HF 酸对玻璃浅层蚀刻模型的研究.pdf

《HF 酸对玻璃浅层蚀刻模型的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第44卷第9期当代化工VO1．44．NO．92015年9月ContemporaryChemicalIndustrySeptember，2015HF酸对玻璃浅层蚀刻模型的研究秦静，庞东，袁腽，李椿方，刘通(1．北京市工业技师学院，北京100023；2．中国寰球工程公司，北京100012)摘要：为控制石英玻璃与HF酸的反应，实现石英玻璃精密元件的化学蚀刻和对石英玻璃工艺品的精确加工，探讨了化学反应机理和腐蚀的动力学过程。重点探究了影响整个蚀刻过程的重要因素，HF酸溶液的浓度C、反应的温度和反应的时问t与蚀刻深度之间的关系。结合powerlaw幂率模型的原理，建立了适用于石英玻璃

2、浅层蚀刻的数学模型。验证时，选取了1O，2O℃等温度下，4种不同浓度的HF酸体系，通过模拟曲线和实验数据的对比，得知误差基本维持在5％以内。因此，该模型可以对玻璃的浅层蚀刻进行比较准确的模拟。关键词：HF酸；玻璃；浅层蚀刻；数学模型中图分类号：TQ028文献标识码：A文章编号：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，键中电子云偏移、键的极性提高，Si—O键强度减弱常规的机械加工导致

6、残余应力和亚表层损伤等缺陷而易于断裂。反应过程可用下式表达：严重。利用HF酸溶液对石英玻璃进行腐蚀作用，0HOIHHIOz(HF)。ff0f对精密、复杂石英玻璃元器件表面进行化学蚀刻、-Si-O-Si-+(HF)一-Si-O-Si---Si-OH+It0-Si-+HF化学抛光等加工，则不仅精度高，还可避免产生加同时，玻璃表面上吸附的H对O原子的亲电工缺陷，同时，加工不受器件表面形状限制、加工性侵蚀能进一步削弱Si—O键键强，对反应起催化效率较高，对改善石英玻璃元器件质量、拓展应用作用。此过程可表示如下：领域具有重要意义。HH对于硅酸盐玻璃与HF酸的反应过程，已有很＼。ff0

7、．I+(HF)一-Si-O-Si-~-Si-OH+HO-Si一HF+H多研究”，目前为止，没有一套完整而统一的理论，但大多数研究者一致认为反应至少分为两步进行：反应过程中，这种催化反应与非催化反应是同第一步在SiO表面形成硅烷醇(Si—OH)结构，第时存在的]。由于这一过程中Si一0键键强很大，Si一0二步是HF与硅烷醇结构反应。键的断裂成为反应中最慢的一步，即是反应速率的首先，由于HF酸溶液中H+的作用，石英玻决定性步骤。一旦Si—F键形成，由于其强烈的极化璃表面上形成一定浓度的SiOH和SiOH。随后，作用导致