CN117954356A - 一种加压刻蚀设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及硅产品加工装置技术领域，具体涉及一种加压刻蚀设备，包括基台，其具有顶部敞口的刻蚀槽；盖板，用于遮盖所述刻蚀槽；所述盖板内侧设有开口槽，所述盖板设有出液口；出液组件位于开口槽内，所述喷管能够在喷孔喷液时所产生的反冲力作用下绕出液口的轴线进行周向转动；环形的压紧件，用于抵压产品上表面，其设于盖板上并环绕在开口槽的外周，所述压紧件能够相对于盖板轴向活动。方案中，喷管上的喷孔喷射方向是朝向开口槽的周壁的，即喷孔是向侧方喷射刻蚀酸液（以下简称酸液），而不是直接喷向产品表面的，如此便可避免直接向产品表面喷液造成刻蚀不均的问题；喷管可以对酸液进行搅拌，使得酸液混合更为均匀，以提高刻蚀效果。

Description

一种加压刻蚀设备

技术领域

本发明涉及硅产品加工装置技术领域，具体涉及一种加压刻蚀设备。

背景技术

加压刻蚀是指利用机械增压、化学腐蚀等作用，使硅电极产品小孔内壁达到光亮、平整、无加工损伤的一种加工方式；

随着硅电极产品市场的增加，硅电极产品小孔对内壁的要求越来越严苛。硅电极产品小孔内壁需要达到无损（0DoD），化学腐蚀能够去除加工带来的损伤外观，使内壁更加平滑，但由于硅电极小孔均小于1mm（更小的可小于0.4mm），酸液无法顺利穿透硅电极产品小孔，所以需要对酸液进行增压，保证顺利穿过小孔，完成对小孔的化学腐蚀作业。

现有的加压刻蚀设备，刻蚀中酸液是以喷淋的方式喷向产品，此时酸液会直接冲击产品的表面，如此在产品上越靠近酸液直接冲击位置的小孔，酸液通过的流速越快，从而会造成产品刻蚀不均现象，因而还有待改进。

发明内容

为了解决背景技术中提到的至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种加压刻蚀设备。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种加压刻蚀设备，包括：

基台，其具有顶部敞口的刻蚀槽；

盖板，用于遮盖所述刻蚀槽；所述盖板内侧设有开口槽，所述盖板设有出液口；

出液组件，位于开口槽内，包括与出液口转动对接的端头和若干沿端头周向依次布置在端头周侧的喷管，所述喷管均与出液口连通，且所述喷管的侧壁上开设有若干喷孔，其中所述喷孔的喷射方向朝向开口槽的周壁；所述喷管能够在喷孔喷液时所产生的反冲力作用下绕出液口的轴线进行周向转动；

环形的压紧件，用于抵压产品上表面，其设于盖板上并环绕在开口槽的外周，所述压紧件能够相对于盖板轴向活动。

较之现有技术，采用本方案的优点在于：

本方案中，喷管上的喷孔喷射方向是朝向开口槽的周壁的，即喷孔是向侧方喷射刻蚀酸液（以下简称酸液），而不是直接喷向产品表面的，如此便可避免直接向产品表面喷液造成刻蚀不均的问题；

此外，本方案中，在喷孔喷射酸液进行刻蚀的同时，喷孔喷液会产生反冲力，进而带动喷管进行周向转动，如此所有的喷管便可在开口槽的空间内进行转动，如此喷管便相当于是搅拌杆，可以对产品上方且位于开口槽得的酸液进行搅拌，使得酸液混合更为均匀，以提高刻蚀效果。

作为优选，所述盖板能够相对于基台翻转以实现盖合或开启，其中所述基台上固定有第一轴，盖板上固定有第二轴；所述第一轴和第二轴同轴设置，且二者端部相转动对接；所述第二轴中具有与出液口连通的空腔，所述第一轴为中空管状结构，其一端与空腔连通，另一端构成进液端。

