CN112059546A - 一种透光板加工方法及系统 - Google Patents
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Abstract
发明公开了一种透光板加工方法及系统，包括基板成型、基板表面处理、精切割厚度计算、透光板成型步骤，将胚件粗切割成基板，在基板表面涂覆表面处理液，将进行表面处理后的基板表面均匀划分为若干个区域，在每个区域任选一个点进行双折射测量，对每个区域进行表面翘曲度测量，由此确定基板的精切割厚度范围，按照精切割厚度范围对基板进行精切割，通过合理控制精切割基板的厚度，在保证足够研磨、抛光余量的同时，避面精切割基板厚度过大，造成原材料浪费。
Description
技术领域
本发明属于光学元件领域，特别是透光板加工领域。
背景技术
现有技术中透光板通常通过以下方式制备：形成胚件、将胚件切片成基板，然后用含有研磨剂的浆料研磨基板，然后抛光直至达到所需的尺寸，厚度和粗糙度。
然而切片的步骤将引起基板表面翘曲，为看保证后续研磨、抛光步骤正常进行，就必须预留出足够的研磨、抛光余量，且在基板表面精度恒定的情况下，翘曲越大，所需的研磨、抛光余量就越大，对原料的需求及浪费就越大。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种透光板加工方法及系统，通过测量粗切割基板的双折射以及表面翘曲，计算出精切割的目标厚度范围，在预留出足够研磨、抛光余量的同时，保证基板材料不被浪费。
该方法具体包括包括如下步骤：
S1：基板成型：通过气相水解容器对硅烷或硅氧烷化合物进行气相水解，在沉积板上沉积气相水解后的颗粒以形成透光板坯件，将透光板坯件置于温度调节为1800°C真空熔化炉中30分钟，然后置于高纯度碳模具中保持80-90分钟，优选为90分钟，从而将坯件成型为所需形状；将坯件进行粗切割形成透光板基板；
S2：基板表面处理：基板具有一对相对的主表面，该主表面未经研磨等精加工处理，将表面处理液均匀涂覆于基板的相对的主表面，为测量双折射做准备；
S3：精切割厚度计算：将进行表面处理后的基板表面均匀划分为若干个区域，在每个区域任选一个点进行双折射测量，对每个区域进行表面翘曲度测量，由此确定基板的精切割厚度，具体计算方式如下：
当0≤x≤10时，L的取值范围为50y≤L≤55y；
当10≤x≤20时，L的取值范围为50y≤L≤53y；
当20≤x≤30时，L的取值范围为50y≤L≤52y；
当20≤x≤40时，L的取值范围为50y≤L≤50.5y；
其中x为双折射量测量值，单位为nm / cm，y为粗切割引起的基板翘曲量，单位为mm，测量点的选择要求保证每个区域的x值及y值均不相同，L为每个区域的精切割计算量，假设区域为n个，每个区域的精切割计算量为L1、L2……L（n-1）、Ln，取所述精切割计算量中的最大值定义为Lmax，取所述精切割计算量中的最小值定义为Lmin，则精切割的厚度H取值为Lmin≤H≤Lmax。
S4：透光板成型：基于精切割的厚度H，精切割基板，并对基板进行研磨、抛光，形成透光板。
优选地，基板可以形成为例如四边形，矩形，正方形或圆形，其尺寸可设定为直径或边长为500-1500mm，厚度为50-150mm。
优选地，基板粗糙度为0.2-50μm。
优选地，所述表面处理液为分子量为500-1000的多元醇水溶液。
优选地，当透光板为矩形，所述区域可以为8个或9个，当透光板为圆形时，所述区域可以为8个。
该系统包括基板成型装置、基板表面处理装置、精切割厚度计算装置、透光板成型装置，
基板成型装置包括气相水解容器、沉积板、真空熔化炉、高纯度碳模具、粗切割装置，通过气相水解容器对硅烷或硅氧烷化合物进行气相水解，在沉积板上沉积气相水解后的颗粒以形成透光板坯件，将透光板坯件置于温度调节为1800°C真空熔化炉中30分钟，然后置于高纯度碳模具中保持80-90分钟，优选为90分钟，从而将坯件成型为所需形状；将坯件进行通过粗切割装置粗切割形成透光板基板；
基板表面处理装置包括表面处理液容器、表面处理液涂覆装置，基板具有一对相对的主表面，该主表面未经研磨等精加工处理，将表面处理液容器中的表面处理液通过表面处理液涂覆装置均匀涂覆于基板的相对的主表面，为测量双折射做准备；
