的C2倒角。C倒角加工部13a是為了看出如AT切等的晶體板那樣在切割方向具有特性的光學坯件10的朝向而設置。

圖2的（a1）及圖2的（a2）為圖1的（a）的由圓點線所包圍的區域的放大圖。如圖2的（a1）所示，關於光學坯件10的側面15a、側面15b、側面15c、側面15d，可在第一主面11a及第二主面11b之間進行R倒角RA。而且，如圖2的（a2）所示，關於光學坯件10的側面15a、側面15b、側面15c、側面15d，也可在第一主面11a及第二主面11b之間進行C倒角CA。所述R倒角RA或C倒角CA可對側面15a、側面15b、側面15c及側面15d全部進行修整，也可僅對側面15a及側面15d進行修整。此外，如後述那樣，側面15a、側面15b、側面15c及側面15d或其一部分優選經研磨修整而表面粗糙度Ra值修整為2.7 μm以下。

圖2的（b）為圖1的（b）的由圓點線所包圍的區域的放大圖。如圖2的（b）所示，關於光學坯件10的C倒角加工部13d，在C倒角加工部13d與具有光學坯件10的短邊的側面15c交叉的部位設有R倒角加工部13r，並且在C倒角加工部13d與具有光學坯件10的長邊的側面15d交叉的部位設有R倒角加工部13r。關於所述C倒角加工部13d的長度L與R倒角加工部13r的曲率半徑RB的關係，將使用圖4來說明。

＜光學坯件的製造及試驗＞

圖3為表示從光學坯件的製造到可靠性試驗的流程圖。準備可製造幾百片以上的光學坯件10的大小的光學板（未圖示）。將所述光學板切割而準備矩形的光學坯件（步驟S31）。所述光學坯件10的厚度t1例如為0.5 mm。

針對所述矩形的光學坯件，如圖1的（b）所示，進行C倒角加工部13a、C倒角加工部13b、C倒角加工部13c及C倒角加工部13d的處理。接下來，如圖2的（b）所示，針對C倒角加工部13a、C倒角加工部13b、C倒角加工部13c及C倒角加工部13d，進行R倒角加工部13r的處理（步驟S32）。進而，如圖2的（a1）及圖2的（a2）所示，也可實施R倒角RA或C倒角CA。此外，為了形成這些C倒角加工部13a、13b、13c及13d以及R倒角加工部13r，針對多數片所述矩形的光學坯件，將相互的主面彼此貼合而製成塊。接下來，利用規定粒度的研磨劑來研磨所述塊的側面。通過所述研磨而形成C倒角加工部13a、C倒角加工部13b、C倒角加工部13c及C倒角加工部13d以及R倒角加工部13r，並且將C倒角加工部13a、C倒角加工部13b、C倒角加工部13c及C倒角加工部13d以及R倒角加工部13r的表面粗糙度Ra設為所需的表面粗糙度。

經C倒角及R倒角的光學坯件是以第一主面11a及第二主面11b成為規定的表面粗糙度以及厚度t2成為例如0.4 mm的方式進行研磨（步驟S33）。

針對光學坯件，對第一主面11a或第二主面11b的至少一者進行塗布處理（步驟S34）。塗布處理例如為反射膜的塗布或紅外線截止的塗布等，塗布的種類並無特別限制。這樣完成光學坯件10。此外，視光學坯件10的用途不同，有時也不進行塗布。

然後，對光學坯件10進行可靠性試驗（步驟S35）。本實施方式中，可靠性試驗為熱衝擊（熱激）測試。熱衝擊測試為對光學坯件10給予破壞應力、及產生破壞的程度的溫度差的測試。可推定，在所述熱衝擊測試中不產生破損的光學坯件10為可耐受長期間的經時變化的製品。將所述熱衝擊測試中未產生龜裂等破損的光學坯件10作為製品而出貨。

此外，本次熱衝擊測試的條件為下述條件，即：將光學坯件放置在加熱器（熱板）上，從室溫起在1分鐘以內將光學坯件加熱到178℃～180℃並保持2分鐘，然後將所述光學坯件瞬間投入至水溫20℃的純水中。所述試驗條件雖然為實際製品不會遭遇的相當嚴格的條件，但為了進行嚴格評價而采用。

＜由熱衝擊測試所致的破損率＞

如圖3的步驟S35中所說明，由熱衝擊測試導致一部分光學坯件10產生龜裂等破損。所述龜裂等破損是在側面15a、側面15b、側面15c或側面15d或者C倒角加工部13a、C倒角加工部13b、C倒角加工部13c或C倒角加工部13d產生。發明者變更C倒角加工部13（13a～13d）與R倒角加工部13r的比率，調查所述變更所致的熱衝擊測試後的破損率。而且，發明者變更側面15a、側面15b、側面15c及側面15d的面粗糙度，調查所述變更所致的熱衝擊測試後的破損率。以下，圖4的（a）及圖4的（b）所示的圖表為光學坯件10是玻璃材料時的實驗例。

圖4的（a）為變更C倒角加工部13與R倒角加工部13r的比率時的圖表。所述圖表的縱軸為破損率，圖表的橫軸為C倒角加工部13的長度L與R倒角加工部13r的半徑的比率。各比率的光學坯件（樣本）的個數為20個。例如，若圖2的（b）所示的C倒角加工部13d為C2倒角，即長度L＝2 mm，R倒角加工部13r的半徑為0.2 mm，則R/C的比率為0.10（L：R＝1：0.10）。

