光學低通濾波器基片加工工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光學低通濾波器基片加工工藝，包括以下工藝步驟：定向、磨基準面、切條、切片、粘砣、磨砣、化砣、粗研磨、倒角、細研磨、拋光、清洗、檢驗。本發(fā)明的加工工藝是對晶體基片的微創(chuàng)加工工藝，通過調(diào)整線切割張力、進給速度、控制冷卻劑流量和溫度等一系列措施，達到對于翹曲度、彎曲度、總厚度誤差、中心厚度誤差等質(zhì)量參數(shù)的控制，極大地降低了因刀痕、損傷、破損在基片中產(chǎn)生亞損傷層的幾率，極大地降低了機械應(yīng)力和熱應(yīng)力，晶體基片合格率可達98％，遠遠高于傳統(tǒng)加工工藝中80％的合格率。
【專利說明】光學低通濾波器基片加工工藝
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】本發(fā)明涉及光學晶體材料加工工藝；直接涉及光學晶體基片加工工藝。
[0002]【背景技術(shù)】光學低通濾波器,英文名稱為optic low pass filter,簡稱0LPF,由兩塊或多塊光學石英晶體基片與玻璃構(gòu)成。在光學儀器中使用時，OLPF位于光電稱合器件(英文名稱為charge coupled device,簡稱CCD)的前面。被攝圖像信息的光束經(jīng)過OLPF后產(chǎn)生雙折射，分為尋常光光束和異常光光束，根據(jù)CCD像素尺寸的大小和總感光面積計算出抽樣截止頻率，同時也可計算出尋常光光束和異常光光束分開的距離。改變?nèi)肷涔馐鴮纬刹铑~的目標頻率，達到減弱或消除低頻干抗條紋的目的。
[0003]由于光學低通濾波器采用晶體的雙折射和透射效應(yīng)，不僅對晶體基片的包裹體、折射率、條紋即脈理指標有嚴格要求，對基片的加工工藝也有嚴格的要求，以防止加工時機械應(yīng)力和熱應(yīng)力的產(chǎn)生，從而保障光學低通濾波器的質(zhì)量。
[0004]晶體基片的傳統(tǒng)加工工藝一般是在磨床上用金剛石砂輪直接加工，加工過程中由于機械作用造成的刀痕、損傷、破損會在基片中產(chǎn)生亞損傷層，并產(chǎn)生機械應(yīng)力和熱應(yīng)力，當基片作為光學低通濾波器基片使用時會產(chǎn)生折射率的差異，從而影響低通濾波器的質(zhì)量。當機械應(yīng)力和熱應(yīng)力超過晶體滑移臨界應(yīng)力時，還會導致基片破碎。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的就是要提供一種改進的光學低通濾波器基片加工工藝，它能有效地解決傳統(tǒng)加工工藝容易產(chǎn)生機械應(yīng)力和熱應(yīng)力的問題，從而也有效地解決了傳統(tǒng)加工工藝加工的基片作為光學低通濾波器基片使用時會產(chǎn)生折射率差異的問題。
[0006]本發(fā)明的目的通過下列途徑實現(xiàn)。
[0007]光學低通濾波器基片加工工藝，包括以下工藝步驟:
[0008]a.定向
[0009]采用多向調(diào)整夾持器進行X光定向，對晶體光軸面進行定向，定向精度控制在25° 20' ±10'；
[0010]b.磨基準面
[0011]將定好向的夾持器放置到平面立磨機上進行基準面研磨，立磨機轉(zhuǎn)速采用1000-1300轉(zhuǎn)/每分鐘，進刀量采用0.05-0.35mm/每分鐘，厚度控制在基片最終尺寸+20 μ m ；
[0012]c.切條
[0013]將磨好基準面的晶體塊粘在玻璃板上，并在單刀切割機按照基片尺寸進行切條；
[0014]d.切片
[0015]采用線切割機進行切片，采用Φ0.1-Φ0.35mm鋼絲線，磨料采用1200#粒度的綠色碳化硅，進刀速率采用0.05-0.15mm/每分鐘，磨削液溫度采用15_25°C，磨料輸送量采用4-10升/每分鐘，損傷層深度控制在0-10 μ m ；
[0016]e.粘砣
[0017]將切割好的晶片排列整齊后，用粘接劑粘接成晶片砣；
[0018]f.磨砣
[0019]將晶片砣放入游行輪，在雙面研磨機中磨砣，達到基片需求尺寸；[0020]g.化砣
[0021]將晶片砣的粘接劑融化；
[0022]h.粗研磨
