JP4828464B2 - 加工用ブレードの製造方法及び加工用ブレード、並びにそれを用いた光学素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、加工用ブレードの製造方法及び加工用ブレード、並びにそれを用いた光学素子の製造方法に関し、特に、基板を研削加工することにより、該基板にリブ型構造を形成するための加工用ブレードの製造方法及び加工用ブレード、並びにそれを用いた光学素子の製造方法に関する。

従来、光通信分野や光測定分野において、電気光学効果を有する基板上に光導波路や変調電極を形成した導波路型光変調器などの光学素子が多用されている。
光変調周波数の広帯域化を実現するためには、変調信号であるマイクロ波と光波との速度整合を図ることが重要であり、光導波路をリッジ型構造とするなど、様々な方法が考案されている。

基板にリッジ型構造を形成する方法としては、エッチングや研削加工などが知られているが、エッチングによる方法では数ミクロンの深さまでエッチングするのに長時間を要し、製造コストが高くなる。しかも、エッチングで成形したリッジ側面は荒れ易く、光波の伝搬損失も大きくなる。これに対して、研削加工では、ダイシングソーを用いて溝を形成するものであり、簡便に形成できる利点がある。特許文献１又は特許文献２では、ブレードには、ダイヤモンド砥粒をレジン系結合剤を用いて結合させたブレードを使用することが示されている。
特開平１０−１０３４８号公報 特開２００４−３４１０４５号公報

リッジ型構造を形成するには、リッジの両側に溝を形成する必要があるため、ダイシングソーを用いてリッジ型構造を形成するには、２枚のブレードをスペーサーを介して保持し、一度に２つの溝を形成する方法と、一本ずつ溝を形成する方法とがある。２枚のブレードを用いる方法では、ブレード間に挟むスペーサーは１０μｍ程度以下と極めて薄く、スペーサー自体の製造や取扱いが難しい上、研削加工時に先端強度が不足し、高精度な溝を形成できないという問題点を生じていた。さらに、１本ずつ溝を形成する場合には、リッジの形成に時間が掛かる上、２本の溝を高精度に平行に形成することが難しい。さらに、１本目の溝を形成した後、２本目の溝を形成する際に、１本目の溝の方向にリッジ部分を押すように２本目の溝が形成されるため、幅の狭いリッジの場合は、リッジ部分を破損する危険性がある。

本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、リブ型構造を高精度かつ安定に形成することが可能な加工用ブレードの製造方法及び加工用ブレード、並びにそれを用いた光学素子の製造方法を提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、２枚の円盤を接着剤で接合する接合工程と、該円盤のエッジを、該円盤の外側面のみを研磨することによりテーパー状に加工する研磨工程と、該接着剤の周縁部が該円盤のエッジ先端より内側に位置するように、該接着剤を除去する除去工程とを有することを特徴とする加工用ブレードの製造方法である。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の加工用ブレードの製造方法を用いて製造された加工用ブレードである。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の加工用ブレードを用いて基板を研削加工し、該基板にリブ型構造を形成することを特徴とする光学素子の製造方法である。

請求項１に係る発明により、２枚の円盤を接着剤で接合する接合工程と、該円盤のエッジを、該円盤の外側面のみを研磨することによりテーパー状に加工する研磨工程と、該接着剤の周縁部が該円盤のエッジ先端より内側に位置するように、該接着剤を除去する除去工程とを有することを特徴とする加工用ブレードの製造方法であるため、ブレードの先端付近までの２枚の円盤が接着剤で固定されており、ブレードの先端強度が増加する。また、２枚のブレードを接合した後に研磨してエッジを形成するため、２枚のブレードの形状、特に回転軸に対するエッジ部分の両者の形状を高精度に整合させることが可能となる。

さらに請求項１に係る発明により、該テーパー形状は、円盤の外側面のみを研磨して形成されているため、リッジ部分の側面が基板表面に対して垂直に立ち上がる形状のリッジ型構造を形成することが可能となる上、溝形成の際にはブレードのエッジの外側で基板を専ら研削するため、リッジ部分の側面を鏡面構造とすることが可能となる。

請求項２に係る発明により、請求項１に記載の加工用ブレードの製造方法を用いて製造された加工用ブレードであるため、ブレードの先端部分の機械的強度が高く、２枚のブレードの間隔を高精度に保持すると共に、ブレードの先端部分の形状を高精度に形成した加工用ブレードを得ることができる。

請求項３に係る発明により、請求項２に記載の加工用ブレードを用いて基板を研削加工し、該基板にリブ型構造を形成することを特徴とする光学素子の製造方法であるため、高精度なリブ型構造を有する光学素子を製造することができる。

