一种石英弧板成型模具及其成型工艺、加工工艺的制作方法

1.本发明涉及石英弧板加工技术领域，具体是涉及一种石英弧板成型模具，同时涉及到石英弧板的成型工艺以及加工工艺。


背景技术：

2.石英部件作为半导体装备中的关键零部件，需求量逐年增加,对产品质量要求也越来越高。传统石英弧板加工有以下缺点：弧形成型采用的是火加工手工烧制成型，高温作业，生产作业强度大，生产效率低，对人员技能水平要求比较高，产品的外观质量、外形尺寸精度也很难得到保证。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种石英弧板成型模具，同时提供一种石英弧板成型工艺，提高生产效率，保证产品外观质量。
4.为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：一种石英弧板成型模具，包括有上模、下模、卸料板，卸料板位于上模与下模之间，上模底面设置有型芯，型芯底面为弧形面，卸料板为环形结构，卸料板内侧壁上开设有环形的限位槽，下模顶面设置有型台，型台顶面为与型芯底面相对应的弧形面，型台的顶面中心部开设有贯穿下模的排气通道，下模顶面外边缘与型台侧壁之间形成有用于容纳环形的卸料板的卡腔；上模与下模通过导向机构可拆卸地连接。
5.在上述方案基础上，所述卸料板的顶面的前后两侧分别开设有贯穿卸料板侧壁的凹槽，该凹槽与所述限位槽相连通。
6.在上述方案基础上，所述导向机构包括有导柱和导套，所述上模的左右两侧分别固定有导套，所述下模的左右两侧分别固定有与导套位置相对应的导柱，导套套在导柱上且可沿着导柱上下移动。
7.在上述方案基础上，所述上模的左右两侧分别开设有导套安装孔，导套过盈配合地装配在导套安装孔内，所述下模的左右两侧分别开设有导柱安装孔，导柱过盈配合地装配在导柱安装孔内。
8.在上述方案基础上，所述上模的前后两侧分别设置有第一提手，所述卸料板的左右两侧分别设置有第二提手，所述下模的前后两侧分别设置有第三提手。
9.一种石英弧板成型工艺，使用前述的成型模具，工艺步骤如下：
10.(1)将卸料板卡入卡腔内，取一块待成型的石英板放入限位槽内；
11.(2)将上模沿着导柱压在待成型的石英板上；
12.(3)将成型模具放入退火炉内，退火炉升温至1700℃，恒温1小时后，将成型模具从退火炉拉出空冷至室温；
13.(4)取下上模，再向上提出卸料板，取出石英弧板产品即可。
14.一种石英弧板加工工艺，包括以下技术步骤：
15.s1：下料：按照所需厚度对待加工石英板毛坯料进行厚度切割；
16.s2：平磨：对毛坯料，先用粒度为140#的粗磨头粗磨，再用粒度为325#的细磨头细磨；
17.s3：脱脂洗净、纯水洗净：先用脱脂液将毛坯料擦洗一遍，用电阻率为10m ω以上纯水冲淋1分钟以上，纯水冲淋压力20-40psi；
18.s4：氢氟酸洗净、纯水洗净：先将毛坯料放入浓度为5％或4.5％、温度为30℃的氢氟酸溶液槽中浸泡5分钟；然后将毛坯料放入纯水槽中漂洗5-30秒，再用电阻率为10mω以上纯水冲淋1分钟以上，纯水冲淋压力20-40psi；
19.s5：激光切割，按弧板的展开尺寸对毛坯料外形轮廓进行切割；
20.s6：氢氟酸洗净、纯水洗净；
21.s7：退火：将毛坯料放入退火炉中退火，退火时间60分钟，电熔材料退火温度1150℃或火熔材料退火温度1080℃，退火后残余应力7mpa以下；
22.s8：去毛刺：对切割棱边进行倒角去毛刺；
23.s9：氢氟酸洗净、纯水洗净；
24.s10：采用前述的成型工艺，制得石英弧板；
25.s11：切边：对石英弧板边缘进行切边加工；
26.s12：煮沸洗净：
27.s13：脱脂洗净、纯水洗净；
28.s14：硝酸洗净、纯水洗净：先将石英弧板放入浓度为10％或9％、温度为30℃的硝酸溶液槽中浸泡10分钟，然后将石英弧板放入纯水槽中漂洗5-30秒，再用电阻率为10mω以上大量纯水冲淋1分钟以上，纯水冲淋压力20-40psi；
29.s15：氢氟酸洗净、纯水洗净；
30.s16：吹干；
31.s17：烘烤；
32.s18：氮气吹扫；
33.s19：石英弧板产品表面检查，包装。
34.本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明通过利用卸料板起到卸料作用，防止成型后的石英弧板粘在型台的弧形面内而导致取件困难，提高生产效率。
