專利名稱：激光直接成像加工裝置及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種激光直接成像加工裝置及其方法，屬于激光加工設備技術領域。
背景技術：
無光罩微影技術，又稱為直接成像，在半導體與個人計算機主板等產(chǎn)品中具有極佳優(yōu)勢，相較于傳統(tǒng)微影技術需使用光罩讓圖像在光阻上成像，無光罩微影技術不但節(jié)省成本，使用上也更具彈性。主要工作方式是直接利用CAM工作站輸出的數(shù)據(jù)，驅動激光成像裝置，在涂覆有光致抗蝕劑的印制電路板上進行圖形成像。傳統(tǒng)的印制電路曝光方法是使用紫外光照射光罩的方法，加工過程中需要光罩底片的加入，這種方法中因為紫外光均勻度不一樣，在邊緣附近的線寬重覆性不好；另外，底片存在脹縮的問題，對精度會造成影響，500mm的電路板上會有幾十到幾百微米的誤差；同時隨著電路板技術的發(fā)展，電路板線路要求的尺寸變得越來越細，造成了生產(chǎn)率和產(chǎn)品品質的降低。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種激光直接成像加工裝置及其方法。本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn)
激光直接成像加工裝置，特點是在超短脈沖激光器的輸出端布置有第一擴束鏡，第一擴束鏡的輸出端設置有第一 45度半反鏡，第一 45度半反鏡的反射輸出端布置有DLP芯片，DLP芯片的輸出端布置通過第二 45度半反鏡，第二 45度半反鏡的透射輸出端布置有第二擴束鏡，所述第二擴束鏡正對于工作平臺，所述工作平臺包含X軸傳送単元、Y軸傳送単元和耐高溫陶瓷基板，X軸傳送単元包括X軸滑軌和控制X軸滑軌運動的電機，Y軸傳送単元包括Y軸滑軌和控制Y軸滑軌運動的電機，Y軸傳送単元安裝于X軸傳送単元的X軸滑軌上，耐高溫陶瓷基板置于Y軸傳送単元的Y軸滑軌上，耐高溫陶瓷基板上固定印制電路板樣品，耐高溫陶瓷基板上安裝有CXD傳感器和AF單元，CXD傳感器和AF單元連接記憶單元。進ー步地，上述的激光直接成像加工裝置，其中，所述超短脈沖激光器是波長為405nm藍光波段的激光器。更進一歩地，上述的激光直接成像加工裝置，其中，所述DLP芯片采用型號為DLP9500、DLP7000 或 DLP3000 的芯片。更進一歩地，上述的激光直接成像加工裝置，其中，所述CXD傳感器是CXD實時攝像監(jiān)測傳感器。再進ー步地，上述的激光直接成像加工裝置，其中，所述AF (自動對焦)単元使激光束對焦在基材上，對基材進行曝光處理。本發(fā)明激光直接成像加工的方法，超短脈沖激光器發(fā)出激光進入第一擴束鏡，經(jīng)過可調倍數(shù)的第一擴束鏡實現(xiàn)光束的放大，經(jīng)過第一 45度半反鏡后進入DLP芯片，DLP芯片由CAM工作站控制，CAM工作站直接輸出圖像進入DLP芯片，由DLP芯片中的DMD系統(tǒng)對光束進行調制，調制后的光束經(jīng)過第二 45度半反鏡透射后，再經(jīng)過可調倍數(shù)的第二擴束鏡放大或聚焦，光束受第二擴束鏡作用在印制電路板上聚焦，加工之前，CCD傳感器感知樣品位置，并與AF単元共同校準樣品位置；由X軸傳送単元、Y軸傳送単元移動平臺；與記憶單元連接的CCD傳感器和AF単元感知樣品的位置，并進行光路校準。本發(fā)明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現(xiàn)在
