CN111901979A - 一种多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统 - Google Patents

Abstract

一种多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统，其包括自动控制中心、蚀刻基板、电机、蚀刻箱、蚀刻液喷射装置、转动导杆、压力表、流量计、离心泵、蚀刻液收集箱、ORP(oxidation‑reduction potential)氧化还原计、加热器、输送管、分液器、过滤网、杂质清理装置等。蚀刻液在离心泵的驱动下由蚀刻收集箱流入蚀刻箱中，从蚀刻液喷射装置喷嘴孔喷出到蚀刻基板上，来蚀刻裸露在光刻胶之间的蚀刻基板。本发明将蚀刻液喷射装置、压力表、流量计、加热器、ORP氧化还原计的实时参数连入一个自动控制中心，通过实时的反馈来调整电机功率、离心泵功率、加热器功率、蚀刻液浓度以及蚀刻基板位置。从而使得整个系统维持在一种满足既定参数的最优的稳定状态下进行蚀刻。

Description

一种多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统

技术领域

本发明属于机械细微加工技术领域，特别涉及一种可用于制备印刷电路板换热器或圆筒形微通道换热器甚至复杂表面结构的喷淋蚀刻装置。

背景技术

现有的喷淋蚀刻技术主要是针对于平板蚀刻，设计出一个可以循环使用的蚀刻液的喷淋蚀刻系统，可以通过调节各个蚀刻参数研究不同蚀刻条件下的蚀刻效果。

现有发明专利CN108034946A采用的是蚀刻基板固定在转轴中央呈正六边形，喷嘴孔在周围平动进行喷淋蚀刻，但由于其不停运动，蚀刻液的供给与流量分配将会出现不均匀的情况，对蚀刻效果极其不利；喷出的蚀刻液与完成蚀刻的从蚀刻基板上掉落的蚀刻液会发生碰撞，这会导致蚀刻液的浓度以及压力降低并且会在下方的蚀刻基板上出现水池效应；而对于整个系统均为手动进行调控且不能对多个参数进行同时且相关联的控制与监测；而且现有蚀刻系统仅仅针对于平板蚀刻，其他形貌的蚀刻板例如圆筒形、凹型等不能进行加装以及很好的应用。解决这些问题就成为了近年来喷淋蚀刻技术发展的关键点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统，将压力表、流量计、加热器、ORP氧化还原计的实时参数连入一个自动控制中心，利用实时的反馈来调整电机功率、离心泵功率、加热器功率、蚀刻液浓度以及蚀刻液喷射装置位置。从而使得整个系统维持在一种既定的稳定状态下进行蚀刻，可以精准的控制基板在不同的压力、流量、温度、喷淋装置与基体间距等较大范围工况下进行喷淋蚀刻，以分析在喷淋蚀刻中各因素对蚀刻速度、蚀刻均匀性及粗糙度的影响状况，找到喷淋蚀刻最优刻蚀参数条件，从而实现基板表面形貌的高效可控加工。且本发明中的蚀刻液喷射装置通过改变渐扩矩形喷嘴孔的加装位置适用于各种复杂蚀刻基板内外部的蚀刻。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统，包括蚀刻液喷射装置(1)、转动导杆(3)、蚀刻箱(4)、电机(5)、蚀刻液收集箱(6)、氧化还原计(8)、加热器(9)、离心泵(10)、流量计(11)、压力表(12)、输送管(16)、自动控制中心(20)。其中，转动导杆(3)上固定有蚀刻基板(2)，转动导杆(3)由电机(5)带动；蚀刻液喷射装置(1)设在蚀刻箱(4)内，且具有两个弧形喷淋面(18)，弧形喷淋面(18)上有固定喷嘴孔(19)阵列，蚀刻液(7)从蚀刻液喷射装置(1)的两个弧形喷淋面垂直喷淋到蚀刻基板(2)上，喷出的蚀刻液(7)与被蚀刻装置流下的液体不会接触。且通过调节喷嘴孔(19)喷出的蚀刻液速度使得蚀刻液(7)在到达蚀刻基板速度接近于零，从而蚀刻条件更为稳定。采用渐扩矩形的喷嘴孔(19)使得蚀刻液(7)喷到蚀刻基板上的投影均匀不重叠，从而使得蚀刻表面分布的蚀刻液更为均匀。所设计的蚀刻液喷射装置(1)两侧都可以加装渐扩矩形的喷头，在内侧装则用于蚀刻基板(2)外表面的、平板或者凸表面的蚀刻，在外侧安装可用于蚀刻基板(2)内表面的或者凹表面的蚀刻，适用于各种复杂表面的蚀刻且达到较好的蚀刻效果。通过将压力表(12)、流量计(11)、加热器(9)、氧化还原计(8)的实时参数以及蚀刻液喷射装置(1)连入一个自动控制中心(20)，通过实时的反馈来调整电机功率、离心功率、加热器功率、蚀刻液浓度以及根据喷嘴孔(19)斜角和蚀刻液喷射装置(1)弧度来确定蚀刻液喷射装置(1)的位置角,从而使得整个系统维持在一种既定的稳定状态下进行蚀刻。通过改变喷嘴孔(19)加装在蚀刻液喷射装置(1)的面可以适用于蚀刻基板(2)内部的蚀刻或者针对于凹表面蚀刻基板(2)的蚀刻。

