專利名稱：石英擺片矩陣排列式化學(xué)腐蝕裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)腐蝕裝置，尤其涉及一種石英擺片矩陣排列式化學(xué)腐蝕裝置及方 法。
背景技術(shù)：
石英擺片是石英撓性加速度計的核心元件，石英擺片撓性橋需要精確腐蝕。長期 以來，化學(xué)腐蝕的過程存在化學(xué)反應(yīng)場、溫度場不均勻等問題，導(dǎo)致同一批腐蝕的零件尺寸 不一致，影響產(chǎn)品的性能。目前化學(xué)腐蝕過程中，幾種成份的酸液混合通過機(jī)械攪拌，由于攪拌不充分，反應(yīng) 場梯度不均，造成同一批次產(chǎn)品加工的速度無法精確控制。通過旋轉(zhuǎn)反應(yīng)槽內(nèi)的花籃、輸入 壓縮空氣使腐蝕溶液流動和工件位置轉(zhuǎn)換，能使不同密度、不同成份的液體混合均勻，長時 間、連續(xù)、穩(wěn)定、可靠的工作，使同一批次產(chǎn)品在化學(xué)腐蝕加工過程中所需化學(xué)反應(yīng)的時間 可以有效控制。同時，壓縮空氣的攪動作用對腐蝕液和加工工件化學(xué)反應(yīng)生成的沉淀物還 可進(jìn)行剝離清潔。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種石英擺片矩陣排列式化學(xué)腐蝕裝 置及方法。石英擺片矩陣排列式化學(xué)腐蝕裝置包括抽風(fēng)區(qū)、電氣區(qū)、折疊門、透明玻璃罩、化 學(xué)腐蝕槽殼體、步進(jìn)電機(jī)、壓縮空氣系統(tǒng)管路、軸承、架子、夾具、旋轉(zhuǎn)主軸、花籃、化學(xué)腐蝕 槽槽體、夾具蓋、石英擺片、夾具座、保護(hù)膜；裝置本體上部設(shè)有風(fēng)區(qū)和電氣區(qū)，電氣區(qū)側(cè)設(shè) 有折疊門，裝置本體下部設(shè)有化學(xué)腐蝕槽槽體，化學(xué)腐蝕槽槽體內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)主軸，旋轉(zhuǎn)主軸 通過軸承與化學(xué)腐蝕槽殼體底部相連，化學(xué)腐蝕槽殼體底部設(shè)有壓縮空氣系統(tǒng)管路，化學(xué) 腐蝕槽殼體上端設(shè)有透明玻璃罩，旋轉(zhuǎn)主軸下端與步進(jìn)電機(jī)相連，旋轉(zhuǎn)主軸上部設(shè)有架子， 架子設(shè)有花籃，花籃底部設(shè)有夾具，夾具由壓緊螺母、石英擺片、夾具體和二片保護(hù)膜組成， 二片保護(hù)膜貼在石英擺片正反表面上，放入夾具體中，用壓緊螺母壓緊石英擺片和二片保 護(hù)膜。石英擺片矩陣排列式化學(xué)腐蝕方法的步驟如下1)先將二片保護(hù)膜貼在石英擺片正反表面上，放入夾具體中，再用壓緊螺母壓緊 石英擺片和二片保護(hù)膜；2)將多種腐蝕溶液倒入化學(xué)腐蝕槽槽體中，啟動步進(jìn)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，使腐蝕溶液 混合，啟動壓縮空氣系統(tǒng)，通過四個壓縮空氣孔向槽13輸入壓縮空氣，使腐蝕溶液處于無 序的紊流狀態(tài)，10分鐘后，腐蝕溶液被攪拌均勻，然后，啟動加溫裝置使腐蝕溶液升溫至 40-50 0C ；3)將已經(jīng)安裝好石英擺片的夾具放入花藍(lán)的長形槽中，并呈4X4矩陣方式排列；4)將盛有4X4石英擺片矩陣方式排列在夾具中的花籃放入化學(xué)腐蝕槽槽體內(nèi)，反應(yīng)15分鐘后，每隔15分鐘讓步進(jìn)電機(jī)低速旋轉(zhuǎn)90度，4次轉(zhuǎn)位一周后，通入壓縮空氣；然 后再每隔15分鐘讓步進(jìn)電機(jī)低速旋轉(zhuǎn)90度，4次轉(zhuǎn)位一周后，再通入壓縮空氣；如此循環(huán)， 通過4N次轉(zhuǎn)動，使工件在四個方位都到達(dá)N次，通入壓縮空N+1次。