Главная  Пьезоэлектрический резонатор 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [ 22 ] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38]

ют частоту вращения, выбранную по данным табл. 4.6. В процес се полировки элементы промывают в дистиллированной воде протирают спиртом и частотомером замеряют их частоту. Череа 30-50 кГц их рассортировывают. Элементы одинаковой толщинц закладывают в диаметрально расположенные гнезда кассеты. Далее элементы полируют с припуском 1 мкм под посадку на часто-ту.

После очередного замера кристалличесиие элементы рассортировывают через 10-30 кГц. Затем продолжают полировку до заданной частоты с необходимым допуском. После окончания полировки элементы промывают в дистиллированной воде, затем в спирте и просушивают батистовой салфеткой. Замеряют их частоту.

Приготовление полировальников с подложками из капроновой ткани и релина, предназначенных для полировки кристаллических элементов, производится в соответствии со специальными техническими требованиями. Для полировальников с подложкой иа капроновой ткани они состоят в подготовке чугунных притиров и натяжке подложки; для полировальников с подложкой из релина-- в подготовке чугунных притиров, наклейке эпоксидным клеем подложки и доводке полировальников микропорошком.

Полировальную суспензию, приготовленную из двуокиси церия, следует применять для полировки на полировальниках из релина. Полировку на полировальниках из капроновой ткани можно производить суспензией, приготовленной как из двуокиси церия> так и из окиси железа. Приготовление суспензии из окиси железа или двуокиси церия производится по специальным инструкциям.

Окончательную частоту кристаллических элементов проверяют с помощью частотомера. Разнотолщинность полированных кристаллических элементов замеряют на специальной установке по интерференционной картине.

4.10. ИЗГОТОВЛЕНИЕ КРУГЛЫХ КВАРЦЕВЫХ ЛИНЗ

Подготовительные операции перед изготовлением линзообразных кристаллических элементов, включая исправление угла среза, описаны в предыдущих параграфах. Для дальнейших операций оставляют припуски к окончательному размеру: по контуру 1 мм, по толщине 0,6 мм. Кристаллические элементы наклеивают с помощью мастики на план лучшей стороной по углу среза, которую для этого помечают крестом во время проверки элементов на рентгенгониометре. Шлифовку производят микропорошком М28, оставляя с двух сторон 0,4 мм (по 0,2 мм на сторону). Кристаллические элементы закругляют последовательно шлифпорошкамй № 4 и № 3 и микропорошками М20 и МЮ, оставляя допуск к заданному размеру ±0,1 мм.

Перед шлифовкой сферы на кристаллических элементах проверяют радиус сферы шлифования. Проверку производят по шаблону, исправляя шабером отклонение сферы шлифовальника оГ 134

заданного радиуса. Кристаллические элементы шлифуют на шлифовальном станке с образованием сферы, радиус которой задан техническими условиями. Вначале шлифовку производят шлифпо-оошком № 3 с образованием сферы с обеих сторон, оставляя в центре заготовки площадки диаметром 0,5-1 мм. Эти площадки ,:лужат ориентиром для проверки сохранения правильного угла среза.

Сферу шлифуют, прижимая элемент пальцем в резиновом напальчнике или специальной держалкой к шлифовальнику. Держалка имеет вид шахматной пешки, к основанию которой приклеивается элемент. На шлифовальник наносят кисточкой абразивную суспензию. Далее шлифовку производят микропорошком М20, оставляя припуск по толщине к заданному размеру 0,08 мм. В этом случае элемент (так как он тонкий) держится на специальной резиновой присоске.

При шлифовке сферы для сохранения правильного угла среза относительно кристаллографических осей необходимо следить за тем, чтобы оставляемая площадка сошлифовалась (сошла на нет) строго в центре линзы.

Искажение угла среза ведет к увеличению ТКЧ. При шлифовке не должно быть перекоса линзы, т. е. толщина лиизы должна быть одинакова в одинаково удаленных от центра точках с допуском не более ±(0,5-1) мкм. Перекос влияет на активность линзы при ее работе.