附图说明
35.图1为本发明成型模具拆分图；
36.图2为本发明待加工石英板置入卸料板的示意图；
37.图3为本发明上模与下模装配状态示意图一；
38.图4为本发明上模与下模装配状态示意图二；
39.图5为本发明带石英弧板的卸料板从下模上取下的状态示意图。
40.图中标号为：1-导柱，2-下模，21-型台，22-排气通道，23-第三提手，24
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导柱安装孔，25-卡腔，3-卸料板，31-第二把手，32-限位槽，33-凹槽，4-上模， 41-第一提手42-导套安装孔，43-型芯，5-导套，6-待加工石英板。
具体实施方式
41.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.参照图1至图5可知，一种石英弧板成型模具，包括有上模4、下模2、卸料板3，卸料板3位于上模4与下模2之间。
44.上模4底面设置有型芯43，型芯43底面为弧形面，所述上模4的左右两侧分别开设有导套安装孔42，导套5过盈配合地装配在导套安装孔42内。所述上模4的前后两侧分别设置有第一提手41，利用第一提手41方便取放上模4。
45.卸料板3为环形结构，卸料板3内侧壁上开设有环形的限位槽32，限位槽 32用于放置待加工石英板6，限位槽32内径比待加工石英板6直径大0.5mm。利用卸料板3起到卸料作用，防止成型后的石英弧板粘在下模2的型台21的弧形面内而导致取件困难，提高生产效率。所述卸料板3的顶面的前后两侧分别开设有贯穿卸料板3侧壁的凹槽33，该凹槽33与所述限位槽32相连通，通过凹槽 33便于取放和调整待加工石英板6的相对位置。所述卸料板3的左右两侧分别设置有第二提手31，利用第二提手31方便取放卸料板3。
46.下模2顶面设置有型台21，型台21顶面为与型芯43底面相对应的弧形面，型台21的顶面中心部开设有贯穿下模2的排气通道22，便于石英弧板成型过程中排气，下模2顶面外边缘与型台21侧壁之间形成有用于容纳环形的卸料板3 的卡腔25，该卡腔25用于卡接卸料板3。所述下模2的左右两侧分别开设有导柱安装孔24，导柱1过盈配合地装配在导柱安装孔24内。所述下模2的前后两侧分别设置有第三提手23，利用第三提手23方便搬移。
47.导柱1和导套5构成了导向机构，导套5套在导柱上且可沿着导柱1上下移动，上模4与下模2通过导向机构可拆卸地连接。利用导向机构可保证模具开模合模过程平稳进行，保证上模、下模的同轴度，从而保证石英弧板的尺寸精度。
48.成型工艺过程：
49.(1)将卸料板3卡入卡腔25内，取一块待加工石英板6放入限位槽32内，如图2所示；
50.(2)将上模4沿着导柱1压在待加工石英板6上，如图3所示；
51.(3)将成型模具放入退火炉内，退火炉升温至1700℃，恒温1小时后，将成型模具从退火炉拉出空冷至室温，如图4所示；
52.(4)取下上模4，再向上提出卸料板3，取出石英弧板产品即可，如图5所示。
53.一种石英弧板加工工艺，包括以下技术步骤：
54.s1：下料：按照所需厚度对待加工石英板毛坯料进行厚度切割；具体是：采用锯床或线切割进行厚度切割，如果板材平磨尺寸如果为a，下料厚度尺寸为 (a 0.8) 0.5/0，平面度和平行度要求0.2以内，板材厚度切割完毕后，手工对上下两个面棱边倒角c0.3-c0.7，目的主要是为了避免后道平磨工序过程中产品棱边位置产生小缺口、小崩边的问题。
55.s2：平磨：先用粒度为140#的粗磨头，用“三分法”粗磨方式(即b面磨掉 0.1，翻一个面，c面再磨掉0.2，再翻一个面，b面磨掉0.1)对板材两个面进行粗磨，粗磨厚度尺寸为(a 0.4)
±
0.05，平面度和平行度要求0.05以内。再采用粒度为325#的细磨头，用“三分法”精磨方式(即b面磨掉0.1，翻一个面， c面再磨掉0.2，再翻一个面，b面磨掉0.1)对板材两个面进行精磨，精磨厚度尺寸为a
±
0.03，平面度和平行度要求0.03以内。“三分法”精磨方式的好处：磨削余量均匀分配，充分去除产品表面的破碎层。
