一种光学显示用石英减薄粗化液及其生产工艺的制作方法

本发明属于蚀刻液，具体涉及一种光学显示用石英减薄粗化液及其生产工艺。

背景技术：

1、光学显示用石英基底作为高端显示器件（如lcd、oled、微显示器件等）的核心组件，其表面质量和厚度精度直接影响器件的光学性能和封装良率。在实际应用中，石英基底通常需要进行减薄处理以满足轻薄化需求，同时需对表面进行粗化以增强与功能性膜层（如金属电极、光学胶层、封装材料等）的结合力。

2、目前，石英基底的减薄粗化主要采用化学蚀刻法，其原理是利用含氢氟酸的蚀刻液与石英中的sio2发生反应，使石英表面发生剥离溶解，从而实现厚度减薄和表面粗化。传统的石英蚀刻液多采用氢氟酸与无机酸（如硝酸、硫酸、盐酸等）组成的单一混酸体系，通过调整酸配比来控制蚀刻速率和表面形貌。

3、中国专利cn119614204a公开了一种用于石英晶片减薄的缓冲氧化蚀刻液，

4、该专利申请涉及一种用于石英晶片减薄的缓冲氧化蚀刻液，其组分按质量百分比计包括：10%-20%的氢氟酸、15%-35%的氟化铵、0.1%-5%的醇类化合物、0.1%-2%的有机酸，余量为超纯水。该蚀刻液旨在对石英晶片维持适当的蚀刻速率，同时改善常规boe蚀刻后晶片表面存在的三棱锥结构凸起，获得较好的形貌与蚀刻粗糙度。

5、中国专利cn121780171a公开了石英蚀刻液及其蚀刻方法，蚀刻液按质量百分比计包括：18%-23%的氢氟酸、10%-12%的氟化氢铵、1.5%的添加剂，其余为水；其中添加剂含有表面活性剂和阳离子聚合物。表面活性剂在强酸环境中具有界面活化与抑泡作用，能降低局部界面张力并促进气泡剥离，减少气泡遮蔽引起的局部粗糙化；阳离子聚合物在蚀刻界面弱吸附形成薄膜，抑制副产物在界面的成核与生长，减少颗粒沉积。该蚀刻液可实现200μm深度蚀刻时ra≤120nm的表面粗糙度。

6、现有技术虽然在一定程度上改善了石英蚀刻的表面质量，但仍存在以下不足：（1）蚀刻速率与表面质量的平衡难以兼顾，上述蚀刻液虽能降低表面粗糙度，但在追求低粗糙度的同时往往以牺牲蚀刻效率为代价，难以满足规模化生产对效率与质量的双重要求。（2）现有专利蚀刻液在长期使用过程中酸效易衰减、组分易分层，使用寿命受限，批次稳定性不足。（3）现有技术主要针对石英晶片或石英晶体的通用蚀刻需求，仍存在局部过蚀、厚度误差偏大等问题。

7、针对上述缺陷，亟需一种光学显示用石英减薄粗化液及其生产工艺，在保证可控蚀刻速率的同时实现优异的表面质量，且废液可循环利用、危废减少，兼具高效、精密的特性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种光学显示用石英减薄粗化液及其生产工艺。

2、为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明提供了一种光学显示用石英减薄粗化液，包括以下质量分数的组分：盐酸8-12%、磷酸20-25%、硫酸5-8%、氢氟酸3-5%、缓蚀剂1-2%、稳定剂0.5-1%、表面活性剂0.9-1.3%，余量超纯水。

4、优选的，包括以下质量分数的组分：盐酸10%、磷酸22%、硫酸6%、氢氟酸4%、缓蚀剂1.5%、稳定剂0.8%、表面活性剂1.1%，余量超纯水。

5、优选的，所述表面活性剂包括质量比1：（1.2-1.4）：（0.5-0.7）的二癸基二甲基溴化铵、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱和非离子表面活性剂。

6、优选的，所述表面活性剂包括质量比1：1.4：0.6的二癸基二甲基溴化铵、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱和非离子表面活性剂。

7、优选的，所述非离子表面活性剂的型号为cta-1耐强酸表面活性剂。

8、蚀刻速率与表面质量的平衡是石英蚀刻长期未能解决的矛盾，蚀刻速率过慢无法满足规模化生产效率要求，速率过快则容易导致表面粗糙度失控、出现麻点崩边等缺陷。现有技术中在蚀刻液中添加单一表面活性剂，虽能在一定程度上降低表面粗糙度，但单一类型表面活性剂的界面吸附能力有限，难以在蚀刻全过程中持续、均匀地调控反应速率，往往以牺牲蚀刻效率为代价换取表面质量。本发明通过大量实验发现，通过使用阳离子表面活性剂（二癸基二甲基溴化铵）、两性离子表面活性剂（月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱）与非离子表面活性剂（cta-1）复配，三者产生了显著的协同增效作用，改善蚀刻液对石英表面的润湿性，促进反应气泡的快速剥离，三者协同实现了对石英表面全方位、多层次的均匀覆盖。进一步的实验发现，当三者的质量比精确控制在1:（1.2-1.4）:（0.5-0.7）时，还意外地改善了蚀刻液的长期储存稳定性，储存30天后蚀刻速率衰减率显著低于使用单一表面活性剂。分析认为，两性离子表面活性剂在阳离子与非离子表面活性剂之间起到了分子桥的作用，增强了表面活性剂分子在液-固界面的吸附层致密度和耐久性，从而在提升蚀刻均匀性的同时延长了使用寿命，在此条件下还可以避免出现麻点崩边等缺陷。

