CN104230175B - 玻璃蚀刻液及玻璃蚀刻方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种玻璃蚀刻液，所述玻璃蚀刻液由按以下重量百分含量计的成分组成：全氟烷烃20～40％、无机酸10～15％和纯水45～70％，所述无机酸为盐酸、稀硫酸、磷酸或者硝酸。一种玻璃蚀刻方法，包括：按以下重量百分含量计的成分：全氟烷烃20～40％、无机酸10～15％和纯水45～70％制备玻璃蚀刻液，所述无机酸为盐酸、稀硫酸、磷酸或者硝酸；采用所述玻璃蚀刻液蚀刻玻璃。本发明的玻璃蚀刻液的配比合理，玻璃蚀刻液配方中不包含氢氟酸，使得玻璃蚀刻液的安全性高，同时避免氟硅酸结晶造成的玻璃的外观不良。本发明的玻璃蚀刻方法的安全性高，生产可控性高，制备的产品的品质优良，均匀性好，良率高。

Description

玻璃蚀刻液及玻璃蚀刻方法

技术领域

本发明属于玻璃蚀刻领域，具体涉及一种玻璃蚀刻液及玻璃蚀刻方法。

背景技术

移动终端轻薄化要求日益提高，智能手机、平板电脑等新兴消费类电子产品的显示屏、触控屏往往只有0.4mm～0.6mm厚度，且在降低显示屏、触控屏厚度及重量的同时，强度标准却未降低。因此，在电子行业，特别是触控显示行业，需要经常使用玻璃蚀刻对玻璃产品进行加工，提升产品的性能。目前玻璃蚀刻主要有以下三种工艺：

1、传统的薄膜场效应晶体管(Thin Film Transistor，TFT)及彩色滤光片(ColorFilter，CF)厚度一般在0.5mm左右，加上中间填充液晶厚度一般达到1.0mm～1.4mm左右。满足显示器件轻薄化需求最经济实惠的方法一般是通过化学试剂进行玻璃减薄，即使用氢氟酸对TFT及CF进行蚀刻，可以减薄40％左右。

2、单片式触控面板(One Glass Solution，OGS)触摸屏的强度提升一般也是通过使用氢氟酸蚀刻OGS触摸屏边缘缺陷和裂痕部分实现，将缺陷、裂痕消除，来提升OGS触摸屏的强度。氢氟酸蚀刻OGS触摸屏边缘厚度为30μm～70μm。

3、抗眩光玻璃的生产一般也是通过使用氢氟酸蚀刻玻璃表面来实现的。使用氢氟酸将玻璃表面进行腐蚀，腐蚀后产生的微小凹凸，将原来的镜面反射转变为漫反射，达到防眩光的效果。

但以上三种工艺均存在以下问题：

1、玻璃与氢氟酸反应，生成氟硅酸。随着反应的进行，蚀刻液中氟硅酸浓度增加，超过氟硅酸溶解度临界点后，在玻璃边缘形成氟硅酸白色结晶，会隔绝玻璃和氢氟酸，影响结晶所在区域蚀刻进行，导致不同区域玻璃蚀刻程度不一致，影响产品最终性能。如图1所示，为现有技术的玻璃蚀刻液蚀刻玻璃的过程中反应时间与玻璃质量损失的关系图。从图1可以看出，玻璃质量的损失比理论值偏小，即实际反应速率比理论值偏小。随着时间的增加，氟硅酸结晶越多，实际反应速度越低。

2、氟硅酸结晶体随着体积的增大，会影响外观，且常规清洗无法清洗掉，包括常见的酸性、碱性、中性清洗液，酒精擦拭等均无法清洁氟硅酸。

3、氢氟酸是一种高危害的强酸，又称“腐骨酸”，对皮肤有强烈刺激性和腐蚀性，估计人摄入1.5g氢氟酸可致立即死亡。且使用后的氢氟酸难以处理，容易污染环境。

发明内容

本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种在不使用氢氟酸的前提下，提高玻璃蚀刻的效率、品质，同时提高外观良率的玻璃蚀刻液。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述的玻璃蚀刻液的安全性高、生产可控性高的玻璃蚀刻方法。