作为优选，还包括酸液箱和第一泵，所述刻蚀槽的底部设有回液口，所述第一泵用于将酸液箱内的酸液抽至出液口，经回液口流出的酸液通过回酸管路回流至酸液箱。

作为优选，还包括水箱和第二泵，经回液口流出的水通过回水管路回流至水箱，所述第二泵用于抽取水箱内的水至出液口；其中回酸管路和回水管路上分别设有回酸阀门和回水阀门。

作为优选，所述酸箱具有出酸口，所述水箱具有出水口；所述出酸口设有第一管路，所述出水口设有第二管路；所述第一管路和第二管路汇集于主管路一端，主管路另一端与出液口连通；第一泵设于第一管路，第二泵设于第二管路；其中，第一管路上设有第一阀门，第二管路上设有第二阀门。

作为优选，还包括吹扫管路，所述吹扫管路包括总管路和两连接在总管路一端的分支管路，两分支管路分别连接在第一管路和第二管路上，且分别位于第一阀门和第二阀门的下游；其中，所述总管路上设有第三阀门，两分支管路上均设有单向阀。

作为优选，所述回酸管路一端伸入酸液箱内形成回酸端；所述酸液箱内缓冲槽；所述缓冲槽具有底壁，所述回酸端位于缓冲槽内且朝向缓冲槽的底壁；所述缓冲槽的侧壁上具有回酸口。

作为优选，所述基台上设有若干沿刻蚀槽周向依次分布的侧夹机构，所述侧夹机构包括气缸和设于气缸输出轴端的夹块，所述夹块用于抵压产品的周壁。

作为优选，所述刻蚀槽的顶部设有托载产品的托载面；所述托载面上设有环绕在刻蚀槽外围的下密封圈，和/或所述压紧件的下壁设有上密封圈。

作为优选，所述盖板能够相对于基台翻转以实现盖合或开启；所述盖板和基台之间设有驱动组件，所述驱动组件用于提供动力驱使盖板翻转进行开启或盖合。

本发明的其他优点和效果在具体实施方式和附图部分进行具体阐释。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明基台和盖板处的结构示意图；

图3为图2的爆炸图；

图4为本发明的盖板的背侧结构示意图；

图5为本发明在盖板处于盖合状态下的截面示意图；

图6为本发明中出液组件的结构示意图；

图7为本发明的内部结构示意图；

图8为本发明缓冲槽的截面图；

图9为本发明的管路连接示意图；

图10为本发明驱动组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系的，仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1-10所示，本实施例提供一种加压刻蚀设备，如图1所示，主要包括包括机壳1、基台2、盖板3、出液组件4和压紧件5等，以下对各部分进行具体说明：

如图3和图5所示，基台2固定在机壳1中，基台2具有顶部敞口的刻蚀槽21；其中，所述刻蚀槽21的顶部设有托载产品的托载面211，即使用时，将产品放置在托载面211上，产品的待刻蚀区域（即产品上分布小孔的区域）位于刻蚀槽21范围内。

盖板3用于遮盖所述刻蚀槽21，其能够开启或关闭，例如本实施例中，盖板3是以转动连接方式连接在基台2上，以实现开启或关闭的。

如图2和图5所示，所述盖板3内侧（即朝向刻蚀槽21一侧）设有开口槽31，所述盖板3设有出液口32，刻蚀时，供给的酸液由出液口32通入刻蚀槽21。

如图2所示，压紧件5呈环形，比如圆环形，用于抵压产品上表面，其设于盖板3上并环绕在开口槽31的外周，所述压紧件5能够相对于盖板3轴向活动。

如图2和图3所示，出液组件4位于开口槽31内，包括与出液口32转动对接的端头41和若干沿端头41周向依次布置在端头41周侧的喷管42，例如本实施例中喷管42设置三根，周向阵列分布在端头41的周侧。喷管42能够在开口槽31内转动。

如图5所示，端头41基本呈一端封闭一端敞口的管状结构，其敞口端插入出液口32中与出液口32相连通，且敞口端与出液口32之间相转动连接。即端头41能够在出液口32中绕出液口32的轴线周向转动。

