RU2169985C2 - Method and device for manufacturing lens-shaped crystal elements - Google Patents
Method and device for manufacturing lens-shaped crystal elements Download PDFInfo
- Publication number
- RU2169985C2 RU2169985C2 RU99114218A RU99114218A RU2169985C2 RU 2169985 C2 RU2169985 C2 RU 2169985C2 RU 99114218 A RU99114218 A RU 99114218A RU 99114218 A RU99114218 A RU 99114218A RU 2169985 C2 RU2169985 C2 RU 2169985C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- screens
- etching
- blank
- screen
- workpiece
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title abstract description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- MIMUSZHMZBJBPO-UHFFFAOYSA-N 6-methoxy-8-nitroquinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC(OC)=CC([N+]([O-])=O)=C21 MIMUSZHMZBJBPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано для изготовления кристаллических элементов (КЭ) с выпуклым профилем, близким к линзообразному, для резонаторов и монолитных фильтров. The invention relates to piezoelectric technology and can be used for the manufacture of crystalline elements (CE) with a convex profile close to lenticular, for resonators and monolithic filters.
Известны способы механической шлифовки линзообразных КЭ. Предварительная шлифовка производится на станках с использованием трубчатых алмазных инструментов. На окончательных этапах разработаны групповые методы обработки кристаллических элементов [1, 2]. Основным недостатком этих методов является невозможность их использования для формирования сферического профиля на тонких пластинах. Возможности методов ограничены частотой приблизительно 2-2,5 МГц (толщина 0,6-0,8 мм). Known methods for mechanical grinding lenticular FE. Pre-grinding is done on machines using tubular diamond tools. At the final stages, group methods for processing crystalline elements were developed [1, 2]. The main disadvantage of these methods is the inability to use them to form a spherical profile on thin plates. The capabilities of the methods are limited to a frequency of approximately 2-2.5 MHz (thickness 0.6-0.8 mm).
Наиболее близким техническим решением является способ изготовления кварцевых кристаллических элементов [3]. Указанный способ включает механическую шлифовку основных плоскостей КЭ и формирование линзообразного профиля глубоким химическим травлением при поочередном нанесении защитных покрытий расчетных размеров. Способ позволяет изготовлять КЭ по групповой технологии. Тем не менее производительность метода снижается наличием непроизводительных операций, таких как неоднократное нанесение (не менее трех раз) защитных покрытий вакуумным испарением металлических пленок и их удаление после очередного травления. Кроме того, нарушается плавность изменения толщины КЭ от периферии к центру. The closest technical solution is a method of manufacturing quartz crystalline elements [3]. The specified method includes mechanical grinding of the main planes of the FE and the formation of a lenticular profile by deep chemical etching during the alternate application of protective coatings of calculated dimensions. The method allows to manufacture FE according to group technology. Nevertheless, the productivity of the method is reduced by the presence of unproductive operations, such as the repeated application (at least three times) of protective coatings by vacuum evaporation of metal films and their removal after another etching. In addition, the smoothness of the change in the thickness of the FE from the periphery to the center is disrupted.
В технологии глубокого химического травления широко используются кассеты для загрузки КЭ и последующего помещения их в травильный раствор [4]. Кассета представляет собой жесткую ячеистую структуру, изготовленную из проволочных стержней и скоб с помощью точечной сварки. Размеры ячеек выполнены с таким расчетом, чтобы обрабатываемые КЭ находились в свободном состоянии и соприкасались с несущими деталями в точках по контуру пластины. Конструкция кассеты обеспечивает свободный доступ травителя к любой точке обрабатываемой поверхности КЭ, чем обеспечивается высокая равномерность их травления. Отсутствие механизма фиксирования КЭ, а также отсутствие экранов, ограничивает сферу применения настоящей кассеты и не позволяет использовать ее в предлагаемом способе. In the technology of deep chemical etching, cassettes are widely used for loading FE and their subsequent placement in the etching solution [4]. The cassette is a rigid cellular structure made of wire rods and staples using spot welding. The dimensions of the cells are made in such a way that the processed FEs are in a free state and are in contact with the bearing parts at points along the contour of the plate. The design of the cartridge provides free access to the etchant to any point on the machined surface of the FE, which ensures high uniformity of their etching. The lack of a mechanism for fixing the FE, as well as the lack of screens, limits the scope of this cartridge and does not allow its use in the proposed method.