所述转动导杆(3)的转速可由电机(5)控制，通过转动导杆(3)带动蚀刻基板(2)转动，使蚀刻基板(2)以转动导杆(3)为轴作圆周运动。电机(5)功率由自动控制中心(20)实时监测以及控制。

所述氧化还原计(8)为ORP(oxidation-reduction potential)氧化还原计，其设置在蚀刻液收集箱(6)中，可实时监控蚀刻液的氧化还原能力并将溶液成分及浓度实时反馈给控制中心(20)；蚀刻液收集箱(6)下部设有加热器，加热器(9)将蚀刻液(7)温度实时反馈给自动控制中心(20)控制蚀刻液(7)的加热，以控制蚀刻液温度稳定在某一范围内。

所述离心泵(10)与蚀刻箱(4)之间的输送管(16)上设有流量计(11)、压力表(12)和可调节阀门开度的调节阀(13)，流量计(11)、压力表(12)用以测量流量和压力并实时反馈给自动控制中心(20)，调节阀(13)用以控制从蚀刻液喷射装置(1)中喷出蚀刻液流量。并且调节从喷嘴孔(19)喷出的蚀刻液速度，使得蚀刻液(7)到达蚀刻基板(2)处速度基本为零，从而蚀刻环境更为稳定。

所述输送管(16)末端设置有分液器(15)，用于将管道中的蚀刻液(7)均匀的分离到蚀刻液喷射装置(1)中。

所述蚀刻箱(4)连接蚀刻液收集箱(6)，蚀刻液收集箱(6)与离心泵(10)之间的输送管(16)上处布置有过滤网(14)，以过滤蚀刻液杂质及蚀刻后的残渣，可以防止喷淋装置受堵；过滤网前设有杂质清理装置(17)，可以定期打开杂质清理装置(17)，清除杂质及残渣。离心泵(10)的功率由自动控制中心(20)实时监测并控制。

所述的蚀刻基板(2)在蚀刻箱(4)内呈正三角形、正方形或圆柱形与喷嘴孔(19)垂直分布，蚀刻基板(2)通过内部与转动导杆(3)固定，其中对于平板蚀刻，转动导杆(3)上可以附有固定的抗腐蚀材料夹具来固定蚀刻基板(2)，对于圆管型蚀刻基板(2)可以采用内螺钉方式固定。

所述蚀刻液喷射装置(1)的弧形喷淋面(18)上的固定喷嘴孔(19)为矩形阵列排列，喷嘴孔(19)为渐扩矩形，使得蚀刻液在蚀刻基板上的投影正好均匀分布；蚀刻基板(2)与蚀刻液喷射装置(1)的间距可调节。通过调节好蚀刻基板(2)与蚀刻液喷射装置(1)距离，使得喷出的蚀刻液在蚀刻基板上投影正好均匀不重叠，使得蚀刻效果更好。