喷管42一端封闭一端敞口，喷管42的敞口端固定在端头41上并与端头41内部连通，进而实现喷管42与出液口32的连通；所述喷管42的侧壁上开设有若干喷孔421，其中所述喷孔421的喷射方向朝向开口槽31的周壁。

其中各喷管42的喷射方向一致，以使所述喷管42能够在喷孔421喷液时所产生的反冲力作用下绕出液口32的轴线进行周向转动。这里的喷射方向一致也可理解为各喷管42中，喷头所形成的反冲力驱动喷管的转动方向一致的，如图6所示，各喷管上的喷头均是驱动喷管顺时针转动的。

工作时，如图5所示，产品放置在托载面211上，盖板3盖合后，驱动压紧件5向下移动，使压紧件5抵压产品的上表面，此时产品便被夹紧在托载面211和压紧件5之间；而刻蚀区域位于压紧件5内圈范围内。

如此，开口槽31便倒扣在产品的上方；酸液孔出液口32进入端头41、进而由端头41进入各喷管42，再由各喷管42上的喷孔421向侧方喷出进入开口槽31（即刻蚀空间）内；随着酸液的不断通入，开口槽31内的压力在不断增大，进而酸液在压力下会从产品上的小孔中通过，实现对小孔的刻蚀。

而且在喷孔421喷射酸液的同时，会产生反冲力，在该反冲力的作用下会驱动喷管42进行转动，如此相当于喷孔421在喷射酸液的同时，喷管42在开口槽31内进行周向转动，从而喷管42便类似于一个搅拌杆不断搅拌充斥在开口槽31内的酸液，使得酸液混合更为均匀，如此便有利于提高刻蚀效果。

而且，本方案中，刻蚀时，喷孔421并非直接朝向产品表面进行喷射酸液的，如此便可避免直接向产品表面喷液造成刻蚀不均的问题。

对于压紧件5的压紧，可以采用气压驱动的方式来驱动压紧件5进行轴向移动，例如，在盖板3上设置气缸（图中未示出），气缸的输出端与压紧件5的顶壁固定，通过气缸伸缩动作带动压紧件5沿盖板3的轴向进行活动实现对产品的压紧或松开。

当然，在其他可选的实施方式中，还可以是盖板3和压紧件5整体构成一个环形的气缸结构，此时盖板3相当于气缸的缸筒，而压紧件5相当于是气缸的活塞杆。

此外，如图5所示，为了提高压紧件5在压紧产品时与产品之间的密封性，本实施例中，压紧件5的下壁设有上密封圈51，上密封圈51与压紧件5同轴设置。

同理，为了提高产品与托载面211之间的密封性，所述托载面211上设有环绕在刻蚀槽21外围的下密封圈52。

另外，为了可以在侧方对产品进行装夹，避免产品侧向偏移，本实施例中，所述基台2上设有若干沿刻蚀槽21周向依次分布的侧夹机构，所述侧夹机构包括固定在基台2上的气缸91和设于气缸输出轴端的夹块92，气缸91伸缩动作带动夹块92沿刻蚀槽21径向活动，实现对产品的侧向抱夹或松开；所述夹块92用于抵压产品的周壁，装夹时，产品被抱夹在各夹块之间。

本实施例中，如图7所示，在机壳1的底部形成有酸液箱10和水箱11，酸液箱10用于存放刻蚀用的酸液，水箱11则用于存放清洗用水。其中酸液箱10和水箱11之间相互隔离，二者不相通。

另外，如图1所示，在机壳1的顶部设有除雾口13，除雾口13处可连接抽雾装置，例如风机等，以抽取收集酸液箱10产生的酸雾。

结合图2和图9所示，其中酸液箱10连接有抽取酸液箱10内酸液的第一泵611，由第一泵611将酸液抽取至出液口32；相应的，水箱11连接有抽取水箱11内的水的第二泵621，由第二泵621抽取水至出液口32。

为了排出刻蚀槽21内的酸液或水，本实施例中，刻蚀槽21的底部设有回液口22：具体的：

如图7所示，酸液箱10的底部设有出酸口101，水箱11的底部设有出水口111。

如图2和图9所示，出酸口101上连接有第一管路61，出水口111上连接有第二管路62；第一管路61和第二管路62端部汇集在一根主管路63的一端，该主管路63的另一端与出液口32相连通。

