专利名称：一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置和方法，属于近场光学、电子触控设计技术和激光微加工技术领域。
背景技术：
传统的触摸屏导电材料基材多为PET和GLASS，此类基材多数为国外进口材料，供货周期较长且成本较高，有较多的局限性；况且现触摸屏领域都为单面蚀刻工艺进行，这样无法降低触摸屏产品最终的厚度，制约了触摸屏向较薄方向发展的进程；若使用以有机玻璃为基底的制作工艺在国内可以很容易找到合适材料，且价格相对低廉，制造工艺较为简单，对设备的成本和材料成本有较大的改善；再加上双面制成工艺，可以将触摸屏产品厚度再降低1_左右，在触摸屏领域上是一个新的突破；
但是，传统的湿刻触摸屏上导电膜层线路实现宽度最细只能达到80um，且良品率较低， 线性不均匀，更换不同批次产品较为繁琐，需要用化学药水清洗，污染环境；绷网张力值较小，成品材料耐磨性、耐化学药品性较差，易老化发脆。这种印刷方式工序复杂、生产中需要较多耗材，产线需要较多人力维护，局限性较大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供加工简单、效率高且无需耗材的一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置和方法。本发明的目的是这样实现的一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置，所述装置包含有激光刻蚀设备，所述激光刻蚀设备包含有激光器、光闸、1/2波片、格兰棱镜、扩束镜、全反镜片、振镜系统和远心场镜，所述激光器发出的激光依次经光闸、1/2波片和格兰棱镜后射入扩束镜对光束进行同轴扩束，经扩束镜扩束准直后的激光到达全反镜片，经全反镜片反射后的激光射入振镜系统，射出振镜系统的激光经远心场镜后聚焦到被吸附于真空吸附平台上的待加工件上。本发明一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置，所述激光器为高频率短脉冲激光器。本发明一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置，所述装置包含有高度测量仪，且高度测量仪设置于振镜系统上。本发明一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置，所述高度测量仪为非接触式高度测量仪。本发明一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置，所述激光器、振镜系统和高度测量仪均通过通讯系统与工控机相连。本发明一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置，所述作为待加工件的有机玻璃通过真空吸附平台进行固定，所述作为待加工件的有机玻璃的导电膜层的上方设置有一 CXD对位观察系统。
本发明一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置，所述作为待加工件的有机玻璃的导电膜层的上方两侧分别设置有集尘系统和吹气系统。本发明一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的方法，该方法包含有以下步骤 步骤一、激光器发出的激光经1/2波片和格兰棱镜后，再经扩束镜准直扩束后，再通过
振镜系统和具有较小焦距的远心场镜聚焦，使聚焦光斑在5um 20um ；
步骤二、将作为待加工件的有机玻璃吸附于真空吸附平台上，配合着高度测量仪进行实时测量，将测量数据反馈给工控机，工控机会对数据进行处理从而调整焦距，有效的保证焦点始终聚焦在有机玻璃表面的导电膜上；
步骤三、进行CCD定位；利用具有CCD自动抓靶功能的CCD对位观察系统对蚀刻图形进行定位，随后开始激光刻蚀操作。步骤四激光按照设计图形进行蚀刻时，同时打开设置于作为待加工件的有机玻 璃的导电膜的上方两侧的集尘系统和吹气系统，确保蚀刻产生的粉尘全部吸入集尘系统中。本发明一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的方法，所述激光器为M2〈l. 5的高频率的脉冲激光器，所述扩束镜为2X-20X的扩束镜，所述远心场镜的规格为F3(TF250。与现有技术相比，本发明的有益效果是