以下、本発明を好適例を用いて詳細に説明する。
本発明は、加工用ブレードの製造方法及び加工用ブレード、並びにそれを用いた光学素子の製造方法に関するものである。
本発明の加工用ブレードの製造方法は、図１に示すように、２枚の円盤１を接着剤２で接合する接合工程（ａ）と、該円盤１のエッジ３を、該円盤１の外側面のみを研磨することによりテーパー状に加工する研磨工程（ｂ）と、該接着剤の周縁部４が該円盤のエッジ先端より内側に位置するように、該接着剤を除去する除去工程（ｃ）とを有することを特徴とする。なお、研磨されて形成されたエッジ部分は符号５で示している。

本発明の加工用ブレードの製造方法を用いて製造された加工用ブレードは、ブレードの先端付近まで２枚の円盤１が接着剤２で固定されているため、ブレードの先端強度が増加している。このため、本加工用ブレードを用いることで高精度なリッジ型構造を形成することが可能となる。

また、２枚の円盤を接合した後に、ブレードを回転させながら砥石で円盤のエッジ部分３を左右同時に研磨してエッジを形成するため、２枚の円盤（ブレード）の形状、特に回転軸に対するエッジ部分の両者の形状を高精度に整合させる（図１（ｃ）においては左右対称となる）ことが可能となる。このため、製造された加工用ブレードを用いてリッジ型構造を形成する場合には、リッジの両側にある溝をリッジを挟んで対称に形成することが可能であり、加工の際もリッジの両側から均等な応力がリッジ部分に掛かるため、リッジが破損し難く、安定かつ高精度なリッジ型構造を形成することができる。

さらに、ブレードのエッジ部分５のテーパー形状は、円盤１の外側面のみを研磨して形成されているため、リッジ部分の側面が基板表面に垂直に立ち上がる形状のリッジ型構造を形成することが可能となる。

円盤１自体に使用される材料としては、熱硬化性樹脂中にダイヤモンド砥粒を分散し焼結させたレジン系ブレードなどが好適に利用可能である。ブレードのサイズとしては、厚さ０．２ｍｍ以上、半径３０ｍｍ以下のものが好適に利用可能である。また、ブレードの使用に際しては、ブレードの正確な面出し（表裏の平行度）や正確な円形への整形を事前に行なう。

本発明の加工用ブレードの製造方法では、２枚の円盤の間隔を約１０μｍ以下の幅で、高精度に保持することが必要である。このため、接着剤の材料として、アクリル系、エポキシ系などが好適に利用可能であり、また、接着剤を円盤１に塗布する方法もスピンコートを利用して円盤１の全体に広がる均一な接着層を形成した後、空気層が入り込まないように他方の円盤１を重ね合わせて、２枚の円盤を均等な間隔で保持するよう接合している。

加工用ブレードのエッジの形成は、２枚の円盤を張り合わせたものを回転させ、砥石で研磨することにより形成している。このため、ブレードのエッジ部分の表面には、常に、ブレード（円盤１）を構成しているダイヤモンド砥粒が露出しているため、長期間に渡りブレードを使用しても研削加工能力は低下しない。

次に、上述した加工用ブレードの製造方法を用いて製造された加工用ブレードを使用して、リッジ型構造を有する光学素子の製造方法について説明する。
図２に示すように、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）などの電気光学効果を有する材料や各種材料で形成された基板１０に対して、加工用ブレード２０を回転させながら基板上を相対的に移動させ、基板上に２本の溝３０を形成する。

図２（ｂ）は図２（ａ）で矢印Ｘ１における断面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）の矢印Ｘ２における断面図を示している。
図２（ｂ）を見ると、ブレード２０を構成する２枚の円盤１は高精度に形状が形成されると共に、両者の間隔が高精度に保持されているため、極めて安定かつ高精度に図２（ｃ）のような２つの溝３０を形成でき、溝３０に挟まれたリッジ型構造が得られる。また、同時に２本の溝を形成するため、加工時間が大幅に短縮できる。

図２（ｃ）のように得られたリッジ型構造自体は高精度な形状をしているのみならず、リッジの側面が鏡面に形成されているため、リッジ型構造を光導波路として使用する場合には、伝搬損失の少ない光学素子を提供することできる。

本発明によれば、リブ型構造を高精度かつ安定に形成することが可能な加工用ブレードの製造方法及び加工用ブレード、並びにそれを用いた光学素子の製造方法を提供することが可能となる。

加工用ブレードの製造方法を示す概略図である。 加工用ブレードを用いた光学素子の製造方法を示す概略図である。

１ 円盤
２ 接着剤
３，５ エッジ部分
４ ブレードの円周先端部分
１０ 基板
２０ 加工用ブレード
３０ 溝

Claims (3)

1. ２枚の円盤を接着剤で接合する接合工程と、
   該円盤のエッジを、該円盤の外側面のみを研磨することによりテーパー状に加工する研磨工程と、
   該接着剤の周縁部が該円盤のエッジ先端より内側に位置するように、該接着剤を除去する除去工程とを有することを特徴とする加工用ブレードの製造方法。
2. 請求項１に記載の加工用ブレードの製造方法を用いて製造された加工用ブレード。
3. 請求項２に記載の加工用ブレードを用いて基板を研削加工し、該基板にリブ型構造を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。

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