精切割厚度计算装置包括双折射测量仪、表面翘曲度测量仪、计算机，将进行表面处理后的基板表面均匀划分为若干个区域，在每个区域任选一个点进行通过双折射测量仪进行双折射测量，通过表面翘曲度测量仪对每个区域进行表面翘曲度测量，将每个区域的双折射量测量值x以及粗切割引起的基板翘曲量值y发送至计算机，其中x的单位为nm / cm，y的单位为mm，测量点的选择要求保证每个区域的x值及y值均不相同，计算机确定基板的精切割厚度，具体计算方式如下：
当0≤x≤10时，L的取值范围为50y≤L≤55y；
当10≤x≤20时，L的取值范围为50y≤L≤53y；
当20≤x≤30时，L的取值范围为50y≤L≤52y；
当20≤x≤40时，L的取值范围为50y≤L≤50.5y；
L为每个区域的精切割计算量，假设区域为n个，每个区域的精切割计算量为L1、L2……L（n-1）、Ln，取所述精切割计算量中的最大值定义为Lmax，取所述精切割计算量中的最小值定义为Lmin，则精切割的厚度H取值为Lmin≤H≤Lmax。
透光板成型装置包括精切割机、研磨机、抛光机，基于精切割的厚度H，精切割基板，并对基板进行研磨、抛光，形成透光板。
优选地，基板可以形成为例如四边形，矩形，正方形或圆形，其尺寸可设定为直径或长度/宽度为500-1500mm，厚度为50-150mm。
优选地，基板粗糙度为0.2-50μm。
优选地，所述表面处理液为分子量为500-1000的多元醇水溶液。
优选地，当透光板为矩形，所述区域可以为8个或9个，当透光板为圆形时，所述区域可以为8个。
本发明技术方案带来的有益效果是：（1）通过合理控制精切割基板的厚度，在保证足够研磨、抛光余量的同时，避面精切割基板厚度过大，造成原材料浪费；（2）对基板进行有效的区域划分，保证翘曲量测量的全面性；（3）充分利用双折射的特性，对每个区域的精切割计算量进行精确计算。
附图说明
本发明通过具体实施方式和附图，进一步解释透光板加工方法及系统。
图1是矩形基板3*3划分示意图；
图2是矩形基板4*2划分示意图；
图3是矩形基板对角划分示意图；
图4是圆形基板对角划分示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明的附图和实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种透光板加工方法，包括以下步骤：
S1：基板成型：通过气相水解容器对硅烷或硅氧烷化合物进行气相水解，在沉积板上沉积气相水解后的颗粒以形成透光板坯件，将透光板坯件置于温度调节为1800°C真空熔化炉中30分钟，然后置于高纯度碳模具中保持80-90分钟，优选为90分钟，从而将坯件成型为所需形状；将坯件进行粗切割形成透光板基板，其中，基板可以形成为例如四边形，矩形，正方形或圆形，其尺寸可设定为直径或边长为500-1500mm，厚度为50-150mm。
S2：基板表面处理：基板具有一对相对的主表面，该主表面未经研磨等精加工处理，将表面处理液均匀涂覆于基板的相对的主表面，为测量双折射做准备，其中基板粗糙度为0.2-50μm，粗糙度位于该区间范围能够避免透光板全透光同时保证透光板表面被表面处理液完全覆盖，减少漫反射对双折射的影响。
表面处理液为分子量为500-1000的多元醇水溶液，其具有适当的粘度，可粘附于基板表面，在基板发生倾斜时也能够附着于透光板表面，确保基板测量精准，同时便于清洗。表面处理液的涂覆方式可以为刷涂，喷涂和旋涂。
S3：精切割厚度计算：将进行表面处理后的基板表面均匀划分为若干个区域，在每个区域任选一个点进行双折射测量，对每个区域进行表面翘曲度测量，由此确定基板的精切割厚度，具体计算方式如下：
当0≤x≤10时，L的取值范围为50y≤L≤55y；
当10≤x≤20时，L的取值范围为50y≤L≤53y；
当20≤x≤30时，L的取值范围为50y≤L≤52y；
当20≤x≤40时，L的取值范围为50y≤L≤50.5y；
其中x为双折射量测量值，单位为nm / cm，y为粗切割引起的基板翘曲量，单位为mm，测量点的选择要求保证每个区域的x值及y值均不相同，L为每个区域的精切割计算量，假设区域为n个，每个区域的精切割计算量为L1、L2……L（n-1）、Ln，取所述精切割计算量中的最大值定义为Lmax，取所述精切割计算量中的最小值定义为Lmin，则精切割的厚度H取值为Lmin≤H≤Lmax，通过该计算方式将精切割厚度控制在既定范围内，在预留出足够研磨、抛光余量的同时，保证基板材料不被浪费。