本发明通过运用高频率的短脉冲激光器作为激光源，对不同触摸屏产品中有机玻璃双面铜膜进行激光蚀刻，使有机玻璃铜膜在高频率的短脉冲固体激光器的作用下气化而达到蚀除的目的，通过高精度平台的移动拼接和小幅面振镜蚀刻来完成这些导电薄膜材料的蚀亥|J，其中非接触式高度测量仪时时校准保证了激光蚀刻工作距的稳定性，产生的粉尘在经 过特制的吹气系统和大流量积尘系统集尘，加工出无污染、线性稳定、功能完好的触摸屏电子产品。
图I为本发明一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置的结构示意图。其中
激光器I、光闸2、1/2波片3、格兰棱镜4、扩束镜5、全反镜片6、振镜系统7、远心场镜8、CXD对位观察系统9、集尘系统10、吹气系统11、待加工件12、真空吸附平台13、工控机14、通讯系统15、高度测量仪16。
具体实施例方式参见图I，本发明涉及一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置，所述装置包含有激光器I、光闸2、1/2波片3、格兰棱镜4、扩束镜5、全反镜片6、振镜系统7和远心场镜8，所述激光器I发出的激光经光闸2控制开关光，具体可以由软件控制感应信号来控制光闸2的开启和关闭，从而实现激光器I的外部控制激光开关，光闸2控制激光光束后经过1/2波片3，调节1/2波片配合格兰棱镜4可以实现一定范围内功率可调，对激光器功率的选择提供很大的便利；然后通过扩束镜5对光束进行同轴扩束，一方面改善光束传播的发散角，从而达到光路准直的目的；另外一方面，对激光光束同轴扩束，使得聚焦后光斑和焦深更小，从而实现激光稳定刻蚀的目的；经扩束镜5扩束准直后光束到达全反镜片6，使激光全部反射到振镜系统7配合着远心场镜8可以准确的控制激光聚焦到有机玻璃上的导电膜上，使其蚀刻效果更佳稳定；
激光器I和振镜系统7经过通讯系统15和工控机14进行数据通信，具体可以实现将扫描图形转化为数字信号，然后驱动电机将图形转化在需要刻蚀的待加工件12上；待加工件12被真空吸附平台13吸附，通过非接触式高度测量仪16测量，将测量数据反馈给控制系统，控制系统会对数据进行处理从而调整焦距，有效的保证焦点始终在有机玻璃上表面的导电膜上；经过CCD观察系统9 将导入的定位标拍摄并抓取靶标，然后控制加工。此时，吹气系统11和集尘系统10同时开始工作，使得加工过程稳定，高频率的短脉冲激光蚀刻完成一个单元后，平台移动下一个单元，高频率的短脉冲激光再开始加工，如此反复，最终实现整个加工幅面的刻蚀。本发明一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置的刻蚀方法，该方法包含有以下步骤
步骤一、激光器I发出的激光经1/2波片3和格兰棱镜4后，再经扩束镜5准直扩束后，再通过振镜系统7和具有较小焦距的远心场镜8聚焦，使聚焦光斑在5um 20um ；
步骤二、将有机玻璃吸附在真空吸附平台13上，配合着高度测量仪16进行实时测量，将测量数据反馈给工控机14，工控机14会对数据进行处理从而调整焦距，有效的保证焦点始终聚焦在有机玻璃表面的导电膜上；
步骤三、进行CCD定位；利用具有CCD自动抓靶功能的CCD对位观察系统9，只需第一次在软件中建立模板，将导入的图形的对位图层靶标位置与平台坐标中样品靶标位置一一设置对应，后续同一批次产品直接自动抓靶即可完成定位；
步骤四激光按照设计图形进行蚀刻时，同时打开设置于作为待加工件12的有机玻璃的导电膜的上方两侧的集尘系统10和吹气系统11，确保蚀刻产生的粉尘全部吸入集尘系统10中；
在进行蚀刻时有机玻璃导电膜的去除需要在较小焦深下进行，因此我们采用M2〈l. 5(M2表示激光器的光束质量因子)的高频率的脉冲激光器，配合2X-20X (2X-20X表示扩束镜的方法倍数为2 20)扩束，再加上F3(TF250的远心场镜进行加工蚀刻导电膜层。
权利要求
1.一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置，其特征在于所述装置包含有激光刻蚀设备，所述激光刻蚀设备包含有激光器(I)、光闸(2)、1/2波片(3)、格兰棱镜(4)、扩束镜(5)、全反镜片(6)、振镜系统(7)和远心场镜(8)，所述激光器(I)发出的激光依次经光闸(2 )、1/2波片(3 )和格兰棱镜(4 )后射入扩束镜(5 )对光束进行同轴扩束，经扩束镜(5 )扩束准直后的激光到达全反镜片(6)，经全反镜片(6)反射后的激光射入振镜系统(7)，射出振镜系统(7)的激光经远心场镜(8)后聚焦到被吸附于真空吸附平台(13)上的待加工件(12)上。
