專利名稱：一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置及方法，屬于近場(chǎng)光學(xué)、電子觸控設(shè)計(jì)技術(shù)和激光微加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的觸摸屏導(dǎo)電材料基材多為PET和GLASS，此類基材多數(shù)為國(guó)外進(jìn)口材料，供貨周期較長(zhǎng)且成本較高，有較多的局限性；況且現(xiàn)觸摸屏領(lǐng)域都為單面蝕刻工藝進(jìn)行，這樣無(wú)法降低觸摸屏產(chǎn)品最終的厚度，制約了觸摸屏向較薄方向發(fā)展的進(jìn)程；若使用以有機(jī)玻璃為基底的制作工藝在國(guó)內(nèi)可以很容易找到合適材料，且價(jià)格相對(duì)低廉，制造工藝較為簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備的成本和材料成本有較大的改善；再加上雙面制成工藝，可以將觸摸屏產(chǎn)品厚度再降低1_左右，在觸摸屏領(lǐng)域上是一個(gè)新的突破； 但是，傳統(tǒng)的濕刻觸摸屏上導(dǎo)電膜層線路實(shí)現(xiàn)寬度最細(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，需要用化學(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
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供加工簡(jiǎn)單、效率高且無(wú)需耗材的一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置及方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置，所述裝置包含有激光刻蝕設(shè)備，所述激光刻蝕設(shè)備包含有激光器、光閘、1/2波片、格蘭棱鏡、擴(kuò)束鏡、全反鏡片、振鏡系統(tǒng)和遠(yuǎn)心場(chǎng)鏡，所述激光器發(fā)出的激光經(jīng)過電動(dòng)光閘進(jìn)入擴(kuò)束鏡進(jìn)行同軸擴(kuò)束，經(jīng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后的激光到達(dá)全反鏡片，經(jīng)全反鏡片反射后的激光經(jīng)由1/2波片和格蘭棱鏡后射入振鏡系統(tǒng)，射出振鏡系統(tǒng)經(jīng)遠(yuǎn)心場(chǎng)鏡聚焦到作為待加工件的有機(jī)玻璃的導(dǎo)電膜層上。本發(fā)明一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置，所述激光器為高頻率短脈沖激光器。本發(fā)明一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置，所述裝置包含有高度測(cè)量?jī)x，且高度測(cè)量?jī)x設(shè)置于振鏡系統(tǒng)上。本發(fā)明一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置，所述高度測(cè)量?jī)x為非接觸式高度測(cè)量?jī)x。本發(fā)明一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置，所述激光器、振鏡系統(tǒng)和高度測(cè)量?jī)x均通過通訊系統(tǒng)與工控機(jī)相連。本發(fā)明一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置，所述作為待加工件的有機(jī)玻璃通過夾緊氣缸進(jìn)行固定，所述作為待加工件的有機(jī)玻璃的導(dǎo)電膜層的上方設(shè)置有一 CXD對(duì)位觀察系統(tǒng)。
本發(fā)明一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置，所述作為待加工件的有機(jī)玻璃的導(dǎo)電膜層的上方兩側(cè)分別設(shè)置有集塵系統(tǒng)和吹氣系統(tǒng)。 本發(fā)明一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的方法，所述方法包含有以下步驟
