一种柔性薄膜湿法刻蚀装置的制作方法

1.本实用新型涉及薄膜刻蚀技术领域，特别地，涉及一种柔性薄膜湿法刻蚀装置。


背景技术：

2.在柔性基材表面处理及功能涂层制备过程中，主要涉及到成膜、刻蚀、清洗三大工艺，通过刻蚀工艺，便可以将有机薄膜材料表面的功能膜层去除或者改变微观结构和形貌，得到最终需要的图形。
3.刻蚀工艺主要包括湿法刻蚀工艺和干法刻蚀工艺，其中湿法刻蚀工艺主要是通过薄膜材料(多为金属化合物薄膜)与刻蚀液之间发生化学反应进行刻蚀。
4.而当采用湿法刻蚀工艺时，由于湿法刻蚀容易受到外力、表面摩擦破坏、刻蚀液浓度、刻蚀时间、以及刻蚀液在薄膜表面的分布均匀性等因素的影响，可能导致刻蚀不均(线宽不均或坡度角不均)的现象，引起后续制程的不良；同时还可能造成不同阶段衬底之间的刻蚀均一性较差，从而影响产品的稳定性。
5.针对上述问题，就需要提供一种能够避免刻蚀不均的现象发生的柔性薄膜湿法刻蚀装置。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种柔性薄膜湿法刻蚀装置。
7.本实用新型采用的技术方案是：一种柔性薄膜湿法刻蚀装置，包括放卷辊、收卷辊、刻蚀腔体、清洗腔体、薄膜基材和薄膜监控模块；
8.所述刻蚀腔体中设有第一悬浮辊，所述第一悬浮辊上设有刻蚀液喷淋孔，该第一悬浮辊连通一刻蚀液供液机构；所述清洗腔体中设有第二悬浮辊，所述第二悬浮辊上设有清洗液喷淋孔，该第二悬浮辊连通一清洗液供液机构；
9.所述薄膜基材通过所述放卷辊放料，依次绕经所述第一悬浮辊、所述第二悬浮辊，并收卷于所述收卷辊；
10.所述薄膜监控模块包括采集单元和运算控制单元，所述采集单元对应所述第一悬浮辊设置，包括光学采集单元或/和溶液采集单元，所述采集单元的信号输出端电性连接所述运算控制单元的信号输入端。
11.上述技术方案中的有关内容解释如下：
12.1.上述方案中，所述运算控制单元的输出端电性连接所述放卷辊和所述收卷辊，并控制所述放卷辊和所述收卷辊的运转速度。
13.2.上述方案中，所述第一悬浮辊和所述刻蚀液供液机构之间设有压力调节阀，所述运算控制单元电性连接所述压力调节阀，并通过所述压力调节阀控制刻蚀液的喷淋压力。
14.3.上述方案中，所述光学采集单元包括发光光源和光学采集元件，所述发光光源发出的光经所述薄膜基材后，照射至所述光学采集元件。
15.4.上述方案中，所述发光光源包括底光源和顶光源，所述底光源设在所述第一悬浮辊的下方，所述顶光源和所述光学采集元件设在在所述第一悬浮辊的上方。
16.5.上述方案中，所述底光源的发射光和所述顶光源的发射光为不同波长。
17.6.上述方案中，所述溶液采集单元包括溶液收集器和溶液分析器，工作时采集刻蚀液的成分浓度。
18.7.上述方案中，所述刻蚀腔体通过一回液机构连通所述刻蚀液供液机构，所述回液机构包括回液管道以及设在该回液管道上的回液泵。
19.8.上述方案中，还包括张力测量辊，所述薄膜基材依次绕经所述第一悬浮辊、所述张力测量辊和所述第二悬浮辊。
20.本实用新型的有益效果在于：本柔性薄膜湿法刻蚀装置在刻蚀过程中，通过薄膜监控模块对柔性薄膜的刻蚀状态进行实时监控，其中，通过采集单元在第一悬浮辊处进行采集得到相应的数据信息，如柔性薄膜的光透过率、光反射率和刻蚀液的酸液浓度信息，接着将数据信息传输至运算控制单元处进行处理，运算控制单元根据其处理结果对设备进行控制；
21.本装置根据柔性薄膜的特性变化或者刻蚀液的浓度变化来确定柔性薄膜的当前刻蚀状态，在此基础上，通过运算控制单元便可以根据柔性薄膜的当前刻蚀状态对设备的预定参数（包括刻蚀液的喷淋量和柔性薄膜的运动速度）实现动态调节，从而避免柔性薄膜的刻蚀表面受到损伤，保证湿法刻蚀的均匀性，提高产品良率。
