一种玻璃减薄蚀刻液及其制备方法与流程

本发明涉及玻璃减薄工艺领域，具体而言，涉及一种玻璃减薄蚀刻液及其制备方法。
背景技术：
：随着电子显示设备朝着轻薄化方向的发展，显示玻璃屏的厚度已从1996年的1.1毫米降至0.5毫米以下。手机等便携式设备中应用的玻璃厚度更下降至0.3毫米以下。超薄化的玻璃由于制造困难而且昂贵，并在后续应用处理工序中易破碎，所以对玻璃减薄处理，即利用氢氟酸为主要成分的玻璃减薄蚀刻液对组装好的模组进行薄化处理，仍是目前主流的处理方式。常见的玻璃减薄蚀刻液的基本配方为：15～30份hf、10～20份h2so4、3～10份hno3、3～10份h3po4。其中起反应作用的是氢氟酸，反应过程如下：sio2+4hf→sif4+2h2o；3sif4+3h2o→h2sio3+2h2sif6。然而，这种玻璃减薄蚀刻液在蚀刻过程，蚀刻效率低，且会产生大量的难溶性副产物，这些难溶性副产物容易附着在玻璃基体表面，影响玻璃表面的光洁度。此外，如果玻璃减薄前的表面平整度欠佳，利用这种玻璃减薄蚀刻液再进行蚀刻，则会导致减薄后的玻璃表面凹凸不平，难以进一步应用到电子显示设备上。技术实现要素：本发明的第一目的在于提供一种玻璃减薄蚀刻液，利用该玻璃减薄蚀刻液，能有效提高玻璃减薄速率，降低玻璃表面粗糙度，同时减少玻璃表面附着的沉淀物，提高玻璃表面的光洁度。本发明的第二目的在于提供一种玻璃减薄蚀刻液的制备方法，通过该方法配置得到的玻璃减薄蚀刻液，蚀刻效率高、成本低、且对环境污染小。为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：一种玻璃减薄蚀刻液，该玻璃减薄蚀刻液的原料按重量份数计包括：氢氟酸10～15份、氟化铵5～10份、混合酸液25～60份、edta或edta盐0.5～5份、及表面活性剂0.1～0.5份。一种玻璃减薄蚀刻液的制备方法，其包括：将混合酸液与水混合后，再与氟化铵、edta或edta盐、表面活性剂、以及氢氟酸混合。与现有技术相比，本发明的有益效果例如包括：本公开内容提供的这种玻璃减薄蚀刻液，起反应作用的是氢氟酸，在使用过程中氢氟酸的含量会不断降低；加入混合酸液可增加体系氢离子浓度，提高蚀刻效率，同时尽可能的溶解金属氟化物沉淀；edta或edta盐可以与溶液中的金属离子形成络合物，增大金属化合物的溶解度，避免其附着在玻璃表面，影响玻璃表面的光滑度。氟化铵作为缓冲溶液使体系中氢氟酸的浓度保持在适宜的水平，从而保证相对均匀的刻蚀速率。表面活性剂的加入，能够降低玻璃的表面张力，使玻璃减薄蚀刻液容易浸润玻璃表面，从而提高蚀刻速率，同时也能减少玻璃减薄过程中的放大效应，增大玻璃表面的平整度。具体实施方式下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本实施方式提供一种玻璃减薄蚀刻液，这种玻璃减薄蚀刻液的原料按重量份数计包括：氢氟酸10～15份、氟化铵5～10份、混合酸液25～60份、edta或edta盐0.5～5份、及表面活性剂0.1～0.5份。进一步的，按重量份数计，氢氟酸11～14份、氟化铵6～9份、混合酸液30～50份、edta或edta盐1～4份、及表面活性剂0.2～0.4份。进一步的，按重量份数计，氢氟酸12～13份、氟化铵7～8份、混合酸液35～45份、edta或edta盐2～3份、及表面活性剂0.2～0.4份。进一步的，按重量份数计，氢氟酸12～13份、氟化铵7～8份、混合酸液35～45份、edta或edta盐2～3份、及表面活性剂0.2～0.4份。进一步的，按重量份数计，氢氟酸12.5份、氟化铵7.5份、混合酸液40份、edta或edta盐2.5份、及表面活性剂0.3份。在这种玻璃减薄蚀刻液中，主要的反应组分为氢氟酸，氢氟酸与玻璃中的sio2反应，最终生成h2sif6和h2sio3。在蚀刻的过程中，氢氟酸的含量会不断降低；加入氟化铵，氟化铵作为缓冲溶液可使体系中氢氟酸的浓度保持在适宜的水平，从而保证相对均匀的刻蚀速率。