蚀刻设备的反应槽装置的上电极的制作方法
【专利摘要】一种蚀刻设备的反应槽装置的上电极，包含一个电极板体，以及一个陶瓷熔射膜。该电极板体包括一个本体层、一个设置在该本体层上的缓冲层，以及数个上下贯穿该本体层与该缓冲层的通气孔。通过该缓冲层缓冲该本体层与该陶瓷熔射膜的热膨胀系数的差值，且该缓冲层与该陶瓷熔射膜间具有良好的结合力，因此两者间可紧密地结合而不易剥落。同时该缓冲层与该陶瓷熔射膜都具有抗腐蚀功效，以提供该本体层双重保护，所以该电极板体可重复使用，并能降低设备成本。
【专利说明】蚀刻设备的反应槽装置的上电极
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电极，特别是涉及一种蚀刻设备的反应槽装置的上电极。
【背景技术】
[0002]在一般电浆蚀刻制程中，上电极是位于玻璃基板的上方，必须要有高电浆电阻，为达到此目的，通常会对该上电极的一个电极板体进行阳极处理，使该电极板体的表面产生一层阳极膜，例如中国台湾申请案号第88107375号专利案。
[0003]然而在电浆蚀刻制程中所使用的氟(F)、氯(Cl)等活性腐蚀性气体会腐蚀该阳极膜而导致该上电极失效，因此必须以化学蚀刻的方式先除去坏损的阳极膜，然后再重新长出阳极膜，但前述再生方式会导致该上电极的电极板体变薄，当该电极板体的厚度过薄而不堪使用时，需要将该上电极淘汰换新，因此制造成本较高。
[0004]为了改善前述的问题， 申请人:曾经申请中国台湾专利证书号第M396828号专利，该专利申请的上电极是在一个电极板体上被覆一层陶瓷熔射膜，通过该陶瓷熔射膜的抗腐蚀能力，来保护该电极板体不会被电浆蚀刻制程的腐蚀性气体侵蚀，当该陶瓷熔射膜坏损至不堪使用时，只需要重新在该电极板体上被覆该陶瓷熔射膜就可以继续使用。由于陶瓷熔射膜是额外附着于该电极板体上的膜层，所以该电极板体不会变薄而可重复使用。
[0005]尽管所述第M396828号专利具有上述优点及功效，但是仍然具有可改进之处，主要是因为该电极板体的材料为金属，热膨胀系数高，而陶瓷熔射膜的材料为陶瓷，热膨胀系数较低。也就是说该电极板体与该陶瓷熔射膜间会因为热膨胀系数不同而存在一个明显的界面，并且在温度升高或降低时，所述界面容易因为膨胀量不均而累积应力，导致该陶瓷熔射膜与该电极板体的界面处产生裂缝、孔隙，并降低该陶瓷熔射膜与该电极板体间的附着力。
[0006]因此，当腐蚀性气体通过该上电极的数个通气孔时，腐蚀性气体就会穿过前述的裂缝、孔隙而在所述界面处侵蚀该电极板体，并导致该陶瓷熔射膜无法与该电极板体结合而剥落，降低了保护效果，所以现有的上电极的结构仍有待改进。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种膜层间的结合性佳而不易剥落，且抗腐蚀性良好而可重复使用的蚀刻设备的反应槽装置的上电极。
[0008]本发明蚀刻设备的反应槽装置的上电极，包含一个电极板体，以及一个设置于该电极板体上的陶瓷熔射膜，该电极板体包括一个本体层，以及数个通气孔。该电极板体还包括一个设置于该本体层与该陶瓷熔射膜间的缓冲层，而所述通气孔是分别上下贯穿该本体层与该缓冲层。
[0009]本发明所述的蚀刻设备的反应槽装置的上电极，该缓冲层是一个以阳极处理方式而形成的金属氧化层。
[0010]本发明所述的蚀刻设备的反应槽装置的上电极，该缓冲层的厚度为5~150 μ m。[0011]本发明所述的蚀刻设备的反应槽装置的上电极，该缓冲层具有一个供该陶瓷熔射膜设置且呈凹凸不平的粗糙面，该粗糙面的粗糙度为0.3^40 μ H10