附图说明
22.附图1为本实用新型实施例的示意图；
23.附图2为本实用新型实施例中第一悬浮辊的示意图（仰视视角）；
24.附图3为本实用新型实施例的工作流程图。
25.以上附图中：1．放卷辊；2．收卷辊；3．刻蚀腔体；31．第一悬浮辊；310．刻蚀液喷淋孔；32．刻蚀液供液机构；33．压力调节阀；34．回液机构；4．清洗腔体；41．第二悬浮辊；42．清洗液供液机构；5．薄膜基材；6．光学采集单元；7．溶液采集单元；8．运算控制单元；91．第一风刀；92．第二风刀；93．烘干箱体；94．张力测量辊；95．传动辊轮。
具体实施方式
26.下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
27.以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。
28.本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。
29.关于本文中所使用的“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本案，其仅为了区别以相同技术用语描述的组件或操作。
30.关于本文中所使用的“连接”或“定位”，均可指二或多个组件或装置相互直接作实体接触，或是相互间接作实体接触，亦可指二或多个组件或装置相互操作或动作。
31.关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含
但不限于。
32.关于本文中所使用的用词（terms），除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案之描述上额外的引导。
33.关于本文中所使用的“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等，均为方向性用词，在本案中仅为说明各结构之间位置关系，并非用以限定本案保护范围及实际实施时的具体方向。
34.如图1至图3所示的实施例，提供一种柔性薄膜湿法刻蚀装置，包括放卷辊1、收卷辊2、刻蚀腔体3、清洗腔体4、薄膜基材5和薄膜监控模块。
35.所述刻蚀腔体3中设有第一悬浮辊31，所述第一悬浮辊31上设有多个刻蚀液喷淋孔310，该第一悬浮辊31连通一刻蚀液供液机构32，所述刻蚀液供液机构32向第一悬浮辊31提供用于刻蚀柔性薄膜的刻蚀液，该刻蚀液在第一悬浮辊31中通过刻蚀液喷淋孔310对外喷淋。
36.所述清洗腔体4中设有第二悬浮辊41，所述第二悬浮辊41上设有多个清洗液喷淋孔，该第二悬浮辊41连通一清洗液供液机构42，所述清洗液供液机构42向第二悬浮辊41提供用于清洗柔性薄膜的清洗液，该清洗液在第二悬浮辊41中通过清洗液喷淋孔对外喷淋。
37.所述薄膜基材5为待刻蚀的柔性薄膜料卷，该薄膜基材5通过所述放卷辊1放料，依次绕经所述第一悬浮辊31、所述第二悬浮辊41，并收卷于所述收卷辊2；通过放卷辊1和收卷辊2的旋转作用，使得薄膜基材5逐渐从放卷辊1处移动到收卷辊2处，并在该过程中依次在第一悬浮辊31处和第二悬浮辊41处受到刻蚀液喷淋和清洗液喷淋，从而实现刻蚀工艺，并在刻蚀后进行清洗。
38.所述薄膜监控模块包括采集单元和运算控制单元8，所述采集单元对应所述第一悬浮辊31设置，包括光学采集单元6或/和溶液采集单元7，工作时采集柔性薄膜和刻蚀液相应的变化参数，该采集单元的信号输出端电性连接所述运算控制单元8的信号输入端，工作时将采集得到的数据传输至所述运算控制单元8处进行处理，运算控制单元8根据处理得到的结果对设备进行实时控制；其中运算控制单元8处的具体处理方法为现有技术，为本领域技术人员所熟知，且非本案发明点，故在此不作赘述。
