用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置及其控制方法，包括用于吸附膜材的真空平臺(tái)、激光器和振鏡，所述激光器和振鏡之間設(shè)有擴(kuò)束鏡，所述真空平臺(tái)的上方設(shè)有CCD圖像傳感器，所述真空平臺(tái)的一側(cè)設(shè)有吹氣裝置，另一側(cè)設(shè)有集塵裝置。本發(fā)明提供的用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置及其控制方法，采用高頻率的短脈沖激光器作為激光源進(jìn)行激光蝕刻，通過(guò)小幅面振鏡蝕刻來(lái)完成膜材蝕刻，產(chǎn)生的粉塵經(jīng)過(guò)吹氣系統(tǒng)和集塵系統(tǒng)集塵，從而可以避免現(xiàn)有技術(shù)成本高，效率低、加工局限大以及污染大等缺陷，簡(jiǎn)化刻蝕過(guò)程并提高精度。
【專利說(shuō)明】用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電薄膜的刻蝕裝置及其控制方法，尤其涉及一種用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的觸摸屏上的導(dǎo)電膜層上線路制作方法主要有化學(xué)濕法刻蝕和黃光刻蝕等工藝方法。其中化學(xué)濕法刻蝕導(dǎo)電膜層的工藝方法中，工序設(shè)計(jì)到完成刻蝕的時(shí)間長(zhǎng)，而且需要投入的治具、耗材及人力成本是比較高的；另外生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水及廢酸等對(duì)環(huán)境的污染也較為嚴(yán)重，整個(gè)工藝流程也造成了能源的浪費(fèi)。黃光刻蝕工藝則是需要前期投入較大，成本高昂，對(duì)于材料的選擇性也較為狹隘，不適合市場(chǎng)上所有導(dǎo)電膜層的制作方法,再加上日常維護(hù)、耗材及人力成本也比較大,從而導(dǎo)致整個(gè)成品生產(chǎn)成本的急劇增加，應(yīng)用領(lǐng)域也就受到了很大的限制。
[0003]此外，傳統(tǒng)的蝕刻觸摸屏上的導(dǎo)電膜層線路實(shí)現(xiàn)的線寬最細(xì)只能達(dá)到80um，且良品率較低，線性不均勻，更換不同批次產(chǎn)品較為繁瑣，需要化學(xué)藥水清洗，污染環(huán)境；繃網(wǎng)張力值較小，成品材料耐磨性、耐化學(xué)藥品性較差，易老化發(fā)脆。這種印刷方式工序復(fù)雜、生產(chǎn)中需要較多耗材，產(chǎn)線需要較多人力維護(hù)，局限性較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置及其控制方法，能夠利用脈沖激光通過(guò)光纖聚焦將激光束聚焦為20-50um的光斑，聚焦后光斑達(dá)到材料的去除能量值，通過(guò)高速掃描振鏡系統(tǒng)精密快速掃描，簡(jiǎn)化刻蝕過(guò)程，降低成本并提聞精度。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置，包括用于吸附膜材的真空平臺(tái)、激光器和振鏡，所述激光器和振鏡之間設(shè)有擴(kuò)束鏡，所述真空平臺(tái)的上方設(shè)有CCD圖像傳感器，所述真空平臺(tái)的一側(cè)設(shè)有吹氣裝置，另一側(cè)設(shè)有集塵裝置。
[0006]上述的用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置，其中，所述CXD圖像傳感器位于膜材的正上方。
[0007]上述的用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置，其中，所述激光器波長(zhǎng)范圍為1060-1090nm，脈寬范圍為l_200ns，頻率范圍為5ΚΗζ_1ΜΗζ。
[0008]上述的用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置，其中，所述激光器、振鏡通過(guò)通信模塊和工控機(jī)相連。
[0009]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題還提供一種用于上述透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置的控制方法，包括如下步驟:a)將待加工膜材通過(guò)真空吸附固定在真空平臺(tái)上；b)將激光器發(fā)出的激光經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡對(duì)光束進(jìn)行同軸擴(kuò)束，控制聚焦后的光斑大小為20-50um ；
c)振鏡將光束聚焦于待加工膜材表面，掃描圖形轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后在待加工材膜材表面進(jìn)行刻蝕；d)CCD圖像傳感器導(dǎo)入定位標(biāo)拍攝，并抓取靶標(biāo)進(jìn)行精度定位控制；e)吹氣裝置產(chǎn)生氣流吹走蝕刻產(chǎn)生的粉塵，并通過(guò)集塵裝置收集粉塵。
[0010]上述的用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置的控制方法，其中，所述振鏡的一次性移動(dòng)范圍為IlOmmX 110mm、140mmX 140mm或170mmX 170mm,通過(guò)多次移位反復(fù)刻蝕，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)加工幅面的刻蝕。
