專利名稱：大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在導(dǎo)電基板上制備微粗細(xì)導(dǎo)電線路的直寫裝置，尤其涉及一
種能在大幅面導(dǎo)電基板上快速加工、高精度定位、重復(fù)直寫的裝置。
背景技術(shù)：
目前不同結(jié)構(gòu)的激光直寫系統(tǒng)，應(yīng)用于如集成電路制造、微光學(xué)元件加工、MEMS、 光學(xué)檢測(cè)、光學(xué)防偽等多個(gè)行業(yè)中。因此，激光直寫系統(tǒng)的研制工作備受關(guān)注。現(xiàn)有比較 成熟的布線工藝包括絲網(wǎng)印刷、單振鏡平臺(tái)步進(jìn)激光直寫、平臺(tái)移動(dòng)激光直寫和掩膜光刻 等，具體來看 絲網(wǎng)印刷絲網(wǎng)網(wǎng)版上涂滿感光膠后通過預(yù)置圖案的菲林曝光，曝光固化后的感 光膠封堵住絲網(wǎng)孔使油墨無法滲透通過，未曝光固化的感光膠則被去除，從而在絲網(wǎng)網(wǎng)版 上形成圖案；印刷時(shí)，網(wǎng)版上油墨在印刷刮刀的壓力下滲透過絲網(wǎng)孔落在承印物上形成圖 案；當(dāng)使用導(dǎo)電油墨時(shí)，固化后的導(dǎo)電油墨即可在基板上形成導(dǎo)線線路；如果是在導(dǎo)電基 板上印刷抗蝕刻油墨圖案，再將基板經(jīng)化學(xué)蝕刻、剝膜后，則被抗蝕刻油墨覆蓋住的導(dǎo)電膜 層被保留下來，未覆蓋住部分導(dǎo)電膜層被去除，從而形成導(dǎo)線線路。 掩膜光刻法如圖1所示，對(duì)導(dǎo)電基板的導(dǎo)電膜層91表面涂覆光致抗蝕劑93將圖 案繪入特制的掩模版94，再以特殊波長(zhǎng)的紫外光99透過光刻掩模板94，曝光照射涂有光致 抗蝕劑93的導(dǎo)電基板上，被照射的光刻膠固化，未照到光刻膠剝離去除后，得到待蝕刻的 圖案；將顯影、堅(jiān)膜后的基板蝕刻剝膜后，被覆蓋到的導(dǎo)電層93被保留成為導(dǎo)線92，未覆蓋 到的導(dǎo)電層93被去除，從而形成導(dǎo)線隔道95。 平臺(tái)移動(dòng)式激光直寫如圖2所示，圖中激光器3、振鏡單元(擴(kuò)束鏡41、反射鏡 44a、振鏡42a和場(chǎng)鏡43a相對(duì)固定)。利用激光的集中能量氣化導(dǎo)電層獲得線路的原理，不 過激光光斑固定，通過裝有X， Y雙向伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)帶動(dòng)基板按照設(shè)定的路線移 動(dòng)，從而形成大幅面的蝕刻線路。 單振鏡+平臺(tái)步進(jìn)激光直寫同樣如圖2所示，利用激光的集中能量氣化導(dǎo)電層獲 得線路的原理，在單振鏡的加工范圍內(nèi)，平臺(tái)和基板不動(dòng)，通過調(diào)節(jié)振鏡單元使光斑移動(dòng)獲 得蝕刻線路，當(dāng)加工圖案尺寸超過單振鏡的加工范圍時(shí)，通過平臺(tái)移動(dòng)帶動(dòng)基板向x向或y 向移動(dòng)一個(gè)距離后，再重新用單振鏡激光蝕刻，從而達(dá)到分圖實(shí)現(xiàn)大幅面加工的效果。 但是，這些現(xiàn)有的直寫工藝都或多或少存在著一些缺陷，例如絲網(wǎng)印刷的布線工 藝的制版、油墨成本較高，且定位和重復(fù)直寫精度差，制作小于lOOym的線條良率非常低； 掩膜光刻的布線工藝制掩膜、曝光刻蝕精度高，線條細(xì)，但費(fèi)用昂貴，對(duì)于幅面較大、線條較 粗的的情況價(jià)比不佳；平臺(tái)移動(dòng)式激光直寫的加工幅面由X、 Y向伺服電機(jī)行程決定，且當(dāng) 為非X向或Y向的線路時(shí)加工速度特別慢；而單振鏡+平臺(tái)步進(jìn)激光直寫工藝的加工速度 慢；單幅面精度較高，但當(dāng)配合步進(jìn)后的大幅面直寫工藝精度較差。
