一種平行出光紫外光曝光系統(tǒng)及曝光機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紫外曝光技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種平行出光紫外光曝光系統(tǒng)及曝光機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]PCB及半導(dǎo)體及LCD觸幕屏的線路制作工藝中，一個重要的環(huán)節(jié)就是利用光學(xué)曝光的方法進(jìn)行菲林與印制板間的圖像轉(zhuǎn)移，而曝光機(jī)是實(shí)現(xiàn)圖像轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵設(shè)備，印刷電路板的質(zhì)量、精度等問題很大程度上取決于曝光質(zhì)量。在受照臺面的有效曝光面積內(nèi)，紫外線的平行度、能量均勻度又決定了系統(tǒng)的曝光質(zhì)量。
[0003]然而，現(xiàn)有的市面上的陣列式UV-LED曝光系統(tǒng)的紫外線光的平行度不佳、能量均勻度有限，曝光精度不高，影響圖像轉(zhuǎn)移的質(zhì)量。另外傳統(tǒng)紫外線曝光燈作為印刷線路板生產(chǎn)曝光機(jī)設(shè)備核心部件，其能耗大，使用維護(hù)成本高，含汞并產(chǎn)生臭氧等，在倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保的當(dāng)今，日益成為業(yè)界所關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0004]UV-LED即發(fā)紫外光的二極管，其波長范圍為315nm-450nm，其具有高效節(jié)能、恒定的光照強(qiáng)度、優(yōu)秀的溫度控制、幾乎為零的維護(hù)成本，而且，UV-LED是一種固體冷光源，它不是使用升溫轉(zhuǎn)化為光能，而是由電能直接轉(zhuǎn)換成光能，是最新一代光源，促使UV-LED光源替代傳統(tǒng)曝光燈成為發(fā)展趨勢。但是，傳統(tǒng)采用陣列式的LED燈進(jìn)行給光，能源消耗大，而且盡管加設(shè)散熱部件仍然無法取得很好的散熱效果。
[0005]UV-LED具有如下的優(yōu)點(diǎn):(I)LED的PN結(jié)特性，有別于傳統(tǒng)光源，是單向非線性導(dǎo)電特性，低電壓起動，運(yùn)作比較安全、調(diào)光簡單容易等特性。(2)響應(yīng)速度快，通電后無須預(yù)先加熱，啟動時間約60ns ο在開始曝光時可瞬間點(diǎn)亮，無須損耗。(3)發(fā)光效率高，能量消耗低，較傳統(tǒng)高壓汞弧燈可節(jié)電80%。(4)配光特性強(qiáng)，可采用不同的透鏡結(jié)構(gòu)，達(dá)到平行光的發(fā)光效果。適合在平行光曝光設(shè)備中采用。(5)超長使用壽命，達(dá)數(shù)萬小時?？傻韧鄠€曝光燈的使用壽命。(6)是目前環(huán)保性最好的光源。不含汞等有害物質(zhì)，在運(yùn)輸、安裝和使用中不會破碎，無污染。在制造和使用過程中的能耗小，是一種典型的綠色光源。
[0006]傳統(tǒng)曝光機(jī)所使用的高壓汞燈含有大量的有害水銀，使環(huán)境遭到破壞。而由于其光譜范圍很寬，會產(chǎn)生長波段的紅外線，發(fā)出不利于制程的熱量;也會產(chǎn)生波長小于240nm的電磁輻射，其能量小于5.2eV，已超過空氣中氧分子的結(jié)合能。因而可產(chǎn)生具有強(qiáng)烈氣味和污染的臭氧，對操作者身體有害。而UV-LED的波長很窄，主要為365nm或395nm，其光譜半寬度約5nm左右，不會產(chǎn)生對人體有害的電磁輻射。UV-LED不僅極為省電，也不含汞等有害物質(zhì)，是環(huán)保性能好的光源。
