專利名稱：高爾夫球桿頭表面蝕刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高爾夫球運動器具部件制造方法，特別是一種高爾夫球桿頭表面蝕刻方法。
背景技術(shù)：
習用的高爾夫球桿頭表面的雕刻、蝕刻方法通?？梢佬枨筮x擇使用CNC雕刻、網(wǎng)版印刷、光罩蝕刻、噴砂(shot peening，或稱珠擊法)及激光雕刻等各種制程，以供對高爾夫球桿頭的桿頭本體、打擊面板或套管等部位的金屬表面進行雕刻或蝕刻。
其中，最常見的情況為利用上述制程對打擊面板進行雕刻、蝕刻，以便在打擊面板的正面形成數(shù)條槽道供增加擊球的摩擦力及準確度，或在打擊面板的背面形成復雜圖案紋路供增加桿頭成品的視覺效果或功能。
然而，上述雕刻或蝕刻制程在實際加工打擊面板時卻仍存在許多缺點。例如受限于CNC雕刻制程使用的刀具尺寸，制程不易精密控制雕刻銑削強度，而僅能雕刻出深度大于0.1mm的槽道。當打擊面板未精密地水平定位時，刀具銑削的加工深度及寬度將產(chǎn)生偏差而與預定規(guī)格不一致，以至于使成品的一致性偏低。在CNC加工過程中，刀具易逐漸磨損或突然斷裂，因而產(chǎn)生不良品、報廢品，不利于提升量產(chǎn)的良率。刀具加工過程中所產(chǎn)生的切削刀痕易影響外觀，并增加紋路周緣的粗糙度、導致?lián)羟驎r應力集中于紋路位置，而降低打擊面板的預定結(jié)構(gòu)強度。再者，由于制程僅能形成較深的槽道，因此，當打擊面板的厚度過薄時，將影響其抗應力結(jié)構(gòu)強度，故其不適用于制造超大型高爾夫球桿頭的厚度較薄的打擊面板。
網(wǎng)版印刷制程包含下列步驟制造具預定紋路互補圖案的網(wǎng)板；將網(wǎng)板的互補圖案印刷至打擊面板上；對打擊面板進行一般化學蝕刻，以形成預定紋路；清除打擊面板上的印刷圖案，并進行表面清洗。
雖然網(wǎng)版印刷制程具有降低成本的優(yōu)點，但是由于印刷施力、刮板角度、網(wǎng)印高度等各種控制操作參數(shù)皆經(jīng)由人工進行操作，因而，其實際準確度不佳，并不利于制造精細紋路及提升成品一致性。
光罩蝕刻制程一般僅用于積體電路制程，其包含下列步驟制造具有預定紋路或互補圖案的光罩；在基板上涂布負型或正型光阻劑；將光罩置于基板上方，進行曝光，以使對應于預定紋路或互補圖案的光阻劑產(chǎn)生光反應；利用顯影液溶解部分光阻劑，使光阻劑形成預定紋路；對基板進行一般化學蝕刻，以形成預定紋路；清除基板上光阻劑，并進行表面清洗。
雖然光罩蝕刻制程能產(chǎn)生精細紋路且具有較高的成品一致性，但其制程繁復且成本極高，因而不利用于加速制程且易降低量產(chǎn)性。
噴砂制程為可借由多次重復性的雕刻，以形成深度大于或小于0.1mm的槽道，其適用于雕刻各種厚度的打擊面板。但是噴砂制程極為耗時，且法形成較精密的紋路。同時，連續(xù)進行噴砂(擊珠)，亦可能不當引入殘留壓應力，并可能造成打擊面板永久變形。
激光雕刻制程亦可借由進行多次重復的雕刻，以雕刻出深度大于或小于0.1mm的槽道，雖然激光雕刻制程可形成較精密的紋路，但其制程仍極為耗時。特別是，在雕刻較大深度時，制程使用高功率激光光束，然而高功率激光光束卻容易造成雕刻位置的金屬基材受擴散熱的高溫影響而改變物理性質(zhì)及金相組成，因而降低打擊面板的結(jié)構(gòu)強度及彈性系數(shù)。
基于上述原因。確實有必要進一步改良各種習用的高爾夫球桿頭表面的雕刻、蝕刻方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種增加蝕刻精密度、提升蝕刻良率、加速蝕刻制程及降低蝕刻成本的高爾夫球桿頭表面蝕刻方法。
本發(fā)明包括如下步驟