發(fā)明內(nèi)容鑒于上述現(xiàn)有多種直寫工藝的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種大幅面導(dǎo)電 基板粗線路直寫裝置，實(shí)現(xiàn)在大幅面導(dǎo)電基板上以分圖直寫的方式完成線寬大于30 i！ m的 圖案布線。 實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是 大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置，包括控制器、作業(yè)平臺(tái)、置于作業(yè)平臺(tái)上的導(dǎo)電 基板、懸浮裝載在作業(yè)平臺(tái)上空的激光發(fā)射器，以及設(shè)定在激光光路上的振鏡單元，其特征 在于該作業(yè)平臺(tái)為靜止，振鏡單元多于一個(gè)，相互獨(dú)立地構(gòu)成作業(yè)平臺(tái)上方的多振鏡陣 列；各振鏡單元分別與控制器信號(hào)相連。 進(jìn)一步地，前述的大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置，其中振鏡單元包括擴(kuò)束鏡、振 鏡、場(chǎng)鏡和反射鏡，其中反射鏡為抽插式或旋轉(zhuǎn)式。 進(jìn)一步地，前述的大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置，其中該振鏡單元為四個(gè)，呈陣 列分布在作業(yè)平臺(tái)上方。 進(jìn)一步地，前述的大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置，其中該導(dǎo)電基板包括導(dǎo)電玻 璃、導(dǎo)電PET、導(dǎo)電PC，或絕緣基板和導(dǎo)電膜層的結(jié)合物，其中導(dǎo)電膜層為單層或多層的鍍 層或涂覆層。 進(jìn)一步地，前述的大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置，其中該多振鏡陣列激光直寫 的導(dǎo)線最小線寬和最小線間距均大于30 ii m。 進(jìn)一步地，前述的大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置，其中該大幅面指的是導(dǎo)電基
板的布線區(qū)域大于直徑110mm的覆蓋區(qū)域。 本實(shí)用新型直寫裝置的應(yīng)用實(shí)施，其有益效果為 通過在作業(yè)平臺(tái)上多振鏡陣列的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為在大幅面導(dǎo)電基板上直寫制備大于 30 ii m的粗線路提供了一種切實(shí)可行的工藝途徑。具有布線成本低、最小線寬和最小線距可 達(dá)30 ii m、加工幅面大、加工速度快、定位及重復(fù)直寫性能高的特殊效果，能廣泛應(yīng)用在觸摸 屏等光電器件生產(chǎn)領(lǐng)域。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)掩膜光刻法的工藝流程示意圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)平臺(tái)移動(dòng)式激光直寫或單振鏡+平臺(tái)步進(jìn)激光直寫的工藝流程及 結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是激光直寫的原理示意圖； 圖4是本實(shí)用新型大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖3所示，是本實(shí)用新型針對(duì)大幅面導(dǎo)電基板進(jìn)行粗線路直寫工藝所基于的激 光直寫技術(shù)的原理示意圖。導(dǎo)電基板一般由不導(dǎo)電的基板21和薄的導(dǎo)電膜層22構(gòu)成，該 導(dǎo)電膜層既可為導(dǎo)電鍍層也可為導(dǎo)電涂覆層，既可以是單層結(jié)構(gòu)，也可為多層疊覆。針對(duì)導(dǎo) 電基板上導(dǎo)電膜層的厚度和能量吸收特性，可以選用特定功率和頻率的激光5對(duì)導(dǎo)電基板 進(jìn)行照射，光斑焦點(diǎn)51部位的導(dǎo)電膜層被高能量快速氣化而失去導(dǎo)電性能，通過控制激光