[0023]將化砣后晶片放入研磨機游行輪內(nèi)進行粗研磨，磨料采用1200#綠碳化硅，粗磨加工量達到每分鐘0.01-0.05mm ；
[0024]1.倒角
[0025]按照基片要求將粗研磨后晶片的相應(yīng)角和邊進行倒角倒邊加工；
[0026]j.細研磨
[0027]將倒角倒邊后晶片用高純水清洗10-20分鐘后放入研磨機進行細研磨，磨料采用3000#綠碳化硅，細磨加工量達到每分鐘0.005-0.008mm ；
[0028]k.拋光
[0029]將細研磨后晶片在高純水中清洗10-20分鐘后放入拋光機進行拋光，磨料采用8000#氧化鈰拋光粉，拋光加工量達到每分鐘0.1-0.3 μ m ;
[0030]1.清洗
[0031]將拋光后晶片在超聲清洗機內(nèi)加高純水清洗60-90分鐘并烘干后，裝入無塵盒內(nèi)；
[0032]m.檢驗
[0033]對加工好的晶片進行檢驗，合格的作為基片標記入庫。
[0034]本發(fā)明的加工工藝是對晶體基片的微創(chuàng)加工工藝，通過調(diào)整線切割張力、進給速度、控制冷卻劑流量和溫度等一系列措施，達到對于翹曲度、彎曲度、總厚度誤差、中心厚度誤差等質(zhì)量參數(shù)的控制，極大地降低了因刀痕、損傷、破損在基片中產(chǎn)生亞損傷層的幾率，極大地降低了機械應(yīng)力和熱應(yīng)力，晶體基片合格率可達98%，遠遠高于傳統(tǒng)加工工藝中80%的合格率。采用本發(fā)明的加工工藝，極大地減少了基片作為光學低通濾波器基片使用時產(chǎn)生的折射率差異，從而也極大地提高了低通濾波器的質(zhì)量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1是待加工的光學級石英晶體立體圖，圖2是夾持器夾持光學級石英晶體狀態(tài)圖，圖3是被切割晶條狀態(tài)圖，圖4是被切割晶條待切片狀態(tài)圖，圖5是切割好的晶片粘接排列成晶片砣狀態(tài)圖，圖6是切割好的晶片優(yōu)先選在V型槽磨具中粘成晶片砣的狀態(tài)圖，圖7是晶片砣放入游行輪后在雙面研磨機中磨砣狀態(tài)圖，圖8是細研磨后晶片放入拋光機游行輪中的拋光狀態(tài)圖，圖9是本發(fā)明光學低通濾波器基片加工工藝流程圖。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
【具體實施方式】
[0036]結(jié)合具體的光學低通濾波器基片產(chǎn)品對本發(fā)明的實施進行描述。
[0037]光學級晶體材料的選擇包括對晶體生長工藝和技術(shù)指標的選擇。
[0038]晶體生長工藝:選用水熱法單面長工藝生產(chǎn)的光學級石英晶體I進行光學低通濾波器基片產(chǎn)品加工，見圖1。
[0039]晶體技術(shù)指標:[0040]對光學級石英晶體I進行檢驗，要求達到以下技術(shù)指標:
[0041]①.包裹體:包裹體密度達到中華人民共和國國家標準GB/T7895-2008中4.5的Ia級；即:每40cm3中10-50 μ m包裹體個數(shù)< I個。
[0042]②.晶體條紋即脈理:達到中華人民共和國國家標準GB/T7895-2008中4.8的1_2級；即:條紋缺陷面積占檢測面積的0-1%。
[0043]③.光學均勻性:光學均勻性達到中華人民共和國國家準GB/T7895-2008中4.7的A級；SP:折射率微差值≤2X 10_6。
[0044]④.光譜透過率:光譜透過率達到中華人民共和國國家標準GB/T7895-2008中
4.10 ;即:在 200-400nm，透過率 > 80%;在 400_800nm，透過率 > 85%;在 800_2500nm，透過率≤90%。
[0045]光學低通濾波器用晶體基片的加工。
[0046]光學低通濾波器基片加工工藝，包括以下工藝步驟:
[0047](I)、定向
[0048]將光學級石英晶體I裝入夾持器2中，放進X光定向儀中，調(diào)整螺釘3對晶體光軸面4即Z軸面進行定向，定向精度控制在25° 20' ±10'，見圖2。
[0049](2)、磨基準面
[0050]將定好向的夾持器2放置到平面立磨機上進行基準面研磨，立磨機轉(zhuǎn)速采用1200轉(zhuǎn)/每分鐘，進刀量采用0.05-0.35mm/每分鐘，厚度控制在基片最終尺寸+20 μ m。
