CN117510089A - 一种用于玻璃表面处理的离子束刻蚀设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于离子刻蚀设备技术领域，公开了一种用于玻璃表面处理的离子束刻蚀设备，包括一工作腔室，工作腔室连接有用于使其保持真空状态的真空系统，且工作腔室内设有离子源，离子源连接有用于为离子源提供至少一种刻蚀气体的充气系统，以通过离子源对刻蚀气体电离而形成刻蚀用的离子束；所述工作腔室内还设有多轴向移动机构，多轴向移动机构具有驱动端且通过驱动端连接有对应于所述离子源的固定板，固定板用于安装待刻蚀的目标玻璃。本发明能够便于在真空系统提供的真空条件下通过离子源进行目标玻璃的刻蚀作业，并且目标玻璃通过多轴向移动机构能够对大尺寸玻璃的实现均匀刻蚀，适用范围更大，刻蚀效果更好。
Description
技术领域
本发明属于离子刻蚀设备技术领域，具体涉及一种用于玻璃表面处理的离子束刻蚀设备。
背景技术
玻璃的刻蚀目前常见的刻蚀方法有四种，分别是化学蚀刻方法、机械蚀刻方法、激光刻蚀方法和离子束刻蚀，其中，化学蚀刻方法刻蚀针对玻璃的表面处理，是一种常见的玻璃刻蚀方法，其原理是利用酸碱反应腐蚀玻璃表面，形成白色的刻痕；机械蚀刻是利用高速旋转的钻头经过磨削腐蚀玻璃表面，形成刻痕，相比于化学蚀刻，机械蚀刻需要更为精密的仪器，常用的有数控车床和刻蚀机；激光刻蚀是一种非接触式的刻蚀方法，利用激光束在玻璃表面打出精细的刻痕，相比于其它两种方法，激光刻蚀具有更高的精度和更强的适应性，但也需要更高的成本和设备；以上刻蚀方法都是比较粗糙相对精度不高的刻蚀方法，现有刻蚀设备都是针对小尺寸玻璃的刻蚀。
相对精密一些的刻蚀方法就是离子束刻蚀，离子束刻蚀目前现有的离子刻蚀设备只能刻蚀小尺寸的玻璃。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于玻璃表面处理的离子束刻蚀设备，以解决现有离子刻蚀设备只能用于小尺寸玻璃表面处理的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于玻璃表面处理的离子束刻蚀设备，包括一工作腔室，工作腔室连接有用于使其保持真空状态的真空系统，且工作腔室内设有离子源，离子源连接有用于为离子源提供至少一种刻蚀气体的充气系统，以通过离子源对刻蚀气体电离而形成刻蚀用的离子束；
所述工作腔室内还设有多轴向移动机构，多轴向移动机构具有驱动端且通过驱动端连接有对应于所述离子源的固定板，固定板用于安装待刻蚀的目标玻璃。
在可能的实现方式中，所述工作腔室形成于一壳体内，壳体设有可拆卸的腔室门，且所述离子源安装于腔室门。
在可能的实现方式中，所述充气系统用于提供两种刻蚀气体，两种刻蚀气体分别为氩气和四氟甲烷气体；
所述充气系统至少包括用于输送氩气的第一管路和用于输送四氟甲烷气体的第二管路，第一管路和第二管路均与所述离子源连通。
在可能的实现方式中，所述多轴向移动机构包括沿X轴方向铺设于所述工作腔室内的第一导轨，第一导轨滑动连接有第一滑座，第一滑座上滑动连接有能够沿Y方向轴移动的第二滑座，第二滑座上滑动连接有能够沿X轴方向移动的第三滑座，第三滑座上设有立架，立架滑动连接能够沿Z轴移动的所述固定板；
其中，所述第一滑座与第二滑座之间设有用于驱使第二滑座沿Y轴移动的第一驱动组件，所述第二滑座与第三滑座之间设有用于驱使第三滑座沿X轴方向移动的微调驱动组件，所述固定板与所述立架之间设有驱使固定板沿Z轴移动的第二驱动组件。
在可能的实现方式中，所述第一驱动组件包括转动安装于所述第一滑座的第一丝杆，第一丝杆套设有与所述第二滑座连接的第一螺纹传动套，且第一螺纹传动套与第一丝杆螺纹配合；所述第一丝杆的一端连接有手轮。
