CN102617042A

CN102617042A - 一种玻璃蚀刻方法及设备

Info

Publication number: CN102617042A
Application number: CN2012100889596A
Authority: CN
Inventors: 陈斌
Original assignee: GUANGZHOU PUYAO OPTICS TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: GUANGZHOU PUYAO OPTICS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明公开了一种玻璃蚀刻方法及设备，所述方法包括如下步骤：a.贴膜；b.喷淋蚀刻；c.剥膜；所述蚀刻设备包括控制系统、玻璃输送腔和若干个串接的喷淋蚀刻单元，每个喷淋蚀刻单元均由一台蚀刻机和一台清洗机串接而成；所述蚀刻机包括蚀刻腔、加压设备和蚀刻药水储存箱，所述清洗机包括清洗腔、加压设备和储水箱。本发明解决了现有玻璃蚀刻技术中耗时长、效率低下、蚀刻质量差及工业上难以大规模对玻璃进行蚀刻的缺陷。

Description

一种玻璃蚀刻方法及设备

技术领域

本发明涉及一种玻璃加工方法，具体涉及一种玻璃蚀刻方法及设备。

背景技术

玻璃属于无机硅物质中的一种，非晶态固体，透明，易碎，硬度高。由于其特性，因此玻璃能够应用于非常多的领域。随着社会的发展，科技的进步，玻璃已经不单单是应用于装饰或作为艺术品，由于玻璃的特性，玻璃已广泛应用于电子产品领域，包括手机、平板电脑等。而作为能够应用到电子领域的玻璃主要的要求就是厚度要薄，一般在0.3-2.0mm之间，特别是目前的电子产品中大多是触控屏设计，并且触控屏也是现有电子产品发展的趋势，因此对玻璃厚度的要求更为严格。而玻璃在应用到电子产品的时候，通常会有些通孔或是立体形状设计。现有技术中，除了可使用物理式机械手段对玻璃进行加工，也有用多种化学方式对玻璃表面进行求新求异深加工，主要有以下几种玻璃加工工艺：

（1）用金刚石刀具切割后经研磨、打孔等工艺制造。但是切割刀具只能切割成方形，而且切割面非常锋利、参差不齐。需要很长的研磨过程才能完成。而且在加工过程中玻璃不仅多次受外部的物理性冲击使强度降低，而且产生的玻璃屑、磨料溶液划伤或污染玻璃表面。

（2）激光切割。此工艺采用特殊的高热量激光，利用瞬间产生的高温熔化、切割玻璃。由于玻璃是透明体不容易吸收激光能量，所以只有在很大的能量下方可熔化玻璃。其切割面凹凸不平，表现为锯齿状。最大的问题是因高温产生的内应力，破坏或降低玻璃强度。

（3）蚀刻。蚀刻可以分为化学蚀刻、喷砂蚀刻和机械磨刻

化学蚀刻，通常是先在基材表面形成一层防腐蚀的、具有特定图案形状的薄膜，然后将硝酸和氢氟酸组成的蚀刻溶液浇注到基材上，此时基材上未被薄膜覆盖的部分则会被腐蚀，通过掌握腐蚀的条件可控制基材被腐蚀的厚度，或者将基材上下对穿腐蚀，最后得到腐蚀后所需的基材。此外，还可利用蚀刻工艺在基材上蚀刻出单面立体形状的效果。

前两种加工方式由于本身特点均很难应用于大规模的玻璃加工，特别是在电子产品用玻璃的加工上，易使玻璃碎裂。而化学蚀刻一般都耗时比较长，蚀刻效率低下，质量也难以保证，并且由于蚀刻药水中氢氟酸毒性和腐蚀性非常强、易挥发这样的特点，一般也比较难大规模的应用到工业上。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种玻璃蚀刻的方法，可用于对各种玻璃的加工，特别是电子产品用玻璃，此法克服了常规化学蚀刻方法的耗时长、蚀刻效率低下、蚀刻质量难以保证、难以批量蚀刻玻璃的问题。

