CN110867360B - 一种蚀刻光学器件的等离子体蚀刻装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蚀刻光学器件的等离子体蚀刻装置，它包括由上往下顺次设置的外壳、工作台和机箱，空心轴延伸端的顶部焊接有吸盘，电机的输出轴与空心轴之间设置有可驱动空心轴旋转的传动装置，水平管的顶部焊接有电极柱，电极柱的上端焊接有电极片，电极片与吸盘顶部的内壁接触，电极柱的下端伸入于水平管内，且延伸端上固设有导线B，导线B的延伸端处连接有第二高频电源；盖板上设置有伸入于密闭腔内的天线，天线的顶部连接有导线A，导线A的另一端连接有第一高频电源；外壳上设置有电磁阀和卸压阀，电磁阀的另一端连接有储存有气源的气瓶。本发明的有益效果是：提高蚀刻效率、提高光学器件冷却效率、自动化程度高。

Description

一种蚀刻光学器件的等离子体蚀刻装置
技术领域
本发明涉及在光学器件上蚀刻的技术领域，特别是一种蚀刻光学器件的等离子体蚀刻装置。
背景技术
光学器件包括滤波器、透镜、偏振片等，是组成电子产品不可或缺的重要组成部分之一。大多数光学器件的表面上均蚀刻有用于安装电路、导线或其他小型电子原件的凹槽，为加工凹槽通常采用等离子蚀刻装置进行蚀刻加工，具体加工方法是先将不需要蚀刻部分的表面上粘接保护膜(40)，以将待蚀刻部分(41)暴露出如图1所示，然后将光学器件(42)放入到等离子体蚀刻装置内，等离子体蚀刻装置内产生的等离子体与待蚀刻部分(41)发生化学反应而被去除，最终得到所需形状的凹槽。然而，现有的等离子蚀刻装置存在以下缺陷：1、光学器件较厚，需要消耗很长时间才能得到深凹槽，存在蚀刻效率低的缺陷。2、光学器件本身厚度不均匀，导致最终得到了凹槽深度也不均匀。3、光学器件在蚀刻中产生大量热量，当取出产品后，需要进行空冷，而空冷时间长，无疑是降低了生产效率。4、光学器件采用专门的夹具进行工装，不仅工装效率慢，而且还进一步降低了蚀刻效率。因此亟需一种提高蚀刻效率、提高光学器件冷却效率的等离子体蚀刻装置。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构紧凑、提高蚀刻效率、提高光学器件冷却效率、自动化程度高的蚀刻光学器件的等离子体蚀刻装置。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种蚀刻光学器件的等离子体蚀刻装置，它包括由上往下顺次设置的外壳、工作台和机箱，所述外壳顶部的右端部开设有缺口，缺口处设置有密闭盖，所述外壳的顶部设置有盖板，外壳、盖板、密闭盖和工作台之间形成有密闭腔，所述工作台内经轴承旋转安装有空心轴，空心轴的上端部向上延伸于密闭腔内，且延伸端的顶部焊接有吸盘，吸盘内设置有型腔，型腔与空心轴连通，吸盘的顶表面上且位于其边缘上开设有多个吸孔，空心轴的下端部向下延伸于机箱内，所述机箱内设置有真空泵和电机，真空泵的工作端口与空心轴的底端口经旋转接头连接，电机的输出轴与空心轴之间设置有可驱动空心轴旋转的传动装置，所述吸盘的顶部设置有弯管，弯管的垂直管与空心轴同轴设置，弯管的垂向管向上贯穿盖板设置，弯管的水平管位于型腔内，水平管的顶部焊接有电极柱，电极柱的上端焊接有电极片，电极片与吸盘顶部的内壁接触，电极柱的下端伸入于水平管内，且延伸端上固设有导线B，导线B沿弯管轴向延伸于弯管外部，导线B的延伸端处连接有第二高频电源；所述盖板上设置有伸入于密闭腔内的天线，天线的顶部连接有导线A，导线A的另一端连接有第一高频电源；所述外壳上设置有电磁阀和卸压阀，电磁阀的另一端连接有储存有气源的气瓶。
所述密闭盖经螺钉固定于外壳和盖板之间。