其中第一泵611设于第一管路61上，第二泵621设于第二管路62上，第一管路61上设有第一阀门612，第二管路62上设有第二阀门622，第一阀门612位于第一泵611的下游，第二阀门622位于第二泵621的下游，这里泵的下游也可理解为泵的输出侧。

刻蚀槽21的底部的回液口22，回液口22连接有两分支管路67，分别为回酸管路64和回水管路65，回酸管路64用于将回液口22排出的酸液回流至酸液箱10内，回水管路65用于将回液口22排出的水回流至水箱11内。

为了控制回酸管路64和回水管路65的通断，在回酸管路64和回水管路65上分别设置有回酸阀门641和回水阀门651；当需要回酸时，关闭回水阀门651并开启回酸阀门641，反之需要回水时，关闭回酸阀门641并开启回水阀门651。

具体的，所述回酸管路64远离回液口22的一端伸入酸液箱10内形成回酸端；同理，回水管路65远离回液口22的一端伸入水箱11内形成回水端。

回酸端向下流出酸液，回水端向下流出水；若回酸端直接朝向回酸端内的酸液回流酸液，会对酸液箱10内的酸液形成较大的冲击，从而会使得酸液箱10内产生较大溅射，因而本实施例中，如图7和图8所示，所述酸液箱10内缓冲槽7；缓冲槽7包括底壁72和环绕在底壁上部周侧的侧壁71，底壁72和侧壁71之间合围形成缓冲槽7；所述回酸端位于缓冲槽7内且朝向缓冲槽的底壁72；所述缓冲槽的侧壁71上具有回酸口73，回酸端输出的酸液进入缓冲槽7后由侧壁71上的回酸口73回落到酸液箱10内；如此缓冲槽7可以对回酸端起到缓冲作用，避免回酸端排出的酸液直接冲击酸液箱10内的酸液形成较大的溅射。

可以理解的是，同样可以采用上述的缓冲方式在水箱11和回水管路65之间设置上述相同的缓冲槽，以减小水箱11内的水的溅射。

为了排出酸液箱10内的酸液或者水箱11内的水，本实施例中，如图2和图9所示，所述出酸口101还连接有排酸管路68，所述排酸管路68上设有第四阀门681；所述出水口111上连接有排水管路69，所述排水管路69上设有第五阀门691。

此外，本实施例还包括吹扫管路，如图2和图9所示，所述吹扫管路包括总管路66和两连接在总管路66一端的分支管路67，两分支管路67的第一端分别连接在第一管路61和第二管路62上；且设于第一管路61上的分支管路67的第一端位于第一阀门612的下游；设于第二管路62上的分支管路67的第一端位于第二阀门622的下游。两分支管路67上均设有单向阀671，单向阀671单向限制第一管路61的酸液、第二管路62的水进入总管路66。

两分支管路67的第二端均连接在总管路66上，其中总管路66连接在氮气储罐等氮气供应装置上，其中总管路66上设有控制总管路66通断的第三阀门661。

本实施例中，吹扫管路主要用于在酸液刻蚀结束和/或水冲洗结束后对管路系统进行吹扫，以减少各管路、刻蚀槽21中的酸液或水的残留。

由于盖板3是翻转的方式进行盖合或开启的，如此盖板3在关闭或开启时都需要翻转动作，而出液口32是设置在盖板3上的，依次管路在于出液口32连接时，需要依赖保证管路能够与出液口32连通，保证酸液、水等能够正常通入出液口32，二来需要管路的存在不能干涉盖板3的正常翻转启/闭。因而本实施例提供一种具体的盖板3和基台2的转动连接结构：

如图2和图3所示，其中所述基台2上固定有第一轴33，盖板3上固定有第二轴34；所述第一轴33和第二轴34同轴设置，且二者端部相转动对接，例如第一轴33和第二轴34的相对端之间通过轴承转动连接，可以理解的是，第一轴33和第二轴34的对接端在保证转动的前提下做密封处理。