Ближайшим аналогом по конструктивным признакам является кассета, предложенная в работе [5], используемая в основном для обработки полупроводниковых пластин. Кассета содержит прижим, два основания, соединенных стяжками, ограничители и экраны с фасками, выполненные по форме пластин. Такая конструкция кассеты, обеспечивает укладку и фиксацию КЭ между экранами, а также дальнейшее формирование на их торцах фасок травлением. Однако в такой кассете невозможна обработка основных плоскостей КЭ в газовой или жидкостной среде, т.к. эти поверхности закрыты экранами. The closest analogue by design features is the cartridge proposed in [5], used mainly for processing semiconductor wafers. The cassette contains a clamp, two bases connected by couplers, stops and screens with chamfers, made in the form of plates. This design of the cassette provides for laying and fixing the FE between the screens, as well as the further formation of bevels on their ends by etching. However, in such a cassette it is impossible to process the main planes of the FE in a gas or liquid medium, because these surfaces are covered by screens.
В техническом решении предлагается технология и устройство для изготовления КЭ с локальными выступами, близкими к сферической форме, для резонаторов и монолитных фильтров. Задачей изобретения является расширение диапазона использования линзообразных кристаллических элементов до частот 20 КГц и выше (толщина КЭ около 80 мкм) и повышение производительности их изготовления путем исключения непроизводительных операций. The technical solution proposes a technology and device for manufacturing FE with local protrusions close to a spherical shape for resonators and monolithic filters. The objective of the invention is to expand the range of use of lenticular crystalline elements to frequencies of 20 KHz and above (FE thickness of about 80 microns) and increase the productivity of their manufacture by eliminating unproductive operations.
Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления КЭ с линзообразными профилями, включавшем химическое травление заготовки в жидком травителе, травление проводят в зазоре (капилляре) между поверхностью заготовки и неподвижным относительно ее экраном, размещенным на расстоянии не более 0,2 r от этой поверхности,
где r - наименьшее расстояние от вершины линзообразного профиля травления до края заготовки или экрана.The problem is solved in that in the method of manufacturing FE with lenticular profiles, including chemical etching of the workpiece in a liquid etchant, the etching is carried out in the gap (capillary) between the surface of the workpiece and a screen stationary relative to it, located at a distance of not more than 0.2 r from this surface ,
where r is the smallest distance from the top of the lenticular etching profile to the edge of the workpiece or screen.
В таком техническом решении удалось осуществить процесс бесконтактной обработки и изготовления сложных профилей на кристаллах, используя законы гидродинамики, капиллярные эффекты и явления на границе жидкость - твердое тело. In this technical solution, it was possible to carry out the process of non-contact processing and manufacturing of complex profiles on crystals, using the laws of hydrodynamics, capillary effects and phenomena at the liquid-solid interface.
Кроме того, в изобретении поставленная задача решается тем, что в устройстве для изготовления КЭ с линзообразными профилями, содержащем два основания, соединенные стяжками, затвор, прижим и экраны, экраны подвижно размещены на стяжках и имеют, по крайней мере на одной стороне, выступы, обеспечивавшие фиксированный зазор между поверхностями заготовки и экрана в местах травления линзообразных профилей. Кроме того, в частном случае исполнения устройства, функцию экранов выполняют поверхности соседних заготовок, а фиксированный зазор между заготовками обеспечивают вкладыши, подвижно размещенные на стяжках. In addition, in the invention, the problem is solved in that in a device for manufacturing FE with lenticular profiles containing two bases connected by couplers, a shutter, a clip and screens, the screens are movably placed on the couplers and have at least on one side, protrusions, providing a fixed gap between the surfaces of the workpiece and the screen at the sites of etching of lenticular profiles. In addition, in the particular case of the device, the function of the screens is performed by the surfaces of adjacent workpieces, and the fixed gap between the workpieces is provided by inserts movably placed on the screeds.