39.当采集单元包括光学采集单元6时，薄膜监控模块能够在线实时检测薄膜基材5的光透过率和/或光反射率，并由此确定薄膜基材5的当前刻蚀状态；具体的，所述光学采集单元6包括发光光源和光学采集元件，所述发光光源发出的光经所述薄膜基材5后，照射至所述光学采集元件，被光学采集元件采集。
40.本实施例中发光光源包括底光源和顶光源，所述底光源设在所述第一悬浮辊31的下方，所述顶光源和所述光学采集元件设在在所述第一悬浮辊31的上方。
41.其中在工作过程中，所述底光源发出的光透过薄膜基材5到达光学采集元件处被采集，用于监测薄膜基材5相应部位的光透过率，所述顶光源发出的光被薄膜基材5表面反射后到达光学采集元件处被采集，用于监测薄膜基材5相应部位的光反射率。
42.光透过率和/或光反射率的相应变化参数被采集后传输至运算控制单元8中进行处理。
43.值得一提的是，当使用光学采集单元6对薄膜基材5相应部位的光透过率和/或光
反射率进行在线薄膜监测时，可以仅开启底光源，以实现对薄膜基材5相应部位的光透过率的在线薄膜监测，也可以仅开启顶光源，以实现对薄膜基材5相应部位的光反射率的在线薄膜监测，还可以二者同时开启，从而实现对薄膜基材5相应部位的光透过率和光反射率的同时在线薄膜监测，以获取更全面的监测数据。
44.在本实施例中，所述底光源的发射光和所述顶光源的发射光为不同波长，由此在底光源和顶光源同时开启时，光学采集元件能够轻易实现透射光和反射光的分辨，从而得到精确的光透过率和光反射率的数据信息。
45.考虑到薄膜基材5表面薄膜的透光性以及光学检测装置的敏感度问题，本光学采集单元6主要应用于对薄膜基材5表面的金属薄膜进行刻蚀的情况。
46.示例的，当通过柔性薄膜湿法刻蚀装置对薄膜基材5表面的金属薄膜进行刻蚀，且使用顶光源对薄膜基材5相应部位的光反射率进行在线薄膜监测时，经过以下几个阶段：在湿法刻蚀开始之前，所述薄膜基材5表面未被光阻覆盖的金属或化合物薄膜露出，将此时光学采集单元6在线薄膜监测到的薄膜基材5相应部位的光反射率设定为100％；在湿法刻蚀开始初期，所述薄膜基材5表面的薄膜逐渐被刻蚀，但由于刻蚀时间尚短，所述薄膜基材5表面的薄膜多体现为厚度的减薄，此时光学采集单元6在线薄膜监测到的薄膜基材5相应部位的光反射率略有下降；随着湿法刻蚀的进行，所述薄膜基材5表面的薄膜大面积被刻蚀掉，此时光学采集单元6在线薄膜监测到的薄膜基材5相应部位的光反射率大幅度降低；随着湿法刻蚀的持续进行，所述薄膜基材5表面未被光阻覆盖的金属薄膜完全被刻蚀掉，此时光学采集单元6在线薄膜监测到的薄膜基材5相应部位的光反射率逐渐减小直至趋于平稳，由此便可以确定出薄膜基材5的刻蚀终点。
47.其中，光透过率和光反射率在相应阶段所体现的具体数据值，对于不同的测试对象和测试环境而言截然不同，需要根据实际情况进行计算模拟得出，所以在本案中没有详细给出。
48.此外，在实际实施中，刻蚀腔体3和第一悬浮辊31可以设有多组，所述光学采集单元6与所述第一悬浮辊31一一对应；当设置多个刻蚀腔体3时，将多个刻蚀腔体3沿薄膜基材5的运动方向并列设置，其中各第一悬浮辊31优选采用完全相同的规格，从而保证各第一悬浮辊31的喷射压力、喷射形状等参数完全一致，便于进行控制。
49.当采集单元包括溶液采集单元7时，薄膜监控模块能够用于监测刻蚀后的刻蚀液的浓度，运算控制单元8根据该浓度信息的变化参数，能够确定薄膜基材5的当前刻蚀状态，其中刻蚀液的浓度具体可以通过质谱分析、光谱分析、溶液的中和滴定等方法进行测量；具体的，可以通过ph值测定刻蚀液的酸液浓度。
