专利名称：以激光加工方式制作微沟槽的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种制作微沟槽的技术，特别是关于一种以激光束干蚀刻制作微沟槽的方法及其装置。
背景技术：
综观目前喷液装置的微流道与微喷嘴的制作技术，大可分为曝光显影蚀刻与激光蚀刻等技术。就激光蚀刻技术而言，是直接以激光束蚀刻加工件以制作出欲制作的结构，再辅以光罩的控制，即可蚀刻出细微的微沟槽，而制作出喷液装置的微流道与微喷嘴。
于加工件的整体尺寸较大而欲制作的微沟槽仍细微时，是可以激光调制装置调整激光束的能量大小及照射面积至符合该加工件的整体尺寸，并透过光罩以激光束蚀刻出微沟槽。相对地，将该激光束的能量大小及照射面积调制至愈大，该激光调制装置所需的镜片组数量也需更多，并且镜片组尺寸也需更大。
当该激光调制装置需要数量更多、尺寸更大的镜片组时，除调整镜片组所需的时间增加、激光束整体穿透效率较差外，整体的激光加工设备成本亦会随之增加不少。然而，若不以调制激光产生器所发射的激光束的方法解决问题，即需以较大的激光产生器发射较大的激光束，而此等成本的增加更是所不愿见。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种以激光加工方式制作微沟槽的方法及其装置，是将光罩与加工件进行同步位移，以激光束将光罩的图形扫描至加工件上，而蚀刻加工件。
本发明的另一目的是在提供一种以激光加工方式制作微沟槽的方法及其装置，是以激光束配合光罩的设计，辅以光罩与加工件的同步位移，以制成各种多样的微沟槽。
本发明的又一目的是在提供一种以激光加工方式制作微沟槽的方法及其装置，是可广泛地应用于多种材质的加工件。
本发明为解决现有技术的问题所采用的技术手段是在提供一种以激光加工方式制作微沟槽的方法，包括下列步骤制备包含有至少一透光区域的光罩，而该透光区域的轮廓是依据欲蚀刻的微沟槽而开设；将该光罩对准于一加工件的预设加工表面；以一激光产生器发射激光；以一激光调制装置调制该激光束的照射面积；将调制后的激光束透过该光罩的透光区域投射出，而产生一蚀刻激光束投射向该加工件的预设加工表面；以该蚀刻激光束对该加工件的预设加工表面进行蚀刻；同时以一位移驱动机构驱动该光罩与该加工件以一预定方向及一预定位移速度进行同步位移，以在该预设加工表面形成微沟槽。
本发明并且提供一种以激光加工方式制作微沟槽的装置，包含有激光产生器，用以发射激光束；激光调制装置，包含有扩光透镜组，用以调制激光束的照射面积，将激光束的照射面积扩大；光罩，具有依据欲蚀刻的微沟槽而开设的透光区域；加工件；位移驱动机构，用以驱动该光罩与该加工件以一预定方向及一预定位移速度进行同步位移，以该激光束蚀刻该加工件并形成一微沟槽。
本发明对照先前技术的功效相较于现有技术，本发明的以激光加工方式制作微沟槽的方法及其装置，激光束不须调制至符合实际加工图形的大小，仅需涵盖到部分图形即可，并配合光罩与加工件的同步位移，可以较小的激光，制作较大的产品。本发明除配合光罩的设计，辅以光罩与加工件的同步位移，可以较小的激光束制成各种多样的微沟槽外，更可广泛地应用于多种材质的加工件。
图1是显示本发明以激光加工方式制作微沟槽的装置的示意图；图2是显示本发明以激光加工方式制作微沟槽的装置的激光调制装置的示意图；图3与图4是显示位移驱动机构驱动光罩与加工件位移以进行加工件蚀刻的示意图；图5是显示本发明以激光加工方式制作微沟槽的方法流程图。
具体实施例方式
本发明所采用的具体实施例，将由以下的实施例及附图作进一步的说明。
请参阅图1，是显示本发明以激光加工方式制作微沟槽的装置的示意图。如图所示，该装置100是包含有一激光产生器1、一激光调制装置2、一光罩3、一投影透镜组4、与一位移驱动机构5，其中，该位移驱动机构5是由一X轴位移驱动机构51、一Y轴位移驱动机构52与一Z轴位移驱动机构53所组成。该装置100是用以加工一加工件6。
