脈衝雷射刻蝕油墨上銀漿導電膜層的裝置的製作方法

2023-04-23 06:30:21 1

專利名稱：脈衝雷射刻蝕油墨上銀漿導電膜層的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種脈衝雷射刻蝕油墨上銀漿導電膜層的裝置，屬於雷射微加工技術領域。
背景技術：
電容式觸控螢幕一般由蓋板玻璃、上線導電感應膜層和下線導電感應膜層等構成。其中蓋板玻璃的主要作用為保護下面的電容感應膜層，同時在蓋板玻璃背面邊緣印刷黒色油墨，這四周的油墨的作用主要有以下三點作用，第一起到美觀作用；第二起到遮蔽不可視區域的邊緣線路的目的；第三可以方便印刷產品標識等圖形符號。一般導電感應膜層基底有PET與玻璃兩種。其中，PET感應膜層雖然較薄，但透光率較差，導致屏幕顯示效果不佳；而玻璃感應膜層基底透光率高，觸感較好，採用玻璃感應膜層是觸控螢幕廠商整體發展趨勢。但由於單個玻璃基版厚度比較大，所以兩層感應膜層再加上蓋板玻璃厚度疊加起來，不利 於觸控螢幕向輕、薄方向發展。現在觸控螢幕廠商採用將蓋板玻璃和上感應導電膜層集成在一起，省掉ー塊感應膜層玻璃，節省了一個貼合製程エ序和OCA膠等耗材成本，提高工藝的整體良率。雖然採用了新的製程後，使的製成エ序減少和成本降低，但是增加了做作エ藝的難度，其中具體體現在如何在油墨上製作不可視區域的線路成為本製成關鍵因素。傳統的玻璃基底觸控螢幕上導電膜層上線路製作方法主要有化學溼法刻蝕和黃光刻蝕等兩種エ藝方法。其中化學溼法刻蝕導電膜層的エ藝方法中，エ序設計到完成刻蝕時間長,需投入治具和耗材成本較高，同時要求產線上投入較多人力，佔地面積比較大,廢水廢酸等廢液對環境汙染較為嚴重，整個エ藝流程能源浪費較嚴重。而黃光刻蝕エ藝需要前期投入較大，成本高昂，對於材料的選擇性較為狹隘，不適合市場上所有導電膜層的製作方法，再加上日常維護開銷較大，耗材和人力成本帶來整個生產成本的増加，應用領域限制較為嚴重。同吋，二者都需要烘烤等高溫度處理，對於玻璃上黒色油墨會有漲縮等問題，這個也是此エ藝繼續進行下去的技術難點。雷射刻蝕玻璃上油墨基底導電膜層エ藝是利用脈衝雷射通過光學聚焦系統將雷射束聚焦為10微米到90微米的光斑，聚焦後的光斑，達到材料的去除能量閾值，通過高速掃描振鏡系統精密快速掃描，從而實現觸控螢幕上導電膜層的線路製作目的，這樣製作的不可視區域更窄，實用性更強。同時，採用的雷射波長對導電膜層吸收率較高，但是對導電膜層下面膜層反射率較高，所以刻蝕過程中不會傷害導電膜層下面的黒色油墨，這樣我們就能避免從蓋板玻璃正面可以看見所刻蝕不可視區域線路排版。
發明內容本實用新型的目的是提供一種脈衝雷射刻蝕油墨上銀漿導電膜層的裝置，克服傳統黃光曝照、酸鹼溼刻等加工中存在系統複雜、加工效率低、佔地面積大、易產生耗材、良率低和選擇性不強等缺點。本實用新型的目的通過以下技術方案來實現[0007]脈衝雷射刻蝕油墨上銀漿導電膜層的裝置，特點是高頻率脈衝雷射器的輸出端布置有光閘，光閘的輸出端設置有擴束鏡，擴束鏡的輸出端布置有半透半反鏡片，半透半反鏡片的輸出端布置有第一 1/2波片和第二高反射率鏡片，第一 1/2波片的輸出端布置有第一格蘭稜鏡，第一格蘭稜鏡的輸出端布置有第一高反射率鏡片，第一高反射率鏡片的輸出端布置有第一振鏡場鏡系統，第一振鏡場鏡系統的輸出端正對於四軸高精度平臺；第二高反射率鏡片的輸出端布置有第二 1/2波片，第二 