[發明專利]一種紅外用薄形硅窗口的加工方法

在審

• 申請號: 202210731043.1
• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN115029786A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 董汝昆;尹國良;應常宇;王柯;謝啟明;朱華德;夏天兵;卿德龍;鄭鵬良;陳芝澤;張紅梅;白應柳;陶紅芳
• 申請（專利權）人: 云南北方光學科技有限公司
• 主分類號: C30B33/02
• 分類號: C30B33/02;B28D5/00;B24B1/00
• 代理公司: 昆明盛鼎宏圖知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 53203
• 代理人: 許競雄

本發明公開了一種紅外用薄形硅窗口的加工方法，涉及紅外光學零件加工技術領域。本發明包括設置在成型過程中的兩次退火，成型完成后對硅窗口進行粗磨和精磨，最后利用由漆片、松香和蜂蠟組成的膠合劑將硅窗口通過點膠法上盤，進行拋光；一次退火時間為46～50小時；二次退火勻速加熱至550～650℃，且恒溫46～50小時，再用與加熱速度相同的速率降溫至常溫。以解決加工中薄形硅窗口變形的問題。

技術領域

本發明涉及紅外光學零件加工技術領域，具體的說，是一種紅外用薄形硅窗口的加工方法。

背景技術

現代戰爭中，水面作戰艦艇面臨各種不對稱威脅和反艦導彈威脅，從而推動了艦載光電系統的發展。高精度、輕量化艦載光電系統正是主要發展方向之一，而與其匹配的薄形光學零件的加工在世界各國得到了極大的重視和迅速發展。

對于高精度、輕量化的設計要求，除在光學系統設計上采取一定措施外，對光電系統中的外部光學元件大尺寸窗口進行減薄設計是最直接、最有效的方法，由于光學元件的面形精度決定光學系統精度，而且其重量也直接決定系統的重量和造價，在確保面形精度的前提下，最大限度的降低光學元件質量對于光電系統有效載荷控制具有重要意義。但該方法在降低系統重量的同時，也給該類窗口零件的加工帶來了較大困難。

行業內一般將厚度與長度(或直徑)比小于1:10的零件稱為薄形光學零件，特殊情況下這一比值甚至達到1:40以上。在實際加工過程中，薄形光學窗口零件主要采用的仍是古典拋光，古典拋光是一個復雜的機械、化學、物理綜合作用的過程，影響因素較多，極難控制，要想得到合格的光學零件，往往依賴于操作人員的技術熟練程度與加工經驗。國內對于高精度薄形光學零件的加工技術仍處于摸索研究階段，有必要針對紅外用薄形硅窗口加工工藝進行研究。

薄形硅窗口在加工中的最大難點主要就集中在窗口的變形問題，主要包括以下三種變形方式。

(1)粘接硅窗口的粘接劑冷卻固化后與硅窗口由于收縮率不同而產生的膠結變形。

(2)拋光過程中，拋光模與硅窗口之間的相對運動會產生熱量，零件上下表面的溫度差異導致面形發生微量變化的熱變形。

(3)硅單晶在生長過程中雖然經過退火處理，但還是存在一部分熱應力，另外切割過程中也會產生機械應力，應力的存在導致拋光面各處的膨脹系數不同，引起硅窗口光圈變形。

發明內容

本發明的目的在于提供一種紅外用薄形硅窗口的加工方法，以解決加工中薄形硅窗口變形的問題。

為了解決上述問題，本發明采用以下技術手段：

一種紅外用薄形硅窗口的加工方法，包括設置在成型過程中的兩次退火，成型完成后對硅窗口進行粗磨和精磨，最后利用由漆片、松香和蜂蠟組成的膠合劑將硅窗口通過點膠法上盤，進行拋光；

一次退火時間為46～50小時；

二次退火勻速加熱至550～650℃，且恒溫46～50小時，再用與加熱速度相同的速率降溫至常溫。

作為優選的，在所述二次退火時，升溫速率與降溫速率均為0.5℃/min，且所述一次退火直接在單晶爐內進行，所述二次退火在空氣循環爐中進行。

進一步的，所述第二次退火為在完成所述一次退火后，切片成型后進行。

更進一步的，所述漆片、松香和蜂蠟之間的比例為1:10～15:10，并且讓三者在70～100℃進行混合，混合完成后，在40～60℃進行保膠72小時。

更進一步的，所述拋光過程采用古典法拋光。

更進一步的，所述拋光時，環境溫度在21～23℃，濕度為40％～60％，主軸轉速為25～28轉/分鐘，硅窗口加工時的表面溫度為35℃～45℃。

本發明在使用的過程中，具有以下有益效果：