在可能的实现方式中，所述第二驱动组件包括转动安装于所述立架的第二丝杆，第二丝杆螺纹套接有与所述固定板连接的第二螺纹传动套，且第二丝杆的底端连接有第一伞型齿轮，第一伞型齿轮啮合有与第二伞型齿轮，第二伞型齿轮同轴连接有第二传动杆，第二传动杆与一第二驱动电机的输出轴连接。
在可能的实现方式中，所述微调驱动组件包括转动安装于所述第二滑座的第三丝杆，第三丝杆螺纹套接有与所述第三滑座连接的第三螺纹传动套，且第三丝杆的一端通过连接有第三伞型齿轮，第三伞型齿轮啮合有第四伞型齿轮，第四伞型齿轮连接有第三传动杆，第三传动杆与一第三驱动电机连接。
在可能的实现方式中，所述第一导轨与所述第一滑座之间还设有用于使第一滑座沿X方向移动的第四驱动组件。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的用于玻璃表面处理的离子束刻蚀设备，其工作腔室能够便于在真空系统提供的真空条件下通过离子源进行目标玻璃的刻蚀作业，在刻蚀时充气系统能够为离子源提供用以反应的刻蚀气体而形成刻蚀用的离子束，并且目标玻璃通过多轴向移动机构安装在工作腔室内且能够多轴向的移动，从而能够进行不同轴向的往复运动而消除离子源照射范围有限的问题，进而能够对大尺寸玻璃的实现均匀刻蚀，适用范围更大，刻蚀效果更好。
而且，通过将离子源安装在设备的壳体的腔室门上，能够大大便于离子源的维修和养护，也便于拆装，并且通过充气系统能够通过提供两种刻蚀气体可更便于进行刻蚀，离子束能量更强。
同时，多轴向移动机构的第一滑座通过第一导轨能够在工作腔室的长度方向进行较大位移的移动，可进行X轴向的刻蚀位置的初步调整，并且第二滑座由于滑动安装在第一滑座上，且通过第一驱动组件能够使其进行Y轴方向的位置调整，使玻璃靠近或远离离子源，同时安装有立架的第三滑座通过微调驱动组件与第二滑座连接，能够对刻蚀位置在X轴方向进行微调，在调节后还通过第二驱动组件能够对安装于固定板的玻璃在Z轴方向进行微调，使其准确或位于刻蚀的初始位置，以此通过这样的多轴向移动机构能够实现玻璃在多轴方向的移动，使其能够在较大范围内进行往复运动，进而能够更好的实现对大尺寸玻璃的刻蚀。
此外，通过丝杆传动进行多轴的传动，能够使得移动更为准确、可控，操控更为准确。
附图说明
图1为本申请实施例的结构示意图；
图2为本申请实施例的立体结构示意图，该示意图隐藏了腔室门、充气系统等部件；
图3为本申请实施例的多轴向移动机构在第一视角下的立体结构示意图；
图4为本申请实施例的多轴向移动机构在第二视角下的立体结构示意图；
图5为本申请实施例的多轴向移动机构的侧视图，该图也示出了多个部位的剖面结构；
图6为本申请实施例的多轴向移动机构的第一滑座上的部分的俯视图；
图7为本申请实施例的离子源与充气系统的连接示意图。
图中：1-壳体；11-工作腔室；12-腔室门；2-真空系统；3-充气系统；31-第一管路；32-第二管路；4-离子源；5-多轴向移动机构；51-第一导轨；52-第四驱动组件；53-第一滑座；54-第一驱动组件；541-手轮；542-第一丝杆；543-第一螺纹传动套；55-第二滑座；56-微调驱动组件；561-第三驱动电机；562-第三传动杆；563-第四伞型齿轮；564-第三伞型齿轮；565-第三丝杆；57-第三滑座；58-立架；59-第二驱动组件；591-第二驱动电机；592-第二传动杆；593-第二伞型齿轮；594-第一伞型齿轮；595-第二丝杆；596-第二螺纹传动套；510-固定板；6-目标玻璃。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。