步驟一在高爾夫球桿頭欲蝕刻金屬表面涂布遮罩層；步驟二利用激光光束照射遮罩層，以形成預定紋路的裸露窗口；步驟三化學蝕刻處理對應裸露窗口的金屬表面，以蝕刻出預定紋路；步驟四清除遮罩層。
其中高爾夫球桿頭欲蝕刻金屬表面包含桿頭本體、打擊面板及套管的正面及背面。
遮罩層為絕緣層。
遮罩層為由涂布耐蝕刻的絕緣材料，如絕緣漆、蠟或高分子聚合涂料制成。
絕緣材料的涂布方式可選擇使用旋轉(zhuǎn)涂布、噴涂、液浸、印刷等方式。
遮罩層為光阻劑層。
遮罩層為由涂布正型或負型光阻劑制成。
遮罩層為正型光阻劑層時，利用激光光束照射遮罩層，以形成預定紋路的裸露窗口的步驟二包含利用激光光束照射為正光阻劑層的遮罩層，以使為正光阻劑層的遮罩層形成對應預定紋路的光反應區(qū)及借由顯影液去除對應預定紋路的光反應區(qū)，以形成對應預定紋路的裸露窗口。
遮罩層為負型光阻劑層時，利用激光光束照射遮罩層，以形成預定紋路的裸露窗口的步驟二包含利用激光光束照射為負光阻劑層的遮罩層，以使為負光阻劑層的遮罩層形成互補于預定紋路的光反應區(qū)及借由顯影液去除互補于預定紋路的光反應區(qū)以外的負光阻劑，以形成對應預定紋路的裸露窗口。
激光光束的功率介于1W至200W之間。
激光光束來源可選自液態(tài)激光、固態(tài)激光及氣態(tài)激光，例如選用二氧化碳激光。
步驟四中清除遮罩層后接著清洗高爾夫球桿頭的金屬表面。
由于本發(fā)明包括在高爾夫球桿頭欲蝕刻金屬表面涂布遮罩層的步驟一；利用激光光束照射遮罩層，以形成預定紋路的裸露窗口的步驟二；化學蝕刻處理對應裸露窗口的金屬表面，以蝕刻出預定紋路的步驟三及清除遮罩層的步驟四。本發(fā)明步驟一制成的遮罩層最初并無需預設(shè)紋路，因此，可快速完成涂布而有利加速制程；使用低功率的激光光束進行穿鑿具有高精準度、高精細度、加速制程的優(yōu)點，且容易借由設(shè)定路徑快速調(diào)整改變預定紋路的樣式；使用一般化學蝕刻具有易控制蝕刻條件、蝕刻深度一致及成本較低等優(yōu)點；不僅增加蝕刻精密度、提升蝕刻良率，而且加速蝕刻制程、降低蝕刻成本，從而達到本發(fā)明的目的。


圖1、為本發(fā)明流程方塊圖。
圖2、為組設(shè)以本發(fā)明蝕刻表面打擊面板的高爾夫球桿頭分解結(jié)構(gòu)示意立體正視圖。
圖3、為組設(shè)以本發(fā)明蝕刻表面打擊面板的高爾夫球桿頭分解結(jié)構(gòu)示意立體后視圖。
圖4、為本發(fā)明實施例一步驟一示意圖。
圖5、為本發(fā)明實施例一步驟二示意圖。
圖6、為本發(fā)明實施例一步驟三示意圖。
圖7、為本發(fā)明實施例一步驟四示意圖。
圖8、為本發(fā)明實施例二步驟一示意圖。
圖9、為本發(fā)明實施例二步驟二示意圖(形成對應預定紋路的光反應區(qū))。
圖10、為本發(fā)明實施例二步驟二示意圖(去除光反應區(qū))。
圖11、為本發(fā)明實施例二步驟三示意圖。
圖12、為本發(fā)明實施例二步驟四示意圖。
圖13、為本發(fā)明實施例三步驟一示意圖。
圖14、為本發(fā)明實施例三步驟二示意圖(形成互補于預定紋路的光反應區(qū))。
圖15、為本發(fā)明實施例三步驟二示意圖(去除光反應區(qū)以外的負光阻劑層)。
圖16、為本發(fā)明實施例三步驟三示意圖。
圖17、為本發(fā)明實施例三步驟四示意圖。
具體實施例方式
如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明適用于高爾夫球桿頭，其可在桿頭本體1、打擊面板2及套管3的正面、背面上形成預定的紋路11、21、31。桿頭本體1、打擊面板2及套管3的表面較佳為由碳鋼、特殊鋼、鈦合金、不銹鋼等金屬或合金制成。
