蝕刻切割玻璃基材的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種蝕刻切割玻璃基材的方法，所述方法使用蝕刻切割溶液，所述蝕刻切割溶液包含：(a)約10.1重量%~約20重量%的氫氟酸；(b)約5重量%~約20重量%的乙醇酸；(c)0重量%~約30重量%的硝酸；和(d)約30重量%~約84.9重量%的水；其中所述重量百分含量是基于所述蝕刻切割溶液的總重量，并且所述蝕刻切割溶液基本上不含氟化銨。本發(fā)明還涉及一種玻璃基材，所述玻璃基材是通過如上所述的方法而制得的經切割玻璃基材，與用僅含氫氟酸溶液蝕刻切割的玻璃基材相比，本發(fā)明的經切割玻璃基材具有較小的側蝕和較大的棱角的優(yōu)點。
【專利說明】蝕刻切割玻璃基材的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及使用氫氟酸、乙醇酸和任選存在的硝酸的蝕刻切割溶液來蝕刻切割玻璃基材的方法。
【背景技術】 [0002]強化玻璃是一類通過受控熱處理加工或化學處理加工而相對于常規(guī)玻璃具有更大的強度的玻璃。由于它的安全性和強度，強化玻璃被用于各種高要求的應用中，包括電子裝置、客車車窗、淋浴房門、建筑玻璃門和桌子、冰箱托盤、作為防彈玻璃的組件、用于潛水面罩以及各種類型的板件和廚具。強化玻璃組合了薄、輕且耐沖擊的優(yōu)點，可以用作電子裝置的蓋板玻璃，所述電子裝置包括液晶顯示器、手持裝置、平板電腦、移動電話、便攜式媒體播放器和筆記本電腦顯示器。
[0003]大尺寸的強化玻璃基材必須被切割成小尺寸以符合目標應用，并且一旦經強化就不可返工。機械切割是最常見的切割玻璃的方法。機械切割的產率低，原因在于在切割時強化玻璃易于破碎，并且在強化玻璃的切割邊緣會有微裂紋(miciOcracks)產生。在切割邊緣處的微裂紋不僅降低了玻璃的強度，并且當拋光切割邊緣或在表面上施壓時容易造成破碎。
[0004]化學蝕刻切割是另一種將大尺寸的強化玻璃切割成小塊的有應用前景的選擇。化學蝕刻切割用保護膜覆蓋一部分玻璃，余下的部分暴露于蝕刻切割溶液。氫氟酸是目前用于化學蝕刻切割的化學品之一，但是，在應用中有一些關鍵的問題。例如，低濃度的氫氟酸造成蝕刻速率緩慢、經蝕刻的玻璃具有尖銳的切割邊緣(棱角)和嚴重的側蝕(side etch)(參見圖1)，這些都不利于將經蝕刻切割的玻璃應用于電子裝置的制造。使用高濃度的氫氟酸固然可以提高蝕刻速率，但也會增加熱量的釋出和降低制程的可控性。所述蝕刻速率是在一定的時間間隔內去除的玻璃基材量(厚度)的度量。對于大多數強化玻璃的應用，較大的棱角和較小的側蝕是首選。所述棱角是經蝕刻表面相對于未蝕刻表面的角度度量。所述側蝕是從經蝕刻的玻璃基材的最外緣(側視為頂點)至基材玻璃完全未被蝕刻的部分的距離的度量；如果上下側蝕距離不同，取其較大值(見圖1)。所述棱角是經蝕刻的玻璃基材的兩側表面相對于未蝕刻表面的角度的度量。對于大多數強化玻璃的應用而言，經蝕刻切割的玻璃其棱角越大和側蝕越小乃是首選。
[0005]美國專利申請2010/0239818公開了用于硅基材制絨的方法和制備硅基材絨面的蝕刻方法。所公開的方法包括a)使所述基材接觸包含乙醇酸的蝕刻溶液；b)從而蝕刻基材表面；c)在基材的所述表面中形成絨面；和d)除去所述蝕刻溶液以獲得有絨面的硅基材。所公開的方法被用于制造光伏和電子產品的厚度為數十微米的硅基材，但不是用于切割厚度為數百或數千微米的玻璃基材。
[0006]美國專利8，043，525公開了一種濕蝕刻溶液，其包括氫氟酸(0.1重量°/TlO重量％)、氟化銨(0.1重量%~10重量％)、有機酸(30重量%~50重量％)、醇(30重量％~50重量％)和水。所公開的濕蝕刻溶液顯示出對用于半導體裝置和顯示裝置的金屬硅化物改善的氧化物選擇性，其主要目的是選擇性蝕刻金屬硅化物和磷摻雜的硅玻璃，它不適用于切割強化玻璃。
[0007]總之，雖然已有多種用于切割強化玻璃的方法，但仍然需要改進的蝕刻切割方法，其能以較高的蝕刻速率、不過度產生熱量，而制得具有較大的棱角和較小的側蝕的強化玻