对于平板、凸表面或者蚀刻基板外表面，选择在蚀刻液喷射装置(1)内侧加装渐扩矩形喷嘴孔(19)，所述蚀刻液喷射装置(1)处于蚀刻基板(2)的斜下方，蚀刻液从左下方和右下方两方向从多个喷嘴孔(19)喷出，采用垂直喷射方式喷射到蚀刻基板(2)上进行喷淋蚀刻，在保证蚀刻液(7)是向上喷的同时尽量分散开使得蚀刻液(7)喷洒均匀情况下，蚀刻液喷射装置(1)弧形喷淋面(18)的弧形所对应的圆心角β可设置为55°到65°之间任一角度，一般60°为最佳；为了使得从蚀刻基板(2)上流下的蚀刻液(7)与从蚀刻液喷射装置(1)中喷出的蚀刻液(7)不接触从而保证喷出的蚀刻液(7)的浓度、速度以及均匀度且避免水池效应的发生，两块弧形喷淋面(18)相邻内边所对应的圆心角α可设置为20°到40°之间任一角度，一般30°为最佳。且喷嘴孔(19)斜角与α、β在满足相邻渐扩矩形喷嘴孔(19)喷出的蚀刻液在空中不相交且刚好均匀覆盖在蚀刻基板(2)上的几何条件下存在关系式。对于凹表面或者蚀刻基板内表面，选择在蚀刻液喷射装置(1)外侧加装渐扩矩形喷嘴孔(19)，所述蚀刻液喷射装置(1)处于蚀刻基板(2)的内部且向左上方和右上方从多个喷嘴孔(19)喷出，采用垂直喷射方式喷射到蚀刻基板(2)上进行喷淋蚀刻，同上述蚀刻液喷射装置底板，蚀刻液喷射装置(1)弧形喷淋面(18)对应的圆心角β为可设置为55°到65°之间任一角度，一般60°为最佳；由于采用的是渐扩矩形的喷嘴孔(19)，为了防止两块蚀刻液喷射装置(1)喷出的蚀刻液(7)在空中交叉从而影响到了均匀度，两块弧形喷淋面(18)相邻内边所对应的圆心角α一般设置为10°。

所述多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统应用在制备印刷电路板换热器或圆筒形微通道换热器甚至复杂表面结构中。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

