TWI461378B - 具波浪形表面之玻璃基板的製造方法 - Google Patents

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Description

具波浪形表面之玻璃基板的製造方法
本發明係關於一種玻璃基板之表面的加工方法，特別有關一種具波浪形表面之玻璃基板的製造方法。
傳統要在玻璃基板製作出波浪形表面或曲型表面是以壓鑄方式來進行加工，然而此種方式會增加玻璃基板內部應力的形成，對於後續需進行的加工工序，如切割、削薄、打磨和製作倒角(R角)等工序，容易導致玻璃基板破裂或斷裂的情形，使得產品良率下降，整個製造成本提高。因此，如何提供一種具有波浪形表面之玻璃基板的製造方式，以解決傳統壓鑄法所導致的低良率的問題，實為目前產業界的重要課題。
本發明之一目的在於提供一種具波浪形表面之玻璃基板的製造方法，以解決傳統壓鑄方式所形成曲型玻璃不利於後續加工的問題。
為達成上述目的，本發明提供一種具波浪形表面之玻璃基板的製造方法，包含步驟：(a)提供一玻璃基板；(b)在該玻璃基板之表面上製作一保護層，該保護層包含一待蝕刻區域，其曝露出該玻璃基板之部份表面；(c)進行一第一蝕刻製程，以將該玻璃基板蝕刻形成對應該待蝕刻區域的一凹槽；(d)將該保護層移除；以及(e)將步驟(c)中形成有該凹槽的玻璃基板浸入蝕刻液中，進行一第二蝕刻製程，以將該凹槽之壁面曲度化，形成具波浪形表面之玻璃基板。
本發明另一方面提供一種具波浪形表面之玻璃基板的製造方法，包含步驟：(a)提供一玻璃基板；(b)在該玻璃基板 之表面上製作一保護層，該保護層包含一待蝕刻區域，其曝露出該玻璃基板之部份表面；(c)以一第一蝕刻速率對來自步驟(b)的玻璃基板進行蝕刻，以在該玻璃基板上形成對應該待蝕刻區域的一凹槽，該玻璃基板上形成的該凹槽具有一預定深度和一預定寬度；(d)將該保護層自該玻璃基板移除；以及(e)以一第二蝕刻速率對來自步驟(d)的玻璃基板進行蝕刻，以將該凹槽之壁面曲度化，形成具波浪形表面之玻璃基板，其中步驟(c)中的該第一蝕刻速率大於步驟(e)中的該第二蝕刻速率。
相較於傳統使用壓鑄方式來製作曲型玻璃，本發明使用兩道蝕刻製程形成玻璃基板之波浪形表面的方式，能夠確保玻璃基板內部應力不受破壞，因此對於後續的切削、減薄、形成倒角(R角)等加工工序，仍然能夠維持相當高的產品良率。
在此將詳細介紹本發明各種實施方式，為了清楚明瞭起見，本發明具體實施例的描述中會使用特定用語。然而，本發明並無意圖以選用的特定用語為限，僅為清楚描述而已。本領域的技術人員應明白在不背離本發明之精神及範圍的情況下，本發明可以涵蓋使用在技術上等價的均等物，或以類似方式達到相似目的的其他元件及配置。
本發明的特徵及優點可藉由後附圖式及本發明實施例更具體的描述而清楚呈現，其中相同的或功能類似的且或結構類似的元件以相同的標號表示。除非有特別說明，否則所附圖式是未依等比例繪製。
本發明是有關一種具波浪形表面之玻璃基板的製造方法，其使用了兩道蝕刻製程來形成玻璃基板的波浪形表面。第一道蝕刻製程是在玻璃基板表面蝕刻出凹槽，以粗略地建立波 浪形表面的大致輪廓。第二道蝕刻製程則利用側蝕和浸蝕效應，進一步將玻璃基板之平坦和銳利的部份曲度化，也就是說，將玻璃基板上形成的凹槽進一步蝕刻，使其壁面呈現弧面的形態，如此即形成具波浪形表面的玻璃基板。利用此方式所製成的曲型玻璃，因其內部應力不受破壞，故在後續之玻璃加工的工序上(如切割、削薄和打磨)能夠維持相當高的產品良率。
第1A圖至第1F圖顯示本發明中具波浪形表面之玻璃基板的製造方法的流程示意圖。需注意的是，第1A圖至第1F圖僅顯示在玻璃基板的一側形成波浪形表面。然而，依據本發明，本領域技術人員能夠瞭解也可在玻璃基板的相反兩側形成波浪形表面，其製程與第1A圖至第1F圖所顯示的流程類似，因此省略其相關描述。
請參閱第1A圖，首先提供一玻璃基板10，其材質為二氧化矽(SiO2 )。玻璃基板10也可為具有其他添加材料之玻璃，或者是經化學、熱性或層疊之強化玻璃(tempered glass)，例如離子交換玻璃(ion-exchanged glass)。
請參閱第1B圖，在玻璃基板10的表面上施作一保護層20，保護層20包含待蝕刻區域21，而待蝕刻區域21曝露出玻璃基板10的部份表面。在後續的蝕刻製程中，蝕刻液會依據待蝕刻區域21的分佈對玻璃基板10進行蝕刻。