为了实现上述发明目的，本发明实施例的技术方案如下：

一种玻璃蚀刻液，所述玻璃蚀刻液由按以下重量百分含量计的成分组成：全氟烷烃20～40％、无机酸10～15％和纯水45～70％，所述无机酸为盐酸、稀硫酸、磷酸或者硝酸。

以及，一种玻璃蚀刻方法，包括：按以下重量百分含量计的成分：全氟烷烃20～40％、无机酸10～15％和纯水45～70％制备玻璃蚀刻液，所述无机酸为盐酸、稀硫酸、磷酸或者硝酸；采用所述玻璃蚀刻液蚀刻玻璃。

上述实施例的玻璃蚀刻液的配比合理，玻璃蚀刻液配方中不包含氢氟酸，使得玻璃蚀刻液的安全性高，同时避免氟硅酸结晶造成的玻璃的外观不良。

上述实施例的玻璃蚀刻方法采用的玻璃蚀刻液配比合理，采用该玻璃蚀刻液的蚀刻方法的安全性高，生产可控性高，制备的产品的品质优良，均匀性好，良率高。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为现有技术的玻璃蚀刻液蚀刻玻璃的过程中反应时间与玻璃质量损失的关系图；

图2为本发明实施例的玻璃蚀刻方法的流程图。

具体实施方式

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。

本发明实例提供了一种玻璃蚀刻液。该玻璃蚀刻液由按以下重量百分含量计的成分组成：全氟烷烃20～40％、无机酸10～15％和纯水45～70％。具体的，无机酸为盐酸、稀硫酸、磷酸或者硝酸。无机酸也可以是其他可以溶解H₂SiF₆的酸，但不能是氢氟酸。

全氟烷烃的重量百分含量越高，蚀刻速率越快；全氟烷烃的重量百分含量越低，蚀刻速率越慢。当全氟烷烃的重量百分含量达到30％以上时，适合蚀刻量较大(200μm)的TFT减薄。当全氟烷烃的重量百分含量为25％～35％时，适合OGS的边缘二次强化(50～70μm)。当全氟烷烃的重量百分含量为20％～25％时，适合玻璃表面抗眩光处理(Anti-glareglass，AG)。当全氟烷烃的重量百分含量低于20％时，则蚀刻速率偏慢，不利于大量生产；当全氟烷烃的重量百分含量高于40％，则蚀刻速率偏快，不利于生产精细控制，会降低产品良率。

本发明实施例的玻璃蚀刻液在玻璃蚀刻的过程中，全氟烷烃用于与玻璃反应；无机酸能将反应产生的氟硅酸晶体溶解，生成氟化氢与四氯化硅，保证反应的顺利进行，同时避免氟硅酸结晶造成的外观不良。该玻璃蚀刻液的成分中没有氢氟酸，安全性高。本发明涉及的具体化学反应原理如下(以无机酸为盐酸为例)：

首先是全氟烷烃电解，电解产生的F和CF₂与玻璃的主要成分反应，SiO₂+4F→SiF₄+2O，SiO₂+2CF₂→SiF₄+2CO。生成的SiF₄和纯水作用生成H₂SiF₆结晶，3SiF₄+3H₂O＝2H₂SiF₆(结晶)+H₂SiO₃。此时，无机酸(如盐酸)与H₂SiF₆反应，避免了H₂SiF₆结晶，保证反应的顺利进行，H₂SiF₆+4HCl→6HF+SiCl₄。与现有技术中蚀刻玻璃所用的氢氟酸相比，该化学反应中产生的HF的量非常少，不会对人体和环境产生危害。

具体的，盐酸中HCl的质量百分含量为15～35％。或者，稀硫酸中H₂SO₄的质量百分含量为15～35％。或者，磷酸中H₃PO₄的质量百分含量为20～50％。或者，硝酸中HNO₃的质量百分含量为20～50％。

如图2所示，为本发明实施例的玻璃蚀刻方法的流程图。本发明实施例的玻璃蚀刻方法包括：

步骤S01：制备玻璃蚀刻液。

按以下重量百分含量计的成分：全氟烷烃20～40％、无机酸10～15％和纯水45～70％称取原料，混合并搅拌均匀，制备得到玻璃蚀刻液，无机酸为盐酸、稀硫酸、磷酸或者硝酸。