[0012]本发明所述的蚀刻设备的反应槽装置的上电极，该陶瓷熔射膜的材料为氧化钇、氧化锆、氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化钙、氧化硅、氧化铬或上述的任一组合。
[0013]本发明所述的蚀刻设备的反应槽装置的上电极，该陶瓷熔射膜的厚度为10~3000 μ mD
[0014]本发明所述的蚀刻设备的反应槽装置的上电极，该上电极还包含数个同轴塞装于所述通气孔内并且供气体通过的陶瓷管。
[0015]本发明所述的蚀刻设备的反应槽装置的上电极，该上电极还包含数个分别连通地同轴塞装于所述通气孔内的陶瓷管，而所述陶瓷管都包括一个邻近该缓冲层的粗糙面的端面，而该陶瓷熔射膜是设置在所述陶瓷管的端面与该缓冲层的粗糙面上。
[0016]本发明所述的蚀刻设备的反应槽装置的上电极，该上电极还包含一个被覆于该陶瓷熔射膜上的保护膜，该保护膜的材料为硅化合物、铬化合物或上述的任一组合。
[0017]本发明所述的蚀刻设备的反应槽装置的上电极，该保护膜的厚度为5nm~10 μ m。
[0018]本发明的有益效果在于:通过该缓冲层缓冲该本体层与该陶瓷熔射膜的热膨胀系数的差值，且该缓冲层与该陶瓷熔射膜间具有良好的结合力，因此两者间可紧密地结合而不易剥落。同时该缓冲层与该陶瓷熔射膜都具有抗腐蚀功效，以提供该本体层双重保护，所以该电极板体可重复使用并能降低设备成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是一个立体 分解图，说明本发明蚀刻设备的反应槽装置的上电极的一个较佳实施例；
[0020]图2是该较佳实施例盖设于一个反应腔座时的一个侧视剖视示意图；
[0021]图3是该较佳实施例的一个局部剖视示意图；
[0022]图4是该较佳实施例的一个制造流程图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
[0024]参阅图1、2、3，本发明上电极91的一个较佳实施例为一个蚀刻设备的一个反应槽装置9的其中一个元件，该反应槽装置9还包含一个界定出一个开口朝上的反应空间92的反应腔座93，以及一个安装于该反应空间92内的下电极94。该上电极91与一个气体输入装置8连通，从而该气体输入装置8可以将用于蚀刻玻璃的腐蚀性气体导入该反应空间92内，而所述腐蚀性气体可以是氟或氯。由于该反应槽装置9如何运作非本发明改良的重点，不再详述。
[0025]本发明上电极91盖设于该反应腔座93上，并可掀起地封闭该反应空间92的开口。该上电极91包含一个电极板体1、数个陶瓷管2、一个陶瓷熔射膜3，以及一个保护膜4。
[0026]本实施例的电极板体I包括一个本体层11、一个被覆于该本体层11的底面的缓冲层12、数个上下贯穿该本体层11与该缓冲层12并环绕设置的环孔面14，以及数个分别由所述环孔面14界定而成并连通该气体输入装置8与该反应空间92的通气孔13。
[0027]其中，本实施例的本体层11的材质为铝合金(Al Alloy)，但在实施上，也可以由钛(Ti)、钛合金(Ti Alloy)、不锈钢(Stainless Steel )、钥(Μ O)、镍合金(Ni Alloy)等金属制成。
[0028]本实施例的缓冲层12的材料为氧化铝(Al2O3)，且厚度为5~150 μ m。该缓冲层12是该本体层11的金属氧化物，因此该缓冲层12的材料依该本体层11的材料而定，不需限制。该缓冲层12具有一个朝下且呈凹凸不平的粗糙面121，该粗糙面121的粗糙度(Ra)为
