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《HF 酸對(duì)玻璃淺層蝕刻模型的研究.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第44卷第9期當(dāng)代化工VO1．44．NO．92015年9月ContemporaryChemicalIndustrySeptember，2015HF酸對(duì)玻璃淺層蝕刻模型的研究秦靜，龐東，袁膃，李椿方，劉通(1．北京市工業(yè)技師學(xué)院，北京100023；2．中國(guó)寰球工程公司，北京100012)摘要：為控制石英玻璃與HF酸的反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)石英玻璃精密元件的化學(xué)蝕刻和對(duì)石英玻璃工藝品的精確加工，探討了化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和腐蝕的動(dòng)力學(xué)過程。重點(diǎn)探究了影響整個(gè)蝕刻過程的重要因素，HF酸溶液的濃度C、反應(yīng)的溫度和反應(yīng)的時(shí)問t與蝕刻深度之間的關(guān)系。結(jié)合powerlaw冪率模型的原理，建立了適用于石英玻璃
2、淺層蝕刻的數(shù)學(xué)模型。驗(yàn)證時(shí)，選取了1O，2O℃等溫度下，4種不同濃度的HF酸體系，通過模擬曲線和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，得知誤差基本維持在5％以內(nèi)。因此，該模型可以對(duì)玻璃的淺層蝕刻進(jìn)行比較準(zhǔn)確的模擬。關(guān)鍵詞：HF酸；玻璃；淺層蝕刻；數(shù)學(xué)模型中圖分類號(hào)：TQ028文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—0460(2015)09—2120—04StudyonSuperficialChemicalEtchingModelfortheHydroflouricAcid／SiliconDioxideSystemQINJing，PANGDong2，YUANKun，LIChun-fang，LIUTong
3、(1．BeijingIndustrialTechnicianCollege，Beijing100023，China；2．ChinaHuanqiuContracting&EngineeringCorporation，Beijing100012，China)Abstract：InordertocontrolthereactionofHF／SiO，systemandrealizeanaccuratefabricationofpreciseelementandglasshandiwork，thechemicalreactionmechanismandkineticsweredisc
4、ussed．Themajorfactorstoaffecttheetchingprocesswereinvestigated，suchasconcentrationOfHF，temperatureandtime．Combinedwithpower1awmodelasuperficialchemica1etchingmodelwasestablishedtodescribetheetchingtechnology．Thenthemodelwasverifiedat10℃and20℃withfourdifierentconcentrationsofHF．Analogcurvep
5、lottedbythemathematicalmodelwascomparedwithexperimentaldata．TheresultsshowthattherangeoferroriSwithin5％．Sothesuperficia1chemicaletchingmodelhastheabilitytocarryoutanaccuracysimulation．Kevwords：HF：Si0，：Superficialetching；Mathematicalmodel石英玻璃是典型的脆硬材料，可加工性能差，鍵中電子云偏移、鍵的極性提高，Si—O鍵強(qiáng)度減弱常規(guī)的機(jī)械加工導(dǎo)致
6、殘余應(yīng)力和亞表層損傷等缺陷而易于斷裂。反應(yīng)過程可用下式表達(dá)：嚴(yán)重。利用HF酸溶液對(duì)石英玻璃進(jìn)行腐蝕作用，0HOIHHIOz(HF)。ff0f對(duì)精密、復(fù)雜石英玻璃元器件表面進(jìn)行化學(xué)蝕刻、-Si-O-Si-+(HF)一-Si-O-Si---Si-OH+It0-Si-+HF化學(xué)拋光等加工，則不僅精度高，還可避免產(chǎn)生加同時(shí)，玻璃表面上吸附的H對(duì)O原子的親電工缺陷，同時(shí)，加工不受器件表面形狀限制、加工性侵蝕能進(jìn)一步削弱Si—O鍵鍵強(qiáng)，對(duì)反應(yīng)起催化效率較高，對(duì)改善石英玻璃元器件質(zhì)量、拓展應(yīng)用作用。此過程可表示如下：領(lǐng)域具有重要意義。HH對(duì)于硅酸鹽玻璃與HF酸的反應(yīng)過程，已有很＼。ff0
7、．I+(HF)一-Si-O-Si-~-Si-OH+HO-Si一HF+H多研究”，目前為止，沒有一套完整而統(tǒng)一的理論，但大多數(shù)研究者一致認(rèn)為反應(yīng)至少分為兩步進(jìn)行：反應(yīng)過程中，這種催化反應(yīng)與非催化反應(yīng)是同第一步在SiO表面形成硅烷醇(Si—OH)結(jié)構(gòu)，第時(shí)存在的]。由于這一過程中Si一0鍵鍵強(qiáng)很大，Si一0二步是HF與硅烷醇結(jié)構(gòu)反應(yīng)。鍵的斷裂成為反應(yīng)中最慢的一步，即是反應(yīng)速率的首先，由于HF酸溶液中H+的作用，石英玻決定性步驟。一旦Si—F鍵形成，由于其強(qiáng)烈的極化璃表面上形成一定濃度的SiOH和SiOH。隨后，作用導(dǎo)致