工同)ΡΠ ο

【發(fā)明內容】

[0008]1.本發(fā)明提供用于切割玻璃基材的方法，該方法包括:
[0009](i)提供玻璃基材；
[0010](ii)用保護膜覆蓋所述玻璃基材；
[0011](iii)圖案化所述保護膜以得到部分覆蓋的玻璃基材，其中所述部分覆蓋的玻璃基材是包含遮蔽區(qū)域和暴露區(qū)域；
[0012](iv)用蝕刻切割溶液在約10°C~約90°C下接觸所述部分覆蓋的玻璃基材約I分鐘~約120分鐘；
[0013](V)用水清 洗經接觸的玻璃基材；
[0014](vi)干燥經清洗的玻璃基材；
[0015](vii)移除步驟(Vi)的所述玻璃基材上的保護膜；
[0016]其中，步驟(iv)中所述的蝕刻切割溶液包含:
[0017](a)約10.1重量％~約20重量％的氫氟酸；
[0018](b)約5重量%~約20重量％的乙醇酸；
[0019](c) O重量%~約30重量％的硝酸；和
[0020](d)約30重量％~約84.9重量％的水；
[0021]其中，所述重量百分含量是基于所述蝕刻切割溶液的總重量，并且所述蝕刻切割溶液基本上不含氟化銨。
[0022]本發(fā)明還涉及一種玻璃基材，所述玻璃基材是通過如上所述的方法切割而制得的經切割玻璃基材，與僅用氫氟酸溶液蝕刻切割的玻璃基材相比，本發(fā)明的經切割玻璃基材具有較小的側蝕和較大的棱角。
[0023]參照以下的說明、實施例和隨附的權利要求，本發(fā)明的各種其他性質、狀況和益處
會更清楚。
【具體實施方式】
[0024]本文提到的所有出版物、專利申請、專利和其他參考文獻，如果沒有相反說明，均將其全部內容明確地援引加入本文，如同它們在本文中被完全公開。
[0025]除非另有限定，本文使用的所有技術以及科學術語具有與本發(fā)明所屬領域普通技術人員通常理解的相同的含義。當存在矛盾時，以本說明書中的定義為準。
[0026]除非另有說明，所有的百分數、份數、比例等基于重量。
[0027]本文所用術語“由…制備”與“包含”同義。本文中所用的術語“包含”、“包括”、“具
有”、“含有”或其任何其他變形，意在覆蓋非排它性的包括。例如，包含所列要素的組合物、步驟、方法、制品或裝置不一定僅限于那些要素，而是可以包括未明確列出的其他要素或該組合物、步驟、方法、制品或裝置所固有的要素。
[0028]連接詞“由…組成”排除任何未指出的要素、步驟或組分。如果用于權利要求中，此短語將使權利要求為封閉式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但與其相關的常規(guī)雜質除外。當短語“由…組成”出現在權利要求主體的子句中而不是緊接在前序部分之后時，其僅限定在該子句中描述的要素；其他要素并不被排除在作為整體的所述權利要求之外。
[0029]連接詞“基本 上由…組成”用于限定組合物、方法或裝置，其包括除了那些文字討論的以外的材料、步驟、特征、組分或要素，前提是這些附加的材料、步驟、特征、組分或要素不會實質影響所請求保護的發(fā)明的基本的和新穎的特性。術語“基本上由…組成”的位階介于“包含”和“由…組成”之間。
[0030]連接詞“基本上不包含/括”或“基本上不含有”某種/些組分表示基于蝕刻切割溶液的總重量，本發(fā)明的蝕刻切割溶液應含有低于I重量％，或低于0.1重量％，或低于0.01重量％，優(yōu)選為O重量％的該組分。
[0031]術語“包含/括”意圖包括術語“基本上由…組成”和“由…組成”所涵蓋的實施方案。相似地，術語“基本上由…組成”意圖包括術語“由…組成”所涵蓋的實施方案。
[0032]當以區(qū)域、優(yōu)選區(qū)域或一系列上限優(yōu)選值和下限優(yōu)選值給出數量、濃度或其他數值或參數時，應理解其具體公開了由任何較大的區(qū)域限值或優(yōu)選值和任何較小的區(qū)域限值或優(yōu)選值的任何一對數值所形成的所有區(qū)域，而無論區(qū)域是否分別被公開。例如，當描述“ I至5”的區(qū)域時，所描述的區(qū)域應理解為包括“I至4”、“I至3”、“I至2”、“I至2和4至5”、“I至3和5”等區(qū)域。除非另外說明，在本文描述數值區(qū)域之處，所述區(qū)域意圖包括區(qū)域端值和區(qū)域內的所有整數和分數。