[0007]曝光機(jī)光源主要分為散射光和平行光，而完全的理想平行光曝光機(jī)是不存在的，通常會用曝光機(jī)光源的入射角qc(Declinat1n Angle)和散射角qa/2(ColIimat1nAngle)來決定曝光機(jī)的性能。一般平行光曝光機(jī)的定義是為了達(dá)到平行光目的，紫外線平行光曝光機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)主要包括光源(高壓球形萊燈)、橢球面集光器、冷光鏡、光學(xué)聚光器、二向反射鏡和曲面上下平行反射鏡組成，如圖5所示，光源發(fā)出的光被橢球面集光器聚焦后，經(jīng)冷光鏡反射到光學(xué)積光器，從光學(xué)聚光器射出的光到達(dá)二向反射鏡位置。二向反射鏡擋住時，光線反射到上平行反射鏡;二向反射鏡移開時，光線由光學(xué)積光器直射到下平行反射鏡，被上下平行反射鏡準(zhǔn)直反射到受照臺面上對干膜進(jìn)行曝光，其近似光路如圖5中所不O
[0008]在影像轉(zhuǎn)移的工藝中，重要的環(huán)節(jié)就是利用光學(xué)曝光的方法進(jìn)行菲林與干膜之間的圖像轉(zhuǎn)移，而曝光機(jī)是實(shí)現(xiàn)圖像轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵設(shè)備，印刷電路板的質(zhì)量、精度等問題很大程度上取決于曝光質(zhì)量。在受照臺面的有效曝光面積內(nèi)，紫外線的平行度、能量均勻度又決定了系統(tǒng)的曝光質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種平行出光紫外光曝光系統(tǒng)，散熱性能顯著提高，成本降低了一倍以上，其平行光的平行性好、均勻度高，使UV-LED能發(fā)出連續(xù)紫外光，提高了 PCB板圖形轉(zhuǎn)移制程的穩(wěn)定性。
[0010]本發(fā)明為達(dá)到上述目的所采用的技術(shù)方案是:
[0011]—種平行出光紫外曝光系統(tǒng)，其包括:光源組件，用于提供UV-LED光源并發(fā)出紫外線光;聚光器，用于接收并會聚紫外線光;快門，用于控制曝光時間及曝光量；曲鏡，用于將接收的紫外線光進(jìn)行反射后平行入射至設(shè)于曝光臺表面以進(jìn)行曝光;所述的光源組件包括多個UV-LED光源，且該多個UV-LED光源，全部向聚光器照射，并經(jīng)過聚焦，將能量投射至聚光器上。
[0012]優(yōu)選地，所述的快門包括一偏光板式快門單元、一開合式快門單元、一履帶卷動式快門單元、一百葉窗式快門單元或一旋轉(zhuǎn)式快門單元。
[0013]優(yōu)選地，所述的聚光器設(shè)于光源組件與快門之間、或設(shè)于所述快門與曲鏡之間，并置于紫外線光的光路徑中，所述的曲鏡設(shè)于曝光臺的上方及/或下方，或設(shè)于所述快門與曲鏡之間。
[0014]優(yōu)選地，該平行出光紫外曝光系統(tǒng)采用單一光源組件或雙光源組件，每一光源組件對應(yīng)的設(shè)有包括聚光器、快門、曲鏡的一組光學(xué)元器件，以將紫外線光最終平行入射至設(shè)于曝光臺上底片及干膜的上表面或下表面或上下表面進(jìn)行曝光。
[0015]優(yōu)選地，該平行出光紫外曝光系統(tǒng)采用單一光源組件，還包括一翻轉(zhuǎn)鏡，所述的翻轉(zhuǎn)鏡設(shè)于所述的快門與所述的曝光工作臺之間。
[0016]優(yōu)選地，該平行出光紫外曝光系統(tǒng)采用單一光源組件，還包括一分束鏡，所述的分束鏡設(shè)于所述的快門與所述的曝光工作臺之間。
[0017]優(yōu)選地，該平行出光紫外曝光系統(tǒng)采用雙光源組件，所述的雙光源組件由鏡面對稱設(shè)置的所述光源組件構(gòu)成，該雙光源組件發(fā)出的紫外線光經(jīng)置于光路徑中的聚光器、快門、曲鏡的作用實(shí)現(xiàn)對設(shè)于曝光臺上的底片進(jìn)行雙面曝光。
[0018]—種曝光機(jī)，包括平行出光紫外曝光系統(tǒng)、曝光工作臺及容納所述曝光工作臺和所述曝光系統(tǒng)的曝光室，其中所述的平行出光紫外曝光系統(tǒng)包括用于提供UV-LED光源并發(fā)出紫外線光的光源組件，用于接收并會聚紫外線光的聚光器，用于控制曝光時間及曝光量的快門，用于將接收的紫外線光進(jìn)行反射后平行入射至設(shè)于曝光臺上的底片及干膜的表面以進(jìn)行曝光的曲鏡，其中所述的光源組件包括多個UV-LED光源，且該多個UV-LED光源全部向聚光器照射，將能量投射至聚光器上;該平行出光紫外曝光系統(tǒng)采用單一光源組件或雙光源組件。