На фиг. 1 изображена схема реализации способа при формировании линзообразного профиля на одной стороне заготовки. In FIG. 1 shows a diagram of the implementation of the method when forming a lenticular profile on one side of the workpiece.
На фиг. 2 - схема формирования линзообразного профиля на двух сторонах заготовки. In FIG. 2 is a diagram of the formation of a lenticular profile on two sides of the workpiece.
На фиг. 3 - то же, при формировании локального выступа сложной геометрии. In FIG. 3 - the same, when forming a local protrusion of complex geometry.
На фиг. 4 - то же, при формировании локального сферического выступа на КЭ резонатора. In FIG. 4 - the same, when forming a local spherical protrusion on the FE of the resonator.
На фиг. 5 - то же, при формировании локальных выступов на КЭ монолитного фильтра. In FIG. 5 - the same, when forming local protrusions on the FE of a monolithic filter.
На фиг. 6 показано устройство перед началом травления в двух проекциях. In FIG. 6 shows the device before the start of etching in two projections.
На фиг. 7 - чертеж устройства в частном случае исполнения. In FIG. 7 is a drawing of the device in the particular case of execution.
На фиг. 8 - разрез А - А на фиг. 7. In FIG. 8 is a section A - A in FIG. 7.
На фиг. 9 показаны графики зависимости высоты шарового сегмента от величины промежутка между заготовкой и экраном для заготовок различного диаметра. In FIG. 9 shows graphs of the dependence of the height of the spherical segment on the gap between the workpiece and the screen for workpieces of various diameters.
На фиг. 10 - то же для различных скоростей травления. In FIG. 10 is the same for different etching rates.
Способ изготовления кристаллических элементов с линзообразными профилями реализуется в такой последовательности, см. фиг. 1-5. Плоскую заготовку 1 после механической обработки и промывки размечают рядом с неподвижным относительно нее экраном 2 на выбранном расстоянии. Далее, погружая заготовку 1 и экран 2 в жидкий травитель 3 (кислотные, щелочные растворы), заполняют им промежуток 4 между поверхностями заготовки 1 и экрана 2 и осуществляют травление в статическом или динамическом режиме при температуре 293 К и более до формирования линзообразного профиля 5. При этом величину промежутка 4 устанавливают не более 0,2r,
где r - наименьшее расстояние от осевой линии, проходящей нормально через вершину линзообразного профиля до края заготовки или экрана.A method of manufacturing crystalline elements with lenticular profiles is implemented in this sequence, see FIG. 1-5. After machining and washing, the
where r is the smallest distance from the center line passing normally through the top of the lenticular profile to the edge of the workpiece or screen.
В частном случае реализации способа, см. фиг. 2, при формировании линзообразного профиля 5 с двух сторон заготовки 1 последовательность операций сохраняется, только заготовку 1 размещают между экранами 2 указанным методом. In the particular case of implementing the method, see FIG. 2, when forming a
В частных случаях реализации способа, см. фиг. 3, 4, при изготовлении линзовых круглых или прямоугольных КЭ для резонаторов, последовательность операций сохраняется. In particular cases of implementing the method, see FIG. 3, 4, in the manufacture of round or rectangular lens FEs for resonators, the sequence of operations is preserved.
В частном случае реализации способа, см. фиг. 5, при формировании локальных линзообразных выступов 5 сложной геометрии, например, для точечных резонаторов монолитного фильтра, последовательность операций та же, но изменяется геометрия или количество экранов 2. In the particular case of implementing the method, see FIG. 5, when forming local
Заявленный способ реализуется с помощью устройства, которое предлагается в качестве самостоятельного изобретения, фиг. 6-8. The claimed method is implemented using a device that is proposed as a stand-alone invention, FIG. 6-8.