4光斑51的直徑和能量密度從而控制刻蝕的寬度K。當(dāng)激光5的光斑焦點(diǎn)51向某方向以一 定的速度移動(dòng)時(shí)，可以在導(dǎo)電基板上刻畫出連續(xù)的刻蝕線路。再配合包括擴(kuò)束鏡、振鏡和場(chǎng) 鏡的的高精度振鏡系統(tǒng)，可以在其場(chǎng)鏡加工范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)任意走向(直線、曲線或其他非 規(guī)則線性)線路或圖案的快速加工。 隨著振鏡系統(tǒng)里的場(chǎng)鏡焦距增大，加工幅面范圍相應(yīng)增大，但激光焦點(diǎn)的光斑直 徑和能量密度也會(huì)發(fā)生劣化，從而影響刻蝕的線寬和刻蝕的深度；為保證在細(xì)線路的線寬、 深度和精度不劣化，且作業(yè)平臺(tái)無需占用較大空間進(jìn)行水平移動(dòng)的情況下獲得更大的加工 幅面，使用多振鏡陣列，通過分圖方式完成大幅面圖案布線便成為一種創(chuàng)新的構(gòu)想。 如圖4所示，是本實(shí)用新型大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖。較之于圖2所示可以看到該大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置包含控制器(未圖示，機(jī) 電領(lǐng)域的公知技術(shù))、水平靜止設(shè)置的作業(yè)平臺(tái)1、置于作業(yè)平臺(tái)1上方的導(dǎo)電基板，以及懸 浮裝載在作業(yè)平臺(tái)1上空的激光發(fā)射器3，以及設(shè)定在激光光路上、4個(gè)相互獨(dú)立的振鏡單 元，呈陣列形式排布在作業(yè)平臺(tái)1的上方，對(duì)應(yīng)每個(gè)振鏡單元還分別包括一面可由控制器 電控旋轉(zhuǎn)的反射鏡，這些反射鏡順次設(shè)在激光器的發(fā)光光路上。 其中，該振鏡單元包括擴(kuò)束鏡41、振鏡42a 42d和場(chǎng)鏡43a 43d，結(jié)合各自的
反射鏡，能將激光光路聚焦到導(dǎo)電基板所需直寫的位置，并以一定的速度移動(dòng)。 該導(dǎo)電基板為導(dǎo)電玻璃、導(dǎo)電PET、導(dǎo)電PC，或由絕緣基板21和導(dǎo)電膜層22的結(jié)
合物。該導(dǎo)電膜層可以是單層的鍍層或涂覆層；也可以是多層的鍍層和涂覆層。導(dǎo)電膜層
的材質(zhì)可以為很多種例如鋁、鉻、鎳、ITO、銀漿、碳漿等都有可能，且鍍層或涂覆工藝也可
以多樣，例如真空濺鍍、蒸鍍，印刷涂覆，沉積法等方法。此處并非窮舉，導(dǎo)電基板本身已是
本領(lǐng)域較為成熟的成品，并非本實(shí)用新型申請(qǐng)的重點(diǎn)。 該裝置在進(jìn)行實(shí)際的直寫作業(yè)時(shí)，是先將待加工的導(dǎo)電基板平置于作業(yè)平臺(tái)上1 并定位，使其在作業(yè)平臺(tái)l上不會(huì)輕易發(fā)生偏移。再根據(jù)待加工的導(dǎo)電基板上導(dǎo)電膜層22 的厚度和能量吸收特性，選擇并設(shè)定激光器3發(fā)射功率和頻率能符合刻蝕深度和寬度的激 光5。繼而設(shè)定控制器調(diào)節(jié)多振鏡陣列的各振鏡單元反射鏡，使激光5光路的焦點(diǎn)51能沿 刻蝕方向以一定的速度移動(dòng)，激光光路順次透過擴(kuò)束鏡、振鏡和場(chǎng)鏡照射到導(dǎo)電基板上，實(shí) 現(xiàn)對(duì)大幅面導(dǎo)電基板的粗線路直寫。 根據(jù)不同的直寫要求，可由控制器部分控制多振鏡陣列的振鏡單元進(jìn)行直寫作
業(yè)，也可由控制器控制多振鏡陣列的全部振鏡單元進(jìn)行直寫作業(yè)，而這種控制的切換只需
由控制器控制反射鏡旋轉(zhuǎn)即可。當(dāng)部分旋轉(zhuǎn)反射鏡44b與激光光路不相干涉時(shí)，該振鏡單
元(振鏡42b、場(chǎng)鏡43b)便處于閑置狀態(tài)，而當(dāng)旋轉(zhuǎn)反射鏡44a到一定角度反射激光到達(dá)振
鏡42a時(shí)，便使該振鏡單元(振鏡42a、場(chǎng)鏡43a)參與實(shí)施了直寫作業(yè)，形成絕緣的線路分
隔槽221、222。如此便實(shí)現(xiàn)了對(duì)大幅面導(dǎo)電基板上不同區(qū)塊的分圖布線。 應(yīng)用本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置，其相比于現(xiàn)有技術(shù)的
直寫工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)布線區(qū)域大于直徑110mm的覆蓋區(qū)域，且導(dǎo)線的最小線寬和最小線間
距均大于30 ii m。并且具有設(shè)備成本適中、布線成本極低、加工速度快、定位和重復(fù)直寫精度