实现上述发明目的的技术方案如下：

一种玻璃蚀刻方法，包括以下步骤：

a.贴膜：在待加工玻璃的一面或双面贴上保护膜，将待加工玻璃分成保护区域和待蚀刻区域；

b.喷淋蚀刻：将待加工玻璃置于蚀刻设备中，利用蚀刻药水将待蚀刻区域玻璃蚀刻掉，保护区域玻璃受保护膜的保护而保留；

c.剥膜：将保护膜揭除，形成若干个单个玻璃产品；

所述步骤b中使用压力为2-8 kg/cm²的蚀刻药水对待加工玻璃进行单面或双面喷淋蚀刻；

所述步骤b中还包括清水冲洗过程，玻璃喷淋蚀刻10-100秒后，用清水冲洗，所述喷淋蚀刻过程与清水冲洗过程交替进行；所述待加工玻璃的厚度为0.2-3.0mm。

优选的，所述步骤b中使用压力为3-6 kg/cm²的蚀刻药水对待加工玻璃进行单面或双面喷淋蚀刻；

所述步骤b中还包括清水冲洗过程，玻璃喷淋蚀刻30-90秒后，用清水冲洗，所述喷淋蚀刻过程与清水冲洗过程交替进行；所述待加工玻璃的厚度为0.3-2.0mm。

优选的，所述蚀刻药水包括0.1-50%氢氟酸，50-99.9%水。

利用加压后的蚀刻药水进行蚀刻，在压力的作用下，蚀刻药水对玻璃的蚀刻速度大大加快，能非常有效的提高蚀刻效率，从而提高企业的生产力和竞争力。

步骤b中对待加工玻璃进行单面喷淋蚀刻或双面喷淋蚀刻，使玻璃被蚀刻成各种上下对穿的图形或单面不对穿的各种立体形状。

由于玻璃在蚀刻过程中会产生少量的炭渣，所以本发明所提供的玻璃蚀刻工艺由喷淋蚀刻过程和清洗过程交替进行，先使用加压后的蚀刻药水对玻璃进行蚀刻，再将玻璃蚀刻过程中附在玻璃上的杂质冲洗掉，从而非常有效的提高蚀刻效率。

本发明的另一目的是提供一种玻璃蚀刻设备。

所述蚀刻设备包括控制系统、玻璃输送腔和若干个串接的喷淋蚀刻单元，每个喷淋蚀刻单元均由一台蚀刻机和一台清洗机串接而成；所述蚀刻机包括蚀刻腔、加压设备和蚀刻药水储存箱，所述清洗机包括清洗腔、加压设备和储水箱。

优选的，所述蚀刻腔内设有用于传输玻璃的滚轮组，该滚轮组由多个沿垂直蚀刻腔进出口方向设置的滚轮构成，所述滚轮的上下方均设有若干个朝向滚轮方向的喷头；所述喷头与蚀刻药水储存箱连通，加压设备设置在蚀刻药水储存箱与喷头之间，所述蚀刻腔底部设有回收蚀刻药水的吸液管；所述吸液管与蚀刻药水储存箱连通，吸液管与蚀刻腔的连接处设有滤网；

所述蚀刻腔内设有抽气的抽风系统，该抽风系统的抽风口设于蚀刻腔的上部，抽风口通过接管与废气槽连接。

优选的，所述蚀刻药水先通过加压设备加压，再通过蚀刻机中的喷头对玻璃喷淋蚀刻，加压设备、蚀刻药水储存箱、喷头循环连接。蚀刻药水循环使用，节约资源。

现有化学蚀刻玻璃技术中，除了蚀刻耗时长、效率低下等缺陷外，蚀刻试剂中氢氟酸的挥发性和毒性很强，也使得化学蚀刻很难在工业上大规模使用。而本发明所提供的蚀刻设备克服了现有技术中的不足：蚀刻腔内的抽风系统主要用于抽除挥发出来的蚀刻药水，并使蚀刻腔内成为负压。由于蚀刻腔内为负压，空气都是由腔体外流向腔体内，且蚀刻腔上部都设有抽风口，抽风口通过接管与废气槽连接，有效保证了蚀刻腔不会液体外漏，从而保护环境。

优选的，所述清洗腔内设有用于传输玻璃的滚轮组，该滚轮组由多个沿垂直清洗腔进出口方向设置的滚轮构成，所述滚轮的上下方均设有若干个朝向滚轮方向的喷头；所述喷头与储水箱连通，加压设备设置在储水箱与喷头之间，所述清洗腔底部设有回收废水的吸液管；所述吸液管与储水箱连通，吸液管与清洗腔的连接处设有滤网；

所述清洗腔内设有抽气的抽风系统，该抽风系统的抽风口设于清洗腔的上部，抽风口通过接管与废气槽连接。

优选的，所述洗涤水先通过加压设备，再通过清洗机中的喷头对玻璃冲洗，加压设备、储水箱、喷头循环连接。

由于玻璃蚀刻过程中会有少量炭渣产生，所以可在蚀刻一定时间后用水对正在蚀刻的玻璃进行冲洗，从而加快蚀刻速度；用于冲洗玻璃的水可以加压或不加压。洗涤水先通过加压设备，再通过清洗机中的喷头对玻璃洗涤，加压设备、储水箱、喷头循环连接。

