TWI599460B - 膜狀工件上的飛切溝槽加工方法及飛切鏡面加工方法 - Google Patents
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Description
本案是根據先前於2012年4月16日申請的日本專利申請案第2012-93307號提出申請,並請求享有該案之優先權,其當中的所有內容均引入本案作為參考。
本案係關於一種膜狀工件上的飛切溝槽之加工方法以及飛切鏡面之加工方法。
被稱為飛切(flycutting)的加工方法已為習知。在此加工方法中,高精度的車刀(加工刀具)被設置在一輪緣上,該車刀係藉由該輪緣的旋轉而大幅度地旋轉,每次的旋轉均使得工件的待加工表面之材料被拋出(磨去/削除),直到該工件因此被切斷。此加工方法主要是用於加工凸透鏡。
另一方面,具有用作光波導元件的溝槽之光通信元件被廣泛地使用。該元件是藉由普遍使用的模造方
法(參考JP 2004-163914A)以樹脂填入“模具”所形成。這是由於沒有可用來在該元件上切出“溝槽”的高精度方法。
即使是普遍被認為屬於高精度方法的使用金剛石刀片的切割方法,其仍具有產生毛邊的問題,且因此無法達成光學元件所要求的精度(鏡面般的精度)。
本發明之發明人發現,具有極高精度的溝槽可以在膜狀工件上藉由使用稱為“飛切”的加工方式形成於其上。此外,本發明之發明人還發現,曾以飛切方法進行的邊緣表面是如此的精確,使得該邊緣表面可以用來作為鏡面表面。
本發明是基於以上的發現所產生。本發明之目的在於提供一種藉由飛切在膜狀工件上加工出溝槽的方法。除此之外,本發明之另一目的在於提供一種藉由飛切在膜狀工件上加工出鏡面表面的方法。
本發明是關於一種膜狀工件上的飛切鏡面加工方法,其包括:將設置有飛切刀具的飛切工模設置到旋轉軸;以及控制該旋轉軸的旋轉以及該膜狀工件相對於該旋轉軸的位置;其中,為了使該飛切刀具在該膜狀工件的側邊緣表面形成鏡面表面,該膜狀工件相對於該旋轉軸的位置被平行於該鏡面表面移動。
根據本發明之發明者所執行的實際測試,它
被發現本發明可在膜狀工件的側邊緣表面產生極高精度的溝槽形狀以及極高精度的鏡面表面,且不會有產生毛邊的問題。除此之外,不像金剛石刀片被使用時,它並不需要提供液體來冷卻刀片或/及移除工件殘渣(本發明之可以在乾燥的環境下執行)。因此,本發明之方法可以在低運作成本下以對環境友善的方式執行。
例如金屬箔、金屬膜或是樹脂膜的膜狀工件可以證明上述的效果。舉例來說,具有金、銀、銅、錫、鎳...等等的金屬,以及具有例如丙烯醯基類樹脂、聚矽烷類樹脂、環氧類樹脂、去甲伯烯類樹脂以及聚亞醯胺類樹脂的合成樹脂的樹脂。膜狀工件具有樹脂基板以及金屬箔或金屬膜於其上均可提供相同的效果。
較佳地,該飛切刀具包括單晶金剛石刀具以及金屬柄。此外,該單晶金剛石的末端較佳具有45度的角度。除此之外,該飛切工模通常是飛切輪緣。
此外,本發明較佳還包括提供空氣到加工區域。藉由此步驟,該飛切刀具可以被有效地冷卻且工件殘渣可以被吹出並移除。另外,更佳地,本發明還包括從一加工區域抽取空氣。藉由此步驟,該工件殘渣可以被有效地消除。
另一方面,本發明是關於一種膜狀工件上的飛切溝槽加工方法,其包括:將設置有飛切刀具的飛切工模設置到旋轉軸;以及控制該旋轉軸的旋轉以及該膜狀工件相對於該旋轉軸的位置;其中,為了使該飛切刀具在該
膜狀工件上形成線性的凹槽,該膜狀工件相對於該旋轉軸的位置沿著該凹槽延伸的方向移動。
根據本發明之發明者所執行的實際測試,它被發現本發明可在膜狀工件上產生極高精密度的凹槽,且不會有產生毛邊的問題。此外,不像金剛石刀片被使用時,它並不需要提供液體來冷卻刀片或/及移除工件殘渣(本發明之可以在乾燥的環境下執行)。因此,本發明之方法可以在低運作成本下以對環境友善的方式執行。
