Способ полировки кварцевых пластин Советский патент 1993 года по МПК C03C15/00 

Изобретение относится к технологии окончательной полировки поверхности предварительно механически обработанных кварцевых пластин посредством химического травления с применением паст и растворов и может быть использовано в электронной, оптико-механической и приборостроительной промышленности при производстве датчиков.

На поверхности пластин после механической полировки отмечаются микротрещины и д.ругие поверхностные неоднородности. Такие дефекты являются концентраторами напряжения, вызывающими разрушение пластины под нагрузкой гораздо меньше, чем расчетная.

Известна окончательная обработка поверхности кварцевой пластины с помощью пасты, состоящей из аммония фтористого кислого (36-39 вес.%), сульфата бария (30- 33 вес.%), фтористоводородной кислоты (15-17 вес.%), серной кислоты (4-6 вес.%) и уксуснокислого натрия (9-11 вес.%). Данная паста позволяет повысить механическую прочность кварцевых пластин по сравнению с необработанными в 1,5 раза, однако для пластин, применяемых в качестве упругого элемента, (т.е. работающего на изгиб) достигнутой механической прочности недостаточно. Кроме того, необходимым свойством для упругого элемента из кварца является прозрачность, а обработка пастой приводит к матированию поверхности.

Наиболее близким к предложенному изобретению является способ окончательной полировки поверхности из силикатного стекла с помощью раствора, содержащего 3 мас.% 38%-ной фтористоводородной кислоты, 5 мас.% 96%-ной серной кислоты к глицерине.

-Заявители воспроизвели данный способ по прототипу и пришли к выводу, что кварцевые пластины, подвергшиеся обработке, не обладают достаточной прочностью. Результаты опытной проверки указанного способа приведены в таблице ниже.

Цель изобретения--повышение механической прочности полированных кварцевых пластин с, сохранением качества поверхности.

Это достигается следующим образом: кварцевые пластины после механической полировки с чистотой поверхности 0,05

Ё

XI

Ч

i

00

рабатывают раствором, содержащим 75- 80 об.% 35%-ной фтористоводородной кислоты, 20-25 об.% муравьиной кислоты в течение 35-45 с при температуре 50-80°С с последующей промывкой в дистиллирован- ной воде. Процесс производят во фторопла- стовой емкости. Кварцевые пластины устанавливают в кассету, устроенную таким образом, чтобы пластины смачивались раствором с обеих сторон, и не соприкасались друге другом.

В результате указанной обработки растворяется верхний слой поверхности кварцевой пластины, содержащей микроне- ровности возникающие при полировке абразивными материалами. Добавка муравьиной кислоты способствует удалению продуктов реакции травления с поверхности пластин. Это способствует более равно- м-ерному протеканию реакции на поверхности.

Результаты обработки по предложенному способу приведены в таблице. Для определения оптимальных условий процесса химической полировки проведены испыта- ния с различными режимами травления.

Испытания показали, что оптимальное время проведения процесса - 40 с. При времени травления 30 с и меньше не достигается необходимая прочность (строка 3 в табл.), а при времени травления 60 сек. и больше происходит матирование поверхности {строки 5 и 6). Добавление муравьиной кислоты в травильный раствор существенно увеличивает механическую прочность пла-

стин (строка 8). Оптимальной температурой травления является интервал 50-80°С. При температуре ниже 50°С не достигается необходимой механической прочности. Увеличение температуры выше 80°С незначительно занижает механическую прочность обработанных пластин, поэтому заявители считают увеличение температуры выше 80°С нецелесообразным. В таблице приведены данные механической прочности пластин, не подвергавшихся химической обработке (строка 1) и механической прочности пластин, обработанных по способу-прототипу (строка 2). Из сравнения данных о механической прочности указанных пластин видно, что применение предложенного способа химической обработки увеличивает механическую прочность кварцевых пластин по сравнению с кварцевыми пластинами, не подвергавшимися химической обработке, в 3 раза, а по сравнению с механической прочностью кварцевых пластин, обработанных по способу-прототипу в.2 раза.

Формула изобретения Способ полировки кварцевых пластин путем обработки раствором кислот и последующей промывки в дистиллированной воде, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности, обработку ведут в растворе, содержащем 75- 80 об.% 35%-ной фтористоводородной кислоты и 20-25 об.% муравьиной кислоты с плотностью 1,22 в течение 35-45 с при 50-80°С.

Сущность изобретения: обработку кварцевых пластин ведут в растворе, содержащем 75-80 об.% 35%-ной фтористоводородной кислоты и 20-25 об.% муравьиной кислоты с плотностью 1,22 в течение 35-45 с при температуре 50-80°С. 1 табл.

Данные опытной проверки способов химической окончательной полировки кварцевых пластин с применением растворов - травителей

Продолжение таблицы