步驟一、激光器發(fā)出的激光經(jīng)過擴(kuò)束鏡準(zhǔn)直擴(kuò)束后，經(jīng)1/2波片和格蘭棱鏡進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，再通過振鏡系統(tǒng)和具有較小焦距的遠(yuǎn)心場(chǎng)鏡聚焦，使聚焦光斑在5um 20um ；
步驟二、將有機(jī)玻璃導(dǎo)的四壁固定在夾緊氣缸上，配合著高度測(cè)量?jī)x進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，將測(cè)量數(shù)據(jù)反饋給工控機(jī)，工控機(jī)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理從而調(diào)整焦距，有效的保證焦點(diǎn)始終聚焦在有機(jī)玻璃上下表面的導(dǎo)電膜層上； 步驟三、進(jìn)行CCD定位；利用具有CCD自動(dòng)抓靶功能的CCD對(duì)位觀察系統(tǒng)，只需第一次在軟件中建立模板，將導(dǎo)入的圖形的對(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)品直接自動(dòng)抓靶即可完成定位。步驟四激光按照設(shè)計(jì)圖形進(jìn)行蝕刻時(shí)，同時(shí)打開設(shè)置于作為待加工件的有機(jī)玻璃的導(dǎo)電膜層的上方兩側(cè)的集塵系統(tǒng)和吹氣系統(tǒng)，確保蝕刻產(chǎn)生的粉塵全部吸入集塵系統(tǒng)中。本發(fā)明一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的方法，所述激光器為M2〈l. 5的高頻率的脈沖激光器，所述擴(kuò)束鏡為2X-20X的擴(kuò)束鏡，所述遠(yuǎn)心場(chǎng)鏡的規(guī)格為F30 F250。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明通過運(yùn)用高頻率的短脈沖激光器作為激光源，對(duì)不同觸摸屏產(chǎn)品中有機(jī)玻璃的雙面導(dǎo)電膜層(IT0導(dǎo)電膜層)同時(shí)進(jìn)行激光蝕刻，使有機(jī)玻璃導(dǎo)電膜層在高頻率的短脈沖固體激光器的作用下氣化而達(dá)到蝕除的目的，通過高精度平臺(tái)的移動(dòng)拼接和小幅面振鏡蝕刻來完成這些導(dǎo)電薄膜材料的蝕刻，其中非接觸式高度測(cè)量?jī)x時(shí)時(shí)校準(zhǔn)保證了激光蝕刻工作距的穩(wěn)定性，產(chǎn)生的粉塵在經(jīng)過特制的吹氣系統(tǒng)和大流量積塵系統(tǒng)集塵，加工出無(wú)污染、線性穩(wěn)定、功能完好的觸摸屏電子產(chǎn)品。


圖I為本發(fā)明一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中
激光器I、光閘2、1/2波片3、格蘭棱鏡4、擴(kuò)束鏡5、全反鏡片6、振鏡系統(tǒng)7、遠(yuǎn)心場(chǎng)鏡8、(XD對(duì)位觀察系統(tǒng)9、集塵系統(tǒng)10、吹氣系統(tǒng)11、待加工件12、夾緊氣缸13、工控機(jī)14、通訊系統(tǒng)15、高度測(cè)量?jī)x16。
具體實(shí)施例方式參見圖1，本發(fā)明涉及一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置，加工的材料為以有機(jī)玻璃為基底雙面鍍ITO導(dǎo)電材料，所述裝置包含有兩套激光刻蝕設(shè)備，所述設(shè)備包含有激光器I、光閘2、1/2波片3、格蘭棱鏡4、擴(kuò)束鏡5、全反鏡片6、振鏡系統(tǒng)7和遠(yuǎn)心場(chǎng)鏡8，所述激光器I發(fā)出的激光經(jīng)過電動(dòng)光閘2控制開關(guān)光，具體可以由軟件控制感應(yīng)信號(hào)來控制光閘2的開啟和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)激光器I的外部控制激光開關(guān)；光閘2控制激光光束后然后通過擴(kuò)束鏡5對(duì)光束進(jìn)行同軸擴(kuò)束,一方面改善光束傳播的發(fā)散角，從而達(dá)到光路準(zhǔn)直的目的；另外一方面，對(duì)激光光束同軸擴(kuò)束，使得聚焦后光斑和焦深更小，從而實(shí)現(xiàn)激光穩(wěn)定刻蝕的目的；經(jīng)擴(kuò)束鏡5擴(kuò)束準(zhǔn)直后光束到達(dá)全反鏡片6改變光路，激光改變光路后經(jīng)過1/2波片3，調(diào)節(jié)1/2波片配合格蘭棱鏡4可以實(shí)現(xiàn)0% 