[0033]當術語“約”用于描述數值或區(qū)域的端點值時，所公開的內容應理解為包括所指的具體值或端值。
[0034]此外，除非明確表示相反含義，“或者(或)”是指包容性的“或者(或)”，而非排它性的“或者(或)”。例如，以下任一條件都適用條件A “或”B:A是真(或存在)并且B是假(或不存在)，A是假(或不存在)并且B是真(或存在)，以及A和B均為真(或存在)。
[0035]此外，在本發(fā)明的要素或組分之前的不定冠詞“一”和“一種”意圖表示所述要素或組分的出現(即發(fā)生)次數沒有限制性。因此“一”或“一種”應理解為包括一種或至少一種，除非明確表示數量為單數，否則單數形式的所述要素或組分也包括復數的情況。
[0036]本發(fā)明的實施方案，包括在
【發(fā)明內容】
部分中所述本發(fā)明的實施方案與本文以下所述任何其他的實施方案，可以任意地進行組合，并且實施方案中變量的表述適用于本發(fā)明的蝕刻切割溶液及其方法或其用途。
[0037]除非另外說明，本發(fā)明的材料、方法和實施例僅是示例性的，而非限制性的。本文僅描述了適合的方法和材料，但是在實施或測試本發(fā)明時可以使用與本文所述那些相似或等同的方法和材料。
[0038]以下詳述本發(fā)明。本發(fā)明涉及用于切割玻璃基材的方法，其包括:
[0039](i)提供玻璃基材；
[0040](ii)用保護膜覆蓋所述玻璃基材；[0041](iii)圖案化所述保護膜以得到部分覆蓋的玻璃基材，其中所述部分覆蓋的玻璃基材是包含遮蔽區(qū)域和暴露區(qū)域；
[0042](iv)用蝕刻切割溶液在約10°C~約90°C下接觸所述部分覆蓋的玻璃基材約I分鐘~約120分鐘；
[0043](V)用水清洗經接觸的玻璃基材；
[0044](vi)干燥經清洗的玻璃基材；和
[0045](vii)移除步驟(vi)的所述玻璃基材上的保護膜；
[0046]其中，步驟(iv)的蝕刻切割溶液包含:
[0047](a)約10.1重量％~約20重量％的氫氟酸；
[0048](b)約5重量%~約20重量％的乙醇酸；
[0049](c) O重量%~約30重量％的硝酸；和
[0050](d)約30重量％~約84.9重量％的水；[0051]其中，所述重量百分含量基于所述蝕刻切割溶液的總重量，并且所述蝕刻溶液基本上不含氟化銨。
[0052]本發(fā)明玻璃基材的主要組成是二氧化硅(SiO2)約55%_79%、氧化鈉(Na2O) 2%-約14.2%、氧化鎂(MgO)約 2.5%-7%、石灰(CaO)約 10.0%、氧化鋁(Al2O3)約 0.4_16%、氧化硼(B2O3)約 0-12%、氧化鋅(ZnO)約 0-1.5%、氧化鋇(BaO)約 0-6.0% 和氧化鉀(K2O)約 12%。本發(fā)明的玻璃基材優(yōu)選是選自鈉鈣娃玻璃、娃酸鹽玻璃、氟娃酸鹽玻璃、磷娃酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃、硼磷硅酸鹽玻璃、氟鋯酸鹽玻璃(ZBLAN玻璃)和鉛玻璃。
[0053]所述玻璃基材可以通過本領域已知的技術方法，例如受控的熱處理或化學處理進行強化或鋼化，參見 H.G.Pfaender (1996) “Schott Guide to Glass”, Chapman and Hall。該經處理的玻璃基材常被稱為強化玻璃或鋼化玻璃(本文中可互換使用)。所述鋼化或強化方法是熱處理和化學處理，其中熱處理的工藝條件和化學處理的工藝條件是本領域技術人員所熟知的。所述強化玻璃表面上的壓應力是大于65MPa。本發(fā)明也可用于蝕刻切割未經強化的玻璃。
