Способ изготовления упругого подвеса из кварцевого стекла

 

Изобретение относится к технологии изготовления кварцевых подвесов акселерометров размерным травлением. Сущность изобретения заключается в том, что селективное травление кварца проводят в два этапа: на первом с обеих сторон заготовки одновременно в зоне паза подвеса формируют канавки на глубину, суммарную величину которых назначают равной номинальной толщине рабочих перемычек, затем на втором этапе одновременно травят канавки и рабочие перемычки до момента соприкосновения в процессе травления смежных стенок канавок паза, причем в процессе, формирования рабочих перемычек увеличивают дискретно зону травления рабочих перемычек пропорционально глубине травления.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4893676/33 (22) 19.11.90 (46) 15.05.93. Бюл. 1Ф 18 (71) Научно-исследовательский институт физических измерений (72) В.Г.. Кафтанатьев, А.И. Цапулин и А.Н.

Филатова (56) Способ изготовления упругого подвеса из кварцевого оптического стекла. Сборник рефератов НИОКР, сер. XII, вып. 11, 1987.

Техн. описания 4 л, 14,08.87. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ .УПРУГОГО

ПОДВЕСА ИЗ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА (57) Изобретение относится к технологии изготовления кварцевых подвесов акселероИзобретение относится к способам изготовления травлением l13 неорганических диэлектрических материалов, преимущественно упругих чувствительных элементов датчиковой аппаратуры, и может быть использовано в микроэлектронной технике и приборостроении.

Цель изобретения — повышение механической прочности подвеса маятника за счет снижения концентраторов напряжений в шейках рабочих перемычек и уменьшения подтрава за счет увеличения равномерности травления.

Это достигается тем, что после двусторонней полировки заготовки кварцевого подвеса размерное травление проводят в два этапа на первом этапе селективным травлением формируют с обеих сторон заготовки в области паза, отделяющего подвижную часть подвеса от основания канавки одинаковой глубины. суммарную величину метров размерным травлением, Сущность изобретения заключается в том, что селективное травление кварца проводят в два этапа: на первом с обеих сторон заготовки одновременно в зоне паза подвеса формируют канавки на глубину, суммарную величину которых назначают равной номинальной толщине рабочих перемычек, затем на втором этапе одновременно травят канавки и рабочие перемычки до момента соприкосновения в процессе травления смежных стенок канавок паза, причем в процессе. формирования рабочих перемычек увеличивают диск ретно зону травления рабочих перемычек пропорционально глубине травления.

I ß ! которых задают равной 12-1,3 от номинальной толщины рабочих перемычек подве- Я са. На втором этапе производят одновременно

1 селективное травление паза и рабочих перемычек до момента сквозного протрава паза.

В процессе травления заготовке кварца со- СО общают возвратно-поступательные винтообразные движения в направлении; Л наименьшего гидродинамического сопро. тивления заготовки кварца в условиях ламинарного обтекания травителем заготовки.

В процессе оформления рабочих перемычек дискретно увеличивают зону травления ее в. направлении длины перемычки пропорционально глубине травления.

° аай

Отличительным признаком предлагаемого способа является оформление размерного травления в два этапа, на первом травят с обеих сторон заготовки канавки в области паза на глубину, суммарная величина кото1815251 рых равна номинальной толщине рабочей перемычки подвеса.

Этот признак позволяет предварительно задать окончательную толщину рабочей перемычки с обеспечением ее контроля простыми технологическими средствами — микрометром. Кроме того. формирование паза и .рабочих перемычек одновременно в течение времени сквозного протрава паза позволяет обеспечить точность получения заданной толщины рабочей перемычки и упрощает технологию получения подвеса, Формирование рабочей перемычки подвеса с плавным утонением при.переходе от "массивной" части подвеса к рабочей части перемычки за счет дискретного увеличения зоны травления в направлении длины рабочей перемычки пропорционально глубине травления позволяет повысить механическую прочность маятника за счет исключения концентраторов напряжения, исключает обрывы токопроводящей пленки напыляемой на рабочие перемычки и одновременно понижает подтравы за счет последовательного применения селективного травления с различными масками, Сообщение в процессе травления заго-. товке кварца возвратно-поступательного винтообразного движения в направлении наименьшего гидродинамического сопротивления заготовки в условиях ламинарного обтекания травителем заготовки обеспечивает достижение равномерного травления заготовки кварца в том числе рабочих перемычек за счет эффективного удаления продуктов травления из зоны травления и . доступа в зону травления травителя. Винтообразные возвратно-поступательные движения заготовки в ламинарном режиме в отличие от вращательного слабо изменяют тепловое поле жидкости травителя и в то же время эффективно удаляют продукты травления из зоны травления.