所述第二轴34中具有与出液口32连通的空腔，具体的，空腔通过连接管35与出液口32相连通，连接管35固定在盖板3上；所述第一轴33为中空管状结构，其一端与空腔连通，另一端构成进液端33a，进液端33a与总管路66连通；如此第一管路61输出的酸液或第二管路62输出的水，依次通过总管路66、第一轴33的进液端33a、第一轴33的内部、第二轴34的空腔、连接管35，最终由连接管35输入出液口32，由连通出液口32的喷管42上的喷孔421喷出。

本实施例中，第一阀门612、第二阀门622、第三阀门661、第四阀门681、第五阀门691、回酸阀门641和回水阀门651，均优选为电磁阀。

为了自动驱动盖板3启闭，本实施例中，所述盖板3和基台2之间设有驱动组件，所述驱动组件用于提供动力驱使盖板3翻转进行开启或盖合。

具体的，如图10所示，驱动组件包括第一气缸81，第一气缸81一端与基台2铰接，另一端与盖板3铰接，通过第一气缸81伸缩动作驱动盖板3翻转实现启闭。

另外，为了提高驱动效果，本实施例中，驱动组件还包括第二气缸82，第二气缸82支撑在第一气缸81的下部，其一端与第一气缸81铰接，另一端与基台2相铰接。

此外，在基台2上表面设有第一槽23，第一气缸81和第二气缸82设于第一槽23中，盖板3的内侧壁上设有第二槽36，盖板3在盖合状态下，第一气缸81和第二气缸82被收拢在第一槽23和第二槽36中，以使盖板3和基台2相贴合。

本设备的使用方法主要包括如下步骤：

首先，将产品安放到托载面211上，并利用侧夹机构对产品进行装夹，以限制产品侧向偏移；

然后，关闭盖板3，并驱动压紧件5下压，以将产品压紧在压紧件5和托载面211之间；如图5所示，此时产品的上侧形成一个上空间（即开口槽31所构成的空间），喷管42位于该上空间内，产品的下侧形成一个下空间（刻蚀槽21所构成的空间）。

接着开始酸液刻蚀，所有阀门中，仅开启第一阀门612和回酸阀门641，并打开第一泵611，如此第一泵611将酸液箱10内的酸液依次通过第一管路61、主管路63输送至盖板3上的出液口32，再由出液口32输入喷管42，由喷管42的喷孔421向侧方喷出酸液进入上空间，使上空间充斥着酸液，随着酸液的不断进入上空间，上空间内的压力增大，进而将上空间内的酸液往下压，使酸液经产品上的小孔向下穿过产品实现刻蚀，酸液通过产品后向下落入下空间，最终由回酸管路64再次回流到酸液箱10内。

在喷管42喷出酸液的过程中，喷管42受到反冲力会发生旋转，从而在上空间内搅拌上空间内的酸液，以使上空间内的酸液混合更为均匀。

完成刻蚀后，关闭第一泵611和第一阀门612，然后开始进行第一次吹扫，以将管道、刻蚀槽21、产品的小孔内的残留酸液吹回酸槽，具体的：

开启第三阀门661，氮气经总管路66分别进入两分支管路67，两分支管路67分别将氮气鼓入第一管路61和第二管路62（具体是二者在第一阀门和第二阀门之间的管路段），然后汇集至主管路63，并由出液口32进入喷管42，再由喷管42上喷孔421喷出，最终喷孔421喷出的氮气穿过产品上的小孔向下喷出，最终经由回酸管路64回向酸液箱10；如此整个氮气流动过程中，便可将在刻蚀时残留在各管路（比如第一阀门612和第二阀门622之间的管路、总管路66等）内的酸液吹回酸液箱10中。

第一次吹扫结束后，关闭第三阀门661、回酸阀门641；接着，开始进行纯水清洗，具体的：

开启第二阀门622、回水阀门651，并开启第二泵621，如此第二泵621抽取水箱11内的水依次经第二管路62、主管路63、出液口32、喷管42、喷孔421进入上空间，然后穿过产品上的小孔进入下空间，最终由回水管路65再次回流进水箱11中，实现清洗。