[0054]在本發(fā)明中，本發(fā)明方法中使用的玻璃基材可以具有各種尺寸、厚度和形狀。所述玻璃基材可以是長方形或正方形的。所述玻璃基材上可以有單層或多層電子元件或線路。本發(fā)明的玻璃基材的形式優(yōu)選是平整的片材；所述玻璃片材包括單層或多層的玻璃片材。所述玻璃基材的厚度可根據具體用途而變化。單層玻璃片材的厚度為約300 μ πm約2000 μ m ;多層玻璃片材的厚度為約900 μ πm約6000 μ m。
[0055]本發(fā)明中使用的玻璃基材在與所述蝕刻切割溶液接觸之前，先用保護膜覆蓋。然后，將所述保護膜圖案化以得到部分覆蓋的玻璃基材，其中所述部分覆蓋的玻璃基材包括不欲被蝕刻切割的遮蔽區(qū)域以及待蝕刻切割的暴露區(qū)域。未被保護膜覆蓋的暴露區(qū)域將與蝕刻切割溶液接觸，并將被蝕刻切割。在大多數應用中，未被保護膜覆蓋的暴露區(qū)域是小于被保護膜覆蓋的遮蔽區(qū)域。
[0056]本發(fā)明中使用的保護膜由耐氫氟酸的聚合物材料制成。該保護膜的聚合物材料實例包括但不限于聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亞胺(PI)、聚(氯乙烯)(PVC)、聚(對苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚丙烯(PP)、全氟磺酸聚合物(PFSA，亦稱為四氟乙烯-全氟-3，6- 二氧雜-4-甲基-7-亞辛基磺酸共聚物)或聚乙烯(PE)。所述保護膜的厚度可以是約0.01mnT約 0.8mm。
[0057]在本發(fā)明的一個實施方案中，本發(fā)明方法中使用的保護膜是聚四氟乙烯膜，例如來自杜邦公司以TEFLON PTFE的商品名銷售的聚四氟乙烯膜。
[0058]所述保護膜可以是通過涂布工藝，將前述聚合物材料直接在所述玻璃基材的兩面上各自形成一層保護膜；所述涂布工藝包括但不限于涂覆(coating)、壓合/貼合(laminating)、流延(casting)等。另外，也可以使用單面具有粘合劑的保護膜通過層壓機壓合或人工方法，將其粘附到所述玻璃基材的兩面上；所述粘合劑是存在于保護膜與玻璃基材相鄰的一面上。優(yōu)選地，所述粘合劑是耐氫氟酸的，即不與氫氟酸反應或不被氫氟酸降解的粘合劑。適用的實例包括但不限于橡膠、聚氨酯(polyurethanes)、聚丙烯酸酯(polyacrylates)、聚環(huán)氧化物(polyepoxides)及其混合物。優(yōu)選地，所述粘合劑可用一種或多種溶劑，例如，甲醇、乙醇、丙酮、甲苯等有機溶劑去除。
[0059]無論是通過涂布工藝或是粘合劑，所述保護膜必需緊密地附著在玻璃基材上，兩者之間不可有氣泡，以免蝕刻切割溶液滲入不欲被蝕刻的區(qū)域。
[0060]為了得到部分覆蓋的玻璃基材，接著必需進行保護膜的圖案化。所述部分覆蓋的玻璃基材是包含具有保護膜覆蓋其上的遮蔽區(qū)域和待蝕刻切割的暴露區(qū)域。所述保護膜的圖案化可以通過切割和移除該區(qū)域之上的保護膜，或通過光刻工藝而形成圖案。所述保護膜的切割可通過刀具、輥刀、激光切割/雕刻機或CNC等離子體切割機進行。所述暴露區(qū)域亦可理解為遮蔽區(qū)域之間的間隙，該間隙的寬度通常為至少0.1mm，優(yōu)選為至少0.3mm，更優(yōu)選為至少0.5mm。任選地，在與蝕刻切割溶液接觸之前，暴露區(qū)域上如有粘合劑的殘余物可以用一種或多種溶劑(例如甲醇、乙醇、丙酮、甲苯等)去除。為了得到最佳的切割效果，經圖案化的保護膜，其上的圖案包括遮蔽區(qū)域和暴露區(qū)域，最好在玻璃基材的兩面上是對稱(symmetric)和對齊(aligned)的。
[0061]在本發(fā)明的方法中，所使用的玻璃基材取決于保護膜圖案化之后的圖案，可被切割成任何形狀類型。所述玻璃基材可被切割成長方形、正方形、圓形、曲線和特殊的角度(參見圖2)。所述玻璃基材可被切割成具有任意的孔類型的任意形狀類型，例如具有圓孔的長方形或具有長方形孔的圓形。