本发明所述多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统，将压力表、流量计、加热器、ORP氧化还原计的实时参数连入一个自动控制中心，利用实时的反馈来调整电机功率、离心泵功率加热器功率以及蚀刻液浓度。从而使得整个系统维持在一种既定的稳定状态下进行蚀刻，可以精准的控制基板在不同的压力、流量、温度、喷淋装置与基体间距等较大范围工况下进行喷淋蚀刻。通过采用蚀刻液从左下方和右下方两方向进入圆柱形喷射机体并从多个喷嘴喷出的喷射装置，提高了喷射装置的承压能力且有利于蚀刻液均匀喷出。蚀刻液的喷出与蚀刻表面流下的蚀刻液不会在空中发生碰撞混合，避免了蚀刻表面压力降低蚀刻液浓度下降等问题，使得蚀刻条件较为理想。通过调节流量使得蚀刻液在到达蚀刻基板处速度接近于零，从而使得蚀刻环境更加稳定。对于平板、凸表面或者蚀刻基板外表面，所述蚀刻液喷射装置处于蚀刻基板的斜下方，蚀刻液从左下方和右下方两方向从多个喷嘴孔喷出，采用垂直喷射方式喷射到蚀刻基板上进行喷淋蚀刻，在保证蚀刻液是向上喷的同时尽量分散开使得蚀刻液喷洒均匀情况下，蚀刻液喷射装置弧形喷淋面的弧形所对应的圆心角β可设置为55°到65°之间任一角度，一般60°为最佳；为了使得从蚀刻基板上流下的蚀刻液与从蚀刻液喷射装置中喷出的蚀刻液不接触从而保证喷出的蚀刻液的浓度、速度以及均匀度且避免水池效应的发生，两块弧形喷淋面相邻内边所对应的圆心角α可设置为20°到40°之间任一角度，一般30°为最佳。且喷嘴孔斜角与α、β在满足相邻渐扩矩形喷嘴孔喷出的蚀刻液在空中不相交且刚好均匀覆盖在蚀刻基板上的几何条件下存在关系式，在满足此关系式的情况下去自动控制蚀刻液喷射装置的位置可以达到最高均匀性以及高效省时的目的。对于凹表面或者蚀刻基板内表面，所述蚀刻液喷射装置处于蚀刻基板的内部且向左上方和右上方从多个喷嘴孔喷出，采用垂直喷射方式喷射到蚀刻基板上进行喷淋蚀刻，同上述蚀刻液喷射装置底板，蚀刻液喷射装置弧形喷淋面对应的圆心角β为可设置为55°到65°之间任一角度，一般60°为最佳；由于采用的是渐扩矩形的喷嘴孔,为了防止两块蚀刻液喷射装置喷出的蚀刻液在空中交叉从而影响到了均匀度，两块弧形喷淋面相邻内边所对应的圆心角α一般设置为10°。对于不同的蚀刻需求，可以选择在弧形喷淋面内侧或者外侧加装喷嘴孔。喷嘴孔是可拆卸移除的，根据所需蚀刻基板来选定，若需更换则可以将原有的内侧或者外侧的喷嘴孔取下安装至另一侧。喷嘴孔采用渐扩矩形，使得喷出蚀刻液在蚀刻基板上的投影更加均匀，让蚀刻基板表面附着的蚀刻液更加均匀。利用电机控制旋转导杆的转动速度、从而控制蚀刻基体绕喷淋装置作圆周运动，以克服重力、同一方向喷淋压力不均的影响，来增加蚀刻的均匀性。通过采用不同的内部固定方式，本装置可以对平板或者圆筒进行蚀刻，平面板需要利用抗腐蚀材料固定在旋转导杆之上，圆柱板则可直接利用内螺丝固定在旋转导杆之上。本装置在刻蚀圆柱面板上具有独特优势。利用ORP(oxidation-reduction potential)氧化还原计、加热器、压力表、流量计等设备，可以较为精准地控制基板在不同压力、流量、温度等较大范围工况下进行喷淋蚀刻，有助于解决如何控制各因素的影响以实现大量高效可控制蚀刻的难点。本系统的输送管上设有过滤网，过滤网前设有杂质清理装置，可以定期打开清除杂质及残渣，维护系统长期稳定使用。

附图说明

图1为喷淋蚀刻系统图。

图2为喷淋蚀刻装置的三维示意图。

图3为渐扩矩形喷嘴孔的截面示意图。

图4蚀刻液喷射装置的弧形喷淋面切面示意图。

图5为蚀刻液喷射装置适用于内部蚀刻或凹表面的弧形喷淋面切面示意图。

附图标记说明：

1-蚀刻液喷射装置；2-蚀刻基板；3-转动导杆；4-蚀刻箱；5-电机；6-蚀刻液收集箱；7-蚀刻液；8-ORP氧化还原计；9-加热器；10-离心泵；11-流量计；12-压力表；13-调节阀；14-过滤网；15-分液器；16-输送管；17-杂质清理装置；18-弧形喷淋面；19-喷嘴孔；20-自动控制中心。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步的详细说明。