Дальнейшую шлифовку сферы производят микропорошками МЮ и М17, оставляя допуск к окончательному размеру ±0,001 мм или в случае снятия слоя полировкой от 0,004 до 0,002 мм. При таких точных допусках полученную толщину проверяют замером частоты в одной из существующих измерительных схем.

Фаску наносят микропорошком М20 на сферическом шлифовальнике с заданным радиусом кривизны, при этом элемент закрепляют в присоске. Затем фаску шлифуют микропорошком МЮ, оставляя припуск по ширине фаски 0,04-0,07 мм. Шлифовку фасок на элементах рекомендуется производить микропорошком М7 АО шлифовки сферы, чтобы не испортить поверхность более крупным микропорошком.

Если фаски наносят на окончательно отшлифованные или отполированные элементы, то поверхность элементов покрывают Шеллаком или заготовки окунают в мастику для предохранения их Сферической поверхности от царапин. После нанесения фасок шел-ак или мастику снимают с поверхности элементов спиртом. Полировку сферы и фасок линзообразных кристаллических элементов производят полиритом на сферическом суконном или на смо-Ляном полировальнике.

4.11. ТРАВЛЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Травление - важный технологический этап в процессе обра-отки кристаллических элементов.



в настоящее время практически установлено, что для обеспечения повышенной стабильности резонаторов необходимо после окончательной механической обработмн кристаллических элементов производить их травление. С помощью травления с поверхно-сти элементов удаляются поверхностный слой с разрушенной структурой, наличие которого увеличивает стирание кварцевых резонаторов во времени, а также следы различных загрязнений. Этими факторами объясняется повышение стабильности кварце-1 вых резонаторов, элементы которых подвергались травлению.

Необходимо строго следить за концентрацией кислоты, равно-мерностью покрытия поверхностей элементов и за длительностью процесса. При малых допусках на травление трудность заключается в точности контроля процессом травления.

Для улучшения физического состояния поверхности полированных элементов рекомендуется подвергать их химической очистке и травлению в серной, соляной и азотной кислотах и отжигу, что способствует удалению остатков крокуса и других загрязнений и снятию поверхностных напряжений.

Кристаллические элементы, передаваемые с операции шлифовки 1на операцию травления, должны иметь геометрические размеры с припусками к окончательным размерам: по длине и ширине 0,01 мм и по толщине 0,001-0,003 мм.

Травление кристаллических элементов производят в технической плавиковой кислоте (H2F2) концентрации 35о/о при комнатной температуре. Перед травлением кристаллические элементы обезжиривают. Для обезжиривания приготовляют хромовую смесь (раствор хромпика). Для этого растирают 6 г двухромово-кислого калия (К2СГ2О7), добавляют 100 мл дистиллированной воды, затем постепенно вливают 100 мл серной кислоты с плотностью 1,84 г/см.

Обезжиривание и промывку производят в такой последовательности. Промытые в ультразвуковой ванне кристаллические элементы кладут в плоскодонную фарфоровую посуду, наливают раствор хромовой смеси так, чтобы все элементы находились в растворе, и кипятят на электроплитке в течение 3-4 мин, перемешивая их стеклянной палочкой. Затем посуду снимают с плнткн и охлаждают до 40-50° С. Раствор хромовой смеси сливают й кристаллические элементы промывают горячей (60-80° С) проточной водой. В посуду с кристаллическими элементами наливают аммиачный раствор из расчета 5 мл иа один элемент и кипятят в течение 2-3 мин. После этого элементы промывают горячей проточной водой и кипятят дважды-в дистиллированной воде.

Чистоту промывки элементов проверяют следующим образом-Если вода полностью скатывается с элементов, то процесс обезжиривания и промывки считается оконченным. Элементы сушат в сушильном шкафу на никелированной проволочной сетке при 100° С.