[0062]在本發(fā)明的方法中，將前述所得的部分覆蓋的玻璃基材與蝕刻切割溶液接觸足夠長的時間，就可將暴露區(qū)域的玻璃基材蝕刻溶解而分開。所述接觸的方法包括本領域已知的浸沒(immersing)、浸入(dipping)、噴淋(spraying)和其他方法。例如，通過將所述部分覆蓋的玻璃基材浸入容納有蝕刻切割溶液的槽中，或將所述蝕刻切割溶液噴淋在玻璃基材上。接觸時間可根據蝕刻切割溶液的濃度、接觸方法和將被切割的玻璃基材的厚度而調整。通常接觸時間的范圍為約I分鐘~約120分鐘。為了節(jié)省接觸時間，可以在不改變其他條件下，將接觸溫度提高。但因考慮所述蝕刻切割溶液的沸點與操作上的安全性，接觸溫度通常是約10°C~約90°C，優(yōu)選是室溫~約50°C。本發(fā)明中所述室溫根據地區(qū)不同是指15-25。c。
[0063]在本發(fā)明的一個實施方案中，本發(fā)明方法中使用的接觸方法包括浸沒、浸入或噴淋。
[0064]以噴淋為例 ，可將前述所得的部分覆蓋的玻璃基材直接放置在輥子(roller)上；若玻璃基材的尺寸較小(包括切割之前和之后)，則可放置在具有網篩的支架上，然后將支架放置在輥子上。通過噴淋系統(tǒng)從上側和下側將所述蝕刻切割溶液噴淋在所述部分覆蓋的玻璃基材上。所述噴淋蝕刻切割溶液的溫度是約10°c~約90°C，并且優(yōu)選溫度是室溫~約500C。噴淋時間的范圍為約I分鐘~約120分鐘。
[0065]在與所述蝕刻切割溶液接觸之后，須用水充分清洗經切割的玻璃基材至少0.5分鐘。所述水可以是去離子水。清洗用水的溫度可以是約10°c~約90°C。優(yōu)選地，清洗用水的溫度是室溫~約50°C。
[0066]最后將經清洗的玻璃基材干燥。在本發(fā)明中，本發(fā)明方法中的干燥可通過本領域技術人員已知的任何方法，例如熱干燥(烘箱干燥)、空氣干燥、強制空氣干燥和風扇干燥而實現。在本發(fā)明的一個實施方案中，本發(fā)明方法中使用的干燥方法包括烘箱干燥、空氣(即風刀)干燥，至少0.5分鐘。優(yōu)選地，通過風刀進行干燥約I分鐘~約10分鐘。用于干燥玻璃基材的溫度可以是 在約10°C~約200°C下進行至少0.5分鐘，優(yōu)選是在室溫~約120°C。
[0067]在干燥之后，通過人工可從經切割的玻璃基材上移除遮蔽區(qū)域之上的保護膜。視情況而定，如有殘余的粘合劑，可用一種或多種溶劑，例如，甲醇、乙醇、丙酮、甲苯等有機溶劑將之清除。
[0068]本發(fā)明所得經切割的玻璃與通過機械方法切割的玻璃相比，沒有如通過機械切割裝置切割所產生的微裂紋。此外，當與用僅含氫氟酸蝕刻切割的玻璃對比時，本發(fā)明所得經切割的玻璃具有較小的側蝕和較大的棱角。
[0069]可用于本發(fā)明方法中的蝕刻切割溶液是通過將氫氟酸、乙醇酸和任選存在的硝酸以及水混合而制得。所述蝕刻切割溶液包含:
[0070](a)約10.1重量％~約20重量％的氫氟酸；
[0071 ] (b)約5重量%~約20重量％的乙醇酸；
[0072](c) O重量%~約30重量％的硝酸；和
[0073](d)約30重量％~約84.9重量％的水；
[0074]其中，所述重量百分含量是基于所述蝕刻切割溶液的總重量，并且前提條件是所述蝕刻切割溶液基本上不含氟化銨。
[0075]氫氟酸，CAS編號:7664-39-3，是氟化氫的水溶液可商購而得；例如，含40重量％或49重量％的氫氟酸水溶液可購自景明化工(ECHO ChemicalC0.Ltd.臺灣)或國藥化試(Sinopharm Chemical Reagent C0.Ltd.中國)。
[0076]在本發(fā)明的蝕刻切割溶液中，氫氟酸的量為約10.1重量%~約20重量％，優(yōu)選為約12重量%~約18重量％，其中所述重量％是基于所述蝕刻切割溶液的總重量。
[0077]乙醇酸(GA)，CAS編號:79_14_1，可使用純度大于98%的化合物或其水溶液；例如，杜邦公司(Ε.1.du Pont de Nemours and Company, Wilmington, DE, USA)以商品名為
Glycleanli PV所銷售的乙醇酸水溶液,其乙醇酸的濃度為70重量％。
[0078]在本發(fā)明的蝕刻切割溶液中，乙醇酸的量為約5重量%~約20重量％，優(yōu)選約5重量%~約15重量％，其中所述重量％是基于所述蝕刻切割溶液的總重量。