請參閱第1C圖，接著進行第一蝕刻製程，將玻璃基板10上待蝕刻區域21所曝露出的區域蝕刻形成凹槽12，而玻璃基板10上被保護層20覆蓋的區域因受保護層20保護而不被蝕刻去除。
如前所述，第一蝕刻製程的目的在粗略地建立波浪形表面 的大致輪廓，在實際施作上是利用玻璃基板10上形成的凹槽12作為基本的輪廓。在進行蝕刻製程前，可根據客戶需求預先設定所欲形成之凹槽12的大小，使所欲形成之凹槽12具有一預定寬度W和一預定深度H。在製作保護層20的過程中，預先決定待蝕刻區域21的大小，如此即可使形成的凹槽12具有預定寬度W，而預定的凹槽深度H可藉由調整第一蝕刻製程中的蝕刻速率或蝕刻時間來達成。
請參閱第1D圖，將保護層20從玻璃基板10表面移除。
請參閱第1E圖，接著將玻璃基板10進行洗淨的作業，以去除第一蝕刻製程所殘留的蝕刻液。
請參閱第1F圖，接著進行第二蝕刻製程，將形成有凹槽12的玻璃基板10浸入蝕刻液中，以將玻璃基板10上形成的凹槽12作進一步蝕刻，在側蝕和浸蝕效應下，凹槽12之壁面會被曲度化而呈現弧面的形態，而玻璃基板10之平坦和銳利的部份也會達到曲度表面，如此即形成具波浪形表面的玻璃基板。
在一較佳實施例中，第一蝕刻製程中使用第一蝕刻速率對玻璃基板進行蝕刻，第二蝕刻製程中使用第二蝕刻速率對玻璃基板進行蝕刻，第一蝕刻速率大於第二蝕刻速率，例如第一蝕刻製程使用的蝕刻液濃度較第二蝕刻製程使用的蝕刻液濃度來的高。
由於愈高的蝕刻速率可蝕刻出愈陡峭的圖形，因此適於用在第一蝕刻製程中刻畫出玻璃基板的凹槽，以建立玻璃基板之波浪形表面的基板輪廓。第二蝕刻製程中使用較低的蝕刻速率可將第一蝕刻製程所建立的圖形進一步曲面化，藉由側蝕和浸蝕的作用，第二蝕刻製程可將圖形周邊和銳角部份緩慢地侵蝕 而最終達到曲度表面，也由於第二蝕刻製程使用較低的蝕刻速率，故不會對圖形構形作大幅度的破壞。
舉例來說，當欲在2~3cm厚的玻璃基板製作出約0.8mm厚的波浪形表面，此時較佳地，第一蝕刻製程使用的第一蝕刻速率可為10~20 μm/min，而第二蝕刻製程使用的第二蝕刻速率可為5 μm/min。
相較於傳統使用壓鑄方式來製作曲型玻璃，本發明使用兩道蝕刻製程形成玻璃基板之波浪形表面的方式，能夠確保玻璃基板內部應力不受破壞，因此對於後續的切削、減薄、形成倒角(R角)等加工工序，仍然能夠維持相當高的產品良率。本發明所提出的玻璃基板之波浪形表面的製造方式，能夠應用於各個領域，例如所製出的具波浪形表面的玻璃基板可適用於太陽能板、散光板等。
此外，在第1B圖中，要在玻璃基板10的表面上形成包含有待蝕刻區域21的保護層20，可採行如下幾種方式。
第一種方式：在玻璃基板10上規劃出欲將進行蝕刻的待蝕刻區域21，而後將裁切好的膠膜根據預先設計好的待蝕刻區域21之分佈直接貼附在玻璃基板10表面上，也就是說利用貼附的膠膜來形成包含有待蝕刻區域21的保護層20。
第二種方式：將可溶性材料(或膠態材料)完全塗佈在玻璃基板10的表面上，接著根據預定的待蝕刻區域21之分佈來移除可溶性材料，使得可溶性材料之移除區域的分佈與該預定的待蝕刻區域21之分佈一致，最後將完成分佈設計的可溶性材料進行烘乾或烘烤作業，即可形成包含有待蝕刻區域21的保護層20。
第三種方式：在玻璃基板10的表面上覆蓋一遮罩(mask)， 此遮罩係依據預定的待蝕刻區域21之分佈來設計，遮罩的圖案與該預定的待蝕刻區域21之分佈一致，接著將該遮罩連同玻璃基板10一起放置於一化學沉積機台中，並在其上鍍上一耐蝕層或耐酸層，之後再將該遮罩移除，也就是說利用化學沉積的方式來形成經圖案化的耐蝕層或耐酸層，依此方式來形成包含有待蝕刻區域21的保護層20。
第四種方式：在玻璃基板10的表面上塗佈一光阻(photoresist)，接著在塗佈之光阻的上方放置一光罩(photo mask)，此光罩的圖案與預定的待蝕刻區域21之分佈一致，接著照射強光或紫外光，以將對應待蝕刻區域21之分佈的光阻移除，則所形成的經圖案化的光阻即為包含有待蝕刻區域21的保護層20。
如上，保護層20的材料可依照製程需要選擇為膠膜貼附，或者是有機材料、高分子材料或金屬材料等塗佈或鍍膜。保護層20的材料本身需能抵抗後續製程所使用的蝕刻液的侵蝕，也就是說，需具有抵抗酸鹼侵蝕之相當能力的適切特性，才能防止蝕刻製程中酸或鹼作用而產生的侵蝕或保護層剝離的現象。