高，對(duì)環(huán)境無負(fù)面影響的突出優(yōu)點(diǎn)。 綜上，是對(duì)本實(shí)用新型大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置與直寫工藝通過一具體實(shí) 施例進(jìn)行的非限制性說明，并非以此限制本實(shí)用新型權(quán)利要求保護(hù)和應(yīng)用實(shí)施的范圍，根據(jù)加工幅面的不同，呈陣列排布的振鏡單元可以遠(yuǎn)大于一個(gè)(理論上趨向于無窮)；并且與 各振鏡單元相匹配的反射鏡干涉激光和避讓激光的實(shí)現(xiàn)方式也不僅僅局限于上述實(shí)施例 的旋轉(zhuǎn)，可以是由控制器驅(qū)動(dòng)以固定角度進(jìn)行水平抽插或垂直抽插來實(shí)現(xiàn)的；為進(jìn)一步提 高直寫裝置的效率，甚至可以設(shè)置多個(gè)激光器，對(duì)大幅面導(dǎo)電基板采用多振鏡陣列同步分 圖直寫工藝排布線路。故凡對(duì)上述實(shí)施例所述裝置進(jìn)行的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)修改、等效替換，均應(yīng)視 為本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置，包括控制器、作業(yè)平臺(tái)、置于作業(yè)平臺(tái)上的導(dǎo)電基板、懸浮裝載在作業(yè)平臺(tái)上空的激光發(fā)射器，以及設(shè)定在激光光路上的振鏡單元，其特征在于所述作業(yè)平臺(tái)為靜止，所述振鏡單元多于一個(gè)，相互獨(dú)立地構(gòu)成作業(yè)平臺(tái)上方的多振鏡陣列；各振鏡單元分別與控制器信號(hào)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置，其特征在于所述振鏡單 元包括擴(kuò)束鏡、振鏡、場(chǎng)鏡和反射鏡，其中反射鏡為抽插式或旋轉(zhuǎn)式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置，其特征在于所述振鏡單 元為四個(gè)，呈陣列分布在作業(yè)平臺(tái)上方。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置，其特征在于所述導(dǎo)電基 板包括導(dǎo)電玻璃、導(dǎo)電PET、導(dǎo)電PC，或絕緣基板和導(dǎo)電膜層的結(jié)合物，其中導(dǎo)電膜層為單 層或多層的導(dǎo)電鍍層或涂覆層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置，其特征在于所述多振鏡陣列激光直寫的導(dǎo)線最小線寬和最小線間距均大于30 ii m。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置，其特征在于所述大幅面指的是導(dǎo)電基板的布線區(qū)域大于直徑110mm的覆蓋區(qū)域。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種大幅面導(dǎo)電基板粗線路直寫裝置，包括控制器、作業(yè)平臺(tái)、待直寫的導(dǎo)電基板、激光發(fā)射器及設(shè)定在激光光路上的振鏡單元，其特征在于該作業(yè)平臺(tái)為靜止，且振鏡單元多于一個(gè)，構(gòu)成作業(yè)平臺(tái)上方的多振鏡陣列。由控制器驅(qū)動(dòng)多振鏡陣列，控制激光光路的焦點(diǎn)沿刻蝕方向以一定的速度移動(dòng)，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)固定的多振鏡陣列實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)電基板全幅面的線路分圖直寫，為在大幅面導(dǎo)電基板上快速、精確地直寫制備線寬大于30μm的粗線路提供了一種切實(shí)可行的工藝途徑。本實(shí)用新型具有布線成本低、最小線寬和最小線距可達(dá)30μm、加工幅面大、加工速度快、定位及重復(fù)直寫性能高的特殊效果。
文檔編號(hào)G03F7/20GK201497852SQ20092023486
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)明者嚴(yán)翠萍, 文諫, 李春寶, 高委, 黃良杰 申請(qǐng)人:楊飛