步骤S02：采用玻璃蚀刻液蚀刻玻璃。

本发明实施例的玻璃蚀刻方法采用的玻璃蚀刻液配比合理，采用该玻璃蚀刻液的蚀刻方法的安全性高，生产可控性高，制备的产品的品质优良，均匀性好，良率高。

具体的，在蚀刻玻璃之前，可以使用抗酸膜或抗酸可剥胶保护玻璃无需蚀刻的部位。本申请并不以此为限，也可以采用其他试剂保护玻璃无需蚀刻的部位。如果玻璃的全部部位都需要蚀刻，则无需采用这一步骤。

优选的，玻璃蚀刻的设备为蚀刻槽，将玻璃蚀刻液注入蚀刻槽内蚀刻玻璃。该蚀刻槽具有如下特点：采用全封闭化学药液浸泡蚀刻槽，槽内压力为负压，避免蚀刻槽内气体外溢；槽体重要部件，如内槽均使用铁芙蓉制作，其他次要部件，采用耐酸碱有机塑料制作；蚀刻槽采用循环供液装置，定时注入新玻璃蚀刻液，保证玻璃蚀刻液的浓度；同时，在循环装置中设置过滤器，过滤蚀刻过程中产生的氟硅酸结晶体；蚀刻槽内设置有恒温控制装置，用以控制蚀刻槽内的温差及蚀刻液的温度。本申请并不以此为限，也可以采用其他适合的蚀刻设备进行玻璃蚀刻。

优选的，玻璃蚀刻的过程中，玻璃蚀刻液的温度为20℃～60℃，蚀刻槽内的温差控制在5％以内。蚀刻液温度越低，反应速率越慢，不利于大量生产；蚀刻液温度过高，则蚀刻速率偏快，不利于生产控制，会降低生产良率。蚀刻槽内温度均匀性的控制非常重要，如果温差高于5％，则会造成蚀刻不均，导致玻璃外形异常或其他的品质不良。

以下通过多个实施例来举例说明上述玻璃蚀刻液及玻璃蚀刻方法。

实施例1

按以下重量百分含量计的成分：全氟烷烃20％、HCl质量百分含量为15％的盐酸10％和纯水70％称取原料，混合并搅拌均匀，制备得到玻璃蚀刻液。使用抗酸膜或抗酸可剥胶保护玻璃无需蚀刻的部位。将玻璃蚀刻液注入蚀刻槽中，然后将待蚀刻的玻璃投入蚀刻槽中蚀刻。蚀刻过程中，保持玻璃蚀刻液的温度为20℃，蚀刻槽内温差控制在5％以内。本实施例的盐酸也可以用稀硫酸、磷酸或者硝酸替代。

实施例1的玻璃蚀刻液的配方配比合理，制备方法的安全性高、可控性高，制备的产品的品质优良，均匀性好，良率高。玻璃蚀刻液的浓度相对较低，适合蚀刻蚀刻量较低的抗眩光玻璃，可以用于抗眩光玻璃的生产。以上药液用于抗眩光玻璃的生产，生产良率＞95％，生产出的产品光泽度＜90。

实施例2

按以下重量百分含量计的成分：全氟烷烃30％、HCl质量百分含量为20％的盐酸10％和纯水60％称取原料，混合并搅拌均匀，制备得到玻璃蚀刻液。使用抗酸膜或抗酸可剥胶保护玻璃无需蚀刻的部位。将玻璃蚀刻液注入蚀刻槽中，然后将待蚀刻的玻璃投入蚀刻槽中蚀刻。蚀刻过程中，保持玻璃蚀刻液的温度为48℃，蚀刻槽内温差控制在5％以内。本实施例的盐酸也可以用稀硫酸、磷酸或者硝酸替代。

实施例2的玻璃蚀刻液的配方配比合理，制备方法的安全性高、可控性高，制备得到的产品的品质优良，均匀性好，良率高。玻璃蚀刻液的浓度相对适中，该配方的玻璃蚀刻液可以用于OGS触控屏边缘强化。以上药液用于OGS触控屏边缘强化，生产良率＞90％，强化后OGS触控屏四点弯曲破裂强度＞450MPa。