0.3~40 μ m，可增加该缓冲层12与该陶瓷熔射膜3间附着与结合的面积，提升层体间的结合力。
[0029]本实施例的每一个陶瓷管2分别同轴塞装于所述通气孔13内以供气体通过，且所述陶瓷管2分别贴靠所述环孔面14，每一个陶瓷管2都包括一个邻近该缓冲层12的粗糙面121的端面21。所述陶瓷管2是由绝缘的陶瓷材料制成，具体可为氧化铝、氮化铝(A1N)、氧化钇(Y2O3)、氧化镁(MgO)、氮化硼(BN)或上述的任一组合，此外也可以为高分子材料。[0030]所述陶瓷管2完全遮蔽该电极板体I的所述环孔面14，所述陶瓷管2功能是在蚀刻制程中，将腐蚀性气体由该气体输入装置8引导入该反应槽装置9的反应空间92内。通过所述陶瓷管2的抗腐蚀特性，有效地避免所述环孔面14被腐蚀而使所述通气孔13产生扩孔的现象，进而使腐蚀性气体的流量维持恒定，所以能稳定蚀刻制程的质量。
[0031]然而在实施上，所述陶瓷管2的长度可缩短，此时将所述陶瓷管2都安装固定于所述环孔面14的下半段，并使所述陶瓷管2的端面21都邻近该缓冲层12的粗糙面121，则所述陶瓷管2的长度只要大于所述环孔面14的长度的四分之一，就可以达到前述稳定腐蚀性气体流量的目的，因此在实施时，所述陶瓷管2不以完全遮蔽所述环孔面14为必要。
[0032]本实施例的陶瓷熔射膜3用于保护该电极板体I不会受到腐蚀性气体的侵蚀，而且该陶瓷熔射膜3同时设置在该缓冲层12的粗糙面121与所述陶瓷管2的端面21上，进而可避免腐蚀性气体扩散至所述陶瓷管2与所述环孔面14的间隙内，可达到更佳的保护效果。较佳地，该陶瓷熔射膜3的厚度为10-3000μπι，表面粗糙度为0.140μπιο其中，本实施例的陶瓷熔射膜3的材质为氧化铝，但在实施上，也可以为氧化钇、氧化锆(ZrO2)、氧化铝、氧化钛(TiO2)、氧化镁、氧化硅(SiO2)、氧化钙(CaO)、氧化铬(Cr2O3)或上述的任一组合。本实施例使用的陶瓷粉末为氧化铝。[0033]该保护膜4被覆在该陶瓷熔射膜3上，厚度为5ηπ?Ο μ m。所述该保护膜4的材料为硅化物、铬化物或上述的任一组合，具体可为硅酸钾(K2SiO3)、硅酸钠(Na2SiO3)、有机铬，此外也可选自高分子聚合物，具体可为聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)等等。但在实施上，由于该陶瓷熔射膜3与该缓冲层12都具有抗腐蚀的能力，所以不以设置该保护膜4为必要。
[0034]参阅图2、3、4，该上电极91在制作时，先将该电极板体I的本体层11进行阳极处理，使该本体层11的表面生成一层具有多孔隙结构的金属氧化层，而所述金属氧化层就是本实施例的缓冲层12。待阳极处理完毕后，就可将所述陶瓷管2分别连通地同轴塞装入所述通气孔13内。
[0035]接着以喷砂的方式对该缓冲层12进行粗糙化处理，使该缓冲层12的底侧形成凹凸不平的该粗糙面121。然而在实施上，也可以先对本体层11进行粗糙化处理，接着将所述陶瓷管2穿设于所述通气孔13内，然后再对该本体层11进行阳极处理，一样可以使该缓冲层12的底面粗糙。然后以电浆熔射的方式，将熔融态的陶瓷粉末熔射涂布于该缓冲层12的粗糙面121与所述陶瓷管2的端面21，等前述熔融态的陶瓷粉末冷却凝固后就可以形成该陶瓷熔射膜3。
[0036]最后，将熔射粒子粘结剂涂布于该陶瓷熔射膜3的表面，从而填补该陶瓷熔射膜3的表面的陶瓷粉末的间隙，并强化陶瓷粉末间的结合力，然后再以低温烧结方式，使熔射粒子粘结剂固结而形成该保护膜4，便完成本发明上电极91的制作。其中，烧结温度是低于该电极板体I与该陶瓷熔射膜3的熔点。