请参照图1-7所示，本申请的实施例提供了一种用于玻璃表面处理的离子束刻蚀设备，包括一工作腔室11，工作腔室11连接有用于使其保持真空状态的真空系统2，且工作腔室11内设有离子源4，离子源4连接有用于为离子源4提供至少一种刻蚀气体的充气系统3，以通过离子源4对刻蚀气体电离而形成刻蚀用的离子束；所述工作腔室11内还设有多轴向移动机构5，多轴向移动机构5具有驱动端且通过驱动端连接有对应于所述离子源4的固定板510，固定板510用于安装待刻蚀的目标玻璃6。
工作腔室11能够便于在真空系统2提供的真空条件下通过离子源4进行目标玻璃6的刻蚀作业，在刻蚀时充气系统3能够为离子源4提供用以反应的刻蚀气体而形成刻蚀用的离子束，并且目标玻璃通过多轴向移动机构安装在工作腔室11内且能够多轴向的移动，从而能够进行不同轴向的往复运动而消除离子源4照射范围有限的问题，进而能够对大尺寸玻璃的实现均匀刻蚀，适用范围更大，刻蚀效果更好。具体的，离子源4优选为条形离子源4。
在一实施方式中，所述工作腔室11形成于一壳体1内，壳体1设有可拆卸的腔室门12，且所述离子源4安装于腔室门12。
通过将离子源4安装在设备的壳体1的腔室门12上，能够大大便于离子源4的维修和养护，也便于拆装。
进一步的，所述充气系统3用于提供两种刻蚀气体，两种刻蚀气体分别为氩气和四氟甲烷气体；所述充气系统3至少包括用于输送氩气的第一管路31和用于输送四氟甲烷气体的第二管路32，第一管路31和第二管路32均与所述离子源4连通。
这样一来，通过充气系统3能够通过提供两种刻蚀气体可更便于进行刻蚀，离子束能量更强。在具体的实施过程中，第一管路31和第二管路32的附件管路部件，如阀门、泵等部件可灵活配置，并不做限制。
在关于多轴向移动机构的一种优选实施方式中，所述多轴向移动机构包括沿X轴方向铺设于所述工作腔室11内的第一导轨51，第一导轨51滑动连接有第一滑座53，第一滑座53上滑动连接有能够沿Y方向轴移动的第二滑座55，第二滑座55上滑动连接有能够沿X轴方向移动的第三滑座57，第三滑座57上设有立架58，立架58滑动连接能够沿Z轴移动的所述固定板510；其中，所述第一滑座53与第二滑座55之间设有用于驱使第二滑座55沿Y轴移动的第一驱动组件54，所述第二滑座55与第三滑座57之间设有用于驱使第三滑座57沿X轴方向移动的微调驱动组件56，所述固定板510与所述立架58之间设有驱使固定板510沿Z轴移动的第二驱动组件59。
多轴向移动机构的第一滑座53通过第一导轨51能够在工作腔室11的长度方向进行较大位移的移动，可进行X轴向的刻蚀位置的初步调整，并且第二滑座55由于滑动安装在第一滑座53上，且通过第一驱动组件54能够使其进行Y轴方向的位置调整，使玻璃靠近或远离离子源4，同时安装有立架58的第三滑座57通过微调驱动组件56与第二滑座55连接，能够对刻蚀位置在X轴方向进行微调，在调节后还通过第二驱动组件59能够对安装于固定板510的玻璃在Z轴方向进行微调，使其准确或位于刻蚀的初始位置，以此通过这样的多轴向移动机构能够实现玻璃在多轴方向的移动，使其能够在较大范围内进行往复运动，进而能够更好的实现对大尺寸玻璃的刻蚀。
在第一驱动组件54的一种可实施方式中，所述第一驱动组件54可包括转动安装于所述第一滑座53的第一丝杆542，第一丝杆542套设有与所述第二滑座55连接的第一螺纹传动套543，且第一螺纹传动套543与第一丝杆542螺纹配合；所述第一丝杆542的一端连接有手轮541。通过手轮541能够便于根据实际需求灵活的通过人工进行调节，在手轮541转动时，第一丝杆542能够转动且通过与第一螺纹传动套543的螺纹配合关系，与第一螺纹传动套543连接的第二滑座55能够移动，进而使得第二滑座55上的整体一并移动，从而能够在Y轴方向调整到所需的位置。