实施例3

按以下重量百分含量计的成分：全氟烷烃35％、HCl质量百分含量为25％的盐酸10％和纯水55％称取原料，混合并搅拌均匀，制备得到玻璃蚀刻液。使用抗酸膜或抗酸可剥胶保护玻璃无需蚀刻的部位。将玻璃蚀刻液注入蚀刻槽中，然后将待蚀刻的玻璃投入蚀刻槽中蚀刻。蚀刻过程中，保持玻璃蚀刻液的温度为60℃，蚀刻槽内温差控制在5％以内。本实施例的盐酸也可以用稀硫酸、磷酸或者硝酸替代。

实施例3的玻璃蚀刻液的配方配比合理，制备方法的安全性高、可控性高，制备得到的产品的品质优良，均匀性好，良率高。玻璃蚀刻液的浓度相对较高，适合玻璃蚀刻量大的TFT减薄的生产以及OGS的边缘二次强化。以上药液用于TFT减薄或OGS触控屏边缘强化，生产良率＞90％。

实施例4

按以下重量百分含量计的成分：全氟烷烃40％、HCl质量百分含量为35％的盐酸15％和纯水45％称取原料，混合并搅拌均匀，制备得到玻璃蚀刻液。使用抗酸膜或抗酸可剥胶保护玻璃无需蚀刻的部位。将玻璃蚀刻液注入蚀刻槽中，然后将待蚀刻的玻璃投入蚀刻槽中蚀刻。蚀刻过程中，保持玻璃蚀刻液的温度为60℃，蚀刻槽内温差控制在5％以内。本实施例的盐酸也可以用稀硫酸、磷酸或者硝酸替代。

实施例4的玻璃蚀刻液的配方配比合理，制备方法的安全性高、可控性高，制备得到的产品的品质优良，均匀性好，良率高。玻璃蚀刻液的浓度相对较高，适合玻璃蚀刻量大的TFT减薄的生产。以上药液用于TFT减薄，生产良率＞90％。

综上所述，本发明实施例的玻璃蚀刻液，在不使用氢氟酸的前提下，该玻璃蚀刻液能提高玻璃蚀刻的效率、品质，同时提高外观良率，达到玻璃减薄、OGS触控屏边缘强化、抗眩光玻璃生产的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种玻璃蚀刻液，其特征在于，所述玻璃蚀刻液由按以下重量百分含量计的成分组成：全氟烷烃20～40％、盐酸10～15％和纯水45～70％；所述玻璃蚀刻液用于玻璃蚀刻时，包括对所述玻璃蚀刻液中的全氟烷烃进行电解的过程。

2.如权利要求1所述的玻璃蚀刻液，其特征在于：所述盐酸中HCl的质量百分含量为15～35％。

3.如权利要求1或2所述的玻璃蚀刻液，其特征在于，所述玻璃蚀刻液由按以下重量百分含量计的成分组成：

全氟烷烃20％、盐酸10％和纯水70％；或者，

全氟烷烃30％、盐酸10％和纯水60％；或者，

全氟烷烃35％、盐酸10％和纯水55％；或者，

全氟烷烃40％、盐酸15％和纯水45％。

4.一种玻璃蚀刻方法，其特征在于，包括：

按以下重量百分含量计的成分：全氟烷烃20～40％、盐酸10～15％和纯水45～70％制备玻璃蚀刻液；

采用所述玻璃蚀刻液蚀刻玻璃；所述玻璃蚀刻液用于玻璃蚀刻时，包括对所述玻璃蚀刻液中的全氟烷烃进行电解的过程。

5.如权利要求4所述的玻璃蚀刻方法，其特征在于：所述盐酸中HCl的质量百分含量为15～35％。

6.如权利要求4或5所述的玻璃蚀刻方法，其特征在于，所述玻璃蚀刻液由按以下重量百分含量计的成分组成：

全氟烷烃20％、盐酸10％和纯水70％；或者，

全氟烷烃30％、盐酸10％和纯水60％；或者，

全氟烷烃35％、盐酸10％和纯水55％；或者，

全氟烷烃40％、盐酸15％和纯水45％。

7.如权利要求4或5所述的玻璃蚀刻方法，其特征在于：所述蚀刻玻璃的过程中，所述玻璃蚀刻液的温度为20℃～60℃。

8.如权利要求4或5所述的玻璃蚀刻方法，其特征在于：所述玻璃在蚀刻槽内蚀刻，所述蚀刻槽内的温差在5％以内。

9.如权利要求8所述的玻璃蚀刻方法，其特征在于：所述蚀刻槽内的气压为负气压。