[0011]上述的用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置的控制方法，其中，所述真空平臺(tái)上設(shè)有光柵尺監(jiān)測(cè)并反饋位置信息。
[0012]本發(fā)明對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本發(fā)明提供的用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置及其控制方法，采用高頻率的短脈沖激光器作為激光源進(jìn)行激光蝕刻，通過(guò)小幅面振鏡蝕刻來(lái)完成膜材蝕刻，產(chǎn)生的粉塵經(jīng)過(guò)吹氣系統(tǒng)和集塵系統(tǒng)集塵，從而可以避免現(xiàn)有技術(shù)成本高，效率低、加工局限大以及污染大等缺陷。此外，本發(fā)明通過(guò)多次移動(dòng)拼接，使用激光蝕刻能將線寬很容易就能做到20um甚至更細(xì)；設(shè)備操作簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)一人同時(shí)控制和操作多臺(tái)設(shè)備，人力成本大為降低，效率也更高；并且激光蝕刻具有非接觸、無(wú)污染環(huán)境、易控制等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:
[0015]I真空平臺(tái) 2激光器3擴(kuò)束鏡
[0016]4振鏡5CXD圖 像傳感器6吹氣裝置
[0017]7集塵裝置 8工控機(jī) 9通信模塊
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0019]圖1為本發(fā)明用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]請(qǐng)參見圖1，本發(fā)明提供的用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置包括用于吸附膜材的真空平臺(tái)1、激光器2和振鏡4，所述激光器2和振鏡4之間設(shè)有擴(kuò)束鏡3，所述真空平臺(tái)I的上方設(shè)有CCD圖像傳感器5 (Charge-coupled Device,中文全稱:電荷I禹合元件)，所述真空平臺(tái)I的一側(cè)設(shè)有吹氣裝置6，另一側(cè)設(shè)有集塵裝置7。
[0021]本發(fā)明提供的用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置，所述CXD圖像傳感器5最好位于膜材的正上方；所述激光器2波長(zhǎng)范圍為1060-1090nm，脈寬范圍為l_200ns，頻率范圍為5ΚΗζ-1ΜΗζ ;所述激光器2、振鏡4通過(guò)通信模塊9和工控機(jī)8相連。
[0022]本發(fā)明還提供一種用于上述透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置的控制方法，具體包括如下步驟:
[0023]步驟S1:將待加工膜材通過(guò)真空吸附固定在真空平臺(tái)I上，脈沖激光刻蝕設(shè)備包含高頻率短脈沖激光器、擴(kuò)束鏡、振 鏡和場(chǎng)鏡。待加工膜材上方布置有CCD對(duì)位觀察系統(tǒng)，待加工材料一側(cè)布置有吹氣裝置6，另一側(cè)安裝有集塵裝置7，激光器2和振鏡4通過(guò)通訊模塊9連接工控機(jī)8。本發(fā)明運(yùn)用高頻率的短脈沖激光刻蝕ITO薄膜上的導(dǎo)電膜層，加工材料以PET薄膜為基底的ITO導(dǎo)電材料，激光聚焦在ITO薄膜材料上，從而達(dá)到蝕刻效果。[0024]步驟S2:將激光器2發(fā)出的激光經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡3對(duì)光束進(jìn)行同軸擴(kuò)束，控制聚焦后的光斑大小為20-50um。本發(fā)明的脈沖激光刻蝕裝置用于刻蝕ITO薄膜上的導(dǎo)電膜層時(shí)，加工前激光焦點(diǎn)聚焦位于膜材的上表面，高頻短脈沖激光器發(fā)出的激光經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡3對(duì)光束進(jìn)行同軸擴(kuò)束，一方面改善了光束傳播的發(fā)散角，達(dá)到光路準(zhǔn)直的目的；另一方面，對(duì)激光光束同軸擴(kuò)束，使得聚焦后光斑更小，從而實(shí)現(xiàn)激光穩(wěn)定刻蝕的目的。[0025]步驟S3:擴(kuò)束鏡3擴(kuò)束準(zhǔn)直后光束到達(dá)振鏡4，振鏡4將光束聚焦于待加工膜材表面，掃描圖形轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，圖形轉(zhuǎn)化在待加工材料的表面上進(jìn)行刻蝕，待加工膜材由真空平臺(tái)I吸附固定。[0026]步驟S4 =CCD圖像傳感器5對(duì)位觀察系統(tǒng)將導(dǎo)入的定位標(biāo)拍攝并抓取靶標(biāo)，然后控制加工。[0027]步驟S5:蝕刻產(chǎn)生的粉塵由吹氣裝置6產(chǎn)生氣流，并通過(guò)集塵裝置7收集粉塵，使得加工過(guò)程穩(wěn)定，高頻率的短脈沖激光可是刻蝕好110mmX 110mm或140mmX140mm或170mmX 170mm以內(nèi)單元后,平臺(tái)移動(dòng)至下一單元,激光器2再開始加工,如此反復(fù),最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)加工幅面的刻蝕。