如图1-4所示，当透光板为矩形，所述区域可以为8个或9个，划分方式一：按3*3或4*2划分为大小相等的矩形；划分方式二：以2*2划分为四个大小相等的矩形后，沿矩形对角线进行进一步划分，得到8个大小相等的三角形；优选采用方式二进行划分，通过方式二可保证翘曲范围均匀分布与每个划分区域。当透光板为圆形时，将圆形等分为8个大小相同的扇形，扇形顶点为圆形中心。
S4：透光板成型：基于精切割的厚度H，精切割基板，并对基板进行研磨、抛光，形成透光板。
实施例二
一种透光板加工系统，包括基板成型装置、基板表面处理装置、精切割厚度计算装置、透光板成型装置，
基板成型装置包括气相水解容器、沉积板、真空熔化炉、高纯度碳模具、粗切割装置，通过气相水解容器对硅烷或硅氧烷化合物进行气相水解，在沉积板上沉积气相水解后的颗粒以形成透光板坯件，将透光板坯件置于温度调节为1800°C真空熔化炉中30分钟，然后置于高纯度碳模具中保持80-90分钟，优选为90分钟，从而将坯件成型为所需形状；将坯件进行通过粗切割装置粗切割形成透光板基板，其中，基板可以形成为例如四边形，矩形，正方形或圆形，其尺寸可设定为直径或边长为500-1500mm，厚度为50-150mm。
基板表面处理装置包括表面处理液容器、表面处理液涂覆装置，基板具有一对相对的主表面，该主表面未经研磨等精加工处理，将表面处理液容器中的表面处理液通过表面处理液涂覆装置均匀涂覆于基板的相对的主表面，为测量双折射做准备，其中基板粗糙度为0.2-50μm，粗糙度位于该区间范围能够避免透光板全透光同时保证透光板表面被表面处理液完全覆盖，减少漫反射对双折射的影响。
表面处理液为分子量为500-1000的多元醇水溶液，其具有适当的粘度，可粘附于基板表面，在基板发生倾斜时也能够附着于透光板表面，确保基板测量精准，同时便于清洗。表面处理液涂覆装置可以为刷涂装置，喷涂装置和旋涂装置。
精切割厚度计算装置包括双折射测量仪、表面翘曲度测量仪、计算机，将进行表面处理后的基板表面均匀划分为若干个区域，在每个区域任选一个点进行通过双折射测量仪进行双折射测量，通过表面翘曲度测量仪对每个区域进行表面翘曲度测量，将每个区域的双折射量测量值x以及粗切割引起的基板翘曲量值y发送至计算机，其中x的单位为nm /cm，y的单位为mm，测量点的选择要求保证每个区域的x值及y值均不相同，计算机确定基板的精切割厚度，具体计算方式如下：
当0≤x≤10时，L的取值范围为50y≤L≤55y；
当10≤x≤20时，L的取值范围为50y≤L≤53y；
当20≤x≤30时，L的取值范围为50y≤L≤52y；
当20≤x≤40时，L的取值范围为50y≤L≤50.5y；
L为每个区域的精切割计算量，假设区域为n个，每个区域的精切割计算量为L1、L2……L（n-1）、Ln，取所述精切割计算量中的最大值定义为Lmax，取所述精切割计算量中的最小值定义为Lmin，则精切割的厚度H取值为Lmin≤H≤Lmax，通过该计算方式将精切割厚度控制在既定范围内，在预留出足够研磨、抛光余量的同时，保证基板材料不被浪费。
如图1-4所示，当透光板为矩形，所述区域可以为8个或9个，划分方式一：按3*3或4*2划分为大小相等的矩形；划分方式二：以2*2划分为四个大小相等的矩形后，沿矩形对角线进行进一步划分，得到8个大小相等的三角形，优选采用方式二进行划分，通过方式二可保证翘曲范围均匀分布与每个划分区域。当透光板为圆形时，将圆形等分为8个大小相同的扇形，扇形顶点为圆形中心。
透光板成型装置包括精切割机、研磨机、抛光机，基于精切割的厚度H，精切割基板，并对基板进行研磨、抛光，形成透光板。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种透光板加工方法，其特征在于包括如下步骤：
S1：基板成型：通过气相水解容器对硅烷或硅氧烷化合物进行气相水解，在沉积板上沉积气相水解后的颗粒以形成透光板坯件，将透光板坯件置于温度调节为1800°C真空熔化炉中30分钟，然后置于高纯度碳模具中保持80-90分钟，优选为90分钟，从而将坯件成型为所需形状；将坯件进行粗切割形成透光板基板；
S2：基板表面处理：基板具有一对相对的主表面，该主表面未经研磨等精加工处理，将表面处理液均匀涂覆于基板的相对的主表面，为测量双折射做准备；
S3：精切割厚度计算：将进行表面处理后的基板表面均匀划分为若干个区域，在每个区域任选一个点进行双折射测量，对每个区域进行表面翘曲度测量，由此确定基板的精切割厚度，具体计算方式如下：
当0≤x≤10时，L的取值范围为50y≤L≤55y；