[0051](3)、切條
[0052]將磨好基準面的晶體塊粘在玻璃板5上，放入單刀切割機按照基片尺寸切成晶條6，見圖3。
[0053](4)、切片
[0054]將在玻璃板5上切好的晶條6放入線切割機進行切片，采用Φ0.35πιπι鋼絲線，磨料采用1200#粒度的綠色碳化硅，進刀速率采用0.05-0.15mm/每分鐘，磨削液溫度采用15-250C，磨料輸送量采用4-10升/每分鐘，損傷層深度控制在0-10 μ m，見圖4。
[0055](5)、粘砣
[0056]將切割好的晶片排列整齊后，用粘接劑粘接成晶片砣7，見圖5。切割好的晶片優(yōu)先選在V型槽磨具8中排列并用粘接劑粘接成晶片砣7，見圖6。
[0057](6)、磨砣
[0058]將晶片砣7放入游行輪9，在雙面研磨機中磨砣，達到基片需求尺寸，見圖7。
[0059](7)、化砣
[0060]將加工好的晶片砣7的粘接劑融化。
[0061](8)、粗研磨
[0062]將化砣后晶片放入研磨機內(nèi)進行粗研磨，磨料采用1200#綠碳化硅，粗磨加工量達到每分鐘0.01-0.05mm。
[0063](9)、倒角
[0064]按照基片要求對粗研磨后晶片的相應(yīng)角和邊進行倒角、倒邊加工。
[0065](10)、細研磨
[0066]將倒角倒邊后晶片用高純水清洗10-20分鐘后放入研磨機進行細研磨，磨料采用3000#綠碳化硅，細磨加工量達到每分鐘0.005-0.008mm。
[0067](11)、拋光
[0068]將細研磨后晶片10在高純水中清洗10-20分鐘后放入拋光機游行輪9中進行拋光，磨料采用8000#氧化鈰拋光粉，拋光加工量達到每分鐘0.1-0.3 μ m，見圖8。
[0069](12)、清洗
[0070]將拋光后晶片在超聲清洗機內(nèi)加高純水清洗60-90分鐘并烘干后，裝入無塵盒內(nèi)。
[0071](13)、檢驗
[0072]對加工好的晶片進行檢驗，合格的作為基片標記入庫。
[0073]圖9示出了本發(fā)明光學低通濾波器基片加工工藝的流程。
【權(quán)利要求】
1.一種光學低通濾波器基片加工工藝，包括以下工藝步驟: a.定向 采用多向調(diào)整夾持器(2)進行X光定向，對晶體光軸面(4)進行定向，定向精度控制在25° 20' ±10'； b.磨基準面 將定好向的夾持器放置到平面立磨機上進行基準面研磨，立磨機轉(zhuǎn)速采用1000-1300轉(zhuǎn)/每分鐘，進刀量采用0.05-0.35mm/每分鐘，厚度控制在基片最終尺寸+20 μ m ; c.切條 將磨好基準面的晶體塊粘在玻璃板(5)上，并在單刀切割機上按照基片尺寸進行切條; d.切片 采用線切割機進行切片，采用Φ0.1-Φ0.35mm鋼絲線，磨料采用1200#粒度的綠色碳化硅，進刀速率采用0.05-0.15mm/每分鐘，磨削液溫度采用15_25°C，磨料輸送量采用4_10升/每分鐘，損傷層深度控制在0-10 μ m ； e.粘砣 將切割好的晶片排列整齊后，用粘接劑粘接成晶片砣(7)； f.磨砣 將晶片砣(7)放入游行輪(9)，在雙面研磨機中磨砣，達到基片需求尺寸； g.化砣 將晶片砣(7)的粘接劑融化； h.粗研磨 將化砣后晶片放入研磨機內(nèi)進行粗研磨，磨料采用1200#綠碳化硅，粗磨加工量達到每分鐘 0.01-0.05mm ； 1.倒角 按照基片要求將粗研磨后晶片的相應(yīng)角和邊進行倒角倒邊加工； j.細研磨 將倒角倒邊后晶片用高純水清洗10-20分鐘后放入研磨機進行細研磨，磨料采用3000#綠碳化硅，細磨加工量達到每分鐘0.005-0.008mm ；k.拋光 將細研磨后晶片(10)在高純水中清洗10-20分鐘后放入拋光機進行拋光，磨料采用8000#氧化鈰拋光粉，拋光加工量達到每分鐘0.1-0.3 μ m ; 1.清洗 將拋光后晶片在超聲清洗機內(nèi)加高純水清洗60-90分鐘并烘干后，裝入無塵盒內(nèi)； m.檢驗 對加工好的晶片進行檢驗，合格的作為基片標記入庫。
【文檔編號】B24B37/04GK103506910SQ201210219004
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月20日
【發(fā)明者】劉德輝 申請人:劉德輝