优选的，蚀刻设备的最前方和最后方各有一台玻璃输送腔，不做蚀刻或清洗；从而更进一步保障了蚀刻腔的密封性，防止蚀刻药水外漏。

优选的，所述控制系统用于控制玻璃在蚀刻机中的喷淋蚀刻时间和玻璃在清洗机中的清洗时间。

蚀刻药水压力需要根据待加工玻璃的厚度而确定，蚀刻药水的压力通过加压设备调节。

玻璃蚀刻的时间根据玻璃要求蚀刻的深度来确定，蚀刻时间通过控制系统调节，从而得到不同蚀刻效果的玻璃。

蚀刻完成后的切面非常光滑，一般不需要研磨，如果有特别要求，则步骤b和c之间添加研磨步骤，待研磨完成后再揭膜。

本发明有益效果：与现有化学蚀刻技术相比，本发明的玻璃蚀刻工艺耗时短，效率高，蚀刻质量有保证，能非常有效的提高蚀刻效率，从而提高企业的生产力和竞争力；本发明提供的蚀刻设备有效克服了现有化学蚀刻技术中蚀刻药水挥发而污染环境的缺陷，蚀刻药水的循环使用也节约了资源，非常适合大规模蚀刻加工玻璃。

附图说明

图1是本发明所述步骤a后的玻璃示意图

图2是本发明所述步骤c后的玻璃示意图

图3是图2中单个玻璃产品放大示意图

图4是本发明所述蚀刻系统正面剖视图

图5是本发明所述蚀刻系统俯视图

图6是图4中单个蚀刻机的放大示意图

图7是图5中单个蚀刻机的放大示意图

图8是图7中滚轮的结构示意图

图9是图4中单个清洗机的放大示意图

图10是图5中单个清洗机的放大示意图

图11是图10中滚轮的结构示意图

具体实施方式

实施例：一种电子产品用玻璃的加工方法，包括如下步骤：

a.贴膜：在待加工玻璃1的双面贴上保护膜2，将待加工玻璃1分成保护区域1b和蚀刻区域1a；

b.喷淋蚀刻：将待加工玻璃1置于蚀刻设备中，利用蚀刻药水将待蚀刻区域玻璃1a蚀刻掉，保护区域玻璃1b受保护膜2的保护而保留；

c.剥膜：将玻保护膜2揭除，形成若干个单个玻璃产品4；

所述步骤b中使用压力为1-9 kg/cm²的蚀刻药水对待加工玻璃1进行双面喷淋蚀刻；将待加工玻璃1对穿蚀刻；

所述步骤b中还包括清水冲洗过程，玻璃喷淋蚀刻30-90秒后，用清水冲洗，所述喷淋蚀刻过程与清水冲洗过程交替进行；所述待加工玻璃的厚度为0.3-3.0mm。

所述蚀刻药水温度为20-50℃；每次用清水冲洗的时间为1-30秒。

所述蚀刻药水包括0.1-50%氢氟酸，50-99.9%水，蚀刻药水循环使用时间不超过12小时。

步骤b中对待加工玻璃进行双面喷淋蚀刻，使玻璃被蚀刻种上下对穿的图形，具体如图2所示。

所述蚀刻设备包括控制系统8、玻璃输送腔18和若干个串接的喷淋蚀刻单元，每个喷淋蚀刻单元均由一台蚀刻机10和一台清洗机11串接而成，如附图4所示，玻璃在蚀刻机10中喷淋蚀刻30-90秒后，输送到清洗机11中冲洗；所述蚀刻机10包括蚀刻腔12、加压设备5和蚀刻药水储存箱6，所述清洗机11包括清洗腔14、加压设备19和储水箱17。

所述控制系统8用于控制玻璃在蚀刻机10中的喷淋蚀刻时间和玻璃在清洗机11中的清洗时间。

所述蚀刻腔12内设有用于传输玻璃的滚轮组，该滚轮组由多个沿垂直蚀刻腔进出口方向设置的滚轮13构成，所述滚轮13的上下方均设有若干个朝向滚轮方向的喷头9；所述喷头9与蚀刻药水储存箱6连通，加压设备5设置在蚀刻药水储存箱6与喷头9之间，所述蚀刻腔12底部设有回收蚀刻药水的吸液管3；所述吸液管3与蚀刻药水储存箱6连通，吸液管3与蚀刻腔12的连接处设有滤网；