当10≤x≤20时，L的取值范围为50y≤L≤53y；
当20≤x≤30时，L的取值范围为50y≤L≤52y；
当20≤x≤40时，L的取值范围为50y≤L≤50.5y；
其中x为双折射量测量值，单位为nm / cm，y为粗切割引起的基板翘曲量，单位为mm，测量点的选择要求保证每个区域的x值及y值均不相同，L为每个区域的精切割计算量，假设区域为n个，每个区域的精切割计算量为L1、L2……L（n-1）、Ln，取所述精切割计算量中的最大值定义为Lmax，取所述精切割计算量中的最小值定义为Lmin，则精切割的厚度H取值为Lmin≤H≤Lmax；
S4：透光板成型：基于精切割的厚度H，精切割基板，并对基板进行研磨、抛光，形成透光板。
2.如权利要求1所述的一种透光板加工方法，其特征在于：基板可以形成为例如四边形，矩形，正方形或圆形，其尺寸可设定为直径500-1500mm，或边长为500-1500mm，厚度为50-150mm。
3.如权利要求2所述的一种透光板加工方法，其特征在于：基板粗糙度为0.2-50μm。
4.如权利要求2所述的一种透光板加工方法，其特征在于：所述表面处理液为分子量为500-1000的多元醇水溶液。
5.如权利要求1-3中任一项所述的一种透光板加工方法，其特征在于：当透光板为矩形，所述区域可以为8个或9个，当透光板为圆形时，所述区域可以为8个。
6.一种透光板加工系统，其特征在于包括基板成型装置、基板表面处理装置、精切割厚度计算装置、透光板成型装置，
基板成型装置包括气相水解容器、沉积板、真空熔化炉、高纯度碳模具、粗切割装置，通过气相水解容器对硅烷或硅氧烷化合物进行气相水解，在沉积板上沉积气相水解后的颗粒以形成透光板坯件，将透光板坯件置于温度调节为1800°C真空熔化炉中30分钟，然后置于高纯度碳模具中保持80-90分钟，优选为90分钟，从而将坯件成型为所需形状；将坯件进行通过粗切割装置粗切割形成透光板基板；
基板表面处理装置包括表面处理液容器、表面处理液涂覆装置，基板具有一对相对的主表面，该主表面未经研磨等精加工处理，将表面处理液容器中的表面处理液通过表面处理液涂覆装置均匀涂覆于基板的相对的主表面，为测量双折射做准备；
精切割厚度计算装置包括双折射测量仪、表面翘曲度测量仪、计算机，将进行表面处理后的基板表面均匀划分为若干个区域，在每个区域任选一个点进行通过双折射测量仪进行双折射测量，通过表面翘曲度测量仪对每个区域进行表面翘曲度测量，将每个区域的双折射量测量值x以及粗切割引起的基板翘曲量值y发送至计算机，其中x的单位为nm / cm，y的单位为mm，测量点的选择要求保证每个区域的x值及y值均不相同，计算机确定基板的精切割厚度，具体计算方式如下：
当0≤x≤10时，L的取值范围为50y≤L≤55y；
当10≤x≤20时，L的取值范围为50y≤L≤53y；
当20≤x≤30时，L的取值范围为50y≤L≤52y；
当20≤x≤40时，L的取值范围为50y≤L≤50.5y；
L为每个区域的精切割计算量，假设区域为n个，每个区域的精切割计算量为L1、L2……L（n-1）、Ln，取所述精切割计算量中的最大值定义为Lmax，取所述精切割计算量中的最小值定义为Lmin，则精切割的厚度H取值为Lmin≤H≤Lmax；
透光板成型装置包括精切割机、研磨机、抛光机，基于精切割的厚度H，精切割基板，并对基板进行研磨、抛光，形成透光板。
7.如权利要求6所述的一种透光板加工系统，其特征在于：基板可以形成为例如四边形，矩形，正方形或圆形，其尺寸可设定为直径或边长为500-1500mm，厚度为50-150mm。
8.如权利要求7所述的一种透光板加工系统，其特征在于：基板粗糙度为0.2-50μm。
9.如权利要求7所述的一种透光板加工系统，其特征在于：所述表面处理液为分子量为500-1000的多元醇水溶液。
10.如权利要求6-9中任一项所述的一种透光板加工方法，其特征在于：当透光板为矩形，所述区域可以为8个或9个，当透光板为圆形时，所述区域可以为8个。
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2020
- 2020-08-27 CN CN202010879781.1A patent/CN112059546B/zh active Active
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