一種采用窄脈寬激光直寫的電極微柵加工模具輥的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于導(dǎo)電薄膜模具輥加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采用窄脈寬激光直寫的 電極微柵加工模具輥的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] ITO導(dǎo)電薄膜是指采用磁控濺射的方法，在透明有機(jī)薄膜材料上濺射透明氧化銦 錫（I TO)導(dǎo)電薄膜鍍層并經(jīng)高溫退火處理得到的高技術(shù)產(chǎn)品；但I(xiàn)TO導(dǎo)電薄膜存在價(jià)格高、 電阻高、易折斷、幅面小等缺點(diǎn)，MetalMesh導(dǎo)電薄膜金屬線易斷裂、良品率低、工藝復(fù)雜，諸 多問(wèn)題尚待解決，未能產(chǎn)業(yè)化。納米銀線是采用化學(xué)法生長(zhǎng)的直徑為25~300nm，長(zhǎng)度10~ 200um的納米材料。納米銀線除具有銀優(yōu)良的導(dǎo)電性之外，由于納米級(jí)別的尺寸效應(yīng)，還具 有優(yōu)異的透光性、耐曲撓性。因此被視為是最有可能替代傳統(tǒng)ITO透明電極的材料，為實(shí)現(xiàn) 柔性、可彎折LED顯示、觸摸屏等提供了可能，并已有大量的研究將其應(yīng)用于薄膜太陽(yáng)能電 池。此外由于銀納米線的大長(zhǎng)徑比效應(yīng)，使其在導(dǎo)電膠、導(dǎo)熱膠等方面的應(yīng)用中也具有突出 的優(yōu)勢(shì)。
[0003] 但是納米銀線技術(shù)的導(dǎo)電衰減問(wèn)題相當(dāng)嚴(yán)重，制約了他的發(fā)展。其他技術(shù)，如:CNT (碳納米管技術(shù)）、Graphene(石墨烯技術(shù)）以及高分子導(dǎo)電材料等都存在各種問(wèn)題，離大規(guī) 模工業(yè)應(yīng)用還有一段距離。
[0004] 針對(duì)上述現(xiàn)象，改進(jìn)后采用圓壓圓卷對(duì)卷的壓印方式，由具有電極微柵圖形的模 具輥通過(guò)結(jié)合納米壓印技術(shù)制作，制得無(wú)接縫超大幅面導(dǎo)電薄膜，導(dǎo)電薄膜長(zhǎng)度達(dá)到2000m 以上，幅寬超過(guò)2m;其突破了幅面限制，解決了易斷裂、電阻高等問(wèn)題，且在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)重 金屬污染，導(dǎo)電材料利用率高;這種工藝需要制備具有電極微柵圖形的模具輥。制作具有電 極微柵圖形的模具輥比較困難，一般制作工藝中圖形采用掩模版曝光刻蝕的方法制作在平 面模版上，再利用電鑄術(shù)制作相應(yīng)的模板;模板再?gòu)?fù)合在模具輥上進(jìn)行壓印。這個(gè)過(guò)程工藝 復(fù)雜、生產(chǎn)效率低及投入產(chǎn)出率低的問(wèn)題。
[0005] 因此，研發(fā)一種能夠使模具輥表面電極微柵圖形清晰均勻一致、具有高的生產(chǎn)效 率及提高投入產(chǎn)出率的采用窄脈寬激光直寫的電極微柵加工模具輥的方法是非常有必要 的。本發(fā)明采用窄脈寬激光直寫加工模具輥，直接激光冷加工光蝕電極微柵矢量圖形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠使模具輥表面電極微柵圖形清晰均勻 一致、提高生產(chǎn)效率及提高投入產(chǎn)出率的采用窄脈寬激光直寫的電極微柵加工模具輥的方 法。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種采用窄脈寬激光直寫的電極微 柵加工模具輥的方法，其創(chuàng)新點(diǎn)在于:所述方法具體步驟如下： (1)選取激光裝置:選用皮秒266nm、能量密度大于20uJ@100KHz的深紫外激光器作為能 量源； (2)激光光蝕:將激光光束經(jīng)過(guò)擴(kuò)速、準(zhǔn)直和光斑整形匯聚到模具輥的輥筒材料表面， 對(duì)模具輥金屬層進(jìn)行冷加工，激光光蝕線速度200到2000mm/秒、能量大于2 J/cm2對(duì)模具輥 金屬表面進(jìn)行多次矢量圖形光蝕，從而形成需要的凹進(jìn)的電極微柵圖形;后處理:激光光蝕 后，對(duì)輥筒材料表面進(jìn)行超聲波處理、化學(xué)或電鍍拋光，進(jìn)而優(yōu)化光蝕圖形表面。
[0008] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明采用窄脈寬激光直寫的電極微柵加工模具輥的方法， 改傳統(tǒng)掩模曝光刻蝕圖形為激光光蝕圖形，從而大大提高了生產(chǎn)效率;同時(shí)，通過(guò)控制激光 工藝特定的條件參數(shù)，進(jìn)而使制得的模具輥表面的電極微柵圖形清晰一致，且模具輥的投 入產(chǎn)出率高。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0010] 圖1是傳統(tǒng)刻蝕凹槽橫斷面的示意圖。
[0011] 圖2是激光直寫光蝕凹槽橫斷面的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面的實(shí)施例可以使本專業(yè)的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但并不因此將本發(fā) 明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。