加入混合酸液可增加体系氢离子浓度，提高蚀刻效率，同时尽可能的溶解金属氟化物沉淀，从而使处理的玻璃表面光滑度得到保证。进一步的，混合酸液包括h2so4、hno3和h3po4。可选的，按重量份数计，h2so4为10～20份，hno3为10～20份，h3po4为5～20份。或者，h2so4为12～18份，hno3为12～18份，h3po4为10～20份；或者，h2so4为15份，hno3为15份，h3po4为15份。edta或edta盐可以与溶液中的金属离子形成络合物，增大金属化合物的溶解度，减少其附着在玻璃表面，影响玻璃表面的光滑度。进一步的，edta盐选自edta二钠、edta四钠、edta二钾、和edta四钾中的至少一种；可选的，edta盐为edta二钠盐。进一步的，混合酸液还包括有机酸，有机酸能够增强edta或edta盐与金属离子形成的络合物的稳定性，使其相对稳定的悬浮在蚀刻液中，进而避免该金属络合物附着在玻璃表面，影响玻璃表面的光滑度。可选的，混合酸液按重量份数计包括h2so410～15份、hno35～15份、h3po45～20份和有机酸5～10份；或者，h2so410～15份、hno310～15份、h3po410～15份、有机酸5～10份；或者，h2so410～15份、hno312.5～15份、h3po412.5～15份、有机酸5～7.5份；或者，h2so412.5～15份、hno312.5～15份、h3po412.5～15份、有机酸5～7.5份；或者，h2so412.5～15份、hno313.5～15份、h3po413.5～15份、有机酸6～7.5份；或者，h2so414份、hno314份、h3po414份、有机酸7份。可选的，有机酸选自柠檬酸、酒石酸、草酸、甲酸、乙酸、抗坏血酸、水杨酸、山梨酸、苯甲酸、甲磺酸、对甲苯磺酸和顺丁稀二酸中的至少一种。表面活性剂的加入，能够降低玻璃的表面张力，使玻璃减薄蚀刻液容易浸润玻璃表面，从而提高蚀刻速率，同时也能减少玻璃减薄过程中的放大效应，增大玻璃表面的平整度。进一步的，表面活性剂为阴离子型表面活性剂；可选的，阴离子型表面活性剂选自烷基苯磺酸钠、脂肪醇羟乙基磺酸钠、十二烷基磷酸酯三乙醇胺和十二烷基硫酸铵中的至少一种。采用这种玻璃减薄蚀刻液对玻璃进行减薄蚀刻前，利用去离子水对玻璃进行清洗，去除玻璃表面杂质。采用这种玻璃减薄蚀刻液对玻璃的待减薄面进行腐蚀，同时，利用与玻璃相对运动的摩擦机构对玻璃的待减薄面进行刮平。在玻璃减薄完成后利用清水清洗玻璃，随后用弱碱溶液清洗玻璃，防止残留的酸液对玻璃造成损伤。利用这种玻璃减薄蚀刻液对玻璃基板进行蚀刻后，装有蚀刻液的容器中仅有少量的沉淀物产生，容易除去。综上，这种玻璃减薄蚀刻液，能有效提高玻璃减薄速率，降低玻璃表面粗糙度，同时减少玻璃表面附着的沉淀物，提高玻璃表面的光洁度，大大降低了生产成本，减少了对环境的污染，对提高企业经济效益和社会效益都具有十分重要的意义。本实施方式还提供一种玻璃减薄蚀刻液的制备方法，其包括：将混合酸液与水混合后，再与氟化铵、edta或edta盐、表面活性剂、以及氢氟酸混合。进一步的，其包括将h2so4、hno3、h3po4(以及有机酸)与纯水混合后，形成混合酸溶液。由于h2so4与水混合过程中会放热，故先将其与水混合放置后再加入其它组分，避免水温太高导致其他组分挥发损失。进一步的，在将混合酸液与水混合后，还包括将所得溶液的温度保持在40～50℃，或者为42～48℃，或者为44～46℃，或者为45℃。在这一温度范围内，玻璃减薄蚀刻液中各组分的溶解度较好，易于溶解，同时又能避免酸性物质的挥发。通过该方法制备玻璃减薄蚀刻液，能够基本保持原料中各组分的配比基本不变，可控性强。所制得的玻璃减薄蚀刻液，蚀刻效率高、成本低、且对环境污染小。以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述：实施例1本实施例提供一种玻璃减薄蚀刻液，其原料包括以下组分：氢氟酸10g、氟化铵5g、h2so4为10g，hno3为20g，h3po4为5g、edta二钠0.5g、及烷基苯磺酸钠0.1g。