Пример. Заготовку кварцевого стекла

КУ 1 в виде брусков 50х50 режут на бруски квадратного сечения с припуском для обточки по диаметру для формирования пластин заготовок в размер 825, толщиной 0,7 мм, После шлифовки, доводки и полировки заготовок получают пластины 325, h=0,500 мм с классом шероховатости Rz 0,050.

Затем поочередно на обе поверхности пластин заготовок формируют защиту и проводят селективное травление.

В кварцевой заготовке толщиной 500 мм селективным травлением формируют паз в виде канавок одинаковой глубины, суммарная величина которых равна 1,2 — 1,3 номинальной толщине рабочей перемычке

55 копроводящей дорожки. Для перемычек с толщиной 20 мкм и при толщине заготовки

500 мкм достаточно применения трех фотошаблонов с шириной окна 1,5; 2,0 и 2,5 мм при номинальной длине рабочей перемычки, равной 1,5 мм.

Травление заготовки заканчивают после сквозного протравливания паза. Момент образования сквозного протрава в пазе может определяться с помощью различных датчиков фиксирующих нарушение сплошности материала кварца в зоне травления, например электроконтактных.

Травление заготовок кварца заявляемым способом проводят в бифторид аммония подогреваемым до 75 1 С в динамическом режиме, Травление проводят в реакционном сосуде из фторопласта, в котором помещают фторопластовую кассету с заготовками, приводимую в движение в процесcp. селективного травления. подвеса. В качестве травителя используют бифторид аммония, в качестве защитной маски хром-медь-хром толщиной 1,5-2 мкм— структуру напыляемую на обе поверхности

5 кварцевой заготовки.

Селективное травление проводят в бифториде аммония в течение 20 мин, поэтому в технологии изготовления предусмотрено гальваническое наращивание слоя меди

10 толщиной 12 мкм на напыленный предварительно слой Cr-Cu-Cr. Гальваническое наращивание меди проводят в электролите пропусканием тока, электрод подключает к ободу подвеса — неподвижной части подвеса.

15 При изготовлении подвеса для исключения поломок рабочих перемычек предусмотрено формирование трех технологических перемычек между, подвижной и неподвижной частями, удаляемых после формирования схемы на

20 подвесе электронным лучом.

Номинальная толщина рабочей перемычки маятника 20 мкм. Затемудаляют защитный слой травлением в растворах соляной, серной, азотной кислот в воде, Вновь формируют защитный слой и проводят селективное травление канавок под рабочие перемычки подвеса и дальнейшее травление канавок образующих паз подвеса..При травлении канавки под перемычку

З0 применяют вначале селективное травление с шириной шаблона равной, рабочей длине перемычки, затем дискретно, путем смены шаблона увеличивают ширину окна шаблона в направлении длины перемычки и снова проводят травление канавок паза и перемычек. Глубину травления на каждом шаге травления выбирают из условия заданной кривизны поверхности перехода зоны пере-. мычки предназначенной под напыление тоf815251

Составитель В.Кафтанатьев

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор, M.Êóëü

Редактор

Заказ 1617 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Положительным эффектом изобретения является повышение качества изготовления кварцевых подвесов, снижение трудоемкости изготовления за счет применения групповой технологии операций нанесения защиты и травления, Формула изобретения

Способ изготовления упругого подвеса иэ кварцевого стекла, включающий двухстороннюю полировку заготовки кварцевОго стекла, формирование паза, отделяющего подвижную часть подвеса от основания и рабочих перемычек, формирование вакуумным напылением металлической пленки емкостного преобразователя на обеих сторонах подвижной части подвеса, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения механической прочности подвеса маятника за счет снижения концентраторов напряжений в шейках рабочих перемычек и уменьшения подтрава за счет увеличения равномерности травления, сначала селективным травлением одновременно на обеих поверхностях заготовки в области паза формиру5 ют канавки одинаковой глубины, суммарную величину которых задают равной 1.2-1,3 от номинальной толщины рабочей перемычки подвеса, затем проводят .одновременно селективное травление рабо10 чих перемычек с противоположных поверхностей заготовки и канавок паза до момента соприкосновения смежных стенок канавок. и дотравливание рабочих перемычек до окончательной толщины, причем травление

15 проводят дискретно не менее 2-х раз, на каждом этапе травления увеличивают площадь травления в направлении длины перемычки в зависимости от глубины травления, а заготовке сообщают возвратно-поступа20 тельные винтообразные движения.