本發(fā)明使不同成份的酸液混合的完全均質(zhì)化，分散效果好，可以解決同一批次產(chǎn) 品在化學(xué)腐蝕生產(chǎn)中的由于腐蝕溶液混合不均造成的加工精度誤差。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是矩陣排列式化學(xué)腐蝕裝置結(jié)構(gòu)主視圖；圖2是矩陣排列式化學(xué)腐蝕裝置結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；圖3是本發(fā)明的化學(xué)腐蝕槽體結(jié)構(gòu)主視圖；圖4是本發(fā)明的化學(xué)腐蝕槽體結(jié)構(gòu)俯視圖；圖5是本發(fā)明的化學(xué)腐蝕槽體結(jié)構(gòu)右視圖；圖6是本發(fā)明的化學(xué)腐蝕夾具示意圖；圖7(a)是本發(fā)明的石英擺片原始工位示意圖；圖7(b)是本發(fā)明的石英擺片旋轉(zhuǎn)90度工位示意圖；圖7(c)是本發(fā)明的石英擺片旋轉(zhuǎn)180度工位示意圖；圖7(d)是本發(fā)明的石英擺片旋轉(zhuǎn)270度工位示意圖；圖中，抽風(fēng)區(qū)1、電氣區(qū)2、折疊門3、透明玻璃罩4、化學(xué)腐蝕槽體5、步進(jìn)電機(jī)6、壓 縮空氣系統(tǒng)管路7、軸承8、架子9、夾具10、旋轉(zhuǎn)主軸11、花籃12、化學(xué)腐蝕槽槽體13、夾具 蓋14、石英擺片15、夾具座16、保護(hù)膜17。
具體實(shí)施例方式石英擺片矩陣排列式化學(xué)腐蝕裝置包括抽風(fēng)區(qū)1、電氣區(qū)2、折疊門3、透明玻璃罩 4、化學(xué)腐蝕槽殼體5、步進(jìn)電機(jī)6、壓縮空氣系統(tǒng)管路7、軸承8、架子9、夾具10、旋轉(zhuǎn)主軸 11、花籃12、化學(xué)腐蝕槽槽體13、夾具蓋14、石英擺片15、夾具座16、保護(hù)膜17 ；裝置本體上 部設(shè)有風(fēng)區(qū)1和電氣區(qū)2，電氣區(qū)2側(cè)設(shè)有折疊門3，裝置本體下部設(shè)有化學(xué)腐蝕槽槽體13， 化學(xué)腐蝕槽槽體13內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)主軸11，旋轉(zhuǎn)主軸11通過軸承8與化學(xué)腐蝕槽殼體5底部 相連，化學(xué)腐蝕槽殼體5底部設(shè)有壓縮空氣系統(tǒng)管路7，化學(xué)腐蝕槽殼體5上端設(shè)有透明玻 璃罩4，旋轉(zhuǎn)主軸11下端與步進(jìn)電機(jī)6相連，旋轉(zhuǎn)主軸11上部設(shè)有架子9，架子9設(shè)有花籃 12，花籃12底部設(shè)有夾具10，夾具10由壓緊螺母14、石英擺片15、夾具體16和二片保護(hù)膜 17組成，二片保護(hù)膜17貼在石英擺片15正反表面上，放入夾具體16中，用壓緊螺母14壓 緊石英擺片15和二片保護(hù)膜17。石英擺片矩陣排列式化學(xué)腐蝕方法的步驟如下1)先將二片保護(hù)膜17貼在石英擺片15正反表面上，放入夾具體16中，再用壓緊 螺母14壓緊石英擺片15和二片保護(hù)膜17 ；2)將多種腐蝕溶液倒入化學(xué)腐蝕槽槽體13中，啟動步進(jìn)電機(jī)6高速旋轉(zhuǎn)，使腐蝕 溶液混合，啟動壓縮空氣系統(tǒng)，通過四個壓縮空氣孔向槽13輸入壓縮空氣，使腐蝕溶液處 于無序的紊流狀態(tài)，10分鐘后，腐蝕溶液被攪拌均勻，然后，啟動加溫裝置使腐蝕溶液升溫M 40-50 0C ο空氣壓縮系統(tǒng)由空壓機(jī)、管道、閥門和噴頭等組成。空壓機(jī)采用兩點(diǎn)式控制(上、下限控制)，也就是當(dāng)壓縮氣體氣缸內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定 值上限時，空壓機(jī)通過本身氣壓或油壓關(guān)閉進(jìn)氣閥，小型空氣壓縮機(jī)則停機(jī)。