所述传动装置包括主动齿轮、减速器和从动齿轮，所述主动齿轮安装于减速器的输出轴上，从动齿轮安装于空心轴上，电机的输出轴与减速器的输入轴经联轴器连接，主动齿轮与从动齿轮啮合。
所述盖板的下表面上设置有温度传感器和压力传感器。
所述导线A和导线B上分别设置有微动开关A和微动开关B。
所述弯管的垂直管与吸盘之间、弯管的垂直管与盖板之间均设置有动密封件。
该等离子体蚀刻装置还包括PLC控制器，所述PLC控制器与微动开关A、微动开关B、电机、真空泵、温度传感器、压力传感器、电磁阀和卸压阀经信号线电连接。
所述密闭腔内设置有环形管，所述环形管位于吸盘的外部，环形管的内圈上分部有多个小孔，小孔与环形管连通，环形管的外圈上焊接有连通环形管的支管，所述支管贯穿外壳且延伸于外壳外部。
所述支管的延伸端上连接有空压机。
所述环形管的底部焊接有支架，所述支架支撑于工作台的顶表面上。
本发明具有以下优点：
1、本发明的工作台内经轴承旋转安装有空心轴，空心轴的上端部向上延伸于密闭腔内，且延伸端的顶部焊接有吸盘，吸盘的顶表面上且位于其边缘上开设有多个吸孔，空心轴的下端部向下延伸于机箱内，所述机箱内设置有真空泵和电机，真空泵的工作端口与空心轴的底端口经旋转接头连接，电机的输出轴与空心轴之间设置有可驱动空心轴旋转的传动装置，真空泵将吸盘的型腔抽真空，在负压下光学器件固定在吸盘的顶表面上，从而实现了光学器件的工装，相比传统的采用工装夹具来工装，实现了在短时间内快速工装固定住光学器件，从而极大的提高了后续的蚀刻效率。
2、本发明盖板上设置有伸入于密闭腔内的天线，天线的顶部连接有导线A，导线A的另一端连接有第一高频电源，工作时，第一高频电源对天线投入高频电力，从而在密闭腔内产生以六氟化硫为原料的等离子体，六氟化硫等离子体腐蚀掉待蚀刻部分，实现了光学器件的蚀刻；因此该蚀刻装置实现了光学器件在匀速圆周运动的同时对光学器件的待蚀刻部分进行腐蚀，使蚀刻更加均匀，即使光学器件本身厚度不均匀，也能确保的最终得到的凹槽深度一致，从而极大提高了蚀刻质量。
3、本发明的吸盘的顶部设置有弯管，弯管的垂直管与空心轴同轴设置，弯管的水平管位于型腔内，电极片与吸盘顶部的内壁接触，电极柱的下端伸入于水平管内，且延伸端上固设有导线B，导线B的延伸端处连接有第二高频电源，第二高频电源经导线B给电极柱输送kHz以上的高频电力，电力经电极片输送给吸盘，吸盘又将电力传递给光学器件，从而使六氟化硫等离子体加速射入到待蚀刻部分上，进而使使蚀刻速度显著提高；因此只需要在短时间内即可完成深凹槽的蚀刻，相比传统的蚀刻方式，极大的提高了蚀刻效率。
4、本发明包括PLC控制器，所述PLC控制器与微动开关A、微动开关B、电机、真空泵、温度传感器、压力传感器、电磁阀和卸压阀经信号线电连接，通过PLC控制器能够控制微动开关A、微动开关B、电机、真空泵、电磁阀和卸压阀的启动或关闭，方便了操作人员，具有自动化程度高的特点。
附图说明
图1为光学器件上粘接保护膜后的结果示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为图2的主剖视图；
图4为图3的I部局部放大视图；
图5为吸盘的结构示意图；
图6为本发明实施例二的结构示意图；
图7为图6的A向视图；
图中，1-外壳，2-工作台，3-机箱，4-密闭盖，5-盖板，6-密闭腔，7-空心轴，8-吸盘，9-型腔，10-吸孔，11-真空泵，12-电机，13-旋转接头，14-弯管，15-电极柱，16-电极片，17-导线B，18-第二高频电源，19-天线，20-导线A，21-第一高频电源，22-电磁阀，23-卸压阀，24-气瓶，25-螺钉，26-主动齿轮，27-减速器，28-从动齿轮，29-温度传感器，30-压力传感器，31-微动开关A，32-微动开关B，33-环形管，34-小孔，35-支管，36-空压机，37-支架，38-动密封件，39-PLC控制器，40-保护膜，41-待蚀刻部分，42-光学器件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