2.如权利要求I所述一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置，其特征在于所述激光器(I)为高频率短脉冲激光器。
3.如权利要求I所述一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置，其特征在于所述装置包含有高度测量仪(16)，且高度测量仪(16)设置于振镜系统(7)上。
4.如权利要求3所述一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置，其特征在于所述高度测量仪(16)为非接触式高度测量仪。
5.如权利要求I或2或3所述一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置，其特征在于所述激光器(I)、振镜系统(7)和高度测量仪(16)均通过通讯系统(15)与工控机(14)相连。
6.如权利要求5所述一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置，其特征在于所述作为待加工件(12)的有机玻璃通过真空吸附平台(13)进行固定，所述作为待加工件(12)的有机玻璃的导电膜层的上方设置有一 (XD对位观察系统(9)。
7.如权利要求6所述一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置，其特征在于所述作为待加工件(12)的有机玻璃的导电膜层的上方两侧分别设置有集尘系统(10)和吹气系统(11)。
8.一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的方法，其特征在于所述方法米用如权利要求6所述的一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上双面导电膜的装置，该方法包含有以下步骤 步骤一、激光器(I)发出的激光经1/2波片(3)和格兰棱镜(4)后，再经扩束镜(5)准直扩束后，再通过振镜系统(7)和具有较小焦距的远心场镜(8)聚焦，使聚焦光斑在5um 20um ； 步骤二、将作为待加工件(12)的有机玻璃吸附于真空吸附平台(13)上，配合着高度测量仪(16)进行实时测量，将测量数据反馈给工控机(14)，工控机(14)会对数据进行处理从而调整焦距，有效的保证焦点始终聚焦在有机玻璃表面的导电膜上； 步骤三、进行CCD定位；利用具有CCD自动抓靶功能的CCD对位观察系统(9)对蚀刻图形进行定位，随后开始激光刻蚀操作。
9.如权利要求8所述一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的方法，其特征在于所述方法还包含有步骤四激光按照设计图形进行蚀刻时，同时打开设置于作为待加工件(12)的有机玻璃的导电膜的上方两侧的集尘系统(10)和吹气系统(11)，确保蚀刻产生的粉尘全部吸入集尘系统(10)中。
10.如权利要求8所述一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的方法，其特征在于所述激光器(I)为M2〈l. 5的高频率的脉冲激光器，所述扩束镜(5)为2X-20X的扩束镜，所述远心场镜(8)的规格为F30 F250。
全文摘要
本发明涉及一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置，所述装置包含有激光刻蚀设备，所述激光刻蚀设备包含有激光器(1)、光闸(2)、1/2波片(3)、格兰棱镜(4)、扩束镜(5)、全反镜片(6)、振镜系统(7)和远心场镜(8)，所述激光器(1)发出的激光依次经光闸(2)、1/2波片(3)和格兰棱镜(4)后射入扩束镜(5)对光束进行同轴扩束，经扩束镜(5)扩束准直后的激光到达全反镜片(6)，经全反镜片(6)反射后的激光射入振镜系统(7)，射出振镜系统(7)的激光经远心场镜(8)后聚焦到被吸附于真空吸附平台(13)上的待加工件(12)上。本发明一种脉冲激光刻蚀有机玻璃上导电膜层的装置，加工简单、效率高且无需耗材。
文档编号B23K26/06GK102717190SQ20121018586
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者张伟, 张子国, 狄建科, 益凯劼, 蔡仲云, 赵裕兴, 闫华 申请人:江阴德力激光设备有限公司