如圖1所示，本發(fā)明包括如下步驟步驟一涂布遮罩層在高爾夫球桿頭欲蝕刻金屬表面涂布遮罩層；步驟二形成裸露窗口利用激光光束照射遮罩層，以形成預定紋路的裸露窗口；步驟三蝕刻化學蝕刻處理對應裸露窗口的金屬表面，以蝕刻出預定紋路；步驟四清除遮罩層清除遮罩層，并清洗金屬表面。
實施例一本發(fā)明包括如下步驟步驟一涂布遮罩層4如圖1、圖4所示，先在高爾夫球桿頭的打擊面板、桿頭本體或管套的金屬表面，如在打擊面板2的正面或背面涂布絕緣層以作為遮罩層4。作為遮罩層4的絕緣層較佳為由耐蝕刻或不與蝕刻液反應的絕緣材料，如絕緣漆、蠟或高分子聚合涂料涂布而成。絕緣材料的涂布方式可選擇使用旋轉(zhuǎn)涂布、噴涂、液浸、印刷等方式。在涂布后，待絕緣材料烘烤干燥，即可在打擊面板2的預定位置的金屬表面上形成為絕緣層的遮罩層4。
步驟二形成裸露窗口41如圖1、圖5所示，利用激光光束5照射為絕緣層的遮罩層4，以形成預定紋路的裸露窗口41。本發(fā)明較佳使用1W至200W的低功率的激光光束5，其來源可選自液態(tài)激光、固態(tài)激光及氣態(tài)激光，例如選用二氧化碳激光(CO2laser)。二氧化碳激光的特性為可對作為遮罩層4的絕緣層進行快速穿鑿鉆孔，但其波長范圍無法為金屬表面所吸收，因而不會損傷金屬表面。激光光束5可選擇脈沖或連續(xù)波模式，其聚焦光點的精細度可達到0.01mm。由于激光光束5的功率極低，且僅需穿鑿為絕緣層的遮罩層4，因此，不但可快速完成穿鑿步驟，且不會過度損傷金屬表面。再者，依產(chǎn)品需求，借由設(shè)定激光光束5的移動路徑，以在為絕緣層的遮罩層4上形成對應預定紋路的裸露窗口41。由于使用光點極小的激光光束5，因此，大幅增加裸露窗口41的準確度、精細度，而有利于提高良率及一致性。
步驟三蝕刻如圖1、圖6所示，借由化學蝕刻處理對應裸露窗口41的金屬表面，以蝕刻出預定紋路21。依打擊面板2的金屬材質(zhì)，選擇適當?shù)奈g刻液。借此，當打擊面板2浸入蝕刻液時，蝕刻液將由裸露窗口41蝕刻打擊面板2的金屬表面，以形成對應的預定紋路21。借由適當控制蝕刻液濃度、蝕刻時間及溫度，使紋路21的蝕刻深度符合預定值。再者，紋路21的溝槽間距較佳大于蝕刻深度，如此可相對提高紋路21的溝槽蝕刻品質(zhì)。另外，紋路21亦可借由適當控制蝕刻及未蝕刻的面積百分比，以形成具漸層效果及明亮度變化的外觀。
步驟四清除遮罩層4如圖1、圖7所示，選擇利用適當有機溶劑洗除打擊面板2上剩余的作為遮罩層4的絕緣層，并再以水及清潔液清洗打擊面板2的金屬表面，如此，即在打擊面板2的正面或背面順利形成預定的紋路21。
如圖2、圖3所示，同樣，本發(fā)明亦可依上述步驟在桿頭本體1、套管3的任一金屬表面上形成預定的紋路11、31。
如上所述，本發(fā)明具有下列優(yōu)點由于為絕緣層的遮罩層4最初并無需預設(shè)紋路，因此，可快速完成涂布而有利加速制程；使用低功率的激光光束5進行穿鑿具有高精準度、高精細度、加速制程的優(yōu)點，且容易借由設(shè)定路徑快速調(diào)整改變預定紋路21的樣式；使用一般化學蝕刻具有易控制蝕刻條件、蝕刻深度一致及成本較低等優(yōu)點。
實施例二本發(fā)明為選用涂布光阻劑(photo resist)形成為光阻劑層的遮罩層6，光阻劑較佳為正型光阻劑(positive resist)，正型光阻劑在經(jīng)由激光光束5照射后，將產(chǎn)生光反應且被分解而可溶于一般顯影液。
本發(fā)明包括如下步驟步驟一涂布遮罩層6如圖1、圖8所示，先在高爾夫球桿頭的打擊面板2金屬表面涂布光阻劑以形成為光阻劑層的遮罩層6。光阻劑較佳為正型光阻劑。
步驟二形成裸露窗口62首先形成對應預定紋路的光反應區(qū)61如圖1、圖9所示，利用激光光束5照射為正光阻劑層的遮罩層6，以使為正光阻劑層的遮罩層6形成對應預定紋路的光反應區(qū)61。