该激光产生器1是用以发射一激光束L；该激光调制装置2是用以调制该激光束L的照射横截面大小及其于横截面上的分布，该激光束L经该激光调制装置2调制后成为一调制激光束L1；该光罩3是用以控制该调制激光束L1的照射区域，该调制激光束L1穿透过该光罩后成为一蚀刻激光束L2；该投影透镜组4是用以将该蚀刻激光束L2投影至该加工件6；该位移驱动机构5是用以驱动该光罩3与该加工件6以一预定方向及一预定位移速度进行同步位移，以该蚀刻激光束L2于该加工件6形成微沟槽。
该激光产生器1所发射的激光束L，就能量大小而言，未必适合该加工件6的材质，亦即过强的激光能量易破坏该加工件6，而过弱的激光能量则蚀刻速度太慢；就照射面积言，未必适合该加工件6欲蚀刻区域的大小；就能量分布言，该激光束L的能量于其横截面上未必是均匀分布的，亦即照射于该加工件6上，可能某点所接受的激光光能量会不同于另一点的激光光能量。为此，需以该激光调制装置2，针对该激光产生器1所发射的激光束L，做能量大小、照射面积与能量分布的调制处理。
请参阅图2，是显示本发明以激光加工方式制作微沟槽的装置的激光调制装置的示意图。如图所示，该激光调制装置2是包含有一激光光衰减器21、一扩光透镜组22、一均光透镜组23与一场透镜组24。其中，该扩光透镜组22是由至少一扩光透镜221与至少一集光透镜222所组成，该均光透镜组23是由至少一均光透镜231所组成，该场透镜组24是由至少一扩光场透镜241与至少一集光场透镜242所组成。
该激光光衰减器21是用以控制该激光束L的能量大小，以针对不同材质的加工件，将该激光束L的能量调整至最适当的大小。该扩光透镜组22是用以调整该激光束L的照射面积，将该激光束L的照射面积调制至足以涵盖或部分涵盖该光罩3的透光区域32延位移方向的宽度(见图3)。原为平行光束的激光束L，经过该扩光透镜组22的扩光透镜221的两次折射，扩展照射面积的同时亦由原来的平行光束转变为发散光束，而该集光透镜222即用以将成为发散光束的该激光束L，经两次折射后转变回平行光束。
经过该扩光透镜组22的激光束L续照射至该均光透镜组23。该均光透镜组23是调制该激光束L的能量，使该激光束L于照射横截面上的各点能量均匀分布。该场透镜组24是以该扩光场透镜241将该激光束L的照射区域调制到符合实际加工所需的大小，并以该集光场透镜242将经该扩光场透镜241调制后的激光束L调制回平行光束。另外，该场透镜组24更可收集该激光束L中发散的激光，将发散的激光导回至加工件，以增加该激光束L的使用效率。
经过该激光调制装置2调制的激光束L，即形成该调制激光束L1，且该调制激光束L1的能量大小是适合该加工件6的材质、其照射面积是适合该加工件6欲蚀刻区的大小，且其能量分布于横截面上的各点是均匀分布的。
请参阅图3与图4，是显示位移驱动机构驱动光罩与加工件位移以进行加工件蚀刻的示意图，其中该投影透镜组4与该位移驱动机构5是未显示。如图3与图4所示，该光罩3是包含有一阻光区域31与至少一透光区域32，该透光区域32的轮廓是依据欲蚀刻的微沟槽而开设。
该调制激光束L1的部份是被该阻光区域31所阻隔，而该调制激光束L1的另部份是由该透光区域32所穿透，而形成该蚀刻激光束L2。由于该透光区域32的轮廓是据欲蚀刻的微沟槽而开设，故该调制激光束L1经该光罩3调制后，该蚀刻激光束L2是可蚀刻出所欲制作的微沟槽。
虽然该调制激光束L1的照射面积是调制至足以涵盖或部分涵盖该光罩3的透光区域32延位移方向的宽度，然而由于该调制激光束L1的照射区域不足以涵盖该光罩3的全部面积，且穿透过该光罩3的该蚀刻激光束L2的蚀刻区域亦不足以涵盖该加工件6的一预设加工表面61的全部面积，故需以该位移驱动机构5驱动该光罩3与该加工件6进行同步位移，以将该光罩3的全部面积皆受该调制激光束L1的照射，并且据以将该加工件6的预设加工表面61的全部面积皆受该蚀刻激光束L2的照射。