[0079]硝酸(HNO3)，CAS編號:7697_37_2，可使用高純度的發(fā)煙硝酸或其水溶液；例如，含70重量％硝酸的水溶液可購自景明化工或國藥化試。
[0080]在本發(fā)明的蝕刻切割溶液中，硝酸的量為約O重量%~約30重量％，優(yōu)選約5重量%~約15重量％，其中所述重量基于所述蝕刻切割溶液的總重量。[0081]適用于配制本發(fā)明方法中所使用的蝕刻切割溶液的各組分的酸或其水溶液均可商購而得。配制蝕刻切割溶液時，添加各組分的酸的次序不是關鍵性的；但為了安全起見，應將各組分的酸加入組分(d)的水中。
[0082]在一個實施方案中，在本發(fā)明方法中使用的蝕刻切割溶液中，各組分的酸濃度如下:氫氟酸是約10.1重量%~約20重量％，乙醇酸是約5重量%~約20重量％，并且硝酸是
O重量%~約30重量％。
[0083]在第二個實施方案中，在本發(fā)明方法中使用的蝕刻切割溶液中，各組分的酸濃度如下:氫氟酸是約12重量%~約18重量％，乙醇酸是約5重量%~約15重量％，并且硝酸是
約5重量%~約15重量％。
[0084]在第三個實施方案中，在本發(fā)明方法中使用的蝕刻切割溶液中，各組分的酸濃度如下:氫氟酸是約10.1重量%~約20重量％，并且乙醇酸是約5重量%~約20重量％。
[0085]在第四個實施方案中，在本發(fā)明方法中使用的蝕刻切割溶液中，各組分的酸濃度如下:氫氟酸是約12重量%~約I 8重量％，并且乙醇酸是約5重量%~約15重量％。
[0086]本文所述各組分的酸，例如氫氟酸、乙醇酸和硝酸的重量％是指該組分的純物質，而不是含該組分水溶液的重量百分含量。此外，在所述蝕刻切割溶液中，組分(d)水的重量％是包括作為余料 添加以平衡所述蝕刻切割溶液的總重量的水，以及任何在用來配制所述蝕刻切割溶液的其他組分(a)-(c)(例如氫氟酸水溶液、乙醇酸水溶液和/或硝酸水溶液中)所含有的水。在如上定義的所有實施方案中，所述蝕刻切割溶液基本上不含氟化銨。
[0087]采用本發(fā)明的方法所制得的玻璃基材可用作電子裝置的蓋板玻璃，所述電子裝置包括液晶顯示器、手提裝置、平板PC、移動電話、便攜式媒體播放器和筆記本電腦顯示器。
[0088]本發(fā)明提供用于切割玻璃基材的方法，與通過常規(guī)機械方法切割的玻璃基材相t匕，本發(fā)明的方法使經切割玻璃基材不具有微裂紋。與用于切割玻璃的其他使用僅含氫氟酸的蝕刻溶液的蝕刻方法相比，本發(fā)明的方法使經切割玻璃基材具有三個主要的益處。首先，本發(fā)明的方法具有提高的蝕刻速率，并且不會突然產生過多的熱量而使蝕刻制程失去控制。第二，本發(fā)明的方法產生具有降低側蝕的玻璃基材。第三，本發(fā)明的方法產生具有更大棱角的玻璃基材。與通過機械方法或僅以氫氟酸蝕刻溶液切割的玻璃基材相比，通過本發(fā)明所得具有這些益處的經蝕刻切割的玻璃更為有利。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0089]附圖并入說明書并構成說明書的一部分。附圖與以上給出的一般性說明和示例性實施方案和以下給出的方法的詳細說明用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中:
[0090]圖1是化學蝕刻切割玻璃的截面示意圖(側蝕、棱角)。
[0091]圖2是經圖案化的部分覆蓋的玻璃基材的示意圖。
[0092]實施例
[0093]測試方法和材料
[0094]材料
[0095]玻璃基材:由鈉鈣硅玻璃制成的強化玻璃，其尺寸為30cmX40cm，并且厚度是
0.7mm 或 1.1mm,制造商:Corning。
[0096]氫氟酸(HF):CAS 編號:7664-39-3，49 重量 ％，購自景明化工(ECHOChemicalC0.Ltd,臺灣)。
[0097]乙醇酸(GA):CAS 編號:79-14_1，70 重量 ％ (GLYCLEANlt PV)，購自杜邦公司(E.1 du Pont de Nemours and Company, Wilmington, DE, USA)。