图1为本发明的喷淋蚀刻系统结构图。

多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统包括蚀刻液喷射装置(1)、转动导杆(3)、蚀刻箱(4)、电机(5)、蚀刻液收集箱(6)、氧化还原计(8)、加热器(9)、离心泵(10)、流量计(11)、压力表(12)、输送管(16)、自动控制中心(20)。其中转动导杆(3)上固定有蚀刻基板(2)，转动导杆(3)由电机(5)带动；蚀刻液喷射装置(1)设在蚀刻箱(4)内，且具有两个弧形喷淋面(18)，弧形喷淋面(18)上有固定喷嘴孔(19)阵列，蚀刻液(7)从蚀刻液喷射装置(1)的两个弧形喷淋面垂直喷淋到蚀刻基板(2)上，喷出的蚀刻液与被蚀刻装置流下的液体不会接触。且通过调节喷嘴孔(19)喷出的蚀刻液速度使得蚀刻液(7)在到达蚀刻基板速度接近于零，从而蚀刻条件更为稳定。采用渐扩矩形的喷嘴孔(19)使得蚀刻液(7)喷到蚀刻基板上的投影均匀不重叠，从而使得蚀刻表面分布的蚀刻液更为均匀。所设计的蚀刻液喷射装置(1)两侧都可以加装渐扩矩形的喷头，在内侧装则用于蚀刻基板(2)外表面的、平板或者凸表面的蚀刻，在外侧安装可用于蚀刻基板(2)内表面的或者凹表面的蚀刻，对于不同的蚀刻需求，可以选择在弧形喷淋面内侧或者外侧加装喷嘴孔。喷嘴孔是可拆卸移除的，根据所需蚀刻基板来选定，若需更换则可以将原有的内侧或者外侧的喷嘴孔取下安装至另一侧，当从某一侧拆下喷嘴孔安装至另一侧时原有的孔口则可以堵住，本发明适用于各种复杂表面的蚀刻且达到较好的蚀刻效果。通过将压力表(12)、流量计(11)、加热器(9)、氧化还原计(8)的实时参数连入一个自动控制中心(20)，通过实时的反馈来调整电机功率、离心泵功率加热器功率以及蚀刻液浓度,从而使得整个系统维持在一种既定的稳定状态下进行蚀刻。通过改变喷嘴孔(19)加装在蚀刻液喷射装置(1)的面可以适用于蚀刻基板(2)内部的蚀刻或者针对于凹表面蚀刻基板(2)的蚀刻。

转动导杆(3)的转速可由电机(5)控制，通过转动导杆(3)带动蚀刻基板(2)转动，使蚀刻基板(2)以转动导杆(3)为轴作圆周运动。电机(5)功率实时反馈到自动控制中心(20)并被其控制。

氧化还原计(8)为ORP(oxidation-reduction potential)氧化还原计，其设置在蚀刻液收集箱(6)中，可实时监控蚀刻液的氧化还原能力并反馈给自动控制中心(20)并受其控制；蚀刻液收集箱(6)下部设有加热器(9)，加热器(9)将蚀刻液(7)温度实时反馈给自动控制中心(20)并由其控制蚀刻液(7)的加热，以控制蚀刻液温度稳定在某一范围内。

离心泵(10)与蚀刻箱(4)之间的输送管(16)上设有流量计(11)、压力表(12)和可调节阀门开度的调节阀(13)，流量计(11)、压力表(12)用以测量流量和压力并实时反馈给自动控制中心(20)，调节阀用以控制从蚀刻液喷射装置(1)中喷出蚀刻液量以及蚀刻液的流速使得蚀刻液到达蚀刻基板(2)处速度接近零。离心泵(10)的功率受自动控制中心(20)实时监测及控制。

输送管(16)末端设置有分液器(15)，用于将管道中的蚀刻液均匀的分离到蚀刻液喷射装置(1)中。

蚀刻箱(4)连接蚀刻液收集箱(6)，蚀刻液收集箱(6)与离心泵(10)之间的输送管(16)上处布置有过滤网(14)，以过滤蚀刻液杂质及蚀刻后的残渣，可以防止喷淋装置受堵；过滤网(14)前设有杂质清理装置(17)，可以定期打开杂质清理装置(17)，清除杂质及残渣。

图2为本发明的喷淋蚀刻装置三维示意图。

蚀刻基板(2)在蚀刻箱(4)内呈正三角形、正方形或圆柱形与喷嘴孔(19)垂直分布，蚀刻基板(2)通过内部与转动导杆(3)固定，其中对于平板蚀刻，转动导杆(3)上可以附有固定的抗腐蚀材料夹具来固定蚀刻基板(2)，对于圆管型蚀刻基板(2)可以采用内螺钉方式固定。

蚀刻液喷射装置(1)的弧形喷淋面(18)上的固定喷嘴孔(19)为矩形阵列排列，喷嘴孔(19)为渐扩矩形，使得蚀刻液在蚀刻基板上的投影更加均匀从而蚀刻基板表面蚀刻条件更为均匀；蚀刻基板(2)与蚀刻液喷射装置(1)的间距可调节。通过调节好蚀刻基板(2)与蚀刻液喷射装置(1)距离，使得喷出的蚀刻液在蚀刻基板上投影正好均匀不重叠，使得蚀刻效果更好。

