觸控螢幕ito薄膜雷射刻蝕設備的製作方法

2023-07-10 03:01:26 1

專利名稱：觸控螢幕ito薄膜雷射刻蝕設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及雷射加工領域，特別是涉及一種觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備。
背景技術：
ITO薄膜即氧化銦錫(Indium-Tin Oxide)透明導電膜玻璃，廣泛用於液晶觸摸 屏、顯示器(IXD)、太陽能電池、微電子ITO導電膜玻璃、光電子和各種光學領域。觸控螢幕在各行各業的應用越來越廣泛，傳統的觸控螢幕ITO薄膜主要採用化學蝕刻 的方法生產。但隨著蘋果iphone中電容式多點觸控技術的出現和WindoW7等作業系統對 多點觸控的支持，已經引發觸控螢幕的革命性變革，傳統的化學蝕刻方法在加工精度(包括 線性精度和線寬精度)和加工的效率以及良品率都無法滿足要求。雷射具有高相干性、高方向性和高強度的特點，容易獲得很高的光通量密度，將強 的雷射束聚焦到介質上，利用雷射束與物質相互作用的過程來改變物質的性質，這就是激 光加工。雷射加工技術隨著光學、機電、材料、計算機和控制技術的發展已經逐步發展成為 一項新的加工技術。雷射加工具有加工對象廣、變形小、精度高、節省能源、公害小、遠距離 加工和自動化加工等顯著優點，對提高產品質量和勞動生產率、實現加工過程自動化、減少 或消除汙染、減少材料消耗等的作用愈來愈重要。專利號為CN200720171149. 1的一種ITO薄膜雷射蝕刻機，包括機架、工控機、顯示 系統、雷射發生器、切割頭、吸附盤、X軸運動系統、Y軸運動系統和Z軸運動系統，所述工控 機、雷射發生器、顯示系統和Z軸運動系統都安裝在機架上，所述切割頭安裝在Z軸運動系 統上，所述吸附盤固定在X軸運動系統上，位於Y軸運動系統的上方，所述X軸運動系統安 裝在Y軸運動系統上，並交叉呈十字狀，Y軸運動系統固定安裝在機架上，本實用新型對ITO 薄膜的刻線效率高、線性好，能夠對大尺寸的ITO薄膜進行雷射蝕刻。但由於專利號為CN200720171149. 1的ITO薄膜雷射蝕刻機，其吸附盤固定在X軸 運動系統上，X軸運動系統安裝在Y軸運動系統上，而X軸運動系統和Y軸運動系統由直線 電機驅動，吸附盤、X軸運動系統和Y軸運動系統的質量較大，慣性也大，直線電機帶動吸附 盤上的ITO薄膜運動刻線，其刻線速度因為吸附盤、X軸運動系統和Y軸運動系統的質量較 大、慣性大而受影響，所以刻線速度慢，效率低；另外，因為吸附盤、X軸運動系統和Y軸運動 系統的質量較大、慣性大，在刻線過程中振動也大，刻線的穩定線也受到影響，所刻的線寬 不均勻。
發明內容本實用新型的目的是提供一種觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備，此觸控螢幕ITO薄膜 雷射刻蝕設備，刻蝕速度快，效率高，所刻線寬均勻。為了達到上述目的，本實用新型的觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備，包括機架、控制 系統、顯示系統、雷射發生器、升降機構和吸附平臺，控制系統、顯示系統、升降機構和吸附 平臺都安裝在機架上，雷射發生器安裝在升降機構上，其特徵在於還包括二維振鏡頭和F-θ透鏡組，二維振鏡頭安裝在升降機構的升降架上，F-θ透鏡組安裝在二維振鏡頭下 部。如上所述的觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備，其特徵在於升降機構包括電動機、蝸 輪蝸杆減速機、絲杆運動副、直線導軌運動副和升降架，電動機的輸出軸與蝸輪蝸杆減速機 的輸入軸聯接，蝸輪蝸杆減速機的輸出軸與絲杆運動副的絲杆聯接，絲杆運動副的螺帽與 升降架聯接，直線導軌運動副的導軌安裝在與機架相聯的聯接板上，直線導軌運動副的滑 塊與升降架相聯接。升降機構的作用是用來調節F-θ透鏡組與吸附平臺上ITO薄膜的距 離，使經過F- θ透鏡組的雷射光束聚焦後其焦點落在ITO薄膜上。如上所述的觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備，其特徵在於升降機構包括手輪、蝸 輪蝸杆減速機、絲杆運動副、直線導軌運動副和升降架，手輪與蝸輪蝸杆減速機的輸入軸聯 接，蝸輪蝸杆減速機的輸出軸與絲杆運動副的絲杆聯接，絲杆運動副的螺帽與升降架聯接， 直線導軌運動副的導軌安裝在與機架相聯的聯接板上，直線導軌運動副的滑塊與升降架相 聯接。