TWI496750B - 以離子植入強化玻璃之方法 - Google Patents

Description

以離子植入強化玻璃之方法

本發明係關於一種強化玻璃的方法，尤指一種以離子植入來強化玻璃的方法。

玻璃材料由於具有透光性高之特性，目前已廣泛的應用於日常生活的用品中。對於玻璃材料所應用之商品有較高之強度需求時，可透過許多種不同的方式對玻璃形成強化的效果。其中，依據玻璃強化方式的原理大體上可區分為物理強化方式與化學強化方式這兩大類。對於目前顯示器以及觸控面板業界較常會使用之薄型玻璃來說，主要是使用化學強化的方式將玻璃浸泡於高溫的硝酸鹽溶液中進行金屬離子交換，進而形成玻璃表面的壓縮應力來達到強化的效果。然而，上述之化學強化方式較不易對特定之局部區域進行強化且亦有導致玻璃穿透率下降等問題。因此，目前相關業界亦有發展出以離子植入的方式來進行玻璃強化。請參考第1圖，第1圖繪示了習知之以離子植入強化玻璃之方法的示意圖。如第1圖所示，習知的方式係利用一離子植入裝置100，其包括一正離子源110以及一加速器120。正離子源110係用以將氣體分子分解產生正離子110P例如正氫離子(H⁺ )，並透過加速器120植入一放置於製程腔室130之玻璃基板140中，用以形成壓縮應力來達到強化玻璃基板140的效果。藉由控制正離子110P的植入狀況即可達到局部強化的目的。 然而，在上述之方式中，進行離子植入時大量的正離子110P所帶之正電荷會於玻璃基板140之表面累積而產生排斥效應，使得後續之正離子110P無法順利地被植入而影響到整體的離子植入效果。此外，大量之電荷累積亦有導致靜電破壞等問題產生。因此，必須於玻璃基板140的表面上先形成一層導電膜150並將其接地來將電荷帶走以避免上述之電荷累積狀況發生，但也因此造成此玻璃強化方式的成本提升。

本發明之主要目的之一在於提供一種以離子植入強化玻璃之方法。利用將正離子與負離子一起植入玻璃基板中以強化玻璃基板，並改善以同極性離子植入時所造成之排斥效應與靜電破壞等問題。

為達上述目的，本發明之一較佳實施例提供一種以離子植入強化玻璃之方法，包括下列步驟。首先，提供一離子植入裝置。離子植入裝置產生複數個正離子與複數個負離子。然後，利用離子植入裝置將正離子與負離子植入一玻璃基板中以強化玻璃基板。

為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之數個較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容。

請參考第2圖。第2圖繪示了本發明之一較佳實施例之以離子植入強化玻璃之方法的示意圖。為了方便說明，本發明之各圖式僅為示意以更容易了解本發明，其詳細的比例可依照設計的需求進行調整。如第2圖所示，本實施例提供一種以離子植入強化玻璃之方法，此方法包括下列步驟。首先，提供一離子植入裝置200。離子植入裝置200係用以產生複數個正離子211P與複數個負離子212N。然後，利用離子植入裝置200將正離子211P與負離子212N植入一放置於製程腔室230之玻璃基板240中，以強化玻璃基板240。由於植入玻璃基板240的正離子211P與負離子212N的極性與電荷不相同，故可達到互相補償而避免因為同一極性離子電荷累積而造成之排斥效應與靜電破壞等問題。此外，由於不需於玻璃基板240上先形成導電膜以將累積的電荷移除，故本實施例之以離子植入強化玻璃之方法可具有降低作業成本之效果。

更進一步說明，本實施例之離子植入裝置200較佳可包括一正離子源211以及一負離子源212分別用以產生正離子211P與負離子212N，但並不以此為限。此外，離子植入裝置200可更包括一植入元件220，而植入元件220可包括加速器或質譜儀等結構，用以對正離子211P與負離子212N進行加速與檢測之作用，但本發明並不以此為限而可視需要於離子植入裝置200中設置其他所需之進行離子植入之元件。在本實施例中，各正離子211P與各負離子212N較佳係具有相同的電荷質量比(charge-mass ratio)，使得植入元件220可藉由相同電位差值的電場賦與各正離子211P與各負離子212N相 近之植入速度，進而可有效地控制各正離子211P與各負離子212N的植入狀況並達到較佳之減緩排斥效應之成果，但本發明並不以此為限而具有接近但不同完全相同之電荷質量比的正離子211P與負離子212N亦可用於本發明之以離子植入強化玻璃之方法中。