图3为渐扩矩形喷嘴孔的截面示意图。

渐扩矩形喷嘴孔从形状上来看是一个梯形，进口边长为，出口边长为，高为h,倾斜角为。而其中与、在满足最佳均匀性的条件下存在几何关系。假设蚀刻基板为圆筒外表面，外径为R,其中心与蚀刻液喷射装置表面距离为L，每一个蚀刻液喷射装置(1)上有五排喷嘴孔(19)且等距离布置，最外面一排几乎在边缘上。则可以得到

这个式子成立条件为同一个蚀刻液喷射装置(1)上两个相邻的喷嘴孔(19)喷出的蚀刻液的延长线的交点正好在蚀刻基板(2)的外表面上，通过这个式子可以得到和的最佳关系。

这个式子成立条件为两个蚀刻液喷射装置(1)的最邻近一排喷嘴孔(19)喷出的蚀刻液的延长线的交点正好在蚀刻基板(2)的外表面上，通过这个式子可以得到和的最佳关系。即一旦确定喷嘴孔(19)的倾斜角，就可得知、的最佳取值进而利用自动控制中心(20)进行调整以及选取弧度为的蚀刻液喷射装置(1)。反之若给定一个蚀刻液喷射装置(1)也可以选出最合适倾斜角的喷嘴孔(19)以及通过自动控制中心(20)调控蚀刻的均匀性保持最佳状态且高效省时。

图4为本发明的蚀刻液喷射装置的弧形喷淋面切面示意图。

蚀刻液喷射装置(1)处于蚀刻基板(2)的斜下方，蚀刻液从左下方和右下方两方向从多个渐扩矩形喷嘴孔(19)喷出，采用垂直喷射方式喷射到蚀刻基板(2)上进行喷淋蚀刻，蚀刻液喷射装置(1)弧形喷淋面(18)的弧形所对应的圆心角β为可设置为55°到65°之间任一角度，一般60°为最佳；两块弧形喷淋面(18)相邻内边所对应的圆心角α可设置为20°到40°之间任一角度，一般30°为最佳。

图5为蚀刻液喷射装置适用于内部蚀刻或凹表面的弧形喷淋面切面示意图。

蚀刻液喷射装置(1)处于蚀刻基板(2)的内部，蚀刻液从多个渐扩矩形喷嘴孔(19)喷出，向左上方和右上方采用垂直喷射方式喷射到蚀刻基板(2)上进行喷淋蚀刻，蚀刻液喷射装置(1)弧形喷淋面(18)的弧形所对应的圆心角β为可设置为55°到65°之间任一角度，一般60°为最佳；两块弧形喷淋面(18)相邻内边所对应的圆心角α一般设置为10°。

本发明的喷淋蚀刻系统应用在制备印刷电路板换热器或圆筒形微通道换热器中。

本发明所描述的蚀刻系统工作过程主要如下：蚀刻液从蚀刻液收集箱中经过过滤网过滤后被离心泵抽取，经过流量计和压力表测量蚀刻液的流量和压力。然后经过分液器将蚀刻液均匀的分配到蚀刻液喷射装置喷嘴垂直喷射到蚀刻基板上进行蚀刻，然后再从蚀刻基板流下，从蚀刻基板上流下的蚀刻液与喷嘴喷出的蚀刻液不会接触，蚀刻液再流进蚀刻液收集箱中。蚀刻液收集箱中有ORP氧化还原剂监控蚀刻液的氧化还原能力，还有加热器负责加热蚀刻液将其稳定到一个设定的温度下。所有的参数都受到自动控制中心的监测与控制从而使得整个蚀刻过程稳定在一个既定的条件下。

概括来说，本发明提出的喷淋蚀刻系统提高了基板蚀刻的质量和效率，并增大蚀刻均匀性，有利于大规模蚀刻。通过改变渐扩矩形喷嘴孔安装在蚀刻液喷射装置不同的两面适用于不同的复杂结构的蚀刻基板的蚀刻，不管是管状蚀刻基板内部还是外部或者是平板都可以很均匀的进行蚀刻。系统中采用控制流速和左右下方喷射蚀刻液等方式，达到了蚀刻液在到达蚀刻基板处速度接近零的目的从而使得蚀刻条件更为稳定。通过将喷嘴口设置为渐扩矩形的方式使得蚀刻液在蚀刻基板上的投影更加均匀从而蚀刻表面的蚀刻效果也更加均匀。系统通过加入由加热器、压力表、流量计及自动控制中心等设备，实现了基板在不同压力、流量、温度、与喷淋装置位置等较大范围工况下进行可控性喷淋蚀刻，有利于控制喷淋蚀刻维持在一个稳定的既定条件，来实现基板表面形貌的高效可控加工。