1/2波片的輸出端布置有第二格蘭稜鏡，第ニ格蘭稜鏡的輸出端布置有第三高反射率鏡片，第三高反射率鏡片的輸出端布置有第二振鏡場鏡系統，第二振鏡場鏡系統的輸出端正對於四軸高精度平臺；所述四軸高精度平臺的上方布置有CCD對位觀察系統，所述四軸高精度平臺的ー側布置有吹氣系統，另ー側安裝有集塵系統，第一高反射率鏡片的輸出端還布置有第一功率實時監測探頭，第三高反射率鏡片的輸出端還布置有第二功率實時監測探頭，第一功率實時監測探頭和第二功率實時監 測探頭通過通訊系統與控制系統相連，第一振鏡場鏡系統和第二振鏡場鏡系統通過通訊系統與控制系統相連。進ー步地，上述的脈衝雷射刻蝕油墨上銀漿導電膜層的裝置，其中，所述高頻率脈衝雷射器是波長為196nm 1064nm、脈寬在IOps 200ns、重複頻率在50KHz以上的脈衝
雷射器。本實用新型技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在本實用新型運用高頻率的脈衝雷射器作為雷射源，對觸控螢幕產品中銀漿和ITO進行雷射蝕刻，使銀漿和ITO薄膜材料在高頻率的脈衝光器的作用下氣化而達到蝕除的目的，採用所選用雷射波長的反射材料作為油墨上保護層來對雷射全反射以保護黒色油墨遭到損傷，通過高精度平臺的移動拼接和小幅面振鏡蝕刻來完成銀漿和ITO薄膜材料的蝕亥IJ，產生的粉塵經過吹氣系統和大流量積塵系統集塵，加工出無汙染、線性穩定、功能完好的觸控螢幕電子產品。
以下結合附圖
對本實用新型技術方案作進ー步說明圖I :本實用新型的光路系統示意圖。
具體實施方式
本實用新型採用高頻率的脈衝雷射器，雷射聚焦在銀漿和ITO薄膜材料上，從而達到蝕刻效果。加工材料膜層從下往上分別為玻璃基底、黒色油墨、全反射介質膜、ITO和銀漿。當高頻率的脈衝雷射聚焦於銀漿的上表面，進行蝕刻時，在達到材料的去除能量閾值後，銀漿和ITO薄膜材料在高頻率的脈衝雷射器的作用下氣化而達到蝕除的目的，當銀漿和ITO被蝕刻完全後，高頻率的脈衝雷射作用於該雷射波長的全反射介質膜時，根據全反射介質膜特性，雷射被全反射，這樣，保護反射膜下面黒色油墨免受損傷。如圖I所示，脈衝雷射刻蝕油墨上銀漿導電膜層的裝置，高頻率脈衝雷射器I是波長為196nm 1064nm、脈寬在IOps 200ns、重複頻率在50KHz以上的脈衝雷射器，高頻率脈衝雷射器I的輸出端布置有光閘2,光閘2的輸出端設置有擴束鏡3,擴束鏡3的輸出端布置有半透半反鏡片4，半透半反鏡片4的輸出端布置有第一 1/2波片5和第二高反射率鏡片19,第一 1/2波片5的輸出端布置有第一格蘭稜鏡6,第一格蘭稜鏡6的輸出端布置有第一高反射率鏡片9,第一高反射率鏡片9的輸出端布置有第一振鏡場鏡系統7,第一振鏡場鏡系統7的輸出端正對於四軸高精度平臺15 ;第二高反射率鏡片19的輸出端布置有第二1/2波片20，第二 1/2波片20的輸出端布置有第二格蘭稜鏡21，第二格蘭稜鏡21的輸出端布置有第三高反射率鏡片24，第三高反射率鏡片24的輸出端布置有第二振鏡場鏡系統22，第二振鏡場鏡系統22的輸出端正對於四軸高精度平臺15 ;所述四軸高精度平臺15的上方布置有CCD對位觀察系統11，所述四軸高精度平臺15的ー側布置有吹氣系統12，另ー側安裝有集塵系統13，第一高反射率鏡片9的輸出端還布置有第一功率實時監測探頭10，第三高反射率鏡片24的輸出端還布置有第二功率實時監測探頭25，第一功率實時監測探頭10和第二功率實時監測探頭25通過通訊系統16與控制系統17相連，第一振鏡場鏡系統7和第二振鏡場鏡系統22通過通訊系統16與控制系統17相連。