升降機構的作用是用來調節F-θ透鏡組與吸附平臺上ITO薄膜的距離，使經過F-θ 透鏡組的雷射光束聚焦後其焦點落在ITO薄膜上。如上所述的觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備，其特徵在於還包括二維運動系統，二 維運動系統由X軸運動系統和Y軸運動系統組成，X軸運動系統安裝在Y軸運動系統上，X 軸運動系統和Y軸運動系統呈交叉十字狀，二維運動系統安裝在機架上，吸附平臺安裝在 二維運動系統上。如上所述的觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備，其特徵在於雷射發生器發出的雷射 波長為266匪；雷射發生器發出的雷射波長也可以是1064nm、532nm或355nm。所述的二維振鏡頭內有兩個高速伺服振動電機，每個高速伺服振動電機的軸上安 裝有雷射反射鏡片，兩個高速伺服振動電機交叉安裝。本觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備採 用二維振鏡頭來控制雷射的偏轉，通過兩個高速伺服振動電機的振動，使安裝在其軸上的 雷射反射鏡片發生偏轉。通過控制高速伺服振動電機軸偏轉角的大小來控制雷射光束的偏 轉角度，也就決定了雷射光束的偏轉距離。由於二維振鏡頭的高速伺服振動電機的偏轉速 度很快，使雷射光束運動速度高，也就是對ITO薄膜進行刻蝕速度快，效率高。所述的F- θ透鏡組為一組鏡片組，其作用是將經過二維振鏡頭的不同角度雷射 光束聚焦到一個平面上，所以能對置於吸附平臺上的ITO薄膜進行刻蝕加工。所述的吸附平臺的內部為空腔，上面表設置多個與空腔連通的小孔，吸附平臺的 側面或下部開有與空腔相連通的多個通孔；其中，至少有一個通孔與真空裝置或抽風裝置 連接；至少有一個通孔與吹氣裝置連接。刻蝕ITO薄膜要使ITO薄膜吸附於吸附平臺，刻蝕 完成後，要使ITO薄膜吹高吸附平臺，以便方便地從吸附平臺上取下。所述的機架為金屬結構件，是整個觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備的支撐與連接部 件，控制系統、顯示系統、升降機構、吸附平臺、二維運動系統都安裝在機架上。所述的控制系統包括工控機及其操作控制軟體，其作用是控制觸控螢幕ITO薄膜激 光刻蝕設備的運行。所述的顯示系統為一顯示屏，其作用是用於顯示操作控制軟體的界面。工作時，ITO薄膜平放於吸附平臺上，在真空裝置或抽風裝置的作用下，ITO薄膜 被平坦的吸附於吸附平臺的上表面，雷射發生器發出的雷射在控制系統的控制下，通過二維振鏡頭和F- θ透鏡組作用於ITO薄膜上，對ITO薄膜進行刻蝕加工。由於本觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備採用二維振鏡頭來控制雷射的偏轉，而二維 振鏡頭的高速伺服振動電機的偏轉速度很快，使雷射光束運動速度高，也就是對ITO薄膜 進行刻蝕速度快，效率高；同時，二維振鏡頭的高速伺服振動電機的振動雖然很快，但其質 量很小，所以二維振鏡頭的高速伺服振動電機偏轉時振動小，對整個設備的影響小，ITO薄 膜刻蝕線寬均勻。採用二維振鏡頭來控制雷射的偏轉，刻蝕速度快，但二維振鏡頭的刻蝕幅面受到 限制，如果要加大幅面，就必須加大F-θ透鏡組的焦距，但是，加大了 F-θ透鏡組的焦距會 使雷射聚焦點變大，刻蝕的線寬寬，難以滿足要求。為了加大刻蝕範圍，本觸控螢幕ITO薄膜 雷射刻蝕設備設有二維運動系統，二維運動系統由X軸運動系統和Y軸運動系統組成，X軸 運動系統安裝在Y軸運動系統上，X軸運動系統和Y軸運動系統呈交叉十字狀，二維運動系 統安裝在機架上，吸附平臺安裝在二維運動系統上。通過軟體控制，使X軸運動系統和Y軸 運動系統運動，使放置在吸附平臺上摸屏ITO薄膜分區域刻蝕，刻蝕完一個區域後再刻蝕 另一個區域，這樣就可以刻蝕大幅面的摸屏ITO薄膜。本實用新型的觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備，對觸控螢幕ITO薄膜刻蝕速度快，效率 高，所刻線寬均勻。

圖1是本實用新型實施例的正面示意圖。圖2是側面示意圖。圖3是升降機構結構圖。
具體實施方式