當(dāng)壓力下降到 設(shè)定值下限時，空壓機(jī)打開進(jìn)氣閥，小型空壓機(jī)則又啟動。腐蝕溶液加溫裝置由加熱器、溫度傳感器和控制系統(tǒng)組成。先設(shè)定腐蝕工藝最佳 溫度Ttl，啟動加溫裝置使腐蝕溶液升溫至τ。如果ITtl-Tl > δ (5為事先設(shè)定的溫度誤差 允許值)，則加溫裝置繼續(xù)工作使腐蝕溶液升溫。如果ITci-TI ^ δ，則加溫裝置停止工作。3)將已經(jīng)安裝好石英擺片15的夾具10放入花藍(lán)12的長形槽中，并呈4X4矩陣方 式排列；4)將盛有4X4石英擺片矩陣方式排列在夾具中的花籃12放入化學(xué)腐蝕槽槽體13 內(nèi)，反應(yīng)15分鐘后，每隔15分空氣壓縮系統(tǒng)由空壓機(jī)、管道、閥門和噴頭等組成?？諌簷C(jī)采用兩點(diǎn)式控制(上、下限控制)，也就是當(dāng)壓縮氣體氣缸內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定 值上限時，空壓機(jī)通過本身氣壓或油壓關(guān)閉進(jìn)氣閥，小型空氣壓縮機(jī)則停機(jī)。當(dāng)壓力下降到 設(shè)定值下限時，空壓機(jī)打開進(jìn)氣閥，小型空壓機(jī)則又啟動。腐蝕溶液加溫裝置同加熱器、溫度傳感器和控制系統(tǒng)組成。先設(shè)定腐蝕工藝最佳 溫度Ttl，啟動加溫裝置使腐蝕溶液升溫至τ。如果ITtl-Tl > δ (5為事先設(shè)定的溫度誤差 允許值)，則加溫裝置繼續(xù)工作使腐蝕溶液升溫。如果T0-T ^ δ，則加溫裝置停止工作。15分鐘后讓步進(jìn)電機(jī)低速旋轉(zhuǎn)90度，4次轉(zhuǎn)位 一周后，通入壓縮空氣；然后再每隔15分鐘讓步進(jìn)電機(jī)低速旋轉(zhuǎn)90度，4次轉(zhuǎn)位一周后，再 通入壓縮空氣；如此循環(huán)，通過4Ν次轉(zhuǎn)動，使工件在四個方位都到達(dá)N次，通入壓縮空Ν+1 次。將有4X4個石英擺片、夾具的花籃12在腐蝕溶液中每隔15分鐘轉(zhuǎn)動90度一次， 由步進(jìn)電機(jī)低速旋轉(zhuǎn)拖動花藍(lán)實(shí)現(xiàn)90度轉(zhuǎn)動。步進(jìn)電機(jī)由環(huán)形脈沖、功率放大等組成的控 制系統(tǒng)控制。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖 數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個步距角。脈沖信號一般由單片機(jī)或CPU產(chǎn)生，一般脈沖信號的占空比為0. 3-0. 4左右，電機(jī) 轉(zhuǎn)速越高，占空比則越大。功率放大是驅(qū)動系統(tǒng)最為重要的部分。步進(jìn)電機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩取決于它的 動態(tài)平均電流。驅(qū)動方式一般有恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅(qū)動、恒流、細(xì)分?jǐn)?shù)等幾種方式。本發(fā)明可以解決同一批次產(chǎn)品在不同空間位置的化學(xué)腐蝕速度和成品精度問題。
權(quán)利要求
1.一種石英擺片矩陣排列式化學(xué)腐蝕裝置，其特征在于包括抽風(fēng)區(qū)(1)、電氣區(qū)(2)、 折疊門(3)、透明玻璃罩(4)、化學(xué)腐蝕槽殼體(5)、步進(jìn)電機(jī)(6)、壓縮空氣系統(tǒng)管路(7)、軸 承(8)、架子(9)、夾具(10)、旋轉(zhuǎn)主軸(11)、花籃(12)、化學(xué)腐蝕槽槽體(13)、夾具蓋(14)、 石英擺片(15)、夾具座(16)、保護(hù)膜(17)；裝置本體上部設(shè)有風(fēng)區(qū)⑴和電氣區(qū)(2)，電氣 