[0028]本發(fā)明利用精密光學(xué)系統(tǒng)處理的光路聚焦系統(tǒng)，采用高頻率的短脈沖激光器，對(duì)觸摸屏上導(dǎo)電膜層線路進(jìn)行刻蝕，以得到較細(xì)較穩(wěn)定的線寬，且不損傷基底。激光器2經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡3準(zhǔn)直擴(kuò)束后，通過(guò)場(chǎng)鏡聚焦，使得聚焦光斑在10um左右，其中振鏡4 一次性加工范圍為110mmX 110mm或140mmX 140mm或1 7OmmX 1 70mm以內(nèi)，高精度的掃描振鏡頭不受:環(huán)境溫度漂移影響，保證工作時(shí)間上掃描的一致性，實(shí)現(xiàn)工業(yè)上的穩(wěn)定性量產(chǎn)要求。真空平臺(tái)I平面度精度很高，將ITO薄膜通過(guò)真空吸附固定在真空平臺(tái)1上，可以保證ITO薄膜放置的很好，且產(chǎn)品在加工過(guò)程中不移位；進(jìn)行CCD定位，系統(tǒng)含有CCD自動(dòng)抓靶功能，只需第一次在軟件中建立模塊，將導(dǎo)入的圖像的對(duì)位圖層靶標(biāo)位置與平臺(tái)坐標(biāo)中樣品靶標(biāo)位置一一設(shè)置對(duì)應(yīng)，后續(xù)同一批次產(chǎn)品可以直接自動(dòng)抓靶及定位。激光器2按照設(shè)計(jì)圖形進(jìn)行蝕刻，在蝕刻的同時(shí)打開吹氣和集塵系統(tǒng)，確保蝕刻產(chǎn)生的粉塵全部吸入集塵系統(tǒng)中，以提高激光器蝕刻ITO和銀漿工藝的重復(fù)性和穩(wěn)定性。振鏡頭蝕刻好加工幅面后，平臺(tái)移動(dòng)至下一個(gè)幅面單元，再開始重復(fù)加工，如此反復(fù)，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)加工幅面的刻蝕。系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)是X Y Z三軸聯(lián)動(dòng)方式，使用光柵尺監(jiān)測(cè)并反饋位置信息，可以達(dá)到高精度的定位操作運(yùn)行。[0029]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施案例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置，其特征在于，包括用于吸附膜材的真空平臺(tái)(I)、激光器(2)和振鏡(4)，所述激光器(2)和振鏡(4)之間設(shè)有擴(kuò)束鏡(3)，所述真空平臺(tái)(I)的上方設(shè)有CCD圖像傳感器(5)，所述真空平臺(tái)(I)的一側(cè)設(shè)有吹氣裝置(6)，另一側(cè)設(shè)有集塵裝置(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置，其特征在于，所述CCD圖像傳感器(5)位于膜材的正上方。
3.如權(quán)利要求1所述的用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置，其特征在于，所述激光器(2)波長(zhǎng)范圍為1060nm-1090nm，脈寬范圍為l_200ns，頻率范圍為5ΚΗζ_1ΜΗζ。
4.如權(quán)利要求1所述的用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置，其特征在于，所述激光器(2)、振鏡⑷通過(guò)通信模塊(9)和工控機(jī)⑶相連。
5.如權(quán)利要求1所述的用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置的控制方法，其特征在于，包括如下步驟: a)將待加工膜材通過(guò)真空吸附固定在真空平臺(tái)(I)上: b)將激光器(2)發(fā)出的激光經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡(3)對(duì)光束進(jìn)行同軸擴(kuò)束，控制聚焦后的光斑大小為 20um_50um ； c)振鏡(4)將光束聚焦于待加工膜材表面，掃描圖形轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后在待加工膜材表面進(jìn)行刻蝕； d)CCD圖像傳感器(5)導(dǎo)入定位標(biāo)拍攝，并抓取靶標(biāo)進(jìn)行精度定位控制； e)吹氣裝置(6)產(chǎn)生氣流吹走蝕刻產(chǎn)生的粉塵，并通過(guò)集塵裝置(7)收集粉塵。
6.如權(quán)利要求5所述的用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置的控制方法，其特征在于，所述振鏡⑷的一次性移動(dòng)范圍為IlOmmX 110mm、140mmX 140mm或170mmX 170mm,通過(guò)多次移位反復(fù)刻蝕,最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)加工幅面的刻蝕。
7.如權(quán)利要求5所述的用于透明導(dǎo)電薄膜的脈沖激光刻蝕裝置的控制方法，其特征在于，所述真空平臺(tái)(I)上設(shè)有光柵尺監(jiān)測(cè)并反饋位置信息。
【文檔編號(hào)】B23K26/70GK103586586SQ201310508910
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】龔楷峰, 劉俊輝, 施心星 申請(qǐng)人:蘇州鐳明激光科技有限公司