所述蚀刻腔12内设有抽气的抽风系统，该抽风系统的抽风口设于蚀刻腔12的上部，抽风口通过接管与废气槽连接。

所述滚轮组包括上、下两层平行排布的滚轮13，所述滚轮13可通过控制系统8进行调节，滚轮13的上下距离可根据待加工玻璃1的厚度进行调节；同层每个滚轮13之间的间距为5厘米至10厘米。

所述上、下两层滚轮13可同步驱动。

所述喷头9沿滚轮13的间隙方向布置。

所述滚轮13上方和下方的喷头9沿与滚轮13转轴平行的方向和蚀刻腔12进出口的方向排列；

所述沿与滚轮13转轴平行方向排列的喷头9，其同排喷头9的开闭可同时控制，不同排喷头9的开闭可独立控制；

所述沿蚀刻腔12进出口方向排列的喷头9，其同排喷头9的开闭可同时控制，不同排喷头9的开闭可独立控制。

蚀刻腔内的抽风系统主要用于抽除挥发出来的蚀刻药水，并使蚀刻腔12内成为负压。由于蚀刻腔12内为负压，空气都是由腔体外流向腔体内，且蚀刻腔12上部都设有抽风口，抽风口通过接管与废气槽连接，有效保证了蚀刻腔不会液体外漏，从而保护环境。

所述蚀刻药水先通过加压设备5加压，再通过蚀刻机10中的喷头9对玻璃1喷淋蚀刻，加压设备5、蚀刻药水储存箱6、喷头9循环连接。

所述清洗腔14内设有用于传输玻璃的滚轮组，该滚轮组由多个沿垂直清洗腔进出口方向设置的滚轮15构成，所述滚轮15的上下方均设有若干个朝向滚轮15方向的喷头16；所述喷头16与储水箱17连通，加压设备19设置在储水箱17与喷头16之间，所述清洗腔14底部设有回收废水的吸液管20；所述吸液管20与储水箱17连通，吸液管20与清洗腔14的连接处设有滤网；

所述清洗腔14内设有抽气的抽风系统，该抽风系统的抽风口设于清洗腔14的上部，抽风口通过接管与废气槽连接。

所述洗涤水先通过加压设备19，再通过清洗机11中的喷头16对玻璃冲洗，加压设备19、储水箱17、喷头16循环连接。

由于玻璃蚀刻过程中会有少量炭渣产生，所以可在蚀刻一定时间后用水对正在加工的玻璃进行冲洗，从而加快蚀刻速度；用于冲洗玻璃的水可以加压或不加压。

所述滚轮组包括上、下两层平行排布的滚轮15，所述滚轮15可通过控制系统8进行调节，滚轮的上下距离可根据待加工玻璃1的厚度进行调节；同层每个滚轮15之间的间距为5厘米至10厘米。

所述上、下两层滚轮15可同步驱动。

所述喷头16沿滚轮15的间隙方向布置。

所述滚轮15上方和下方的喷头16沿与滚轮15转轴平行的方向和清洗腔14进出口的方向排列；

所述沿与滚轮15转轴平行方向排列的喷头16，其同排喷头16的开闭可同时控制，不同排喷头16的开闭可独立控制；

所述沿清洗腔14进出口方向排列的喷头16，其同排喷头16的开闭可同时控制，不同排喷头16的开闭可独立控制。

所述清洗机11与蚀刻机10结构相同，所以清洗机11与蚀刻药水储存箱6相连接时，也可用于对玻璃进行蚀刻。

蚀刻设备的最前方和最后面各有一台玻璃输送腔18，玻璃输送腔18只做输送功能，不做蚀刻或清洗，如附图5所示。

为更清楚的说明本发明的有益效果，本发明实施例以相同配比、相同温度的蚀刻药水进行试验：试验一是对相同厚度的玻璃，使用不同压力的蚀刻药水的蚀刻时间对比试验，试验结果如表1所示；试验二是在相同蚀刻药水压力下，对相同厚度的玻璃分别使用现有玻璃蚀刻工艺和本发明的玻璃蚀刻工艺的蚀刻时间的对比试验，现有工艺是单用蚀刻药水蚀刻，本发明是蚀刻清洗交替工艺，试验结果如表2所示。

表1 不同压力的蚀刻药水的蚀刻效果

待加工玻璃厚度：1.0mm；蚀刻温度：40℃；

蚀刻药水压力	蚀刻对穿所需时间/s
		1 kg/cm²	400
2 kg/cm²	390
		2.5 kg/cm²	380
3 kg/cm²	355
		4 kg/cm²	350
5 kg/cm²	345
		6 kg/cm²	340
6.5 kg/cm²	340
		7 kg/cm²	338
8 kg/cm²	336
		9 kg/cm²	336