实施例一：如图2～5所示，一种蚀刻光学器件的等离子体蚀刻装置，它包括由上往下顺次设置的外壳1、工作台2和机箱3，所述外壳1顶部的右端部开设有缺口，缺口处设置有密闭盖4，密闭盖4经螺钉25固定于外壳1和盖板5之间，所述外壳1的顶部设置有盖板5，外壳1、盖板5、密闭盖4和工作台2之间形成有密闭腔6，所述工作台2内经轴承旋转安装有空心轴7，空心轴7为塑料件，空心轴7的上端部向上延伸于密闭腔6内，且延伸端的顶部焊接有吸盘8，吸盘8内设置有型腔9，型腔9与空心轴7连通，吸盘8的顶表面上且位于其边缘上开设有多个吸孔10，空心轴7的下端部向下延伸于机箱3内，所述机箱3内设置有真空泵11和电机12，真空泵11的工作端口与空心轴7的底端口经旋转接头13连接，电机12的输出轴与空心轴7之间设置有可驱动空心轴7旋转的传动装置，所述传动装置包括主动齿轮26、减速器27和从动齿轮28，所述主动齿轮26安装于减速器27的输出轴上，从动齿轮28安装于空心轴7上，电机12的输出轴与减速器27的输入轴经联轴器连接，主动齿轮26与从动齿轮28啮合。
如图3、4和5所示，所述吸盘8的顶部设置有弯管14，弯管14的垂直管与空心轴7同轴设置，弯管14的垂向管向上贯穿盖板5设置，弯管14的水平管位于型腔9内，水平管的顶部焊接有电极柱15，电极柱15的上端焊接有电极片16，电极片16与吸盘8顶部的内壁接触，电极柱15的下端伸入于水平管内，且延伸端上固设有导线B17，导线B17沿弯管14轴向延伸于弯管外部，导线B17的延伸端处连接有第二高频电源18；所述盖板5上设置有伸入于密闭腔6内的天线19，天线19的顶部连接有导线A20，导线A20的另一端连接有第一高频电源21；所述外壳1上设置有电磁阀22和卸压阀23，初始状态下电磁阀22和卸压阀23均处于关闭状态，电磁阀22的另一端连接有储存有气源的气瓶24，气瓶24内存储有六氟化硫气体。
如图3所示，所述盖板5的下表面上设置有温度传感器29和压力传感器30，温度传感器29能够时刻检测密闭腔6内的温度，并将温度信号转换为电信号传递给PLC控制器39，而压力传感器30能够实时检测密闭腔6内的压力，并将压力信号转换为电信号传递给PLC控制器39。所述导线A20和导线B17上分别设置有微动开关A31和微动开关B32，微动开关A31和微动开关B32闭合后，导线A20与第一高频电源21接通，导线B与第二高频电源18接通。
如图3～4所示，所述弯管14的垂直管与吸盘8之间、弯管14的垂直管与盖板5之间均设置有动密封件38，当吸盘8做旋转运动时，由于弯管14与空心轴7处于同轴设置，因此电极片16始终是与吸盘8顶部的内壁相对静止接触。
如图3所示，该等离子体蚀刻装置还包括PLC控制器39，所述PLC控制器39与微动开关A31、微动开关B32、电机12、真空泵11、温度传感器29、压力传感器30、电磁阀22和卸压阀23经信号线电连接，通过PLC控制器39能够控制微动开关A31、微动开关B32、电机12、真空泵11、电磁阀22和卸压阀23的启动或关闭，方便了操作人员，具有自动化程度高的特点。
本实施例一的工作过程如下：
S1、在光学器件42的顶表面上粘接保护膜40，以将待蚀刻部分41暴露出；
