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钽酸锂是一种典型的多功能单晶体材料,其熔点为1670℃,硬度为莫氏5.5,密度为7.459g/cm3。其介电常数ε11/ε0为51.7、ε33/ε0为44.5,压电应变常数d22为2.4X10-11C/N、d33为0.8×10-11C/N,热膨胀系数(a)16.1×10-5/℃、(c)4.1×10-8/℃,典型方向为X,Z,Y36°,Y42°。它具有机电耦合系数大、低损耗、高温稳定性和高频性能好等优良的压电、电光和热电性能。
随着移动通讯、信息产业的迅速发展,钽酸锂晶片越来越广泛地应用于制造高频、中频带宽、低插入损耗、高频率稳定和小型化声表面波和体波器件如声表面波滤波器、谐振器等。钽酸锂(LiTaO3)晶片是一种重要的多功能晶体材料,该晶体具有优良的压电、铁电、声光及电光效应,是声表面波(SAW)器件、光通讯、激光及光电子领域中的基本功能材料。经过抛光的LT晶片广泛用于谐振器、滤波器、换能器等电子通讯器件的制造。
为了获得高性能的电子元件,要求钽酸锂晶片表面晶格完整,具有极高的平面度和无损伤超平滑表面且无晶向偏差。即使抛光表面存在微小缺陷,都将破坏晶体材料表面性能,甚至导致结晶构造的变化,影响元件的频率精度和频率稳定性。钽酸锂单晶材料属典型的硬脆材料,并具有解理性和各向异性等机械力学性能,研磨抛光加工难以获得高平面精度无损伤晶片表面,而且,在抛光过程中所用的抛光液为普通的纳米级抛光液,不仅使得加工时间较长,而且得到的钽酸锂的表面平整度差(一般在50纳米以上)、光洁度也不好,达不到镜面效果。导致客户端成品率低,增大了客户端的生产成本。
一种钽酸锂晶体基片加工方法,包括切片、倒角、黑化、研磨、粗抛和精抛步骤,其特征在于,在所述粗抛和精抛步骤中采用了钻石抛光液,所述钻石抛光液由钻石微粉、乙二醇、甘油、乙醇氨以及去离子水构成,其PH值在9~11之间,其中钻石微粉含量为20~25%,乙二醇含量为8~15%,甘油含量为3~5%,乙醇氨含量为0.1~0.3%,去离子水含量为60~65%,具体步骤如下:1) 切片:在钢线线速为400~1000m/min,温度为22℃±2℃的条件下,利用切片机将钽酸锂晶棒切成厚度为270微米~280微米左右的晶片;2) 倒角:在砂轮转速为600~800rpm/min,温度为22℃±2℃的条件下,利用倒角机将钽酸锂晶片直角处倒成R0.1左右的圆角;3) 黑化:在氮气流量为6~10L/min,温度为450℃±2℃的条件下,利用退火炉将钽酸锂晶片进行还原处理;4) 研磨:在压力为20~60KG,温度为22℃±2℃的条件下,利用研磨机将钽酸锂晶片的厚度由270微米~280微米减薄至220微米~230微米,粗糙度为0.2微米左右,厚度均匀性在3微米以内;5) 粗抛:在压力为20~60KG,温度为22℃±2℃的条件下,利用粗抛机和钻石抛光液对钽酸锂晶片进行抛光,使粗糙度达到0.05微米,厚度均匀性在1微米以内;6) 精抛:在压力为20~60KG,温度为22℃±2℃的条件下,利用精抛机和钻石抛光液对钽酸锂晶片进行抛光,使粗糙度达到1纳米以下,镜面效果、无应力。