Устройство для изготовления КЭ с линзообразными профилями содержит два основания 6 и 7 (фиг. 6), соединенные стяжками 8, затвор 9, экраны 2, которые подвижно размещены на стяжках 8 и имеют выступы 10 по крайней мере на одной стороне и прижим 11 для фиксации заготовок 1 и экранов 2 в пакет. Выступы 10 упираются в нерабочие участки на поверхности заготовок 1 и обеспечивают фиксированный зазор между поверхностями экранов 2 и заготовок 1 в местах формирования линзообразных профилей. Детали устройства изготовлены из материалов, устойчивых к агрессивным травителям, например, из никеля, фторопласта или полиэтилена. A device for manufacturing FE with lenticular profiles contains two
В частном случае устройство содержит два основания 6 и 7 (фиг. 7), соединенные стяжками 8, затвор 9, экраны 2, вкладыши 12, подвижно размеченные на стяжках 8 и прижим 11 для фиксации заготовок 1, экранов 2 и вкладышей 12 в пакет. Вкладыши 12 для данного варианта выполняют функцию выступов 10 на экранах 2 (см. фиг. 6) и упираются в нерабочие участки 13 (см. фиг. 8) на поверхности заготовок 1 для обеспечения фиксированного зазора между поверхностями экранов 2 и заготовок 1 или между поверхностями соседних заготовок 1 в местах формирования линзообразных профилей. В последнем варианте соседние ( см. фиг. 7, нижняя часть ) заготовки 1 выполняют функцию экранов 2 одна относительно другой своими смежными поверхностями. In the particular case, the device contains two
Способ использования устройства при изготовлении КЭ с линзообразными профилями включает операции загрузки кристаллических заготовок в устройство, помещение устройства в жидкий травитель, травление и выгрузку КЭ из устройства. Для загрузки устройства прижим 11 отводят в крайнее положение до упора с основанием 6, убирают затвор 9, размещают необходимое количество заготовок 1 между стяжками 8 и экранами 2, располагая экраны 2 по обе стороны от заготовок 1, устанавливают затвор 9 в посадочные гнезда на основаниях 6 и 7 и прижимом 11 фиксируют заготовки 1 и экраны 2 в пакет. Далее устройство помещают в сосуд с жидким травителем и производят травление заготовок 1 травителем в течение заданного времени в статическом или динамическом режиме. При травлении в динамическом режиме устройство соединяют с подвижным штоком установки травления (не показано), например, с помощью резьбового соединения на основании 7. После окончания травления устройство вынимают из сосуда с жидким травителем, промывают и сушат известными методами, освобождают прижим 11 путем отвода его в крайнее положение до упора с основанием 6, убирают затвор 9 и выгружают готовые КЭ с линзообразными профилями. The method of using the device in the manufacture of FE with lenticular profiles includes the steps of loading crystalline preforms into the device, placing the device in a liquid etchant, etching and unloading the FE from the device. To load the device, the
В частном случае использования устройства (фиг. 7 и 8) операции аналогичны описанным, только при загрузке устройства заготовки 1 и экраны 2 размещают в полости между стяжками 8 и вкладышами 12, располагая вкладыши 12 по обе стороны от заготовок 1 или экранов 2. In the particular case of using the device (Figs. 7 and 8), the operations are similar to those described, only when loading the device, the
Предлагаемые технические решения опробированы в технологическом маршруте изготовления КЭ из кварца АТ-среза. В опытах использованы плоские кварцевые заготовки диаметром 5, 10 и 20 мм с набором по толщине от 0,1 до 1,6 мм после механической шлифовки на корунде М5 или полировки механическим способом. The proposed technical solutions have been tested in the technological route of manufacturing FE from quartz AT-cut. The experiments used flat quartz blanks with a diameter of 5, 10 and 20 mm with a set in thickness of 0.1 to 1.6 mm after mechanical grinding on corundum M5 or polishing mechanically.
Кварцевые пластины после замера толщины на микрометрической головке помещали в устройство указанным выше способом. Детали устройства изготавливали из фторопласта (основания, экраны, вкладыш), а также из никелевой проволоки диаметром 0,5-0,8 мм (стяжки и элементы крепления стяжек к основаниям). Выступы на экранах формировали с помощью термического прессования в металлических прессформах. After measuring the thickness on a micrometer head, quartz plates were placed in the device as described above. Parts of the device were made of fluoroplastic (bases, screens, liner), as well as nickel wire with a diameter of 0.5-0.8 mm (ties and fasteners for fastening the ties to the bases). The protrusions on the screens were formed by thermal pressing in metal molds.