例如金屬箔、金屬膜或是樹脂膜的膜狀工件可以證明上述的效果。舉例來說,具有金、銀、銅、錫、鎳...等等的金屬,以及具有例如丙烯醯基類樹脂、聚矽烷類樹脂、環氧類樹脂、去甲伯烯類樹脂以及聚亞醯胺類樹脂的合成樹脂的樹脂。膜狀工件具有樹脂基板以及金屬箔或金屬膜於其上均可提供相同的效果。
較佳地,該飛切刀具包括單晶金剛石刀具以及金屬柄。此外,該單晶金剛石的末端較佳具有45度的角度。除此之外,該飛切工模通常是飛切輪緣。
此外,本發明較佳還包括提供空氣到加工區域。藉由此步驟,該飛切刀具可以被有效地冷卻且工件殘渣可以被吹出並移除。另外,更佳地,本發明還包括從一加工區域抽取空氣。藉由此步驟,該工件殘渣可以被有效地消除。
分別由本發明前述之方法所製成之具有高精度鏡面表面或高精度溝槽的光學元件同樣為本發明之標
的。
10‧‧‧飛切輪緣
20‧‧‧飛切刀具
21‧‧‧單晶金剛石刀具
22‧‧‧金屬柄
30‧‧‧旋轉軸
40‧‧‧膜狀工件
41‧‧‧凹槽
43‧‧‧鏡面表面
50‧‧‧工作平台
60‧‧‧控制單元
第1圖為顯示用來實現本發明之膜狀工件上的飛切溝槽加工方法的一實施例之飛切刀具以及飛切輪緣的一示意圖;第2圖為用來說明本發明之該實施例的膜狀工件上的飛切溝槽加工方法的一示意圖;以及第3圖為說明本發明之另一實施例的膜狀工件上的飛切鏡面加工方法之一示意圖。
本發明之實施例配合所附之圖式將說明如下。
第1圖為顯示用來實現本發明之膜狀工件上的飛切溝槽加工方法的一實施例之飛切刀具以及飛切輪緣的一示意圖。第2圖為用以說明該溝槽加工方法的一示意圖。
如第1圖所示,在本實施例中,飛切輪緣10被作為一飛切工模設置到一旋轉軸上。飛切刀具20設置在該飛切輪緣10。該飛切刀具20也被稱為“斜角銑刀”,且在本實施例中係由單晶金剛石刀具21以及金屬柄22所構成。該單晶金剛石刀具21及該金屬柄22藉由銅焊相對
固定。
如第1圖所示,該單晶金剛石刀具21在本實施例中是由末端具有45度角度的三角形刀具所形成。然而,該單晶金剛石刀具21可能是鈍三角形或是矩形的刀具。更精確來說,該單晶金剛石刀具21的末端具有一半徑。此外,多晶金剛石刀具可以用來替代該單晶金剛石刀具21。或者,硬質合金(carbide)刀具或是立方氮化硼(CBN)刀具亦可以被使用。
如第2圖所示,膜狀工件40被放置在一工作平台50上,且該飛切輪緣10被固定到例如一超薄切片機(USM,Ultra Slicing Machine)上的該旋轉軸30。藉由旋轉該旋轉軸30,該單晶金剛石刀具21的末端沿著廣泛的旋轉軌跡移動,以藉由每次旋轉飛切該膜狀工件40上的待加工表面。
該旋轉軸30的旋轉以及該工作平台50相對於該旋轉軸30的位置均受到控制單元60控制。更精確的說,為了使該單晶金剛石刀具21在該膜狀工件40上形成一線性的凹槽41,該工作平台50相對於該旋轉軸30的位置沿著該凹槽41延伸的方向移動。
根據本實施例上述的加工方法,該極高精度的凹槽41可以被產生在該膜狀工件40上,且沒有產生毛邊的問題。更明確的說,由於被使用的是三角形且末端具有45度角度的該單晶金剛石刀具21,具有三角斷面的V型溝槽可以被高精度地生產出來。尤其是由於該溝槽41
相對於水平方向呈45度角的該斜面可以作為一反射面(鏡面表面)垂直地反射水平光線,該膜狀工件40可以被開發成各種不同的光學元件。例如,該凹槽41的斜面可以作為一垂直腔表面發光激光器(VCSEL,Vertical Cavity Surface Emitting Laser)的反射面,或是一垂直外腔表面發光激光器(VECSEL,Vertical External Cavity Surface Emitting Laser)的反射面。