此外，在一實施例中，第一蝕刻製程和第二蝕刻製程中所使用的蝕刻液至少包含氫氟酸(HF)，也可以使用氫氟酸並調配適量的硫酸(H2 SO4 )、鹽酸(HCl)或硝酸(HNO3 )作為蝕刻液。
綜上所述，雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為 準。
10‧‧‧玻璃基板
12‧‧‧凹槽
20‧‧‧保護層
21‧‧‧待蝕刻區域
第1A圖至第1F圖顯示本發明中具波浪形表面之玻璃基板的製造方法的流程示意圖。
第1A圖顯示提供玻璃基板的示意圖。
第1B圖顯示在玻璃基板表面上形成包含有待蝕刻區域的保護層的示意圖。
第1C圖顯示進行第一蝕刻製程以將玻璃基板蝕刻形成凹槽的示意圖。
第1D圖顯示將保護層移除的示意圖。
第1E圖顯示將玻璃基板洗淨的示意圖。
第1F圖顯示進行第二蝕刻製程以將凹槽曲面化的示意圖。
10‧‧‧玻璃基板
12‧‧‧凹槽

Claims (10)

  1. 一種具波浪形表面之玻璃基板的製造方法，包含步驟：(a)提供一玻璃基板；(b)在該玻璃基板之表面上製作一保護層，該保護層包含一待蝕刻區域，其曝露出該玻璃基板之部份表面；(c)進行一第一蝕刻製程，以將該玻璃基板蝕刻形成對應該待蝕刻區域的一凹槽；(d)將該保護層移除；以及(e)將步驟(c)中形成有該凹槽的玻璃基板浸入蝕刻液中，進行一第二蝕刻製程，以將該凹槽之壁面曲度化，形成具波浪形表面之玻璃基板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具波浪形表面之玻璃基板的製造方法，其中步驟(c)之第一蝕刻製程中係以一第一蝕刻速率對該玻璃基板進行蝕刻，而步驟(e)之第二蝕刻製程中係以一第二蝕刻速率對該玻璃基板進行蝕刻，該第一蝕刻速率大於該第二蝕刻速率。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具波浪形表面之玻璃基板的製造方法，其中在步驟(b)中該待蝕刻區域的大小係預先決定的，而在步驟(c)中該玻璃基板上形成的該凹槽具有一預定深度和一預定寬度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具波浪形表面之玻璃基板的製造方法，在步驟(e)之前，更包含將該玻璃基板洗淨的步驟。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之具波浪形表面之玻璃基板的製造方法，其中步驟(b)包含：提供一膠膜；以及 將該膠膜貼附在該玻璃基板的表面上，以形成該保護層。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之具波浪形表面之玻璃基板的製造方法，其中步驟(b)包含：提供一可溶性材料；將該可溶性材料塗佈在該該玻璃基板的表面上；以及對該塗佈的可溶性材料進行烘乾作業，以形成該保護層。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之具波浪形表面之玻璃基板的製造方法，其中步驟(b)包含：將該玻璃基板置於一化學沉積機台中；以及以化學沉積方式在該玻璃基板的表面鍍上一耐蝕層，以作為該保護層。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之具波浪形表面之玻璃基板的製造方法，其中該保護層之材質包含有機材料和金屬材料至少一者。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之具波浪形表面之玻璃基板的製造方法，其中在步驟(c)和步驟(e)中進行蝕刻程序所使用的蝕刻液至少包含氫氟酸(HF)。
  10. 一種具波浪形表面之玻璃基板的製造方法，包含步驟：(a)提供一玻璃基板；(b)在該玻璃基板之表面上製作一保護層，該保護層包含一待蝕刻區域，其曝露出該玻璃基板之部份表面；(c)以一第一蝕刻速率對來自步驟(b)的玻璃基板進行蝕刻，以在該玻璃基板上形成對應該待蝕刻區域的一凹槽，該玻璃基板上形成的該凹槽具有一預定深度和一預定寬度；(d)將該保護層自該玻璃基板移除；以及(e)以一第二蝕刻速率對來自步驟(d)的玻璃基板進行蝕 刻，以將該凹槽之壁面曲度化，形成具波浪形表面之玻璃基板，其中步驟(c)中的該第一蝕刻速率大於步驟(e)中的該第二蝕刻速率。
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