S2、工人拧出螺钉25，拆卸掉密闭盖4，并将步骤S1中的光学器件42穿过缺口放置于吸盘8的顶表面上，并确保光学器件42的底表面将吸孔10全部覆盖住，随后重新安装上密闭盖4；
S3、经PLC控制器39控制真空泵11启动，真空泵11将吸盘8的型腔9抽真空，经一段时间后，在负压下光学器件42固定在吸盘8的顶表面上，从而实现了光学器件42的工装，相比传统的采用工装夹具来工装，实现了在短时间内快速工装固定住光学器件，从而极大的提高了后续的蚀刻效率；
S4、经PLC控制器39控制电机12启动，电机12的转矩经减速器27传递给主动齿轮26，主动齿轮26带动从动齿轮28转动，从动齿轮28带动空心轴7转动，空心轴7带动吸盘8转动，进而带动其上的光学器件42做周向旋转运动；
S5、经PLC控制器39控制微动开关A31和电磁阀22打开，气瓶24内的六氟化硫在气压下经电磁阀22进入到密闭腔6内，同时第一高频电源21对天线19投入高频电力，从而在密闭腔6内产生以六氟化硫为原料的等离子体，六氟化硫等离子体腐蚀掉待蚀刻部分41，实现了光学器件的蚀刻；因此从步骤S4和步骤S5可知，该蚀刻装置实现了光学器件42在匀速圆周运动的同时对光学器件42的待蚀刻部分41进行腐蚀，使蚀刻更加均匀，即使光学器件42本身厚度不均匀，也能确保的最终得到的凹槽深度一致，从而极大提高了蚀刻质量；
S6、在步骤S5中，经PLC控制器39控制微动开关B32打开，第二高频电源18经导线B17给电极柱15输送100kHz以上的高频电力，电力经电极片16输送给吸盘8，吸盘8又将电力传递给光学器件42，从而使六氟化硫等离子体加速射入到待蚀刻部分41上，进而使使蚀刻速度显著提高；因此只需要在短时间内即可完成深凹槽的蚀刻，相比传统的蚀刻方式，极大的提高了蚀刻效率；
S7、拆卸掉螺钉25及密闭盖4，并关闭电机12、电磁阀22和真空泵11，操作人员便可将蚀刻后的成品光学器件42从吸盘8上拿走。
实施例二：如图6～7所示，一种蚀刻光学器件的等离子体蚀刻装置，本实施例与实施例一的区别在于：所述密闭腔6内设置有环形管33，所述环形管33位于吸盘8的外部，环形管33的内圈上分部有多个小孔34，小孔34与环形管33连通，环形管33的外圈上焊接有连通环形管33的支管35，所述支管35贯穿外壳1且延伸于外壳1外部，所述支管35的延伸端上连接有空压机36。所述环形管33的底部焊接有支架37，所述支架37支撑于工作台2的顶表面上。
本实施例的工作过程与实施例一的区别在于：
在步骤S6结束后，操作人员可打开空压机36，空压机36产出高压气流，高压气流经支管35进入到环形管33内，在气压下高压气流从小孔34内喷射出，喷出的气流作用成品光学器件42上，从而实现了成品光学器件的快速冷却，因此相比传统的利用空冷方式，极大的提高了冷却效率。
S7、拆卸掉螺钉25及密闭盖4，并关闭电机12、电磁阀22和真空泵11，操作人员便可将蚀刻后的成品光学器件42从吸盘8上拿走。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蚀刻光学器件的等离子体蚀刻装置，其特征在于：它包括由上往下顺次设置的外壳(1)、工作台(2)和机箱(3)，所述外壳(1)顶部的右端部开设有缺口，缺口处设置有密闭盖(4)，所述外壳(1)的顶部设置有盖板(5)，外壳(1)、盖板(5)、密闭盖(4)和工作台(2)之间形成有密闭腔(6)，所述工作台(2)内经轴承旋转安装有空心轴(7)，空心轴(7)的上端部向上延伸于密闭腔(6)内，且延伸端的顶部焊接有吸盘(8)，吸盘(8)内设置有型腔(9)，型腔(9)与空心轴(7)连通，吸盘(8)的顶表面上且位于其边缘上开设有多个吸孔(10)，空心轴(7)的下端部向下延伸于机箱(3)内，所述机箱(3)内设置