[0098]硝酸:CAS編號:7697-37-2, 70重量％的水溶液，購自景明化工。
[0099]所述保護膜是由聚四氟乙烯(PTFE)制成的膠帶，在其一側上具有聚丙烯酸酯粘合劑。其厚度是約0.1mm，購自3M, St.Paul1MN, USA0
[0100]蝕刻切割溶液的制備
[0101]通過混合氫氟酸、乙醇酸、硝酸和水制備實施例的蝕刻切割溶液。該蝕刻切割溶液的組成以最終溶液中的各組分的重量％列于表1和表2中。
[0102]測試方法1:蝕刻速率測試過程-噴淋
[0103]將玻璃基材(0.70mm厚度)直接放置在噴淋設備的輥子上。通過噴淋系統(tǒng)，從輥子的上側和下側將蝕刻切割溶液噴淋在玻璃基材上。蝕刻切割溶液的溫度是35°C。接觸時間20分鐘后，取出未被完全切割分開玻璃基材；然后用去離子水充分清洗至少0.5分鐘。清洗所用的水溫是35°C。通過風刀干燥經清洗的玻璃5分鐘；干燥空氣的溫度是70°C。
[0104]通過測微計測量各玻璃基材的厚度以確定其與相對應的初始厚度之間的厚度差。將所得的厚度差轉換為蝕刻速 率，以μ m/min表示，并列于表1。
[0105]測試方法2:側蝕和棱角的測試
[0106]在與蝕刻切割溶液接觸之前，通過機器壓合的方法在玻璃基材(0.70mm厚度)的兩面上粘附單面有聚丙烯酸酯粘合劑的聚四氟乙烯(PTFE)保護膜。保護膜用刀具進行切割以形成圖案。經切割的保護膜的圖案在玻璃基材的兩面上是對稱和對齊的。用人工撕去保護膜上的暴露區(qū)域，露出將要被蝕刻的部分。用乙醇清除在暴露區(qū)域內所有殘余的粘合劑。對于各實施例以及對比例，其經圖案化后所得到部分覆蓋的玻璃基材具有兩個不同寬度的間隙(暴露區(qū)域)，分別是1.20mm和0.70mm(如圖2的圖案A所示)。
[0107]將部分覆蓋保護膜的玻璃基材放置在具有網篩的支架上以支持所用的小尺寸玻璃基材，然后放置在輥子上。通過噴淋系統(tǒng)，從輥子的上下兩側將蝕刻切割溶液噴淋在玻璃基材上。蝕刻切割溶液的溫度是約35°C。用水充分地清洗經切割玻璃基材0.5分鐘。用于清洗的水溫是35°C。用風刀將玻璃基材干燥2分鐘；干燥空氣的溫度是約70°C。蝕刻時間是根據其由測試方法I所得出的蝕刻速率來調整到足夠切開該玻璃基材。
[0108]用光學顯微鏡(Olympus，型號BX-RLA2，軟件:圖形測量工具)對經過蝕刻切割的玻璃基材的橫截面拍照，測量和記錄其側蝕和棱角，并將結果列于表1。
[0109]測試方法3:蝕刻速率測試步驟-浸沒
[0110]將玻璃基材(1.1mm厚度)放置在盛有蝕刻切割溶液(200mL)的燒杯(250mL)中，同時在室溫下攪拌10分鐘到30分鐘。在蝕刻過程中，溶液溫度從室溫升至約30°C至50°C。蝕刻時間是控制在玻璃基材不被切割分開的時間內。蝕刻結束后，用水清洗玻璃基材至少
0.5分鐘，并用空氣槍在約70°C的溫度下干燥。然后通過測微計測量各玻璃基材的厚度以確定與相對應的初始厚度之間的厚度差。將厚度差轉換為蝕刻速率，以ym/min表示，并列于表2。
[0111]實施例1
[0112]實施例1使用含氫氟酸和乙醇酸的蝕刻切割溶液，其濃度列于表1中。根據測試方法I和2測試玻璃基材。其蝕刻速率、側蝕和棱角結果列于表1中。
[0113]實施例2
[0114]與實施例1相似地進行實施例2，使用含氫氟酸、乙醇酸和硝酸的蝕刻切割溶液。根據測試方法I和2測試玻璃基材。蝕刻速率、側蝕和棱角結果列于表1中。
[0115]對比例A
[0116]與實施例1和2相似地進行對比例A，但所用蝕刻切割溶液中僅含氫氟酸。根據測試方法I和2測試基材。蝕刻速率、側蝕和棱角結果列于表1中。
[0117]表1
[0118]
【權利要求】