Травление осуществляли на промышленной установке для глубокого химического травления ЦЛ 1080-4421, изготовленной по патенту [6]. В установке осуществлена автоматическая стабилизация температуры раствора, которая во всех опытах фиксировалась на уровне 353 ± 0,5 К. Кроме того, при травлении пластинам задается реверсивное вращательное движение с амплитудой 270o и возвратно поступательное движение в вертикальной плоскости с частотой 24 качания в минуту. Использованы кислотные растворы на основе плавиковой кислоты и бифторида аммония.The etching was carried out on an industrial installation for deep chemical etching of the CL 1080-4421, made according to the patent [6]. The installation automatically stabilized the temperature of the solution, which in all experiments was fixed at 353 ± 0.5 K. In addition, when etching the plates, a reverse rotational motion with an amplitude of 270 o and a reciprocating motion in a vertical plane with a frequency of 24 swings per minute are set. Used acid solutions based on hydrofluoric acid and ammonium bifluoride.
После изготовления КЭ с линзообразным профилем производили замеры высоты дарового сегмента h с одной или с двух сторон, как разницу толщин в центре и на краю пластины, см. фиг. 1. Зная высоту шарового сегмента и используя известные геометрические соотношения, можно рассчитать радиус сферы R. After the manufacture of FEs with a lenticular profile, the height of the gift segment h was measured on one or both sides, as the difference in thicknesses in the center and on the edge of the plate, see FIG. 1. Knowing the height of the spherical segment and using the known geometric relationships, you can calculate the radius of the sphere R.
где r - радиус основания шарового сегмента.
where r is the radius of the base of the spherical segment.
Поскольку h < < r в практических расчетах удобно использовать приближенные формулы
В опытах при замерах высоты шарового сегмента отклонения от сферической формы достигают 10%.Since h <<r in practical calculations it is convenient to use approximate formulas
In experiments with measurements of the height of the spherical segment, deviations from the spherical shape reach 10%.
Результаты опытов приведены в виде графиков на фиг. 9 и 10. На фиг. 9 показана зависимость h от величины промежутка S между кварцевой заготовкой и экраном после травления со скоростью 0,5 мкм/мин в течение одного часа. На фиг. 10 - то же, для различных скоростей травления кварцевой заготовки диаметром 10 мм. The test results are shown in graphs in FIG. 9 and 10. FIG. Figure 9 shows the dependence of h on the gap S between the quartz blank and the screen after etching at a speed of 0.5 μm / min for one hour. In FIG. 10 is the same for different etching rates of a quartz billet with a diameter of 10 mm.
Из анализа графиков установлена граничная величина промежутка между поверхностью заготовки и экраном в месте формирования линзообразного профиля. Видим, что на момент начала травления для S справедливо выражение S ≅ 0,2r. Например, при S=1 мм на фиг. 10 шаровой сегмент либо не выявляется, либо его высота близка к ошибкам измерения, что и дает нам основания считать такой промежуток граничным при формировании линзы на пластине диаметром 10 мм. From the analysis of the graphs, the boundary value of the gap between the surface of the workpiece and the screen at the place of formation of the lenticular profile is established. We see that at the start of etching for S, the expression S ≅ 0.2r is valid. For example, with S = 1 mm in FIG. 10, the spherical segment is either not detected, or its height is close to measurement errors, which gives us reason to consider such a gap to be boundary when forming a lens on a plate with a diameter of 10 mm.