该位移驱动机构5驱动该光罩3与该加工件6以一预定方向(即以该调制激光束L1扫描该光罩3的透光区域32为基准，向X轴向、Y轴向或Z轴向的方向位移)及一预定的位移速度进行同步位移。驱动该光罩3与该加工件6向X轴向、Y轴向或Z轴向的方向位移的目的是在，使该预设加工表面61的全部面积受该蚀刻激光束L2依据该光罩3的透光区域32的轮廓而蚀刻，而驱动该光罩3与该加工件6以一预定的位移速度位移的目的是在控制该蚀刻激光束L2蚀刻该预设加工表面61的深度。
本发明于实际的应用时，该加工件6未必是装设在该光罩3的垂直正下方(即未必装设在激光直线行进方向)，而是可装设于任一方向。故装设该投影透镜组4的目的即在由光线反射与折射的原理，将该蚀刻激光束L2投影至该加工件6的预设加工表面61。
请参阅图5，是显示本发明以激光加工方式制作微沟槽的方法流程图。如图所示，本方法首先制备包含有至少一阻光区域31与透光区域32的光罩3(步骤101)，而该透光区域32的轮廓是依据欲蚀刻的微沟槽而开设。再将该光罩3对准于该加工件6的预设加工表面61(步骤102)，并且以该激光产生器1发射出激光束L(步骤103)，发射出的激光束L经该激光调制装置2调制能量大小、能量分布与照射面积(步骤104)，成为调制激光束L1。
再以该光罩3调制该调制激光束L1的照射区域(步骤105)，穿透过该光罩3的透光区域32的调制激光束L1形成蚀刻激光束L2，并照向该加工件6的预设加工表面61，对该加工件6的预设加工表面61进行蚀刻(步骤106)。同时以一位移驱动机构5驱动该光罩3与该加工件6以一预定方向及一预定位移速度进行同步位移(步骤107)，以在该预设加工表面61形成一微沟槽(步骤108)。
由以上具体实施例中，本发明的以激光加工方式制作微沟槽的方法及其装置，激光束不须调制至符合实际加工图形的大小，仅需涵盖到部分图形即可，并配合光罩与加工件的同步位移，可以较小的激光，制作较大的产品。本发明除配合光罩的设计，辅以光罩与加工件的同步位移，可以较小的激光束制成各种多样的微沟槽外，更可广泛地应用于多种材质的加工件。
由上述的本发明实施例可知，本发明确具产业上的利用价值。但以上的实施例说明，仅为本发明的较佳实施例说明，凡精于此项技术者当可依据本发明的上述实施例说明而作其它种种的改良及变化。然而这些依据本发明实施例所作的种种改良及变化，当仍属于本发明的发明精神及界定的权利要求书的保护范围内。
权利要求
1.一种以激光加工方式制作微沟槽的方法，其特征在于，包括下列步骤a、制备包含有至少一透光区域的光罩，而该透光区域的轮廓是依据欲蚀刻的微沟槽而开设；b、将该光罩对准于一加工件的预设加工表面；c、以一激光产生器发射激光；d、以一激光调制装置调制该激光束的照射面积；e、将调制后的激光束透过该光罩的透光区域投射出，而产生一蚀刻激光束投射向该加工件的预设加工表面；f、以该蚀刻激光束对该加工件的预设加工表面进行蚀刻；g、同时以一位移驱动机构驱动该光罩与该加工件以一预定方向及一预定位移速度进行同步位移，以在该预设加工表面形成微沟槽。
2.如权利要求1所述的以激光加工方式制作微沟槽的方法，其特征在于，其中，步骤d更包括有调制该激光束的能量大小及其能量分布均匀度的步骤。
3.如权利要求1所述的以激光加工方式制作微沟槽的方法，其特征在于，其中，步骤d的激光照射面积是调制至足以涵盖该光罩的透光区域延位移方向的宽度。
4.如权利要求1所述的以激光加工方式制作微沟槽的方法，其特征在于，其中，步骤d的激光照射面积是调制至部分涵盖该光罩的透光区域延位移方向的宽度。
5.如权利要求1所述的以激光加工方式制作微沟槽的方法，其特征在于，其中，步骤g中的预定方向是以该光罩的透光区域为基准，向X轴向的方向位移。
6.如权利要求1所述的以激光加工方式制作微沟槽的方法，其特征在于，其中，步骤g中的预定方向是以该光罩的透光区域为基准，向Y轴向的方向位移。
7.如权利要求1所述的以激光加工方式制作微沟槽的方法，其特征在于，其中，步骤g中的预定方向是以该光罩的透光区域为基准，向Z轴向的方向位移。