在第二驱动组件59的一种可实施方式中，所述第二驱动组件59包括转动安装于所述立架58的第二丝杆595，第二丝杆595螺纹套接有与所述固定板510连接的第二螺纹传动套596，且第二丝杆595的底端连接有第一伞型齿轮594，第一伞型齿轮594啮合有与第二伞型齿轮593，第二伞型齿轮593同轴连接有第二传动杆592，第二传动杆592与一第二驱动电机591的输出轴连接。通过第二驱动电机591能够使得第二传动杆592转动，第二传动杆592能够使得第二伞型齿轮593转动且通过第二伞型齿轮593能够使得啮合的第一伞型传动齿轮转动，进而使与之连接的第二丝杆595转动，在第二丝杆595转动时，能够通过第二螺纹传动套596使固定板510能够在Z轴方向上下移动，从而能够在Z轴方向进行微调，使得位置调节更为精确和方便。
在关于微调驱动组件56的一种可实施方式中，所述微调驱动组件56包括转动安装于所述第二滑座55的第三丝杆565，第三丝杆565螺纹套接有与所述第三滑座57连接的第三螺纹传动套，且第三丝杆565的一端通过连接有第三伞型齿轮564，第三伞型齿轮564啮合有第四伞型齿轮563，第四伞型齿轮563连接有第三传动杆562，第三传动杆562与一第三驱动电机561连接。通过在第三驱动电机561的驱动下能够使得第三传动杆562、第四伞型齿轮563、第三伞型齿轮564、第三丝杆565和第三螺纹传动套依次传动，进而能够使得第二滑座55能够在X轴方向移动。
具体的，所述第一导轨51与所述第一滑座53之间还设有用于使第一滑座53沿X方向移动的第四驱动组件52。第四驱动组件52也可以是丝杆和螺纹传动套这样的传动结构。
本申请实施例的一种用于玻璃表面处理的离子束刻蚀设备，具有以下有益效果：
工作腔室11能够便于在真空系统2提供的真空条件下通过离子源4进行目标玻璃6的刻蚀作业，在刻蚀时充气系统3能够为离子源4提供用以反应的刻蚀气体而形成刻蚀用的离子束，并且目标玻璃通过多轴向移动机构安装在工作腔室11内且能够多轴向的移动，从而能够进行不同轴向的往复运动而消除离子源4照射范围有限的问题，进而能够对大尺寸玻璃的实现均匀刻蚀，适用范围更大，刻蚀效果更好。
而且，通过将离子源4安装在设备的壳体1的腔室门12上，能够大大便于离子源4的维修和养护，也便于拆装，并且通过充气系统3能够通过提供两种刻蚀气体可更便于进行刻蚀，离子束能量更强。
同时，多轴向移动机构的第一滑座53通过第一导轨51能够在工作腔室11的长度方向进行较大位移的移动，可进行X轴向的刻蚀位置的初步调整，并且第二滑座55由于滑动安装在第一滑座53上，且通过第一驱动组件54能够使其进行Y轴方向的位置调整，使玻璃靠近或远离离子源4，同时安装有立架58的第三滑座57通过微调驱动组件56与第二滑座55连接，能够对刻蚀位置在X轴方向进行微调，在调节后还通过第二驱动组件59能够对安装于固定板510的玻璃在Z轴方向进行微调，使其准确或位于刻蚀的初始位置，以此通过这样的多轴向移动机构能够实现玻璃在多轴方向的移动，使其能够在较大范围内进行往复运动，进而能够更好的实现对大尺寸玻璃的刻蚀。
此外，通过丝杆传动进行多轴的传动，能够使得移动更为准确、可控，操控更为准确。
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的保护范围。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 (8)
1.一种用于玻璃表面处理的离子束刻蚀设备，其特征在于：包括一工作腔室（11），工作腔室（11）连接有用于使其保持真空状态的真空系统（2），且工作腔室（11）内设有离子源（4），离子源（4）连接有用于为离子源（4）提供至少一种刻蚀气体的充气系统（3），以通过离子源（4）对刻蚀气体电离而形成刻蚀用的离子束；