Нижняя граница для величины промежутка S может быть установлена из следующих соображений. Технически с хорошей точностью и надежностью в опыте удалось обеспечить размер выступов на экранах и высоту вкладышей равной 0,1 мм из фторопласта-4 и термостойкого полиэтилена. Опробованы вкладыши из металлической фольги (никель и др.) толщиной от 0,1 до 0,02 мм для формирования линзовых КЭ - заявленный способ работает. Однако эксплуатация кассеты с такими элементами трудоемка и не имеет практического смысла в кварцевом производстве. С другой стороны, способ можно реализовать и на уровне молекулярных размеров промежутка S. Поэтому авторы предлагают не оговаривать нижнюю границу величины промежутка между экраном и поверхностью кварцевой заготовки в формуле изобретения. The lower limit for the size of the gap S can be established from the following considerations. Technically, with good accuracy and reliability in the experiment, it was possible to ensure the size of the protrusions on the screens and the height of the inserts equal to 0.1 mm from PTFE-4 and heat-resistant polyethylene. Tested liners made of metal foil (nickel, etc.) with a thickness of 0.1 to 0.02 mm for the formation of lens FEs - the claimed method works. However, the operation of a cartridge with such elements is laborious and does not make practical sense in quartz production. On the other hand, the method can be implemented at the level of molecular dimensions of the gap S. Therefore, the authors propose not to specify the lower boundary of the gap between the screen and the surface of the quartz blank in the claims.
Для практических расчетов в технологии изготовления линзовых КЭ кварцевых резонаторов можно использовать таблицу. Данные в таблице получены при формировании линзовых КЭ диаметром 10 мм химическим травлением в промежутке S = 0,3 мм. Высота шарового сегмента h указана в мкм, радиус R - в мм, время t - в мин, скорость травления Vтр в мкм/мин.For practical calculations in the manufacturing technology of lens FE of quartz resonators, you can use the table. The data in the table were obtained during the formation of lens FEs with a diameter of 10 mm by chemical etching in the gap S = 0.3 mm. The height of the spherical segment h is indicated in microns, the radius R is in mm, the time t is in min, and the etching rate is V tr in microns / min.
Подробно исследования процессов химического травления поверхности кристаллов в малых промежутках не проводились. Однако ясно, что установленный эффект капиллярного травления с образованием линзообразного профиля на кварцевых пластинах обусловлен различием концентраций активных частиц (ионов фтора) и продуктов реакции на участках травления. Вероятно, в центре пластины обновление активных частиц затруднено, т.к. скорости химических реакций на поверхности значительно выше, чем скорости диффузии частиц в жидкости и скорость перемещения самой жидкости. В то же время, по закону ламинарного течения объем жидкости, проходящей по трубе, возрастает по степенному закону с увеличением ее радиуса при прочих равных условиях. Поэтому с увеличением промежутка между пластиной кварца и экраном эффект капиллярного травления ослабевает, см. фиг. 9 и 10. A detailed study of the processes of chemical etching of the crystal surface in small gaps was not carried out. However, it is clear that the established effect of capillary etching with the formation of a lenticular profile on quartz plates is due to the difference in the concentrations of active particles (fluoride ions) and reaction products at the etching sites. Probably, in the center of the plate, the renewal of active particles is difficult, because the rates of chemical reactions on the surface are much higher than the rates of diffusion of particles in a liquid and the rate of movement of the liquid itself. At the same time, according to the law of laminar flow, the volume of liquid passing through the pipe increases according to a power law with an increase in its radius, all other things being equal. Therefore, with an increase in the gap between the quartz plate and the screen, the effect of capillary etching weakens, see Fig. 9 and 10.
Групповая технология [3] позволяет изготовить до 1000 шт. КЭ для миниатюрных монолитных фильтров в диапазоне частот 4-10 МГц. Как правило, при этом формируют сферические выступы точечных резонаторов с высотой шарового сегмента 4-8 мкм. В заявленном техническом решении для формирования локального выступа на кварцевой заготовке высотой до 10 мкм требуется не более 30 мин. Это дает производительность в серийном производстве примерно 1600 шт. на одного оператора в смену. Group technology [3] allows to produce up to 1000 pcs. CE for miniature monolithic filters in the frequency range 4-10 MHz. As a rule, spherical protrusions of point resonators are formed with a spherical segment height of 4-8 μm. In the claimed technical solution, for the formation of a local protrusion on a quartz billet with a height of up to 10 μm, no more than 30 minutes are required. This gives a batch production capacity of approximately 1600 pcs. per operator per shift.
Таким образом, предлагаемый способ, по сравнению с прототипом, обеспечивает повышение производительности в 1,6 раза. Thus, the proposed method, compared with the prototype, provides an increase in productivity of 1.6 times.