这种玻璃减薄蚀刻液的制备方法包括：将h2so4、hno3、h3po4与去离子水混合，得到混合酸溶液；将混合酸溶液的温度保持在50℃下，再将混合酸溶液与氟化铵、edta二钠、烷基苯磺酸钠、以及氢氟酸混合搅拌，即得。实施例2本实施例提供一种玻璃减薄蚀刻液，其原料包括以下组分：氢氟酸12.5g、氟化铵7.5g、h2so4为15g，hno3为15g，h3po4为15g、edta四钠2.5g、及脂肪醇羟乙基磺酸钠0.3g。这种玻璃减薄蚀刻液的制备方法包括：将h2so4、hno3、h3po4与去离子水混合，得到混合酸溶液；将混合酸溶液的温度保持在45℃下，再将混合酸溶液与氟化铵、edta四钠、脂肪醇羟乙基磺酸钠、以及氢氟酸混合搅拌，即得。实施例3本实施例提供一种玻璃减薄蚀刻液，其原料包括以下组分：氢氟酸15g、氟化铵10g、h2so4为20g，hno3为10g，h3po4为20g、edta四钠5g、及十二烷基磷酸酯三乙醇胺0.5g。这种玻璃减薄蚀刻液的制备方法包括：将h2so4、hno3、h3po4与去离子水混合，得到混合酸溶液；将混合酸溶液的温度保持在40℃下，再将混合酸溶液与氟化铵、edta四钠、十二烷基磷酸酯三乙醇胺、以及氢氟酸混合搅拌，即得。实施例4本实施例提供一种玻璃减薄蚀刻液，其原料包括以下组分：氢氟酸12.5g、氟化铵7g、h2so414g、hno314g、h3po414g、柠檬酸7g、edta二钠2.5g、及烷基苯磺酸钠0.27g。这种玻璃减薄蚀刻液的制备方法包括：将h2so4、hno3、h3po4、柠檬酸与去离子水混合，得到混合酸溶液；将混合酸溶液的温度保持在50℃下，再将混合酸溶液与氟化铵、edta二钠、烷基苯磺酸钠、以及氢氟酸混合搅拌，即得。实施例5本实施例提供一种玻璃减薄蚀刻液，其原料包括以下组分：氢氟酸14.5g、氟化铵7.5g、h2so415g、hno315g、h3po415g、酒石酸10g、edta二钾5g、及脂肪醇羟乙基磺酸钠0.5g。这种玻璃减薄蚀刻液的制备方法包括：将h2so4、hno3、h3po4和酒石酸与去离子水混合，得到混合酸溶液；将混合酸溶液的温度保持在48℃下，再将混合酸溶液与氟化铵、edta二钾、脂肪醇羟乙基磺酸钠、以及氢氟酸混合搅拌，即得。实施例6本实施例提供一种玻璃减薄蚀刻液，其原料包括以下组分：氢氟酸10g、氟化铵5g、h2so415g、hno315g、h3po415g、柠檬酸5g、edta二钠1g、及十二烷基磷酸酯三乙醇胺0.25g。这种玻璃减薄蚀刻液的制备方法包括：将h2so4、hno3、h3po4和柠檬酸与去离子水混合，得到混合酸溶液；将混合酸溶液的温度保持在45℃下，再将混合酸溶液与氟化铵、edta二钠、十二烷基磷酸酯三乙醇胺、以及氢氟酸混合搅拌，即得。实施例7本实施例提供一种玻璃减薄蚀刻液，其原料包括以下组分：氢氟酸10g、氟化铵7.5g、h2so415g、hno315g、h3po415g、柠檬酸5g、edta二钠1g、及十二烷基磷酸酯三乙醇胺0.5g。这种玻璃减薄蚀刻液的制备方法包括：将h2so4、hno3、h3po4和柠檬酸与去离子水混合，得到混合酸溶液；将混合酸溶液的温度保持在45℃下，再将混合酸溶液与氟化铵、edta二钠、十二烷基磷酸酯三乙醇胺、以及氢氟酸混合搅拌，即得。实施例8本实施例提供一种玻璃减薄蚀刻液，其原料包括以下组分：氢氟酸13.5g、氟化铵7.5g、h2so415g、hno315g、h3po415g、山梨酸5g、edta二钠3g、及烷基苯磺酸钠0.1g。这种玻璃减薄蚀刻液的制备方法包括：将h2so4、hno3、h3po4和山梨酸与去离子水混合，得到混合酸溶液；将混合酸溶液的温度保持在44℃下，再将混合酸溶液与氟化铵、edta二钠、烷基苯磺酸钠、以及氢氟酸混合搅拌，即得。