區(qū)(2)側(cè)設(shè)有折疊門(3)，裝置本體下部設(shè)有化學(xué)腐蝕槽槽體(13)，化學(xué)腐蝕槽槽體(13) 內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)主軸(11)，旋轉(zhuǎn)主軸(11)通過軸承(8)與化學(xué)腐蝕槽殼體(5)底部相連，化學(xué) 腐蝕槽殼體(5)底部設(shè)有壓縮空氣系統(tǒng)管路(7)，化學(xué)腐蝕槽殼體(5)上端設(shè)有透明玻璃罩 (4)，旋轉(zhuǎn)主軸(11)下端與步進(jìn)電機(jī)(6)相連，旋轉(zhuǎn)主軸(11)上部設(shè)有架子(9)，架子(9) 設(shè)有花籃(12)，花籃(12)底部設(shè)有夾具(10)，夾具(10)由壓緊螺母(14)、石英擺片(15)、 夾具體(16)和二片保護(hù)膜(17)組成，二片保護(hù)膜(17)貼在石英擺片(15)正反表面上，放 入夾具體(16)中，用壓緊螺母(14)壓緊石英擺片(15)和二片保護(hù)膜(17)。
2.一種使用如權(quán)利要求1所述裝置的石英擺片矩陣排列式化學(xué)腐蝕方法，其特征在于 它的步驟如下1)先將二片保護(hù)膜(17)貼在石英擺片(15)正反表面上，放入夾具體(16)中，再用壓 緊螺母(14)壓緊石英擺片(15)和二片保護(hù)膜(17)；2)將多種腐蝕溶液倒入化學(xué)腐蝕槽槽體(13)中，啟動步進(jìn)電機(jī)(6)高速旋轉(zhuǎn)，使腐蝕 溶液混合，啟動壓縮空氣系統(tǒng)，通過四個壓縮空氣孔向槽(13)輸入壓縮空氣，使腐蝕溶液 處于無序的紊流狀態(tài)，10分鐘后，腐蝕溶液被攪拌均勻，然后，啟動加溫裝置使腐蝕溶液升 溫至 40-50°C ；3)將已經(jīng)安裝好石英擺片(15)的夾具10放入花藍(lán)(12)的長形槽中，并呈4X4矩陣方 式排列；4)將盛有4X4石英擺片矩陣方式排列在夾具中的花籃(12)放入化學(xué)腐蝕槽槽體(13) 內(nèi)，反應(yīng)15分鐘后，每隔15分鐘讓步進(jìn)電機(jī)低速旋轉(zhuǎn)90度，4次轉(zhuǎn)位一周后，通入壓縮空 氣；然后再每隔15分鐘讓步進(jìn)電機(jī)低速旋轉(zhuǎn)90度，4次轉(zhuǎn)位一周后，再通入壓縮空氣；如此 循環(huán)，通過4N次轉(zhuǎn)動，使工件在四個方位都到達(dá)N次，通入壓縮空N+1次。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種石英擺片矩陣排列式化學(xué)腐蝕裝置及方法。裝置本體上部設(shè)有風(fēng)區(qū)和電氣區(qū)，電氣區(qū)側(cè)設(shè)有折疊門，裝置本體下部設(shè)有化學(xué)腐蝕槽槽體，化學(xué)腐蝕槽槽體內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)主軸，旋轉(zhuǎn)主軸通過軸承與化學(xué)腐蝕槽殼體底部相連，化學(xué)腐蝕槽殼體底部設(shè)有壓縮空氣系統(tǒng)管路，化學(xué)腐蝕槽殼體上端設(shè)有透明玻璃罩，旋轉(zhuǎn)主軸下端與步進(jìn)電機(jī)相連，旋轉(zhuǎn)主軸上部設(shè)有架子，架子設(shè)有花籃，花籃底部設(shè)有夾具，夾具由壓緊螺母、石英擺片、夾具體和二片保護(hù)膜組成，二片保護(hù)膜貼在石英擺片正反表面上，放入夾具體中。本發(fā)明使不同成份的酸液混合的完全均質(zhì)化，分散效果好，可以解決同一批次產(chǎn)品在化學(xué)腐蝕生產(chǎn)中的由于腐蝕溶液混合不均造成的加工精度誤差。
文檔編號C03C15/00GK102092954SQ20101053684
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月9日
發(fā)明者嚴(yán)明, 張云電 申請人:杭州電子科技大學(xué)