应理解，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，还应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域的技术人员可以对本发明做出各种改动或修改，然而，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统包括蚀刻液喷射装置(1)、转动导杆(3)、蚀刻箱(4)、电机(5)、蚀刻液收集箱(6)、氧化还原计(8)、加热器(9)、离心泵(10)、流量计(11)、压力表(12)、分液器(15)、输送管(16)，自动控制中心(20)等；其特征在于：转动导杆(3)上固定有蚀刻基板(2)，转动导杆(3)由电机(5)带动；蚀刻液喷射装置(1)设在蚀刻箱(4)内，且具有两个弧形喷淋面(18)，弧形喷淋面(18)上有固定喷嘴孔(19)阵列，蚀刻液(7)从蚀刻液喷射装置(1)的两个弧形喷淋面垂直喷淋到蚀刻基板(2)上，喷出的蚀刻液(7)与从蚀刻基板(2)流下的液体不会接触；通过调节流量，控制喷出的蚀刻液(7)在到达蚀刻基板(2)处时，速度接近零，使得反应环境较为稳定；所设计的蚀刻液喷射装置(1)的弧形喷淋面(18)的内侧与外侧都可以加装渐扩矩形的喷嘴孔(19)，在内侧装则用于蚀刻基板(2)外表面的、平板或者凸表面的蚀刻，在外侧安装可用于蚀刻基板(2)内表面的或者凹表面的蚀刻，适用于各种复杂表面的蚀刻且达到较好的蚀刻效果；且渐扩矩形喷嘴孔(19)的喷嘴倾斜角与两块弧形喷淋面(18)相邻内边所对应的圆心角α和弧形喷淋面(18)的弧形所对应的圆心角β具有相关性，可以在保证最佳蚀刻效果的情况下通过其中一个参数确定另外两个参数进行配套使用达到均匀高效的蚀刻目的；通过将压力表(12)、流量计(11)、加热器(9)、氧化还原计(8)的实时参数以及蚀刻液喷射装置(1)的控制连入一个自动控制中心(20)，通过实时的反馈来调整电机功率、离心泵功率、加热器功率、蚀刻液浓度以及蚀刻液喷射装置(1)位置；从而使得整个系统维持在一种满足既定参数的最优的稳定状态下进行蚀刻。

2.根据权利要求1所述的多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统，其特征在于：所述转动导杆(3)的转速可由电机(5)控制，通过转动导杆(3)带动蚀刻基板(2)转动，使蚀刻基板(2)以转动导杆为轴作圆周运动。

3.根据权利要求2所述的多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统，其特征在于：所述氧化还原计(8)为ORP(oxidation-reduction potential)氧化还原计，其设置在蚀刻液收集箱(6)中，可实时监控蚀刻液的氧化还原能力；蚀刻液收集箱(6)下部设有加热器(9)，加热器(9)控制蚀刻液(7)的加热，以控制蚀刻液温度稳定在某一范围内。

4.根据权利要求3所述的多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统，其特征在于：所述离心泵(10)与蚀刻箱(4)之间的输送管(16)上设有流量计(11)、压力表(12)和可调节阀门开度的调节阀(13)，流量计(11)、压力表(12)用以测量流量和压力，调节阀用以控制从蚀刻液喷射装置(1)中喷出蚀刻液量。

5.根据权利要求4所述的多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统，其特征在于：所述输送管(16)末端设置有分液器(15)，用于将管道中的蚀刻液均匀的分离到蚀刻液喷射装置(1)中。