本發(fā)明通過將超短脈沖激光投射在DLP芯片上，并由CAM工作站輸出的圖像對激光光束進行調制，再由光學器件將光束投射在加工樣品上使其曝光，具有操作簡單、加工樣品精細度高、品質好和加工效率高等特點。利用數(shù)字微鏡系統(tǒng)，通過每ー個微鏡的角度控制光斑的形狀、大小、灰度等參數(shù)，結合移動樣品平臺，對電路板進行快速的曝光處理，以得到曝光面沒有底片脹縮導致的加工不夠準確的問題，同時聚焦后的激光光束可以加工非常精細的線路。


下面結合附圖對本發(fā)明技術方案作進ー步說明
圖1 :本發(fā)明的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，激光直接成像加工裝置，在超短脈沖激光器I的輸出端布置有第一擴束鏡2，第一擴束鏡2的輸出端設置有第一 45度半反鏡3，第一 45度半反鏡3的反射輸出端布置有DLP芯片4，DLP芯片4的輸出端布置通過第二 45度半反鏡5，第二 45度半反鏡5的透射輸出端布置有第二擴束鏡6，所述第二擴束鏡6正對于工作平臺，工作平臺包含X軸傳送單元、Y軸傳送単元和耐高溫陶瓷基板，X軸傳送単元包括X軸滑軌和控制X軸滑軌運動的電機，Y軸傳送単元包括Y軸滑軌和控制Y軸滑軌運動的電機，Y軸傳送単元安裝于X軸傳送単元的X軸滑軌上，耐高溫陶瓷基板置于Y軸傳送単元的Y軸滑軌上，耐高溫陶瓷基板上固定印制電路板樣品，耐高溫陶瓷基板上安裝有CXD傳感器8和AF單元7，CXD傳感器8和AF單元7連接記憶單元9。CXD傳感器8監(jiān)測確定基材處理位置。AF單元7使激光自動對焦在該位置上。記憶單元9能夠在(XD傳感器8以及AF單元7的輔助下對加工位置進行校正。其中，超短脈沖激光器I是波長為405nm藍光波段的激光器；DLP芯片4是型號為DLP9500.DLP7000和DLP3000的芯片；分別支持三種不同的分辨率1920X 1080ppi(像素)，1024X768ppi以及800X480ppi。三種分辨率分別對應高中低三種不同型號的設備。CXD傳感器8是CCD實時攝像監(jiān)測傳感器；AF単元7是自動對焦單元。上述裝置用于激光直接成像加工時，超短脈沖激光器I發(fā)出激光進入第一擴束鏡2，經(jīng)過可調倍數(shù)的第一擴束鏡2實現(xiàn)光束的放大，經(jīng)過第一 45度半反鏡3后進入DLP芯片4，DLP芯片4由CAM工作站控制，CAM工作站直接輸出圖像進入DLP芯片4，由DLP芯片4中的DMD系統(tǒng)對光束進行調制，DMD系統(tǒng)中的每ー個微鏡受指令控制擺動方向，光束光斑的形狀，灰度等參數(shù)得到調制，從而達到需要的光斑要求，最終對印制電路板進行曝光處理；調制后的光束經(jīng)過第二 45度半反鏡5透射后，再經(jīng)過可調倍數(shù)的第二擴束鏡6放大或聚焦，光束受第二擴束鏡6作用在印制電路板上聚焦，加工之前，CCD傳感器8感知樣品位置，并與AF単元7共同校準樣品位置；由X軸傳送単元、Y軸傳送単元移動平臺，實現(xiàn)XY方向移動；與記憶單元9連接的CXD傳感器8和AF単元7感知樣品的位置，并進行光路校準。同一個成像設備中可布置多個光路系統(tǒng)，形成的多個光束同時進行作業(yè)，產(chǎn)品生產(chǎn)效率大大提高。由于摒棄了光罩底片的使用，因此,エ序大大減少,工作時間也大大縮減,生產(chǎn)效率顯著提高。本發(fā)明通過將超短脈沖激光投射在DLP芯片上，并由CAM工作站輸出的圖像對激光光束進行調制，再由光學器件將光束投射在加工樣品上使其曝光，具有操作簡單、加工樣品精細度高、品質好和加工效率高等特點。利用數(shù)字微鏡系統(tǒng)，通過每ー個微鏡的角度控制光斑的形狀、大小、灰度等參數(shù)，結合移動樣品平臺，對電路板進行快速的曝光處理，以得到曝光面沒有底片脹縮導致的加工不夠準確的問題，同時聚焦后的激光光束可以加工非常精細的線路。