56.s3：脱脂洗净、纯水洗净：先用脱脂液将毛坯料擦洗一遍，用电阻率为10m ω以上纯水冲淋1分钟以上，纯水冲淋压力20-40psi，确保无脱脂液残留；
57.s4：氢氟酸洗净、纯水洗净：先将毛坯料放入浓度为5％或4.5％、温度为30℃的氢氟酸溶液槽中浸泡5分钟；然后将毛坯料放入纯水槽中漂洗5-30秒，再用电阻率为10mω以上纯水冲淋1分钟以上，纯水冲淋压力20-40psi；为了保证纯水的洁净度，纯水槽应保持溢流状态，流量范围为0-0.16m3/h或0-160l/h。
58.s5：激光切割，按弧板的展开尺寸对毛坯料外形轮廓进行切割；
59.s6：氢氟酸洗净、纯水洗净；与s4步骤“氢氟酸洗净、纯水洗净”相同；
60.s7：退火：将毛坯料放入退火炉中退火，退火时间60分钟，电熔材料退火温度1150℃或火熔材料退火温度1080℃，退火后残余应力7mpa以下；
61.s8：去毛刺：对切割棱边进行倒角去毛刺；
62.s9：氢氟酸洗净、纯水洗净；与s4步骤“氢氟酸洗净、纯水洗净”相同；
63.s10：采用前述的成型工艺，制得石英弧板；
64.s11：切边：利用机加工的方式，对石英弧板边缘进行切边加工；
65.s12：煮沸洗净：将石英弧板放入冲洗槽,用海绵沾一些洗净剂把石英弧板各面全部擦一遍,并用清水冲洗干净；将清水冲洗干净的石英弧板放进加热槽清水中煮沸洗净15分钟(水温要求85℃以上)；煮沸洗净15分钟后，取出石英弧板，在冲洗槽中用清水冲洗，并用海绵轻轻刷洗石英弧板的各个表面，而后用清水冲洗干净，最后气枪将石英弧板吹干；
66.s13：脱脂洗净、纯水洗净；与s3中的“脱脂洗净、纯水洗净”操作相同；
67.s14：硝酸洗净、纯水洗净：先将石英弧板放入浓度为10％或9％、温度为30℃的硝酸溶液槽中浸泡10分钟，然后将石英弧板放入纯水槽中漂洗5-30秒，再用电阻率为10mω以上大量纯水冲淋1分钟以上，纯水冲淋压力20-40psi；
68.s15：氢氟酸洗净、纯水洗净；与s4步骤中的“氢氟酸洗净、纯水洗净”操作相同；
69.s16：吹干：使用带0.1μm过滤器过滤后的干燥空气吹掉产品上可见水分；
70.s17：烘烤：普通烘箱，90-100℃下烘烤10-120分钟(根据产品大小和结构选择对应时间)；
71.s18：氮气吹扫：冷却后取出，用0.1um过滤器过滤后的干燥氮气对部件进行全面吹扫；
72.s19：目视检查零件纹理和黑光检查，产品表面检查外观划伤、磕碰流痕、腐蚀坑点、色差等。包装：按要求对石英弧板进行包装。
73.对上述制得的石英弧板进行杂质含量的检测：
74.检测单位：江苏太平洋石英股份有限公司检测中心，样品规格数量：21个，如下表1(表中规格、材料lot标记“无”代表没有将该材料作为样品进行实验)：
75.材料规格材料lot对应字母330管20*26*1200cau001310-01l0a330棒24*100033053440b214管5*8*152420hnqa002c214棒19*1219.219mnqa004d224管425*433*132121hnqa001be224棒10*1219.220cnqa002f300管21.4*25.4*15009005983861g300棒18*13009009075676h太平洋棒27*1200210723b010i太平洋管14.5*20.5*12402005200619j244管7*10*152421dnqa001k244棒无无ln无无mnpw2194105nop-3 t1934403-72oop-1t1925927-42p14421w07aq12421e62artsc-31505203580stsc-421042172c0tflh300无无uflh301无无vflh311/wflh320bn202111111-04-0054xflh321无无yom-1009008914144z
76.表1：21个样品统计表
77.检测项目：杂质含量，检测依据：jyt0567-2020《电感耦合等离子体发射光谱分析方法通则》，使用仪器：0ptima7300dv等离子发射光谱仪、xs205du电子天平，实验室温度：20℃，实验室湿度：40％rh，各样品的检测结果如下表2：
[0078][0079][0080]
表2：样品abcdefghijknopqrstwxz的杂质含量检测结果。