[0013] 實(shí)施例1 本實(shí)施例采用窄脈寬激光直寫的電極微柵加工模具輥的方法，該方法的具體步驟如 下： (1) 選取激光裝置:選用脈寬為納秒級(jí)的激光作為直寫裝置能量源，激光波長(zhǎng)為266納 米，能量密度大于20uJ@100KHz; (2) 激光光蝕:將激光光束經(jīng)過(guò)擴(kuò)束、準(zhǔn)直和光斑整形匯聚到模具輥的輥筒材料表面， 進(jìn)行精細(xì)光蝕刻，從而形成需要的凹進(jìn)的電極微柵圖形;激光器波長(zhǎng)266nm，平均功率20W， 激光掃描速度20~200mm/秒，掃描光蝕矢量電極微柵圖形，是凹形溝槽深為2~3um; (3) 后處理:激光光蝕后，對(duì)輥筒金屬材料表面進(jìn)行超聲波處理、化學(xué)或電鍍拋光，進(jìn)而 優(yōu)化輥筒電極微柵圖形凹形溝槽表面質(zhì)量，表面光潔度Ra〈l。
[0014] 實(shí)施例2 本實(shí)施例采用窄脈寬激光直寫的電極微柵加工模具輥的方法，該方法的具體步驟如 下： (1) 選取激光裝置:選取激光裝置:選用脈寬為皮秒級(jí)的激光作為直寫裝置能量源，激 光波長(zhǎng)為26納米，能量密度大于20uJ@100KHz; (2) 激光光蝕:將激光光束經(jīng)過(guò)擴(kuò)速、準(zhǔn)直和光斑整形匯聚到模具輥的輥筒材料表面， 進(jìn)行精細(xì)光蝕刻，從而形成需要的凹進(jìn)的電極微柵圖形;激光器波長(zhǎng)266nm，平均功率3W，激 光掃描速度20~200mm/秒，掃描光蝕矢量電極微柵圖形，是凹形溝槽深為2~3um; (3) 后處理:激光光蝕后，對(duì)輥筒材料表面進(jìn)行超聲波處理、化學(xué)或電鍍拋光，進(jìn)而優(yōu)化 輥筒表面。
[0015] 表1是實(shí)施例1~2采用窄脈寬激光直寫的電極微柵加工模具輥的方法與傳統(tǒng)掩模 曝光刻蝕制得的模具輥對(duì)比表。
[0016] 結(jié)論：由上表可以看出，本發(fā)明采用窄脈寬激光直寫的電極微柵加工模具輥的方 法與傳統(tǒng)掩模曝光刻蝕相比，模具輥上的圖形清晰，均勻度好，如圖1與如圖2所示，本發(fā)明 凹槽底部表面質(zhì)量好，且圖形凹槽質(zhì)量好，深度可控;同時(shí)，生產(chǎn)效率高，制作成本低;此外， 實(shí)施例1與實(shí)施例2相比，實(shí)施例2中凹槽底部表面質(zhì)量的精細(xì)度高，相對(duì)于實(shí)施例1更佳。
[0017] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技 術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明 本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些 變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及 其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種采用窄脈寬激光直寫的電極微柵加工模具輥的方法，其特征在于:所述方法具 體步驟如下： (1) 選取激光裝置:選用皮秒266nm、能量密度大于20uJ@100KHz的深紫外激光器作為能 量源； (2) 激光光蝕:將激光光束經(jīng)過(guò)擴(kuò)速、準(zhǔn)直和光斑整形匯聚到模具輥的輥筒材料表面， 對(duì)模具輥金屬層進(jìn)行冷加工，激光光蝕線速度200到2000mm/秒、平均功率3-20W對(duì)模具輥金 屬表面進(jìn)行多次矢量圖形光蝕，從而形成需要的凹進(jìn)的電極微柵圖形； (3) 后處理:激光光蝕后，對(duì)輥筒材料表面進(jìn)行超聲波處理、化學(xué)或電鍍拋光，進(jìn)而優(yōu)化 光蝕圖形表面。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種采用窄脈寬激光直寫的電極微柵加工模具輥的方法，該方法具體通過(guò)采用皮秒納米級(jí)窄脈寬激光直寫裝置作為能量源，將激光光束經(jīng)過(guò)擴(kuò)速、準(zhǔn)直和光斑整形匯聚到模具輥的輥筒材料表面，進(jìn)行精細(xì)光蝕刻，從而形成需要的凹進(jìn)的電極微柵圖形；激光光蝕后，對(duì)輥筒材料表面進(jìn)行超聲波處理、化學(xué)或電鍍拋光，進(jìn)而優(yōu)化輥筒表面。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：發(fā)明采用窄脈寬激光直寫的電極微柵加工模具輥的方法，該傳統(tǒng)印刷圖形為激光光蝕圖形，從而大大提高了生產(chǎn)效率；同時(shí)，通過(guò)控制激光工藝特定的條件參數(shù)，進(jìn)而使制得的模具輥表面的電極微柵圖形清晰一致，且模具輥的投入產(chǎn)出率高。
【IPC分類】B23K26/362, B23K26/0622, B23K26/70
【公開(kāi)號(hào)】CN105665937
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610114112
【發(fā)明人】邱曉華, 王新輝
【申請(qǐng)人】南通天鴻鐳射科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年3月1日