实施例9本实施例提供一种玻璃减薄蚀刻液，其原料包括以下组分：氢氟酸11g、氟化铵6g、h2so412.5g、hno312.5g、h3po412.5g、苯甲酸5g、edta二钠1g、及脂肪醇羟乙基磺酸钠0.2g。这种玻璃减薄蚀刻液的制备方法包括：将h2so4、hno3、h3po4和苯甲酸与去离子水混合，得到混合酸溶液；将混合酸溶液的温度保持在45℃下，再将混合酸溶液与氟化铵、edta二钠、脂肪醇羟乙基磺酸钠、以及氢氟酸混合搅拌，即得。实施例10本实施例提供一种玻璃减薄蚀刻液，其原料包括以下组分：氢氟酸13.5g、氟化铵7.5g、h2so415g、hno315g、h3po415g、对甲苯磺酸7.5g、edta二钾3g、及十二烷基磷酸酯三乙醇胺0.3g。这种玻璃减薄蚀刻液的制备方法包括：将h2so4、hno3、h3po4和对甲苯磺酸与去离子水混合，得到混合酸溶液；将混合酸溶液的温度保持在47℃下，再将混合酸溶液与氟化铵、edta二钾、十二烷基磷酸酯三乙醇胺、以及氢氟酸混合搅拌，即得。实施例11本实施例提供一种玻璃减薄蚀刻液，其原料包括以下组分：氢氟酸12g、氟化铵6.5g、h2so412.5g、hno313.5g、h3po413.5g、水杨酸6g、edta二钠2g、及十二烷基硫酸铵0.25g。这种玻璃减薄蚀刻液的制备方法包括：将h2so4、hno3、h3po4和水杨酸与去离子水混合，得到混合酸溶液；将混合酸溶液的温度保持在43℃下，再将混合酸溶液与氟化铵、edta二钠、十二烷基硫酸铵、以及氢氟酸混合搅拌，即得。对比例1本对比例提供一种玻璃减薄蚀刻液，其原料包括以下组分：氢氟酸10g、h2so415g、hno315g、h3po415g、柠檬酸5g、edta二钠1g。这种玻璃减薄蚀刻液的制备方法包括：将h2so4、hno3、h3po4和柠檬酸与去离子水混合，得到混合酸溶液；将混合酸溶液的温度保持在45℃下，再将混合酸溶液与edta二钠以及氢氟酸混合搅拌，即得。对比例2本对比例提供一种玻璃减薄蚀刻液，其原料包括以下组分：氢氟酸10g、氟化铵5g、h2so415g、hno315g、h3po415g、柠檬酸5g、edta二钠1g。这种玻璃减薄蚀刻液的制备方法包括：将h2so4、hno3、h3po4和柠檬酸与去离子水混合，得到混合酸溶液；将混合酸溶液的温度保持在45℃下，再将混合酸溶液与氟化铵、edta二钠以及氢氟酸混合搅拌，即得。实验例下面结合试验对本发明实施例提供的玻璃减薄蚀刻液的蚀刻效果进行评价。一.蚀刻过程：平行设置4组实验，实验1组和实验2组分别使用实施例6和实施例7提供的玻璃减薄蚀刻液，对照1组和对照2组分别使用对比例1和对比例2提供的玻璃减薄蚀刻液。将前处理好的玻璃基片(厚度为1mm)转入盛有蚀刻液的槽中，蚀刻液的温度为32℃，采用多片直立浸泡式蚀刻方法对玻璃进行化学腐蚀，待玻璃厚度达到腐蚀要求后(玻璃厚度减薄至0.5mm)，将玻璃片依次经过第一自来水槽、第二自来水槽和去离子水槽清洗，记录每组中玻璃减薄的时间和减薄后的表面平整度。二、实验结果：实验结果如表1所示：表1.蚀刻工艺结果蚀刻时间(s)表面平整度实施例6136光滑、平整度高实施例7121光滑、平整度高对比例1150粗糙、凹凸不平对比例2147略为粗糙蚀刻时间，为将玻璃基片由1mm减薄至0.5mm所用的时间。由表1可知，对比例1的蚀刻时间为150s，对比例2为147s，而实施例6的平均耗时(136s)较之对比例1耗时(150s)减少14s，实施例7平均耗时(121s)较之对比例1耗时(150s)减少29s，由此可见，实施例6和实施例7所提供的玻璃减薄液的蚀刻效率高。此外，经肉眼观察，经实施例6和实施例7提供的玻璃减薄蚀刻液减薄后的玻璃表面光滑、平整，而对比例1的则相对粗糙，且部分表面部分呈现凹凸不平状；对比例2则略为粗糙，没有明显的凹凸不平状。另外，将其它实施例提供的玻璃减薄蚀刻液用于进行上述实验，所得结果与实施例6和实施例7类似，故不逐一列出。尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。当前第1页12