所述工作腔室（11）内还设有多轴向移动机构（5），多轴向移动机构（5）具有驱动端且通过驱动端连接有对应于所述离子源（4）的固定板（510），固定板（510）用于安装待刻蚀的目标玻璃（6）。
2.根据权利要求1所述的一种用于玻璃表面处理的离子束刻蚀设备，其特征在于：所述工作腔室（11）形成于一壳体（1）内，壳体（1）设有可拆卸的腔室门（12），且所述离子源（4）安装于腔室门（12）。
3.根据权利要求1所述的一种用于玻璃表面处理的离子束刻蚀设备，其特征在于：所述充气系统（3）用于提供两种刻蚀气体，两种刻蚀气体分别为氩气和四氟甲烷气体；
所述充气系统（3）至少包括用于输送氩气的第一管路（31）和用于输送四氟甲烷气体的第二管路（32），第一管路（31）和第二管路（32）均与所述离子源（4）连通。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于玻璃表面处理的离子束刻蚀设备，其特征在于：所述多轴向移动机构包括沿X轴方向铺设于所述工作腔室（11）内的第一导轨（51），第一导轨（51）滑动连接有第一滑座（53），第一滑座（53）上滑动连接有能够沿Y方向轴移动的第二滑座（55），第二滑座（55）上滑动连接有能够沿X轴方向移动的第三滑座（57），第三滑座（57）上设有立架（58），立架（58）滑动连接能够沿Z轴移动的所述固定板（510）；
其中，所述第一滑座（53）与第二滑座（55）之间设有用于驱使第二滑座（55）沿Y轴移动的第一驱动组件（54），所述第二滑座（55）与第三滑座（57）之间设有用于驱使第三滑座（57）沿X轴方向移动的微调驱动组件（56），所述固定板（510）与所述立架（58）之间设有驱使固定板（510）沿Z轴移动的第二驱动组件（59）。
5.根据权利要求4所述的一种用于玻璃表面处理的离子束刻蚀设备，其特征在于：所述第一驱动组件（54）包括转动安装于所述第一滑座（53）的第一丝杆（542），第一丝杆（542）套设有与所述第二滑座（55）连接的第一螺纹传动套（543），且第一螺纹传动套（543）与第一丝杆（542）螺纹配合；所述第一丝杆（542）的一端连接有手轮（541）。
6.根据权利要求5所述的一种用于玻璃表面处理的离子束刻蚀设备，其特征在于：所述第二驱动组件（59）包括转动安装于所述立架（58）的第二丝杆（595），第二丝杆（595）螺纹套接有与所述固定板（510）连接的第二螺纹传动套（596），且第二丝杆（595）的底端连接有第一伞型齿轮（594），第一伞型齿轮（594）啮合有与第二伞型齿轮（593），第二伞型齿轮（593）同轴连接有第二传动杆（592），第二传动杆（592）与一第二驱动电机（591）的输出轴连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于玻璃表面处理的离子束刻蚀设备，其特征在于：所述微调驱动组件（56）包括转动安装于所述第二滑座（55）的第三丝杆（565），第三丝杆（565）螺纹套接有与所述第三滑座（57）连接的第三螺纹传动套，且第三丝杆（565）的一端通过连接有第三伞型齿轮（564），第三伞型齿轮（564）啮合有第四伞型齿轮（563），第四伞型齿轮（563）连接有第三传动杆（562），第三传动杆（562）与一第三驱动电机（561）连接。
8.根据权利要求4所述的一种用于玻璃表面处理的离子束刻蚀设备，其特征在于：所述第一导轨（51）与所述第一滑座（53）之间还设有用于使第一滑座（53）沿X方向移动的第四驱动组件（52）。
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