如圖4的（a）的圖表所示，若僅為C倒角加工，則破損率為37%，若實施R倒角加工部13r，則破損率減少。在R/C的比率超過0.00且為0.05以下（L：R＝1：超過0.00且小於0.05）的情況下，破損率為32%，在R/C的比率超過0.05且為0.10以下（L：R＝1：超過0.05且小於0.10）的情況下，破損率為26%。而且，在R/C的比率超過0.10且為0.15以下（L：R＝1：超過0.10且小於0.15）的情況下，破損率為19%，在R/C的比率超過0.15且為0.20以下（L：R＝1：超過0.15且小於0.20）的情況下，破損率為11%。此處，越增大R面加工部13r，破損率越變小，但會耗費事先進行倒角加工的成本。另一方面，根據圖4的（a），若R/C的比率為0.10～0.15，則破損率與僅進行C加工的情況相比減半。本次熱衝擊測試采用實際製品的情況下不易產生的嚴苛條件，可認為，若為在所述嚴苛的試驗條件下破損率減半的水平，則實際製品不會產生破損問題，作為製品而良好。因此，本實施方式中，R/C的比率的優選範圍為0.10～0.15。此外，根據圖4的（a）可認為，可謂R/C的比率的進而優選的範圍為0.15～0.20，但即便未達此種程度，也可獲得本實施方式的效果。

圖4的（b）為變更側面15a、側面15b、側面15c及側面15d的表面粗糙度Ra（以下有時簡稱為面粗糙度）時的圖表。所述圖表的縱軸為破損率，圖表的橫軸為面粗糙度。此外，面粗糙度從左往右有1.2 μm～3.0 μm、0.9 μm～2.7 μm、0.6 μm～1.8 μm、0.5 μm～1.0 μm、0.3 μm～0.5 μm、0.2 μm～0.4 μm及0.1 μm～0.3 μm的範圍。其原因在於，這些分別是以2.0 μm、1.5 μm、1.0 μm、0.7 μm、0.4 μm、0.3 μm、0.3 μm及0.2 μm的面粗糙度為目標而製造，但實際製造出的光學坯件的側面的面粗糙度出現偏差。各比率的光學坯件（樣本）的個數為20個。

如圖4（b）的圖表所示，隨著側面15a、側面15b、側面15c及側面15d的面粗糙度變小，破損率減少。以面粗糙度2.0 μm為目標而進行製造的1.2 μm～3.0 μm的情況下，破損率為23%，以面粗糙度1.5 μm為目標而製造的0.9 μm～2.7 μm的情況下，破損率為7%。以下，以面粗糙度1.0 μm以下為目標而製造的光學坯件的破損率小於10%。因此可確認，以面粗糙度1.5 μm為目標而製造的面粗糙度2.7 μm以下的光學坯件的破損率急劇降低。

此處，越減小表面粗糙度Ra，破損率越變小，但會耗費事先進行倒角研磨時的加工成本。另一方面，根據圖4的（b），若表面粗糙度Ra為0.9 μm～2.7 μm，則與表面粗糙度Ra為1.2 μm～3.0 μm的情況相比，破損率降低至約三分之一。本次熱衝擊測試采用實際製品的情況下不易產生的嚴苛條件，可認為，若為在所述嚴苛的試驗條件下破損率降低至三分之一的水平，則實際製品不會產生破損問題，作為製品而良好。因此，本實施方式中，C倒角加工部及R倒角加工部的表面粗糙度Ra優選2.7 μm以下。更具體來說，根據圖4的（b），直到表面粗糙度Ra為0.3 μm～0.5 μm的水平為止，破損率為6左右，因而C倒角加工部和R倒角加工部的表面粗糙度Ra也可為2.7 μm～0.3 μm以下。此外，根據圖4（b），若表面粗糙度Ra為0.4 μm以下，則與表面粗糙度Ra為1.2 μm～3.0 μm的情況相比，破損率降低至約十分之一，因而可謂C倒角加工部與R倒角加工部的表面粗糙度Ra的進而優選的範圍為0.4 μm以下，但即便未達此種程度，也可獲得本實施方式的效果。

10:光學坯件 11a:第一主面 11b:第二主面 13（13a～13d）:C倒角加工部（C面加工部） 13r:R倒角加工部（R面加工部） 15（15a～15d）:側面 CA:C倒角 L:長度 RA:R倒角 RB:曲率半徑 S31～S35:步驟

圖1的（a）為光學坯件10的側面圖，圖1的（b）為光學坯件10的正面圖。圖2的（a1）及圖2的（a2）為光學坯件10的側面的局部放大圖，圖2的（b）為光學坯件10的正面的局部放大圖。圖3為表示從光學坯件的製造到可靠性試驗的流程圖。圖4的（a）為表示和C倒角與R倒角的比率有關的破損率的圖表。圖4的（b）為表示和側面的表面粗糙度有關的破損率的圖表。

11a:第一主面

11b:第二主面

13b、13d:C倒角加工部(C面加工部)

13r:R倒角加工部(R面加工部)

15c、15d:側面

CA:C倒角

L:長度

RA:R倒角

RB:曲率半徑

Claims

一種光學坯件，其特徵在於，平面形狀為四方形狀，具有第一主面及與所述第一主面為相反側的第二主面，且包括： C面加工部，形成於所述光學坯件的四個角部；以及 R面加工部，形成於所述C面加工部與將所述第一主面與所述第二主面相連的側面交叉的部位。
根據請求項1所述的光學坯件，其中，所述R面加工部的曲率R相對於所述C面加工部的長度L的L：R為1：0.05至1：0.15的範圍。
根據請求項1所述的光學坯件，其中，所述光學坯件的所述側面的面粗糙度為2.7 μm以下。
根據請求項1至3中任一項所述的光學坯件，其中，所述側面的全部或一部分經C面加工或R面加工。