100%范圍內(nèi)功率可調(diào)，對(duì)激光器功率的選擇提供很大的便利；然后經(jīng)過調(diào)整后的激光束到達(dá)振鏡系統(tǒng)7配合著遠(yuǎn)心場(chǎng)鏡8可以準(zhǔn)確的控制激光作為待加工件12的有機(jī)玻璃的導(dǎo)電膜層上，使其蝕刻效果更佳穩(wěn)定，且兩套激光刻蝕設(shè)備發(fā)出的激光分別垂直入射到有機(jī)玻璃的上下兩層導(dǎo)電膜層上；
所述作為待加工件12的有機(jī)玻璃通過夾緊氣缸13進(jìn)行固定，所述作為待加工件12的有機(jī)玻璃的上下兩層導(dǎo)電膜層的上方兩側(cè)分別設(shè)置有集塵系統(tǒng)10和吹氣系統(tǒng)11，用于除去刻蝕時(shí)產(chǎn)生的粉塵顆粒，所述作為待加工件12的有機(jī)玻璃的上層導(dǎo)電膜層的上方設(shè)置有一 CXD對(duì)位觀察系統(tǒng)9，
所述裝置包含有對(duì)稱設(shè)置于有機(jī)玻璃兩側(cè)的高度測(cè)量?jī)x16，且高度測(cè)量?jī)x16設(shè)置于振鏡系統(tǒng)7上；所述激光器I、振鏡系統(tǒng)7和高度測(cè)量?jī)x16均通過通訊系統(tǒng)15與工控機(jī)14相連；
其中，所述激光器I為高頻率短脈沖激光器，所述高度測(cè)量?jī)x16為非接觸式高度測(cè)量?jī)x。使用時(shí)，激光器I和振鏡系統(tǒng)I經(jīng)過通訊系統(tǒng)15和工控機(jī)14進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，具體可以實(shí)現(xiàn)將掃描圖形轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，然后驅(qū)動(dòng)電機(jī)將圖形轉(zhuǎn)化在需要刻蝕的加工材料12 上；加工材料12同時(shí)被夾緊氣缸13固定，通過高度測(cè)量?jī)x16測(cè)量振鏡系統(tǒng)7與有機(jī)玻璃的距離，將測(cè)量數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理從而調(diào)整焦距，有效的保證焦點(diǎn)始終在有機(jī)玻璃上表面的ITO層上；經(jīng)過CCD對(duì)位觀察系統(tǒng)9將導(dǎo)入的定位標(biāo)拍攝并抓取靶標(biāo)，然后控制加工。此時(shí)，吹氣系統(tǒng)11和集塵系統(tǒng)10同時(shí)開始工作，使得加工過程穩(wěn)定，高頻率的短脈沖激光蝕刻完成一個(gè)單元后，平臺(tái)移動(dòng)下一個(gè)單元，高頻率的短脈沖激光再開始加工，如此反復(fù)，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)加工幅面的刻蝕。本發(fā)明涉及的一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的方法，該方法包含有以下步驟
步驟一、激光器I發(fā)出的激光經(jīng)過擴(kuò)束鏡5準(zhǔn)直擴(kuò)束后，經(jīng)1/2波片3和格蘭棱鏡4進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，再通過振鏡系統(tǒng)7和具有較小焦距的遠(yuǎn)心場(chǎng)鏡8聚焦，使聚焦光斑在5um 20um,其中振鏡系統(tǒng)7 —次性加工一個(gè)單兀,且振鏡系統(tǒng)7高精度的掃描振鏡頭具有長(zhǎng)時(shí)間高精度高速度掃描無(wú)受環(huán)境溫度漂移影響，保證長(zhǎng)時(shí)間工作掃描一致性，實(shí)現(xiàn)工業(yè)上穩(wěn)定性量產(chǎn)要求；