8.如权利要求1所述的以激光加工方式制作微沟槽的方法，其特征在于，其中，步骤g制成的微沟槽是一喷液装置的微流道。
9.如权利要求1所述的以激光加工方式制作微沟槽的方法，其特征在于，其中，步骤g制成的微沟槽是一喷液装置的微喷嘴。
10.如权利要求8或9所述的以激光加工方式制作微沟槽的方法，其特征在于，其中，该喷液装置是一打印机的墨水匣。
11.一种以激光加工方式制作微沟槽的装置，其特征在于，包含有一激光产生器，用以发射激光束；一激光调制装置，用以调制该激光束成为一调制激光束，该激光调制装置包含有一扩光透镜组，用以调制该激光束的照射面积，将激光束的照射面积扩大；一光罩，具有至少一透光区域与阻光区域，而该透光区域的轮廓是依据欲蚀刻的微沟槽而开设，该调制激光束穿透过该透光区域成为一蚀刻激光束；一加工件，具有一预设加工表面供该蚀刻激光束进行蚀刻；一位移驱动机构，是用以驱动该光罩与该加工件以一预定方向及一预定位移速度进行同步位移，以该蚀刻激光束在该预设加工表面形成一微沟槽。
12.如权利要求11所述的以激光加工方式制作微沟槽的装置，其特征在于，其中，该激光调制装置更具有一激光光衰减器，用以控制该激光束的能量。
13.如权利要求11所述的以激光加工方式制作微沟槽的装置，其特征在于，其中，该激光调制装置更具有一均光透镜组，用以调制激光束的能量分布。
14.如权利要求11所述的以激光加工方式制作微沟槽的装置，其特征在于，其中，该激光调制装置更具有一场透镜组，用以调制激光束的照射面积大小至加工所需的大小，并收集发散的激光束。
15.如权利要求11所述的以激光加工方式制作微沟槽的装置，其特征在于，其中，该激光调制装置是调制该激光束的照射面积，至足以涵盖该光罩的透光区域延位移方向的宽度。
16.如权利要求11所述的以激光加工方式制作微沟槽的装置，其特征在于，其中，该激光调制装置是调制该激光束的照射面积，至部分涵盖该光罩的透光区域延位移方向的宽度。
17.如权利要求11所述的以激光加工方式制作微沟槽的装置，其特征在于，其中，该装置更具有一投影透镜组，是装设于该光罩与该加工件间，该投影透镜组是用以将该蚀刻激光束投影至该加工件的预设加工表面。
18.如权利要求11所述的以激光加工方式制作微沟槽的装置，其特征在于，其中，该位移驱动机构是包含有一X轴位移驱动机构，用以驱动该光罩与该加工件以该光罩的透光区域为基准，向X轴向的方向位移；一Y轴位移驱动机构，用以驱动该光罩与该加工件以该光罩的透光区域为基准，向Y轴向的方向位移；一Z轴位移驱动机构，用以驱动该光罩与该加工件以该光罩的透光区域为基准，向Z轴向的方向位移。
19.如权利要求11所述的以激光加工方式制作微沟槽的装置，其特征在于，其中，该微沟槽是一喷液装置的微流道。
20.如权利要求11所述的以激光加工方式制作微沟槽的装置，其特征在于，其中，该微沟槽是一喷液装置的微喷嘴。
21.如权利要求19项或第20所述的以激光加工方式制作微沟槽的装置，其特征在于，其中，该喷液装置是打印机的墨水匣。
全文摘要
本发明一种以激光加工方式制作微沟槽的方法，包括下列步骤制备包含有至少一透光区域的光罩，而该透光区域的轮廓是依据欲蚀刻的微沟槽而开设；将该光罩对准于一加工件的预设加工表面；以一激光产生器发射激光；以一激光调制装置调制该激光束的照射面积；将调制后的激光束透过该光罩的透光区域投射出，而产生一蚀刻激光束投射向该加工件的预设加工表面；以该蚀刻激光束对该加工件的预设加工表面进行蚀刻；同时以一位移驱动机构驱动该光罩与该加工件以一预定方向及一预定位移速度进行同步位移，以在该预设加工表面形成微沟槽。
文档编号B23K26/08GK101062532SQ200610075898
公开日2007年10月31日 申请日期2006年4月26日 优先权日2006年4月26日
发明者谢淑品, 林茂盛, 叶源益, 林昌纬, 熊介铭 申请人:微邦科技股份有限公司