圖1標記的說明機架1，控制系統2，顯示系統3，升降機構4，二維振鏡頭5，F_ θ 透鏡組6，吸附平臺7，防護門8，透視窗9，健盤抽屜10，支撐腳11。圖2標記的說明雷射發生器12。圖3標記的說明蝸輪蝸杆減速機13，電動機14，聯接板15，滑塊16，導軌17，升 降架18，絲杆19，螺帽20。參見圖1，本實用新型觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備的實施例包括機架1、控制系 統2、顯示系統3、雷射發生器12 (參見圖2)、升降機構4、二維振鏡頭5、F- θ透鏡組6和吸 附平臺7。控制系統2、顯示系統3、升降機構4和吸附平臺7都安裝在機架1上，雷射發生 器12安裝在升降機構4上，二維振鏡頭5安裝在升降機構4的升降架18上，F- θ透鏡組6 安裝在二維振鏡頭5下部。參見圖3，本實用新型觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備實施例的升降機構4包括電動 機14、蝸輪蝸杆減速機13、絲杆運動副、直線導軌運動副和升降架18，電動機14的輸出軸與 蝸輪蝸杆減速機13的輸入軸聯接，蝸輪蝸杆減速機13的輸出軸與絲杆運動副的絲杆19聯 接，絲杆運動副的螺帽20與升降架18聯接，直線導軌運動副的導軌17安裝在與機架1相 聯的聯接板15上，直線導軌運動副的滑塊16與升降架18相聯接。升降機構4的作用是用 來調節F- θ透鏡組6與吸附平臺7上ITO薄膜的距離，使經過F- θ透鏡組6的雷射光束聚焦後其焦點落在ITO薄膜上。參見圖1，本實用新型觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備實施例的機架1的前部開有 防護門8，以方便工作時放置或取出ITO薄膜；防護門8上開有透視窗9，透視窗9為工作時 觀察窗口。機架1上安裝有健盤抽屜10，輸入健盤放置在其中。機架1下部設置有支撐腳 11。本實用新型觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備還包括二維運動系統，二維運動系統由 X軸運動系統和Y軸運動系統組成，X軸運動系統安裝在Y軸運動系統上，X軸運動系統和 Y軸運動系統呈交叉十字狀，二維運動系統安裝在機架1上，吸附平臺7安裝在二維運動系 統上。二維振鏡頭5內有兩個高速伺服振動電機，每個高速伺服振動電機的軸上安裝有 雷射反射鏡片，兩個高速伺服振動電機交叉安裝。本觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備採用二 維振鏡頭5來控制雷射的偏轉，通過兩個高速伺服振動電機的振動，使安裝在其軸上的激 光反射鏡片發生偏轉。通過控制高速伺服振動電機軸偏轉角的大小來控制雷射光束的偏轉 角度，也就決定了雷射光束的偏轉距離。由於二維振鏡頭5的高速伺服振動電機的偏轉速 度很快，使雷射光束運動速度高，也就是對ITO薄膜進行刻蝕速度快，效率高。F- θ透鏡組6為一組鏡片組，其作用是將經過二維振鏡頭5的不同角度雷射光束 聚焦到一個平面上，所以能對置於吸附平臺7上的ITO薄膜進行刻蝕加工。雷射發生器12 為波長是266nm的固體雷射發生器。吸附平臺7的內部為空腔，上面表設置多個與空腔連 通的小孔，吸附平臺7的側面或下部開有與空腔相連通的多個陣列的通孔；其中，有一個通 孔與真空裝置或抽風裝置連接，有一個通孔與吹氣裝置連接。通過控制氣閥的開閉，就能使 ITO薄膜吸附於吸附平臺7或吹離吸附平臺7。刻蝕ITO薄膜要使ITO薄膜吸附於吸附平 臺7，刻蝕完成後，要使ITO薄膜吹高吸附平臺7，以便方便地從吸附平臺7上取下。機架1為金屬結構件，是整個觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備的支撐與連接部件，控 制系統2、顯示系統3、升降機構4、吸附平臺7、二維運動系統都安裝在機架1上。控制系統2包括工控機及其操作控制軟體，其作用是控制觸控螢幕ITO薄膜雷射刻 蝕設備的運行；顯示系統3為一顯示屏，其作用是用於顯示操作控制軟體的界面。工作時，ITO薄膜平放於吸附平臺7上，在真空裝置或抽風裝置的作用下，ITO薄膜 被平坦的吸附於吸附平臺7的上表面，雷射發生器12發出的雷射在控制系統2的控制下， 通過二維振鏡頭5和F- θ透鏡組6作用於ITO薄膜上，對ITO薄膜進行刻蝕加工。