步驟二、將有機(jī)玻璃導(dǎo)的四壁固定在夾緊氣缸13上，保證附有導(dǎo)電膜層的雙面ITO有機(jī)玻璃放置很好，此種裝置對(duì)加工導(dǎo)電膜的工作距要求較高，配合著高度測(cè)量?jī)x16進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，將測(cè)量數(shù)據(jù)反饋給工控機(jī)14，工控機(jī)14會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理從而調(diào)整焦距，有效的保證焦點(diǎn)始終在有機(jī)玻璃上表面的ITO導(dǎo)電膜層上；
步驟三、進(jìn)行CCD定位；利用具有CCD自動(dòng)抓靶功能的CCD對(duì)位觀察系統(tǒng)9，只需第一次在軟件中建立模板，將導(dǎo)入的圖形的對(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)品直接自動(dòng)抓靶即可完成定位；步驟四、激光按照設(shè)計(jì)圖形進(jìn)行蝕刻，在蝕刻的同時(shí)打開吹氣系統(tǒng)11和集塵系統(tǒng)10，確保蝕刻產(chǎn)生的粉塵全部吸入集塵系統(tǒng)10中，以提高高頻率的脈沖激光器蝕刻導(dǎo)電膜層的工藝重復(fù)性和穩(wěn)定性；
步驟五、此種有機(jī)玻璃導(dǎo)電膜層的去除需 要在較小焦深下進(jìn)行，因此我們采用M2〈l. 5(M2表示激光器的光束質(zhì)量因子)的高頻率的脈沖激光器，配合2X-20X擴(kuò)束，再加上遠(yuǎn)心場(chǎng)鏡(包括f3(Tf250)進(jìn)行加工蝕刻導(dǎo)電膜層。
權(quán)利要求
1.一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置，其特征在于所述裝置包含有激光刻蝕設(shè)備，所述激光刻蝕設(shè)備包含有激光器(I)、光閘(2)、1/2波片(3)、格蘭棱鏡(4)、擴(kuò)束鏡(5)、全反鏡片(6)、振鏡系統(tǒng)(7)和遠(yuǎn)心場(chǎng)鏡(8)，所述激光器(I)發(fā)出的激光經(jīng)過電動(dòng)光閘(2)進(jìn)入擴(kuò)束鏡(5)進(jìn)行同軸擴(kuò)束，經(jīng)擴(kuò)束鏡(5)擴(kuò)束后的激光到達(dá)全反鏡片(6)，經(jīng)全反鏡片(6)反射后的激光經(jīng)由1/2波片(3)和格蘭棱鏡(4)后射入振鏡系統(tǒng)(7)，射出振鏡系統(tǒng)(7)經(jīng)遠(yuǎn)心場(chǎng)鏡(8)聚焦到作為待加工件(12)的有機(jī)玻璃的導(dǎo)電膜層上。
2.如權(quán)利要求I所述一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置，其特征在于所述激光器(I)為高頻率短脈沖激光器。
3.如權(quán)利要求I所述一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置，其特征在于所述裝置包含有高度測(cè)量?jī)x(16)，且高度測(cè)量?jī)x(16)設(shè)置于振鏡系統(tǒng)(7)上。
4.如權(quán)利要求3所述一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置，其特征在于所述高度測(cè)量?jī)x(16)為非接觸式高度測(cè)量?jī)x。
5.如權(quán)利要求I或2或3所述一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置，其特征在于所述激光器(I )、振鏡系統(tǒng)(7)和高度測(cè)量?jī)x(16)均通過通訊系統(tǒng)(15)與工控機(jī)(14)相連。
6.如權(quán)利要求5所述一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置，其特征在于所述作為待加工件(12)的有機(jī)玻璃通過夾緊氣缸(13)進(jìn)行固定，所述作為待加工件(12)的有機(jī)玻璃的導(dǎo)電膜層的上方設(shè)置有一 (XD對(duì)位觀察系統(tǒng)(9)。