[0037]以下通过实验结果说明本发明的功效。
[0038]参阅表一，实验例f 3是依据本发明制作步骤所制成的上电极91，实验例4飞与实验例广3的不同的地方在于实验例4飞未在该陶瓷熔射膜3的表面上被覆该保护膜4。而比较例与实验例广3的差别在于:比较例缺少该保护膜4与该缓冲层12，且比较例是将该陶瓷熔射膜3直接被覆于该电极板体I的本体层11的一个经由粗糙化处理的表面。
[0039]此外，在本实验中陶瓷熔射膜3与电极板体I的附着性的判断，是使用ASTM C633热喷涂层的黏附力或黏结强度的标准试验方法(Standard Test Method for Adhesion orCohesion Strength of Thermal Spray Coatings),将试片经由 10CTC的热冲击试验 30 个循环后，再将试片进行拉伸测试，其中，试片能承受的拉伸应力越高代表膜层间的附着性越好。而抗腐蚀性的判断，则是利用盐雾试验，将试片进行喷雾72小时后，针对试片的表面的样貌进行观察 而得到的。
[0040]表一
[0041]
【权利要求】
1.一种蚀刻设备的反应槽装置的上电极，包含一个电极板体，以及一个设置于该电极板体上的陶瓷熔射膜，该电极板体包括一个本体层，以及数个通气孔；其特征在于:该电极板体还包括一个设置于该本体层与该陶瓷熔射膜间的缓冲层，而所述通气孔是分别上下贯穿该本体层与该缓冲层。
2.根据权利要求1所述的蚀刻设备的反应槽装置的上电极，其特征在于:该缓冲层是一个以阳极处理方式而形成的金属氧化层。
3.根据权利要求2所述的蚀刻设备的反应槽装置的上电极，其特征在于:该缓冲层的厚度为5~150 μ m。
4.根据权利要求2所述的蚀刻设备的反应槽装置的上电极，其特征在于:该缓冲层具有一个供该陶瓷熔射膜设置且呈凹凸不平的粗糙面，该粗糙面的粗糙度为0.3^40 μ m0
5.根据权利要求4所述的蚀刻设备的反应槽装置的上电极，其特征在于:该陶瓷熔射膜的材料为氧化钇、氧化锆、氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化钙、氧化硅、氧化铬或上述的任一组合。
6.根据权利要求4所述的蚀刻设备的反应槽装置的上电极，其特征在于:该陶瓷熔射膜的厚度为10-3000μπι。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的蚀刻设备的反应槽装置的上电极，其特征在于:该上电极还包含数个同轴塞装于所述通气孔内并且供气体通过的陶瓷管。
8.根据权利要求4所述的蚀刻设备的反应槽装置的上电极，其特征在于:该上电极还包含数个分别连通地同轴塞装于所述通气孔内的陶瓷管，而所述陶瓷管都包括一个邻近该缓冲层的粗糙面的端面，而该陶瓷熔射膜是设置在所述陶瓷管的端面与该缓冲层的粗糙面上。
9.根据权利要求8所述的蚀刻设备的反应槽装置的上电极，其特征在于:该上电极还包含一个被覆于该陶瓷熔射膜上的保护膜，该保护膜的材料为硅化合物、铬化合物或上述的任一组合。
10.根据权利要求9所述的蚀刻设备的反应槽装置的上电极，其特征在于:该保护膜的厚度为5nm~10 μ m。
【文档编号】C03C15/00GK103524044SQ201210230622
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年7月5日 优先权日:2012年7月5日
【发明者】周峙丞, 唐国樑, 吴建德 申请人:周业投资股份有限公司