1.用于切割玻璃基材的方法，該方法包括: (i)提供玻璃基材； (?)用保護膜覆蓋所述玻璃基材； (iii)圖案化所述保護膜以得到部分覆蓋的玻璃基材，其中所述部分覆蓋的玻璃基材是包含遮蔽區(qū)域和暴露區(qū)域； (iv)用蝕刻切割溶液在10°C、00°C下接觸所述部分覆蓋的玻璃基材I分鐘~120分鐘； (V)用水清洗經接觸的玻璃基材； (vi)干燥經清洗的玻璃基材；和 (Vii)移除步驟(Vi)的所述玻璃基材上的保護膜； 其中，步驟(iv)中所述的蝕刻切割溶液包含: (a)10.1重量%~20重量%的氫氟酸； (b)5重量%~20重量％的乙醇酸； (c)O重量%~30重量％的硝酸；和 (d)30重量%~84.9重量%的水； 其中，所述重量百分含量是基于所述蝕刻切割溶液的總重量，并且所述蝕刻切割溶液基本上不含氟化銨。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述蝕刻切割溶液包含(a)12重量%~18重量％的氫氟酸。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述蝕刻切割溶液包含(b)5重量%~15重量％的乙醇酸。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述蝕刻切割溶液包含(c)5重量%~15重量％的硝酸。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述接觸是通過浸沒、浸入或噴淋進行。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述干燥是用風刀進行。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述干燥是在1(T200°C下進行至少0.5分鐘。
8.根據權利要求1所述的方法，其中所述玻璃基材是選自鈉鈣硅玻璃、硅酸鹽玻璃、氟硅酸鹽玻璃、磷硅酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃、硼磷硅酸鹽玻璃、氟鋯酸鹽玻璃和鉛玻璃。
9.根據權利要求8所述的方法，其中所述玻璃基材是經強化的玻璃。
10.根據權利要求1所述的方法，其中所述玻璃基材是平整的玻璃片材。
11.根據權利要求1所述的方法，其中所述玻璃基材是厚度為300μml1000μπι的單層玻璃片材。
12.根據權利要求1所述的方法，其中所述玻璃基材是厚度為900μ ml6000 μ m的多層玻璃片材。
13.根據權利要求1所述的方法，其中所述保護膜是由耐氫氟酸的聚合物材料制成。
14.根據權利要求13所述的方法，其中所述聚合物材料是選自聚四氟乙烯、聚酰亞胺、聚(氯乙烯)、聚(對苯二甲酸乙二醇酯)、聚丙烯、全氟磺酸聚合物和聚乙烯。
15.根據權利要求1所述的方法，其中所述保護膜的厚度為0.01mnT0.8mm。
16.根據權利要求1所述的方法，其中所述保護膜在其面向玻璃基材的一面上具有耐氫氟酸的粘合劑，所述粘合劑是選自橡膠、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚環(huán)氧化物及其混合物。
17.根據權利要求1所述的方法，其中通過機器壓合或人工將所述保護膜粘附在所述玻璃基材的兩面上。
18.根據權利要求1所述的方法，其中所述保護膜的圖案化是通過切割和移除該區(qū)域之上的保護膜，或通過光刻工藝形成圖案；其中所述保護膜的切割是通過刀具、輥刀、激光切割/雕刻機或CNC等離子體切割機進行。
19.根據權利要求18所述的方法，其中在所述保護膜上的圖案在所述玻璃基材的兩面上是對稱和對齊的。
20.根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟(iii)和/或步驟(vii)之后，任選地，用溶劑清除殘余的粘合劑，所述溶劑選自甲醇、乙醇、丙酮或甲苯中的一種或多種。
21.玻璃基材，其為通過權利要求1-20任一項所述的方法而制得的經切割玻璃基材。
【文檔編號】C03C15/00GK103693855SQ201210369577
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年9月27日 優(yōu)先權日:2012年9月27日
【發(fā)明者】呂勇軍, 李泰城 申請人:杜邦公司