有真空泵(11)和电机(12)，真空泵(11)的工作端口与空心轴(7)的底端口经旋转接头(13)连接，电机(12)的输出轴与空心轴(7)之间设置有可驱动空心轴(7)旋转的传动装置，所述吸盘(8)的顶部设置有弯管(14)，弯管(14)的垂直管与空心轴(7)同轴设置，弯管(14)的垂向管向上贯穿盖板(5)设置，弯管(14)的水平管位于型腔(9)内，水平管的顶部焊接有电极柱(15)，电极柱(15)的上端焊接有电极片(16)，电极片(16)与吸盘(8)顶部的内壁接触，电极柱(15)的下端伸入于水平管内，且延伸端上固设有导线B(17)，导线B(17)沿弯管(14)轴向延伸于弯管外部，导线B(17)的延伸端处连接有第二高频电源(18)；所述盖板(5)上设置有伸入于密闭腔(6)内的天线(19)，天线(19)的顶部连接有导线A(20)，导线A(20)的另一端连接有第一高频电源(21)；所述外壳(1)上设置有电磁阀(22)和卸压阀(23)，电磁阀(22)的另一端连接有储存有气源的气瓶(24)，气瓶(24)内的六氟化硫在气压下经电磁阀(22)进入到密闭腔(6)内，同时第一高频电源(21)对天线(19)投入高频电力，从而在密闭腔(6)内产生以六氟化硫为原料的等离子体，六氟化硫等离子体腐蚀掉待蚀刻部分(41)，实现了光学器件的蚀刻。
2.根据权利要求1所述的一种蚀刻光学器件的等离子体蚀刻装置，其特征在于：所述密闭盖(4)经螺钉(25)固定于外壳(1)和盖板(5)之间。
3.根据权利要求1所述的一种蚀刻光学器件的等离子体蚀刻装置，其特征在于：所述传动装置包括主动齿轮(26)、减速器(27)和从动齿轮(28)，所述主动齿轮(26)安装于减速器(27)的输出轴上，从动齿轮(28)安装于空心轴(7)上，电机(12)的输出轴与减速器(27)的输入轴经联轴器连接，主动齿轮(26)与从动齿轮(28)啮合。
4.根据权利要求1所述的一种蚀刻光学器件的等离子体蚀刻装置，其特征在于：所述盖板(5)的下表面上设置有温度传感器(29)和压力传感器(30)。
5.根据权利要求1所述的一种蚀刻光学器件的等离子体蚀刻装置，其特征在于：所述导线A(20)和导线B(17)上分别设置有微动开关A(31)和微动开关B(32)。
6.根据权利要求1所述的一种蚀刻光学器件的等离子体蚀刻装置，其特征在于：所述弯管(14)的垂直管与吸盘(8)之间、弯管(14)的垂直管与盖板(5)之间均设置有动密封件(38)。
7.根据权利要求1所述的一种蚀刻光学器件的等离子体蚀刻装置，其特征在于：该等离子体蚀刻装置还包括PLC控制器(39)，所述PLC控制器(39)与微动开关A(31)、微动开关B(32)、电机(12)、真空泵(11)、温度传感器(29)、压力传感器(30)、电磁阀(22)和卸压阀(23)经信号线电连接。
8.根据权利要求1所述的一种蚀刻光学器件的等离子体蚀刻装置，其特征在于：所述密闭腔(6)内设置有环形管(33)，所述环形管(33)位于吸盘(8)的外部，环形管(33)的内圈上分部有多个小孔(34)，小孔(34)与环形管(33)连通，环形管(33)的外圈上焊接有连通环形管(33)的支管(35)，所述支管(35)贯穿外壳(1)且延伸于外壳(1)外部。
9.根据权利要求8所述的一种蚀刻光学器件的等离子体蚀刻装置，其特征在于：所述支管(35)的延伸端上连接有空压机(36)。
10.根据权利要求8所述的一种蚀刻光学器件的等离子体蚀刻装置，其特征在于：所述环形管(33)的底部焊接有支架(37)，所述支架(37)支撑于工作台(2)的顶表面上。
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