7.如權(quán)利要求6所述一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置，其特征在于所述作為待加工件(12)的有機(jī)玻璃的導(dǎo)電膜層的上方兩側(cè)分別設(shè)置有集塵系統(tǒng)(10)和吹氣系統(tǒng)(11)。
8.一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的方法，其特征在于所述方法采用如權(quán)利要求6所述的一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置，該方法包含有以下步驟 步驟一、激光器(I)發(fā)出的激光經(jīng)過擴(kuò)束鏡(5)準(zhǔn)直擴(kuò)束后，經(jīng)1/2波片(3)和格蘭棱鏡(4)進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，再通過振鏡系統(tǒng)(7)和具有較小焦距的遠(yuǎn)心場(chǎng)鏡(8)聚焦，使聚焦光斑在5um 20um ； 步驟二、將有機(jī)玻璃導(dǎo)的四壁固定在夾緊氣缸(13)上，配合著高度測(cè)量?jī)x(16)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，將測(cè)量數(shù)據(jù)反饋給工控機(jī)(14)，工控機(jī)(14)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理從而調(diào)整焦距，有效的保證焦點(diǎn)始終聚焦在有機(jī)玻璃上下表面的導(dǎo)電膜層上； 步驟三、進(jìn)行CCD定位；利用具有CCD自動(dòng)抓靶功能的CCD對(duì)位觀察系統(tǒng)(9)，只需第一次在軟件中建立模板，將導(dǎo)入的圖形的對(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)品直接自動(dòng)抓靶即可完成定位。
9.如權(quán)利要求8所述一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的方法，其特征在于所述方法還包含有步驟四激光按照設(shè)計(jì)圖形進(jìn)行蝕刻時(shí)，同時(shí)打開設(shè)置于作為待加工件(12)的有機(jī)玻璃的導(dǎo)電膜層的上方兩側(cè)的集塵系統(tǒng)(10)和吹氣系統(tǒng)(11)，確保蝕刻產(chǎn)生的粉塵全部吸入集塵系統(tǒng)(10)中。
10.如權(quán)利要求8所述一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的方法，其特征在于所述激光器(I)為M2〈l. 5的高頻率的脈沖激光器，所述擴(kuò)束鏡(5)為2X-20X的擴(kuò)束鏡，所述遠(yuǎn)心場(chǎng)鏡(8)的規(guī)格為F30 F250。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置，所述裝置包含有激光刻蝕設(shè)備，所述激光刻蝕設(shè)備包含有激光器(1)、光閘(2)、1/2波片(3)、格蘭棱鏡(4)、擴(kuò)束鏡(5)、全反鏡片(6)、振鏡系統(tǒng)(7)和遠(yuǎn)心場(chǎng)鏡(8)，所述激光器(1)發(fā)出的激光經(jīng)過電動(dòng)光閘(2)進(jìn)入擴(kuò)束鏡(5)進(jìn)行同軸擴(kuò)束，經(jīng)擴(kuò)束鏡(5)擴(kuò)束后的激光到達(dá)全反鏡片(6)，經(jīng)全反鏡片(6)反射后的激光經(jīng)由1/2波片(3)和格蘭棱鏡(4)后射入振鏡系統(tǒng)(7)，射出振鏡系統(tǒng)(7)經(jīng)遠(yuǎn)心場(chǎng)鏡(8)聚焦到作為待加工件(12)的有機(jī)玻璃的導(dǎo)電膜層上。本發(fā)明涉及一種脈沖激光刻蝕有機(jī)玻璃上雙面導(dǎo)電膜層的裝置，加工簡(jiǎn)單、效率高且無(wú)需耗材。
文檔編號(hào)B23K26/36GK102744521SQ201210185858
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者張偉, 張子國(guó), 狄建科, 益凱劼, 蔡仲云, 趙裕興, 閆華 申請(qǐng)人:江陰德力激光設(shè)備有限公司