[发明专利]一种石英摆片窗口的低应力成形方法

说明书

本发明涉及一种石英摆片窗口的低应力成形方法，包括以下技术特点：配制预蚀刻溶液并计算刻蚀速率；绘制加工不同窗口所需的切割图形；使用CO2激光器切割石英摆片挠性平桥附近的窗口，用预蚀刻溶液将切割好的石英摆片清洗干净；使用绿光激光器切割石英摆片上的C形槽和中心圆孔，用预蚀刻溶液将切割好的石英摆片清洗干净；在显微镜下检查石英摆片的表面质量，按要求其表面应无明显的坑点、划痕等缺陷。本发明通过分别使用CO2激光器与绿光激光器切割出石英摆片上的各窗口，实现了石英摆片窗口的低应力成形加工。

技术领域

本发明属于石英摆片加工技术领域，涉及石英摆片上各窗口的加工方法，尤其是石英摆片窗口的低应力成形方法。

背景技术

石英挠性加速度计对石英摆片的尺寸精度和面形精度要求极高，以保证其性能。石英玻璃属于硬脆性材料，具有高硬度、高强度、低断裂韧性和低导电性等特点，很难用传统工艺进行加工。与金属材料不同，石英摆片的强度直接受到加工方法的影响，任何不适当的加工技术都将影响其表面完整性、断裂强度和可靠性。因此常采用激光切割与化学蚀刻相结合的方法对石英摆片进行成形加工。

一种典型的石英摆片结构如图2所示，挠性平桥4把摆片中心盘3与安装环2联成一体，安装环两面对应设有三个安装凸台1，这三个安装凸台的表面是石英摆片的安装基准面，中心盘是加速度计检测质量摆的基本构件。

在现有已知的技术中，石英摆片的窗口主要采用以下两种方法加工：一、先用化学蚀刻的方法铣切出窗口，再用CO₂碳激光器进对窗口边缘进行修切；二、直接使用CO₂激光器切割出窗口。

现有两种加工技术的缺点是：前者的加工精度较差，除挠性平桥外，全部存在腐蚀造成的斜边；后者存在残余应力，这部分残余应力在摆片使用过程中会随时间和环境变化等原因释放，进而影响加速度计的使用性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种石英摆片窗口的低应力成形方法，能够提高加工精度，消除残余应力。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种石英摆片窗口的低应力成形方法，包括以下步骤：

步骤1、配制预蚀刻溶液并计算刻蚀速率。

步骤2、绘制加工不同窗口所需的切割图形。

步骤3、使用CO₂激光器切割石英摆片挠性平桥附近的窗口，用预蚀刻溶液将切割好的石英摆片清洗干净，进入下一步。

步骤4、使用绿光激光器切割石英摆片上的C形槽和中心圆孔，用预蚀刻溶液将切割好的石英摆片清洗干净。

步骤5、在显微镜下检查石英摆片的表面质量，按要求其表面应无明显的坑点、划痕等缺陷。

而且，所述步骤1中的预蚀刻溶液由水、氢氟酸、醋酸、盐酸、无水乙醇及阳离子表面活性剂混合而成。

而且，所述预蚀刻溶液的配置质量比为：水：氢氟酸：醋酸：盐酸：无水乙醇：阳离子表面活性剂＝1：0.1～0.2：0.1～0.5：0.05～0.025：0.0125～0.05：0.001～0.002。

而且，所述溶蚀速率的计算方法为：取一个石英摆片，测量其厚度记为a₁，将石英摆片放入预蚀刻溶液内进行双面蚀刻，在蚀刻时间t后，取出石英摆片，测量其厚度记为a₂，通过下述公式计算刻蚀速率：其中h为石英摆片被蚀刻的厚度h＝a₁-a₂。

而且，所述步骤2的具体实现步骤为：

在CO2激光切割机上绘制挠性平桥附近三窗口的切割图形，在绿光激光切割机上绘制C形槽和中心圆孔的切割图形。