需要理解到的是以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.激光直接成像加工裝置，其特征在于在超短脈沖激光器(I)的輸出端布置有第一擴束鏡(2)，第一擴束鏡(2)的輸出端設置有第一 45度半反鏡(3)，第一 45度半反鏡(3)的反射輸出端布置有DLP芯片(4)，DLP芯片(4)的輸出端布置通過第二 45度半反鏡(5)，第二 45度半反鏡(5)的透射輸出端布置有第二擴束鏡(6)，所述第二擴束鏡(6)正對于工作平臺，所述工作平臺包含X軸傳送單元、Y軸傳送單元和耐高溫陶瓷基板，X軸傳送單元包括X軸滑軌和控制X軸滑軌運動的電機，Y軸傳送單元包括Y軸滑軌和控制Y軸滑軌運動的電機，Y軸傳送單元安裝于X軸傳送單元的X軸滑軌上，耐高溫陶瓷基板置于Y軸傳送單元的Y軸滑軌上，耐高溫陶瓷基板上固定印制電路板樣品，耐高溫陶瓷基板上安裝有CCD傳感器(8)和AF單元(7)，CCD傳感器(8)和AF單元(7)連接記憶單元(9)。
2.根據(jù)權利要求1所述的激光直接成像加工裝置，其特征在于所述超短脈沖激光器(O是波長為405nm藍光波段的激光器。
3.根據(jù)權利要求1所述的激光直接成像加工裝置，其特征在于所述DLP芯片(4)是型號為 DLP9500、DLP7000 或 DLP3000 的芯片。
4.根據(jù)權利要求1所述的激光直接成像加工裝置，其特征在于所述CCD傳感器(8)是CXD實時攝像監(jiān)測傳感器。
5.權利要求1所述裝置實現(xiàn)激光直接成像加工的方法，其特征在于超短脈沖激光器(I)發(fā)出激光進入第一擴束鏡(2)，經(jīng)過可調倍數(shù)的第一擴束鏡(2)實現(xiàn)光束的放大，經(jīng)過第一 45度半反鏡(3)后進入DLP芯片(4)，DLP芯片(4)由CAM工作站控制，CAM工作站直接輸出圖像進入DLP芯片(4)，由DLP芯片(4)中的DMD系統(tǒng)對光束進行調制，調制后的光束經(jīng)過第二 45度半反鏡(5)透射后，再經(jīng)過可調倍數(shù)的第二擴束鏡(6)放大或聚焦，光束受第二擴束鏡(6)作用在印制電路板上聚焦，加工之前，CCD傳感器(8)感知樣品位置，并與AF單元(7)共同校準樣品位置；由X軸傳送單元、Y軸傳送單元移動平臺；與記憶單元(9)連接的CXD傳感器(8)和AF單元(7)感知樣品的位置，并進行光路校準。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光直接成像加工裝置及方法，超短脈沖激光器發(fā)出激光進入第一擴束鏡，經(jīng)過可調倍數(shù)的第一擴束鏡實現(xiàn)光束的放大，經(jīng)過第一45度半反鏡后進入DLP芯片，DLP芯片由CAM工作站控制，CAM工作站直接輸出圖像進入DLP芯片，由DLP芯片中的DMD系統(tǒng)對光束進行調制，調制后的光束經(jīng)過第二45度半反鏡透射后，再經(jīng)過可調倍數(shù)的第二擴束鏡放大或聚焦，光束受第二擴束鏡作用在印制電路板上聚焦，加工之前，CCD傳感器感知樣品位置，并與AF單元共同校準樣品位置，進行光路校準。具有操作簡單、加工樣品精細度高、品質好和加工效率高等特點。
文檔編號B23K26/08GK103028842SQ201210582360
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者趙裕興, 狄建科, 姜堯, 益凱劼 申請人:蘇州德龍激光股份有限公司