[0019]優(yōu)選地，所述的平行出光紫外曝光系統(tǒng)采用單一光源組件，還包括設(shè)于所述的快門與所述的曝光工作臺之間的一分束鏡。
[0020]優(yōu)選地，所述的平行出光紫外曝光系統(tǒng)采用單一光源組件，還包括設(shè)于所述的快門與所述的曝光工作臺之間的一翻轉(zhuǎn)鏡。
[0021 ]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0022]I)本發(fā)明提供的平行出光紫外光曝光系統(tǒng)，將多個UV-LED光源全部向聚光器照射，散熱性能顯著提高，成本降低一倍以上，其平行光的平行性好、均勻度高;具有紫外線光傳輸穩(wěn)定，不受外界因素影響，從而保證入射至印刷電路板上的紫外線光的均勻度，以提升曝光質(zhì)量。
[0023]2)本發(fā)明采用UV-LED面光源替代傳統(tǒng)紫外線光源，能使UV-LED光源發(fā)出連續(xù)紫外光，節(jié)能環(huán)保，其采用的UV-LED為紫外光波段355nm-415nm之間的LED0
[0024]3)本發(fā)明采用UV-LED光源，UV-LED不含紅外線，可避免底片因紅外線引至溫度升高而對底片產(chǎn)生的脹縮變形，提高了 PCB圖形轉(zhuǎn)移制程的穩(wěn)定，而且沒有光能衰減，具有超長的使用壽用(相對汞弧燈1500h壽命)，曝光均勻度保持長久一致性;克服了因反光鏡(或反光罩)的變形和換燈時對燈管光軸的調(diào)整等引起的均勻度變差等問題；同時通過調(diào)節(jié)電流、調(diào)節(jié)每組UV-LED的電流來控制發(fā)光強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)曝光能量的高均勻度。
[0025]4)本發(fā)明降低了使用成本，其UV-LED的高效性能大幅度降低了曝光機(jī)的用電量，同時熱效應(yīng)也較傳統(tǒng)曝光光源降低，本發(fā)明只需少量冷卻水，減少了資源浪費(fèi)，節(jié)省了高達(dá)80%的運(yùn)行成本。
[0026]5)本發(fā)明獨(dú)特結(jié)構(gòu)和原理設(shè)計，經(jīng)客戶使用反饋，具有優(yōu)異的綜合性能，市場前景廣闊。
[0027]上述是發(fā)明技術(shù)方案的概述，以下結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0028]圖1為本實(shí)施例1的曝光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本實(shí)施例2的曝光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為本實(shí)施例3的曝光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ]圖4為本實(shí)施例1-3中聚光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖5為現(xiàn)有紫外線平行光曝光機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
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[0033]為了使本發(fā)明的目的和技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例作詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0034]實(shí)施例1:請同時參照圖1，本實(shí)施方式中提供的平行出光紫外曝光系統(tǒng)，其包括:光源組件I，用于提供UV-LED光源并發(fā)出紫外線光；聚光器2，用于接收并會聚紫外線光;快門3，用于控制曝光時間及曝光量；曲鏡4，用于將接收的紫外線光進(jìn)行反射后平行入射至設(shè)于曝光臺5表面以進(jìn)行曝光，光源組件I包括多個UV-LED光源，且該多個UV-LED光源，全部向聚光器照射，并經(jīng)過聚焦，將能量投射至聚光器上。光源組件I優(yōu)選地為五個