Травление элементов ряда срезов {ух11~5\°; xysj+b"; ху1/-18°30 и некоторых других) производят в течение 1-3 мин, чтобы снять верхний рыхлый слой кварца, образовавшийся после д]Лифовки. Для срезов ух1/-\-35° и yxlj-49° снимают слой толщиной 2,5 мкм, пересчитанный на частоту, так как измерения проводятся на электронном частотомере, шкала которого отградуирована по частоте. Прн этом исходят из того, что плотность серебра (10,5 г/см), которым будет покрыт элемент, примерно в четыре раза больше плотности кварца (2,65 г/см). Серебрение производят слоем серебра толщиной приблизительно 0,3 мкм с каждой стороны или всего 0,6 мкм. Этот слой серебра заменит слой кварца, в четыре раза больший, т. е. около 2,5 мкм, который и снимают при травлении. Одновременно достигается очистка поверхности, как указывалось выше.

Поступившие на травление кристаллические элементы срезов yxll+3S° или yxll-49° замеряют по частоте. Для этого элемент возбуждают между электродами.

После замера частоты элементы раскладывают на группы, имеющие одинаковую разность между собственной частотой элемента и частотой эталона. Элементы одной группы закладывают в прорези специальных кассет и опускают в ванночку с плавиковой кислотой (при этом элементы должны быть полностью покрыты кислотой), где они подвергаются травлению до достижения нужной частоты. Кристаллические элементы, которые во время замера частоты оказываются неактивными, следует подточить на стекле абразивным микропорошком по грани, идущей по длине элемента. . Ванночку с кассетами размещают в вытяжном шкафу. Время травления для каждого типа элементов устанавливается по практическим данным и зависит от окружающей температуры и концентрации кислоты. Подогнанные до необходимой частоты элементы двукратно промывают в воде в двух ванночках или в проточной воде и сушат теплым воздухом или полотенцем.

На рис. 4.10-4.13 показаны графики, составленные по опытным данным для разного диапазона частот. По этим графикам можно определить необходимые допуски по частоте для шлифовки и травления элементов срезов ух11+35° и yxl/-49°. На графиках даны плюсовые допуски по частоте. Такие же графики или таблицы по практическим данным составляются на другие срезы и типы элементов.

Для двояковыпуклых, плосковыпуклых линз и плоских элементов в табл. 4.7 приведены припуски на травление в процентах от общего припуска на металлизацию (для пьезоэлементов с часто-"ой до 10 МГц) и в килогерцах (на частоты выше 10 МГц). Эти данные вычисляются по формуле

где Af - припуск на металлизацию; кГц, / - номинальная частота первой гармоники, МГц; k - коэффициент, зависящий от диапазона частоты и формы пьезоэлемента. Данные приведены для



пьезоэлементов с колебаниями по толщине среза ух1/° (Р° от

-f-o4 до --оо ои ).

в процессе травления необходимо следить за тем, чтобы пла виковая кислота не попадала на кожу или одежду. Всю работу надо выполнять в резиновых напальчниках.

%гооо I


/2 № го- го га sz ш 40 44 Допуск па частоте, нГг (+)

Рис. 4.10. График допусков на подгонку частоты шлифовкой и тоавлениеи элементов срезов ух1/+35 и ух1/-49 с колебаниями сдвига по тоадине нэ первой гармонике (от 400 до 5000 кГц)


т т т ш т ш ш Ш

Допуок па чаотот?иГ(;{>

Рис. 4.11. График допусков на подгонку частоты шлифовкой и тоавлениеМ элементов срезов ухЦ+З и ухЦ-А" с колебаниями сдвига по толщине на первой гармонике (от 5 до 20 МГц)

Рис. 4.12. График допусков ;ia подгонку частоты шлифовкой и травлением эле-лентов срезов ухЦ+ЗЬ" и ух -49° с колебаниями ;двнга по толщине на третьей гармонике (от 13 до 25 МГц)

25-1 I

1"


О 30 60 90

по 150 180 110 Допуск по частоте, нГ% {-»)


О ЦО 110 100 180 360 Допуонпо частоте, нГц W

Рис. 4.13. График допусков на подгонку частоты шлифовкой и травлением элементов срезов ухЦ+зЬ" и yxl/-49° с колебаниями сдвига по толщине иа третьей гармонике (от 25 до 55 МГц)



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [ 22 ] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38]

0.0008