然后去除對應預定紋路的光反應區(qū)61如圖1、圖10所示，借由適當?shù)娘@影液去除對應預定紋路的光反應區(qū)61，以在為正光阻劑層的遮罩層6上形成對應預定紋路的裸露窗口62。
步驟三蝕刻如圖1、圖11所示，借由化學蝕刻處理對應裸露窗口62的金屬表面，以蝕刻出預定紋路21。依打擊面板2的金屬材質(zhì)選擇適當?shù)奈g刻液。借此，當打擊面板2浸入蝕刻液時，蝕刻液將由裸露窗口62蝕刻打擊面板2的金屬表面，以形成對應的預定紋路21。借由適當控制蝕刻液濃度、蝕刻時間及溫度，使紋路的蝕刻深度符合預定值。再者，紋路21的溝槽間距較佳大于蝕刻深度，如此可相對提高紋路21的溝槽蝕刻品質(zhì)。另外，紋路21亦可借由適當控制蝕刻及未蝕刻的面積百分比，以形成具漸層效果及明亮度變化的外觀。
步驟四清除遮罩層6如圖1、圖12所示，洗除打擊面板2上剩余的為正光阻劑層的遮罩層6，并再以水及清潔液清洗打擊面板的金屬表面，如此，即在打擊面板2順利形成預定的紋路21。
步驟一中的正型阻光劑及步驟二中顯影液為一般電路板及晶圓制程習用的技術(shù)。
如圖2、圖3所示，同樣，本發(fā)明亦可依上述步驟在桿頭本體1、套管3的任一金屬表面上形成預定的紋路11、31。
實施例三本發(fā)明為選用涂布光阻劑(photo resist)形成為光阻劑層的遮罩層，光阻劑較佳為負型光阻劑(negative resist)，負型光阻劑在經(jīng)由激光光束照射后，將產(chǎn)生重合或成架橋而不溶或難溶于一般顯影液。
本發(fā)明包括如下步驟步驟一涂布遮罩層7如圖1、圖13所示，先在打擊面板2的金屬表面涂布光阻劑以形成為光阻劑層的遮罩層7。光阻劑較佳為負型光阻劑。
步驟二形成裸露窗口72首先形成互補于預定紋路的光反應區(qū)71如圖1、圖14所示，利用激光光束5照射為負光阻劑層的遮罩層7，以使為負光阻劑層的遮罩層7形成互補于預定紋路的光反應區(qū)71。
然后去除互補于預定紋路的光反應區(qū)71以外的負光阻劑如圖1、圖15所示，借由適當?shù)娘@影液去除互補于預定紋路的光反應區(qū)71以外的負光阻劑，以在為負光阻劑層的遮罩層7上形成對應預定紋路的裸露窗口72。
步驟三蝕刻如圖1、圖15所示，借由化學蝕刻處理對應裸露窗口72的金屬表面，以蝕刻出預定紋路21。依打擊面板2的金屬材質(zhì)，選擇適當?shù)奈g刻液。借此，當打擊面板2浸入蝕刻液時，蝕刻液將由裸露窗口72蝕刻打擊面板2的金屬表面，以形成對應的預定紋路21。借由適當控制蝕刻液濃度、蝕刻時間及溫度，使紋路21的蝕刻深度符合預定值。再者，紋路21的溝槽間距較佳大于蝕刻深度，如此可相對提高紋路21的溝槽蝕刻品質(zhì)。另外，紋路21亦可借由適當控制蝕刻及未蝕刻的面積百分比，以形成具漸層效果及明亮度變化的外觀。
步驟四清除遮罩層7如圖1、圖16所示，洗除打擊面板2上剩余的為負光阻劑層的遮罩層7，并再以水及清潔液清洗打擊面板的金屬表面，如此，即在打擊面板2上順利形成預定的紋路21。
步驟一中的負型阻光劑及步驟二中顯影液為一般電路板及晶圓制程習用的技術(shù)。
如圖2、圖3所示，同樣，本發(fā)明亦可依上述步驟在桿頭本體1、套管3的任一金屬表面上形成預定的紋路11、31。
如上所述，本發(fā)明與習用的雕刻、蝕刻制程難以兼具精密度及成本低的等缺點相比，本發(fā)明借由涂布形成遮罩層、激光穿鑿及化學蝕刻，確實可兼具增加蝕刻精密度、加速蝕刻制程、提升蝕刻良率及降低蝕刻成本的功效。
權(quán)利要求