9、优选的，所述缓蚀剂包括质量比（3-4）：（1-2）的苯并三氮唑和乌洛托品。

10、优选的，所述缓蚀剂包括质量比3：2的苯并三氮唑和乌洛托品。

11、优选的，所述稳定剂为聚乙二醇。

12、优选的，所述聚乙二醇包括质量比（1.2-1.5）：1：（0.4-0.6）的1号聚乙二醇、2号聚乙二醇和3号聚乙二醇；1号聚乙二醇的平均分子量mn为370-460，2号聚乙二醇的平均分子量mn为170-230；3号聚乙二醇的平均分子量mn为990-1100。

13、优选的，所述聚乙二醇包括质量比（1.2-1.5）：1：（0.4-0.6）的1号聚乙二醇、2号聚乙二醇和3号聚乙二醇；1号聚乙二醇的分子量mn为380-420，平均分子量mn为400；2号聚乙二醇的分子量mn为170-230，平均分子量mn为200；3号聚乙二醇的分子量mn为950-1030，平均分子量mn为1000。

14、优选的，所述聚乙二醇包括质量比1.3：1：0.5的1号聚乙二醇、2号聚乙二醇和3号聚乙二醇；1号聚乙二醇的分子量mn为380-420，平均分子量mn为400；2号聚乙二醇的分子量mn为170-230，平均分子量mn为200；3号聚乙二醇的分子量mn为950-1030，平均分子量mn为1000。

15、石英的化学蚀刻过程本质上是一个受扩散控制的反应过程，传质过快，界面处反应物不断被新鲜酸液补充，导致反应失控，表面粗糙度急剧升高、出现麻点；传质过慢，反应速率受限，产能下降，且局部浓度梯度差异易造成蚀刻不均匀、厚度误差增大。现有技术中主要依赖氟化铵/氟化氢铵缓冲体系来抑制反应速率，虽能降低粗糙度，但缓冲体系对蚀刻速率的抑制效应呈全或无的粗暴模式，难以精细调控。本发明发现，将三种聚乙二醇按质量比（1.6-1.8）:（0.8-1.2）:（0.5-0.7）进行三元复配，能够在蚀刻液-石英界面构建一个宽剪切速率范围的梯级粘度缓冲层，实现了对蚀刻速率与粗糙度的协同精准调控。高分子量聚乙二醇富集于石英界面区，中分子量富集于次表面区，低分子量均匀分布于液相本体，这种空间分布上的级配优势，使得蚀刻液无论是搅拌强烈的配液阶段，还是静置储存阶段，抑或是产线循环使用阶段，均能保持恒定的表观粘度和稳定的传质系数，从而改善粗糙度。同时还可以确保蚀刻速率的长期稳定性。

16、超纯水≥18.2mω・cm。

17、本发明提供了一种光学显示用石英减薄粗化液的生产工艺，包括以下步骤：向超纯水中依次加磷酸、硫酸、盐酸、氢氟酸，300-400r/min恒温20-25℃混合均匀，继续依次加入缓蚀剂、稳定剂，300-400r/min搅拌30-40min，得到光学显示用石英减薄粗化液。

18、与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：

19、1、本发明针对光学显示用石英基底减薄粗化加工中长期存在的蚀刻速率与表面质量难以兼顾的问题，通过多元混酸体系的精确复配，结合特定比例的功能助剂，实现了对石英蚀刻过程的精细调控。本发明粗化液可在保持适宜蚀刻速率的前提下，将表面粗糙度控制在低水平，厚度误差≤±0.01mm，且经30天常温储存后蚀刻速率衰减率低，为光学显示用石英基底的规模化、精密化加工提供了可靠的方法，具有良好的产业化应用前景和环保效益。

20、2、本发明将阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂与非离子表面活性剂进行三元复配，三者协同增效：阳离子表面活性剂优先吸附于石英表面带负电的活性位点，形成保护性吸附层抑制局部过蚀；两性离子表面活性剂在不同ph条件下均可稳定吸附，填补阳离子表面活性剂吸附不完全的微观区域；非离子表面活性剂通过降低蚀刻液表面张力，改善润湿性并促进反应气泡的快速剥离。三者协同实现了对石英表面全方位、多层次的均匀覆盖，蚀刻粗糙度下降。两性离子表面活性剂在阳离子与非离子表面活性剂之间起到了分子桥的作用，增强了吸附层的致密度和耐久性，使常温储存30天后蚀刻速率衰减率大幅降低，延长了有效使用寿命。

21、3、本发明针对现有蚀刻液因缺乏精细粘度调控手段而导致传质失控、粗糙度波动大的技术缺陷，将低分子量、中分子量和高分子量三种聚乙二醇进行三元复配。三种分子量在蚀刻液-石英界面形成空间级配分布，三者协同构建了宽范围的梯级粘度缓冲层，使蚀刻液在搅拌配液、静置储存及产线循环使用等各阶段均能保持恒定的表观粘度和稳定的传质系数；发明通过该稳定剂体系，不仅进一步优化粗糙度，更实现了蚀刻速率的长期稳定性。