50.所述溶液采集单元7包括溶液收集器和溶液分析器，工作时采集刻蚀液的成分浓度。
51.通过溶液采集单元7进行在线薄膜监测时，相比于光学监测，其精确度相对较高，但成本也相对较高。
52.值得一提的是，薄膜监控模块的实施方式并不限于以上所述的光学监控和溶液监控，凡是在线监测柔性薄膜或刻蚀液变化参数，并经运算控制单元8进行处理反馈、以实时调整设备运行参数（例如刻蚀液的喷淋量和柔性薄膜的运动速度）的方案，均在本实用新型实施例的保护范围之内，这里不再赘述。
53.本实施例中，所述运算控制单元8的输出端电性连接所述放卷辊1和所述收卷辊2，并控制所述放卷辊1和所述收卷辊2的运转速度，由此控制薄膜基材5的运动速度。
54.本实施例中，所述第一悬浮辊31和所述刻蚀液供液机构32之间设有压力调节阀33，所述运算控制单元8电性连接所述压力调节阀33，并通过所述压力调节阀33控制刻蚀液的喷淋压力；其中该压力调节阀33可以直接设在第一悬浮辊31内部，即第一悬浮辊31内置有压力调节阀33。
55.以上提供了两种调节方式来控制刻蚀进程，包括调节薄膜基材5的运动速度和调节刻蚀液的喷淋压力，这两种调节方式可以根据实际情况择一使用，也可以同时使用来获得更好的调节效果。
56.本实施例中，还包括一回液机构34，所述刻蚀腔体3通过该回液机构34连通所述刻蚀液供液机构32，所述回液机构34包括回液管道以及设在该回液管道上的回液泵；由于刻蚀腔体3在刻蚀过程中会积存刻蚀后的刻蚀液，通过该回液机构34能够将刻蚀腔体3中的刻蚀液回流到刻蚀液供液机构32进行重复利用，从而节约刻蚀液成本。
57.本实施例中，薄膜基材5在经过刻蚀腔体3后，经过一第一风刀91后进入清洗腔体4，从清洗腔体4出来后又依次经过一第二风刀92和一烘干箱体93，最终再到达收卷辊2上，由此实现对薄膜基材5的清洗干燥处理。
58.其中，风刀可以采用涡流风机或高压离心风机驱动，它使用不同的风机与风刀配合，可及时把物体表面的尘屑及水分吹干；风刀在工业领域中存在大量吹风除水、吹风除尘等应用，如吹除钢板，铝合金型材等平面上的灰尘、水分，吹除饮料瓶、包装罐等瓶体表面的水分，吹除产品表面的杂质灰尘，残液，外包装上的水分，以及传送带清理等。
59.本实施例中，还包括一张力测量辊94以及多个传动辊轮95；通过张力测量辊94可以获取薄膜基材5的张力信息，再通过对放卷辊1和收卷辊2速度的控制，能够保证薄膜基材5始终保持有合适的张力；传动辊轮95作为改变薄膜基材5运动路径的载体而存在，用于承载并传动薄膜基材5，基于此，多个传动辊轮95沿薄膜基材5的运动方向并列设置，且具有一致的传动方向。
60.此外，由于刻蚀液具有一定的腐蚀性，本实施例中的刻蚀腔体3和第一悬浮滚需采用具有良好抗腐蚀性能的材料进行制备，或在内部设置具有良好抗腐蚀性的涂层。
61.本柔性薄膜湿法刻蚀装置在刻蚀过程中，通过薄膜监控模块对柔性薄膜的刻蚀状态进行实时监控，其中，通过采集单元在第一悬浮辊31处进行采集得到相应的数据信息，接着将数据信息传输至运算控制单元8处进行处理，运算控制单元8根据其处理结果对设备进行控制。
62.本装置根据柔性薄膜的特性变化或者刻蚀液的浓度变化来确定柔性薄膜的当前刻蚀状态，在此基础上，通过运算控制单元8便可以根据柔性薄膜的当前刻蚀状态对设备的预定参数（包括刻蚀液的喷淋量和柔性薄膜的运动速度）实现动态调节，从而避免柔性薄膜的刻蚀表面受到损伤，保证湿法刻蚀的均匀性，提高产品良率。
63.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。