清洗结束后，关闭第二泵621、第二阀门622；接着，开始第二次进行氮气吹扫，吹扫步骤基本同第一次吹扫，区别在于，最终吹扫的氮气由回水管路65回流至水箱11。

第二次吹扫主要是为了吹扫掉残留在管路、刻蚀槽21等清洗时所残留的水。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (10)

1.一种加压刻蚀设备，其特征在于，包括：

基台，其具有顶部敞口的刻蚀槽；

盖板，用于遮盖所述刻蚀槽；所述盖板内侧设有开口槽，所述盖板设有出液口；

出液组件，位于开口槽内，包括与出液口转动对接的端头和若干沿端头周向依次布置在端头周侧的喷管，所述喷管均与出液口连通，且所述喷管的侧壁上开设有若干喷孔，其中所述喷孔的喷射方向朝向开口槽的周壁；所述喷管能够在喷孔喷液时所产生的反冲力作用下绕出液口的轴线进行周向转动；

环形的压紧件，用于抵压产品上表面，其设于盖板上并环绕在开口槽的外周，所述压紧件能够相对于盖板轴向活动。

2.根据权利要求1所述的一种加压刻蚀设备，其特征在于，所述盖板能够相对于基台翻转以实现盖合或开启，其中所述基台上固定有第一轴，盖板上固定有第二轴；所述第一轴和第二轴同轴设置，且二者端部相转动对接；所述第二轴中具有与出液口连通的空腔，所述第一轴为中空管状结构，其一端与空腔连通，另一端构成进液端。

3.根据权利要求1所述的一种加压刻蚀设备，其特征在于，还包括酸液箱和第一泵，所述刻蚀槽的底部设有回液口，所述第一泵用于将酸液箱内的酸液抽至出液口，经回液口流出的酸液通过回酸管路回流至酸液箱。

4.根据权利要求3所述的一种加压刻蚀设备，其特征在于，还包括水箱和第二泵，经回液口流出的水通过回水管路回流至水箱，所述第二泵用于抽取水箱内的水至出液口；其中回酸管路和回水管路上分别设有回酸阀门和回水阀门。

5.根据权利要求4所述的一种加压刻蚀设备，其特征在于，所述酸箱具有出酸口，所述水箱具有出水口；所述出酸口设有第一管路，所述出水口设有第二管路；所述第一管路和第二管路汇集于主管路一端，主管路另一端与出液口连通；第一泵设于第一管路，第二泵设于第二管路；其中，第一管路上设有第一阀门，第二管路上设有第二阀门。

6.根据权利要求5所述的一种加压刻蚀设备，其特征在于，还包括吹扫管路，所述吹扫管路包括总管路和两连接在总管路一端的分支管路，两分支管路分别连接在第一管路和第二管路上，且分别位于第一阀门和第二阀门的下游；其中，所述总管路上设有第三阀门，两分支管路上均设有单向阀。

7.根据权利要求3或4所述的一种加压刻蚀设备，其特征在于，所述回酸管路一端伸入酸液箱内形成回酸端；所述酸液箱内缓冲槽；所述缓冲槽具有底壁，所述回酸端位于缓冲槽内且朝向缓冲槽的底壁；所述缓冲槽的侧壁上具有回酸口。

8.根据权利要求1所述的一种加压刻蚀设备，其特征在于，所述基台上设有若干沿刻蚀槽周向依次分布的侧夹机构，所述侧夹机构包括气缸和设于气缸输出轴端的夹块，所述夹块用于抵压产品的周壁。

9.根据权利要求1所述的一种加压刻蚀设备，其特征在于，所述刻蚀槽的顶部设有托载产品的托载面；所述托载面上设有环绕在刻蚀槽外围的下密封圈，和/或所述压紧件的下壁设有上密封圈。

10.根据权利要求1所述的一种加压刻蚀设备，其特征在于，所述盖板能够相对于基台翻转以实现盖合或开启；所述盖板和基台之间设有驱动组件，所述驱动组件用于提供动力驱使盖板翻转进行开启或盖合。