6.根据权利要求5所述的多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统，其特征在于：所述蚀刻箱(4)连接蚀刻液收集箱(6)，蚀刻液收集箱(6)与离心泵(10)之间的输送管(16)上处布置有过滤网(14)，以过滤蚀刻液杂质及蚀刻后的残渣，可以防止喷淋装置受堵；过滤网前设有杂质清理装置(17)，可以定期打开杂质清理装置(17)，清除杂质及残渣。

7.根据权利要求6所述的多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统，其特征在于：所述的蚀刻基板(2)在蚀刻箱(4)内呈正三角形、正方形或圆柱形与喷嘴孔(19)垂直分布，蚀刻基板(2)通过内部与转动导杆(3)固定，其中对于平板蚀刻，转动导杆(3)上可以附有固定的抗腐蚀材料夹具来固定蚀刻基板(2)，对于圆管型蚀刻基板(2)可以采用内螺钉方式固定。

8.根据权利要求7所述的多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统，其特征在于：所述蚀刻液喷射装置(1)的弧形喷淋面(18)上的固定喷嘴孔(19)为矩形阵列排列，喷嘴孔(19)为渐扩矩形，通过调节好蚀刻基板(2)与蚀刻液喷射装置(1)距离，使得喷出的蚀刻液在蚀刻基板上投影正好均匀不重叠，使得蚀刻效果更好。

9.根据权利要求7、8所述的多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统，其特征在于：蚀刻基板(2)内侧与外侧均可以加装喷嘴，适用于各种复杂蚀刻表面；除此之外喷嘴孔(19)的倾斜角、弧形喷淋面(18)的弧形所对应的圆心角β、两块弧形喷淋面(18)相邻内边所对应的圆心角α存在几何计算公式上的相关性；

这个式子成立条件为同一个蚀刻液喷射装置(1)上两个相邻的喷嘴孔(19)喷出的蚀刻液的延长线的交点正好在蚀刻基板(2)的外表面上，通过这个式子可以得到和的最佳关系；

这个式子成立条件为两个蚀刻液喷射装置(1)的最邻近一排喷嘴孔(19)喷出的蚀刻液的延长线的交点正好在蚀刻基板(2)的外表面上，通过这个式子可以得到和的最佳关系。即一旦确定喷嘴孔(19)的倾斜角，就可得知、的最佳取值进而利用自动控制中心(20)进行调整以及选取弧度为的蚀刻液喷射装置(1)；反之若给定一个蚀刻液喷射装置(1)也可以选出最合适倾斜角的喷嘴孔(19)以及通过自动控制中心(20)调控其中进为口边长，为出口边长，假设蚀刻基板为圆筒外表面，外径为R，其中心与蚀刻液喷射装置表面距离为L，每一个蚀刻液喷射装置(1)上有五排喷嘴孔(19)且等距离布置，最外面一排几乎在边缘上；对于平板、凸表面或外表面，选择在蚀刻基板(2)内侧加装渐扩矩形喷嘴孔(19)，蚀刻液喷射装置(1)处于蚀刻基板(2)的斜下方，蚀刻液从左下方和右下方两方向从多个喷嘴孔(19)喷出，采用垂直喷射方式喷射到蚀刻基板(2)上进行喷淋蚀刻；蚀刻液喷射装置(1)弧形喷淋面(18)的弧形所对应的圆心角β为可设置为55°到65°之间任一角度，一般60°为最佳；两块弧形喷淋面(18)相邻内边所对应的圆心角α可设置为20°到40°之间任一角度，一般30°为最佳；对于凹表面或内表面，选择在蚀刻基板(2)外侧加装渐扩矩形喷嘴孔(19)，蚀刻液喷射装置(1)处于蚀刻基板(2)内部或者下方，蚀刻液则从蚀刻液喷射装置(1)中朝着左上方和右上方从喷嘴孔(19)垂直喷射到蚀刻基板(2)上进行喷淋蚀刻；蚀刻液喷射装置(1)弧形喷淋面(18)的弧形所对应的圆心角β为可设置为55°到65°之间任一角度，一般60°为最佳；两块弧形喷淋面(18)相邻内边所对应的圆心角α一般为10°。

10.一种如权利要求9所述的多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统的应用，其特征在于：所述多参数自动调控高效旋转式喷淋蚀刻系统，应用在制备印刷电路板换热器或圆筒形微通道换热器甚至复杂表面结构中。

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