換句話說，本實施例之各正離子211P與各負離子212N可為同一分子之正負離子，例如正氫離子(H⁺ )與負氫離子(H^- )、正氧離子(O⁺ )與負氧離子(O^- )或正氦離子(He⁺ )與負氦離子(He^- )，但本發明並不以此為限而亦可視需要使用來自不同分子之正離子211P與負離子212N來進行離子植入。此外，在本實施例中，正離子211P與負離子212N可經由玻璃基板240之面朝離子植入裝置200的一表面240A植入玻璃基板240中。正離子211P與負離子212N植入玻璃基板240的深度可藉由調整植入元件220對正離子211P與負離子212N所施加之加速能量而進行控制。一般來說，可視玻璃基板240於加工時可能受到之破壞程度來決定所需之離子植入深度，以達到有效之強化效果，但並不以此為限。此外，各正離子211P與各負離子212N植入玻璃基板240之角度以及濃度亦可視需要進行調整。

請參考第3圖。第3圖繪示了本發明之另一較佳實施例之以離子植入強化玻璃之方法的示意圖。如第3圖所示，本實施例之以離子植入強化玻璃之方法係利用離子植入裝置200將正離子211P與負離子212N經由玻璃基板240之面朝離子植入裝置200的一邊緣240B植入玻璃基板240中，以達到強化玻璃基板240之邊緣的效 果。更進一步說明，本實施例之以離子植入強化玻璃之方法可包括下列步驟。首先，提供複數個玻璃基板240。接著，將玻璃基板240互相堆疊並排，以將各玻璃基板240之邊緣240B面朝離子植入裝置200。然後，利用離子植入裝置200將正離子211P與負離子212N植入玻璃基板240之邊緣240B，以達到強化玻璃基板240之邊緣240B的效果。

一般來說，在玻璃基板240之邊緣240B處容易因為先前進行之切割、裂片或磨邊作業時所形成之破壞而影響到玻璃基板240之強度。若以相同極性之離子植入玻璃基板240之邊緣240B，於邊緣240B處發生靜電破壞之可能性會更高。因此，本實施例之以正離子211P與負離子212N同時植入玻璃基板240之邊緣240B的強化方式可在不需形成導電膜的狀況下達到強化效果，並同時避免於邊緣240B處發生靜電破壞。此外，在本實施例中，可以並排方式同時對多個玻璃基板240之邊緣240B進行離子植入，故可達到提高強化作業的效率並降低作業成本。

綜上所述，本發明係利用以正離子與負離子一併植入玻璃基板之方式來達到強化玻璃基板之效果。由於正負離子彼此極性不同，故可用以改善以同極性離子植入時所造成之排斥效應，而提升離子植入製程之效果。此外，本發明之以離子植入強化玻璃之方法亦可在不需形成導電膜的狀態下改善因電荷累積而造成之靜電破壞等問題，進而降低玻璃強化製程之成本而提升產品的競爭力。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100‧‧‧離子植入裝置

110‧‧‧正離子源

110P‧‧‧正離子

120‧‧‧加速器

130‧‧‧製程腔室

140‧‧‧玻璃基板

150‧‧‧導電膜

200‧‧‧離子植入裝置

211‧‧‧正離子源

211P‧‧‧正離子

212‧‧‧負離子源

212N‧‧‧負離子

220‧‧‧植入元件

230‧‧‧製程腔室

240‧‧‧玻璃基板

240A‧‧‧表面

240B‧‧‧邊緣

第1圖繪示了習知之以離子植入強化玻璃之方法的示意圖。

第2圖繪示了本發明之一較佳實施例之以離子植入強化玻璃之方法的示意圖。

第3圖繪示了本發明之另一較佳實施例之以離子植入強化玻璃之方法的示意圖。

200‧‧‧離子植入裝置

211‧‧‧正離子源

211P‧‧‧正離子

212‧‧‧負離子源

212N‧‧‧負離子

220‧‧‧植入元件

230‧‧‧製程腔室

240‧‧‧玻璃基板

240A‧‧‧表面

Claims (8)

1. 一種以離子植入強化玻璃之方法，包括：提供一離子植入裝置，其中該離子植入裝置產生複數個正離子與複數個負離子；以及利用該離子植入裝置將該等正離子與該等負離子植入至少一玻璃基板中以強化該玻璃基板。
2. 如請求項1所述之方法，其中各該正離子與各該負離子本質上具有相同的電荷質量比。
3. 如請求項1所述之方法，其中各該正離子與各該負離子為同一分子之正負離子。
4. 如請求項1所述之方法，其中各該正離子與各該負離子為不同分子之正負離子。
5. 如請求項1所述之方法，其中該離子植入裝置包括一正離子源以及一負離子源分別用以產生該等正離子與該等負離子。
6. 如請求項1所述之方法，其中該玻璃基板具有一表面面對該離子植入裝置，且該等正離子與該等負離子係經由該表面植入該玻璃基板。
7. 如請求項1所述之方法，其中該玻璃基板具有一邊緣面對該離子植入裝置，且該等正離子與該等負離子係經由該邊緣植入該玻璃基板。
8. 如請求項1所述之方法，更包括：提供複數個玻璃基板；將該等玻璃基板互相堆疊並排；以及利用該離子植入裝置將該等正離子與該等負離子植入該等玻璃基板之邊緣。