此外,不同於使用金剛石刀片時,它不需要提供液體來冷卻該刀片及/或移除工件殘渣(本實施例可以在乾燥的環境下執行)。因此,本實施例可在一低運作成本下以對環境友善的方式執行。
接著,第3圖為用以說明膜狀工件上的飛切鏡面加工方法的一示意圖。在本方法中同樣使用該飛切刀具20及該飛切輪緣10,但加工的對象並非該膜狀工件40上表面的溝槽,而是該膜狀工作40的側邊緣表面的鏡面表面。
如第3圖所示,該膜狀工件40在本方法中同樣是放置在該工作平台50上,且該飛切輪緣10固定於該旋轉軸30。藉由旋轉該旋轉軸30,該單晶金剛石刀具21的末端沿著廣泛的旋轉軌跡移動,以藉由每次旋轉飛切該膜狀工件40上的待加工表面。
該旋轉軸30的旋轉以及該工作平台50相對於該旋轉軸30的位置同樣均受到控制單元60控制。為了使該單晶金剛石刀具21在該膜狀工件40的一側邊緣表面
形成一鏡面表面43,該工作平台50相對於該旋轉軸30的位置平行該邊緣表面(鏡面表面)移動。
根據本實施例上述之加工方法,該極高精度的鏡面表面43可被產生於該膜狀工件40,且沒有產生毛邊的問題。由於該鏡面表面43可以以極低的損耗接收垂直於其的入射光(此對出射光而言亦同),該膜狀工件40可被開發作為不同種類的光學元件。
此外,不同於使用金剛石刀片時,它不需要提供液體來冷卻該刀片及/或移除工件殘渣(本實施例可以在乾燥的環境下被執行)。因此,本實施例可在一低運作成本下以對環境友善的方式被執行。
10‧‧‧飛切輪緣
30‧‧‧旋轉軸
40‧‧‧膜狀工件
43‧‧‧鏡面表面
50‧‧‧工作平台
60‧‧‧控制單元
Claims (10)
- 一種膜狀工件上的飛切鏡面加工方法,包括:將設置有飛切刀具的飛切工模設置到旋轉軸;以及控制該旋轉軸的旋轉以及該膜狀工件相對於該旋轉軸的位置;其中,該膜狀工件包含金屬箔或金屬膜,該膜狀工件被放置在工作平台上,藉由旋轉該旋轉軸,該飛切刀具沿著旋轉軌跡被移動,以飛切要被每次旋轉所加工的該膜狀工件的側邊緣表面,並且為了使該飛切刀具在該膜狀工件的側邊緣表面形成入射光或出射光的鏡面表面,該膜狀工件相對於該旋轉軸的該位置係平行於該鏡面表面移動。
- 如申請專利範圍第1項所述之膜狀工件上的飛切鏡面加工方法,其中該飛切刀具包括單晶金剛石刀具。
- 如申請專利範圍第1項所述之膜狀工件上的飛切鏡面加工方法,更包括提供空氣給加工區域。
- 如申請專利範圍第1項所述之膜狀工件上的飛切鏡面加工方法,更包括吸取在加工區域的空氣。
- 一種膜狀工件上的飛切溝槽加工方法,包括:將設置有飛切刀具的飛切工模設置到旋轉軸;以及控制該旋轉軸的旋轉以及該膜狀工件相對於該旋轉軸的位置;其中,為了使該飛切刀具在該膜狀工件上形成用於光 波導元件之線性的凹槽,該膜狀工件相對於該旋轉軸的該位置係沿該凹槽延伸的方向移動,該凹槽為V形凹槽,其具有相對於該膜狀工件的上表面呈45度之斜面,並且作為鏡面表面的邊緣表面被形成在該斜面上。
- 如申請專利範圍第5項所述之膜狀工件上的飛切溝槽加工方法,其中該膜狀工件包含金屬箔或金屬膜。
- 如申請專利範圍第5項所述之膜狀工件上的飛切溝槽加工方法,其中該膜狀工件包含樹脂。
- 如申請專利範圍第5至7項任一項所述之膜狀工件上的飛切溝槽加工方法,其中該飛切刀具包括單晶金剛石刀具。
- 如申請專利範圍第5至7項任一項所述之膜狀工件上的飛切溝槽加工方法,更包括提供空氣到加工區域。
- 如申請專利範圍第5至7項任一項所述之膜狀工件上的飛切溝槽加工方法,更包括吸取加工區域的空氣。
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