从表1中可以看出，药水加压为1-9 kg/cm²，同等厚度的玻璃对穿蚀刻，所需要蚀刻的时间在1-9 kg/cm²之间随压力的增加而减少，在6 kg/cm²之后蚀刻时间的减少趋势比较平稳，结合蚀刻效果与资源的节约综合考虑，将蚀刻药水加压到3-6 kg/cm²为最佳方案。

表2 单用蚀刻药水蚀刻与蚀刻清洗工艺交替的蚀刻效果

蚀刻药水压力：4 kg/cm²；蚀刻温度：40℃；

玻璃厚度/mm	单蚀刻至对穿所需时间	蚀刻清洗交替至对穿所需时间
			0.3	280s	200s
0.5	340s	240s
			0.7	400s	300s
1.0	480s	350s
			1.5	610s	450s
2.0	700s	570s
			3.0	1200s	850s

从表2可以看出，在相同配比的蚀刻药水、蚀刻药水压力及蚀刻温度下，蚀刻对穿同等厚度的玻璃，本发明蚀刻与清洗交替进行的工艺所需的时间要小于现有技术单用药水蚀刻不做清洗的工艺。这是因为玻璃蚀刻过程中会有少量炭渣产生，并且生成的炭渣会附在玻璃上，影响蚀刻效果。从两种工艺的蚀刻时间对比可以看出，本发明的玻璃蚀刻工艺能有效的提高蚀刻效率。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种玻璃蚀刻方法，包括以下步骤：

c.剥膜：将保护膜揭除，形成若干个单个玻璃产品；

其特征在于：所述步骤b中使用压力为2-8 kg/cm²的蚀刻药水对待加工玻璃进行单面或双面喷淋蚀刻；

2.根据权利要求1所述的一种玻璃蚀刻方法，其特征在于：所述步骤b中使用压力为3-6 kg/cm²的蚀刻药水对待加工玻璃进行单面或双面喷淋蚀刻；

3.根据权利要求1所述的一种玻璃蚀刻方法，其特征在于：所述蚀刻药水包括0.1-50%氢氟酸，50-99.9%水。

4.一种玻璃蚀刻设备，其特征在于：所述蚀刻设备包括控制系统、玻璃输送腔和若干个串接的喷淋蚀刻单元，每个喷淋蚀刻单元均由一台蚀刻机和一台清洗机串接而成；所述蚀刻机包括蚀刻腔、加压设备和蚀刻药水储存箱，所述清洗机包括清洗腔、加压设备和储水箱。

5.根据权利要求4所述的一种玻璃蚀刻设备，其特征在于：所述蚀刻腔内设有用于传输玻璃的滚轮组，该滚轮组由多个沿垂直蚀刻腔进出口方向设置的滚轮构成，所述滚轮的上下方均设有若干个朝向滚轮方向的喷头；所述喷头与蚀刻药水储存箱连通，加压设备设置在蚀刻药水储存箱与喷头之间，所述蚀刻腔底部设有回收蚀刻药水的吸液管；所述吸液管与蚀刻药水储存箱连通，吸液管与蚀刻腔的连接处设有滤网；

6.根据权利要求4所述的一种玻璃蚀刻设备，其特征在于：所述蚀刻药水先通过加压设备加压，再通过蚀刻机中的喷头对玻璃喷淋蚀刻，加压设备、蚀刻药水储存箱、喷头循环连接。

7.根据权利要求4所述的一种玻璃蚀刻设备，其特征在于：所述清洗腔内设有用于传输玻璃的滚轮组，该滚轮组由多个沿垂直清洗腔进出口方向设置的滚轮构成，所述滚轮的上下方均设有若干个朝向滚轮方向的喷头；所述喷头与储水箱连通，加压设备设置在储水箱与喷头之间，所述清洗腔底部设有回收废水的吸液管；所述吸液管与储水箱连通，吸液管与清洗腔的连接处设有滤网；

8.根据权利要求4所述的一种玻璃蚀刻设备，其特征在于：所述洗涤水先通过加压设备，再通过清洗机中的喷头对玻璃冲洗，加压设备、储水箱、喷头循环连接。

9.根据权利要求4所述的一种玻璃蚀刻设备，其特征在于：所述蚀刻设备的最前方和最后各有一台玻璃输送腔。

10.根据权利要求4所述的一种玻璃蚀刻设备，其特征在于：所述控制系统用于控制玻璃在蚀刻机中的喷淋蚀刻时间和玻璃在清洗机中的清洗时间。