由於本觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備採用二維振鏡頭5來控制雷射的偏轉，而二 維振鏡頭5的高速伺服振動電機的偏轉速度很快，使雷射光束運動速度高，也就是對ITO薄 膜進行刻蝕速度快，效率高；同時，二維振鏡頭5的高速伺服振動電機的振動雖然很快，但 其質量很小，所以二維振鏡頭5的高速伺服振動電機偏轉時振動小，對整個設備的影響小， ITO薄膜刻蝕線寬均勻。採用二維振鏡頭5來控制雷射的偏轉，刻蝕速度快，但二維振鏡頭5的刻蝕幅面受 到限制，如果要加大幅面，就必須加大F-θ透鏡組6的焦距，但是，加大了 F-θ透鏡組6的 焦距會使雷射聚焦點變大，刻蝕的線寬寬，難以滿足要求。為了加大刻蝕範圍，本觸控螢幕ITO 薄膜雷射刻蝕設備可設置二維運動系統，二維運動系統由X軸運動系統和Y軸運動系統組 成，X軸運動系統安裝在Y軸運動系統上，X軸運動系統和Y軸運動系統呈交叉十字狀，二維運動系統安裝在機架1上，吸附平臺7安裝在二維運動系統上。通過軟體控制，使X軸運動 系統和Y軸運動系統運動，使放置在吸附平臺7上摸屏ITO薄膜分區域刻蝕，刻蝕完一個區 域後再刻蝕另一個區域，這樣就可以刻蝕大幅面的摸屏ITO薄膜。 本實用新型的觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備，對觸控螢幕ITO薄膜刻蝕速度快，效率 高，所刻線寬均勻，它的推廣運用，對提高觸控螢幕ITO薄膜的加工生產率、保證其加工質量 有著重要的意義。
權利要求觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備，包括機架、控制系統、顯示系統、雷射發生器、升降機構和吸附平臺，控制系統、顯示系統、升降機構和吸附平臺都安裝在機架上，雷射發生器安裝在升降機構上，其特徵在於還包括二維振鏡頭和F θ透鏡組，二維振鏡頭安裝在升降機構的升降架上，F θ透鏡組安裝在二維振鏡頭下部。
2.根據權利要求1所述的觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備，其特徵在於升降機構包括 電動機、蝸輪蝸杆減速機、絲杆運動副、直線導軌運動副和升降架，電動機的輸出軸與蝸輪 蝸杆減速機的輸入軸聯接，蝸輪蝸杆減速機的輸出軸與絲杆運動副的絲杆聯接，絲杆運動 副的螺帽與升降架聯接，直線導軌運動副的導軌安裝在與機架相聯的聯接板上，直線導軌 運動副的滑塊與升降架相聯接。
3.根據權利要求1所述的觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備，其特徵在於升降機構包括 手輪、蝸輪蝸杆減速機、絲杆運動副、直線導軌運動副和升降架，手輪與蝸輪蝸杆減速機的 輸入軸聯接，蝸輪蝸杆減速機的輸出軸與絲杆運動副的絲杆聯接，絲杆運動副的螺帽與升 降架聯接，直線導軌運動副的導軌安裝在與機架相聯的聯接板上，直線導軌運動副的滑塊 與升降架相聯接。
4.根據權利要求1、權利要求2或權利要求3所述的觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備，其 特徵在於還包括二維運動系統，二維運動系統由X軸運動系統和Y軸運動系統組成，X軸 運動系統安裝在Y軸運動系統上，X軸運動系統和Y軸運動系統呈交叉十字狀，二維運動系 統安裝在機架上，吸附平臺安裝在二維運動系統上。
5.根據權利要求1所述的觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備，其特徵在於雷射發生器發 出的雷射波長為266nm。
專利摘要本實用新型提供一種觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備，包括機架、控制系統、顯示系統、雷射發生器、升降機構和吸附平臺，控制系統、顯示系統、升降機構和吸附平臺都安裝在機架上，雷射發生器安裝在升降機構上，其特徵在於還包括二維振鏡頭和F-θ透鏡組，二維振鏡頭安裝在升降機構的升降架上，F-θ透鏡組安裝在二維振鏡頭下部。升降機構包括電動機、蝸輪蝸杆減速機、絲杆運動副、直線導軌運動副和升降架。本實用新型的觸控螢幕ITO薄膜雷射刻蝕設備，對觸控螢幕ITO薄膜刻蝕速度快，效率高，所刻線寬均勻。
文檔編號B23K26/36GK201760706SQ20102030249
公開日2011年3月16日 申請日期2010年10月15日 優先權日2010年10月15日
發明者任清榮, 陳剛 申請人:武漢吉事達雷射技術有限公司