Источники информации
1. Устройство для групповой (блочной) обработки, а.с. СССР N 205642. 15.08.67.Sources of information
1. Device for group (block) processing, and.with. USSR N 205642. 08/15/67.
2. Устройство для группового шлифования пластин типа кварцевых резонаторов, а.с. СССР N 151579, 13.09.62
3. Патент 1552979. Россия. МКИ H 03 H 3/02.2. A device for group grinding of plates such as quartz resonators, and.with. USSR N 151579, 09/13/62
3. Patent 1552979. Russia. MKI H 03
4. Кассета ЦЛ 7803-4041, разработка НИИ Приборостроения, 28.04.90 г., г. Омск. 4. Cassette TsL 7803-4041, development of the Scientific Research Institute of Instrument Engineering, 04/04/90, Omsk.
5. Авторское свидетельство N 809436, СССР, 28.02.81. Бюл. N 8. 5. Copyright certificate N 809436, USSR, 02.28.81. Bull.
6. Патент 1679940, Россия, МКИ H 03 H 3/02. 6. Patent 1679940, Russia, MKI H 03
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99114218A RU2169985C2 (en) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | Method and device for manufacturing lens-shaped crystal elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99114218A RU2169985C2 (en) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | Method and device for manufacturing lens-shaped crystal elements |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99114218A RU99114218A (en) | 2001-05-20 |
| RU2169985C2 true RU2169985C2 (en) | 2001-06-27 |
Family
ID=20222070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99114218A RU2169985C2 (en) | 1999-06-29 | 1999-06-29 | Method and device for manufacturing lens-shaped crystal elements |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2169985C2 (en) |
-
1999
- 1999-06-29 RU RU99114218A patent/RU2169985C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7209857B2 (en) | Method of evaluating shape of semiconductor wafer and apparatus for evaluating shape of semiconductor wafer | |
| KR20080013748A (en) | Semiconductor wafers with highly precise edge profile and method for producing them | |
| JPWO2005096493A1 (en) | Quartz crystal manufacturing method and crystal resonator | |
| SG173299A1 (en) | Glass substrate for magnetic recording medium, and method for manufacturing the same | |
| JP2006014270A (en) | Manufacturing method for quartz crystal oscillator, its apparatus, and quartz crystal oscillator | |
| Randles et al. | Etch rate dependence on crystal orientation of lithium niobate | |
| Chu et al. | Fundamental investigation of subsurface damage on the quality factor of hemispherical fused silica shell resonator | |
| RU2169985C2 (en) | Method and device for manufacturing lens-shaped crystal elements | |
| CN111590395B (en) | Processing method of ultrathin optical element | |
| JPH11287630A (en) | Surface form measuring device of semiconductor substrate and surface form measuring method of semiconductor substrate | |
| JPH0519978B2 (en) | ||
| JP2006005164A (en) | Wafer-shape evaluating and managing methods | |
| JP2002171008A (en) | Piezoelectric element piece and manufacturing method of piezoelectric device | |
| JP2007142628A (en) | Manufacturing method of piezoelectric vibration chip | |
| JP3491589B2 (en) | Method for manufacturing high flatness semiconductor wafer and high flatness semiconductor wafer | |
| JP2007068113A (en) | Method for manufacturing quartz resonator | |
| Zhang et al. | Distribution characteristics of subsurface damage induced by different machining methods of fused silica | |
| JP3564564B2 (en) | Etching method and workpiece processed by the method | |
| JP2002329690A (en) | Semiconductor wafer manufacturing method | |
| JP3610860B2 (en) | Semiconductor wafer manufacturing method and semiconductor wafer | |
| JP3525836B2 (en) | Method for manufacturing high flatness semiconductor wafer and high flatness semiconductor wafer | |
| JP2007104042A (en) | Crystal resonation element and manufacturing method thereof | |
| JP5234236B2 (en) | Quartz substrate and method for manufacturing quartz substrate | |
| JPS5829648B2 (en) | How to adjust the natural frequency of a tuning fork crystal resonator | |
| Hanson | Microsectioning: a metallographic technique for semiconductor devices |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130630 |