1.一種高爾夫球桿頭表面蝕刻方法，其特征在于它包括如下步驟步驟一在高爾夫球桿頭欲蝕刻金屬表面涂布遮罩層；步驟二利用激光光束照射遮罩層，以形成預定紋路的裸露窗口；步驟三化學蝕刻處理對應裸露窗口的金屬表面，以蝕刻出預定紋路；步驟四清除遮罩層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球桿頭表面蝕刻方法，其特征在于所述的高爾夫球桿頭欲蝕刻金屬表面包含桿頭本體、打擊面板及套管的正面及背面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球桿頭表面蝕刻方法，其特征在于所述的遮罩層為絕緣層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高爾夫球桿頭表面蝕刻方法，其特征在于所述的遮罩層為由涂布耐蝕刻的絕緣材料，如絕緣漆、蠟或高分子聚合涂料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高爾夫球桿頭表面蝕刻方法，其特征在于所述的絕緣材料的涂布方式可選擇使用旋轉(zhuǎn)涂布、噴涂、液浸、印刷等方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球桿頭表面蝕刻方法，其特征在于所述的遮罩層為光阻劑層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高爾夫球桿頭表面蝕刻方法，其特征在于所述的遮罩層為由涂布正型或負型光阻劑制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的高爾夫球桿頭表面蝕刻方法，其特征在于所述的遮罩層為正型光阻劑層時，利用激光光束照射遮罩層，以形成預定紋路的裸露窗口的步驟二包含利用激光光束照射為正光阻劑層的遮罩層，以使為正光阻劑層的遮罩層形成對應預定紋路的光反應區(qū)及借由顯影液去除對應預定紋路的光反應區(qū)，以形成對應預定紋路的裸露窗口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的高爾夫球桿頭表面蝕刻方法，其特征在于所述的遮罩層為負型光阻劑層時，利用激光光束照射遮罩層，以形成預定紋路的裸露窗口的步驟二包含利用激光光束照射為負光阻劑層的遮罩層，以使為負光阻劑層的遮罩層形成互補于預定紋路的光反應區(qū)及借由顯影液去除互補于預定紋路的光反應區(qū)以外的負光阻劑，以形成對應預定紋路的裸露窗口。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球桿頭表面蝕刻方法，其特征在于所述的激光光束的功率介于1W至200W之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球桿頭表面蝕刻方法，其特征在于所述的激光光束來源可選自液態(tài)激光、固態(tài)激光及氣態(tài)激光，例如選用二氧化碳激光。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球桿頭表面蝕刻方法，其特征在于所述的步驟四中清除遮罩層后接著清洗高爾夫球桿頭的金屬表面。
全文摘要
一種高爾夫球桿頭表面蝕刻方法。為提供一種增加蝕刻精密度、提升蝕刻良率、加速蝕刻制程及降低蝕刻成本的高爾夫球運動器具部件制造方法，提出本發(fā)明，它包括在高爾夫球桿頭欲蝕刻金屬表面涂布遮罩層的步驟一；利用激光光束照射遮罩層，以形成預定紋路的裸露窗口的步驟二；化學蝕刻處理對應裸露窗口的金屬表面，以蝕刻出預定紋路的步驟三及清除遮罩層的步驟四。
文檔編號G03F7/00GK1652027SQ20041000311
公開日2005年8月10日 申請日期2004年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月4日
發(fā)明者楊順發(fā), 陳建同 申請人:楠盛股份有限公司