應用高頻率的脈衝雷射器對玻璃上黒色油墨基底的不可視區域導電膜層線路刻蝕，從而實現高效率高精度的觸控螢幕上線路製作。上述裝置用於刻蝕油墨上銀漿導電膜層時，加工前雷射焦點聚焦位於加工材料的 上表面，高頻率脈衝雷射器I發出的雷射由光閘2控制開關光，光閘2控制雷射光束後經過擴束鏡3對光束進行同軸擴束，一方面改善光束傳播的發散角，達到光路準直的目的；另外一方面，對雷射光束同軸擴束，使得聚焦後光斑更小，從而實現雷射穩定刻蝕的目的；經擴束鏡3擴束準直後光束進入半透半反鏡片4，半透半反鏡片4將雷射分為兩束同功率雷射，一束雷射進入第一 1/2波片5和第一格蘭稜鏡6，一束雷射進入第二高反射率鏡片19 ；經第一格蘭稜鏡6雷射由第一高反射率鏡片9調整路線後進入第一振鏡場鏡系統
7,同時雷射在經第一高反射率鏡片9後的折射光進入第一功率實時監測探頭10，第一功率實時監測探頭10監測折射光的功率變化；第一功率實時監測探頭10通過通訊系統16將探測結果傳輸到控制系統17，當雷射功率波動超過幅度以至影響加工效果時，控制系統17控制其停止加工；光束到達第一振鏡場鏡系統7後，經過通訊系統16與控制系統17進行數據通信，將掃描圖形轉化為數位訊號，將圖形轉化在需要刻蝕的加工材料14上；第二高反射率鏡片19輸出雷射進入第二 1/2波片20和第二格蘭稜鏡21，經第二格蘭稜鏡21雷射由第三高反射率鏡片24調整路線後進入第二振鏡場鏡系統22，同時雷射在經第三高反射率鏡片24後的折射光進入第二功率實時監測探頭25，第二功率實時監測探頭25監測折射光的功率變化；第二功率實時監測探頭25通過通訊系統16將探測結果傳輸到控制系統17，當雷射功率波動超過幅度以至影響加工效果時，控制系統17控制其停止加工；光束到達第二振鏡場鏡系統22後，經過通訊系統16與控制系統17進行數據通信，將掃描圖形轉化為數位訊號，將圖形轉化在需要刻蝕的加工材料14上；加工材料14通過真空吸附於四軸高精度平臺15上，控制系統17根據加工圖的識別和導入，經過CCD對位觀察系統11將導入的定位靶標拍攝並抓取，控制加工；蝕刻產生的粉塵由等離子吹氣系統12產生氣流，由集塵系統13收集粉塵，使得加工過程穩定。在加工過程中，通過與振鏡同軸的第一同軸CXD觀察系統8和第二同軸CXD觀察系統23和監視器18實時觀測加工情況，以確保加工效果穩定。雙振鏡場鏡系統在都蝕刻好當前圖形單元後，平臺移動下ー個單元，高頻率的脈衝雷射再開始加工，如此反覆，最終實現整個加工幅面的刻蝕。[0019]玻璃基底導電膜層加工方式，可通過兩種方式來實現I)在玻璃上印刷黑色油墨對不可視區域進行遮蔽，同時在油墨上由下而上分別濺射所採用雷射波長的全反射介質膜，ITO導電膜，銀漿。這樣，在高頻率脈衝雷射器對導電膜層(銀漿，ΙΤ0)加工時，當高頻率脈衝雷射完成對導電膜層蝕刻後傳遞到所採用雷射波長的全反射介質膜表面時，由全反射介質膜對高頻率脈衝雷射全部反射,保護全反射介質膜下一層黑色油墨受到損傷。這樣當從另一面觀察時，導電膜層上線路被黑色油墨遮蔽，達到了工藝要求。2)採取加大油墨印刷厚度的方式來實現，即在玻璃上印刷加厚的油墨，然後再油墨上印刷ITO和銀漿。這樣，在高頻率脈衝雷射器對導電膜層(銀漿，ΙΤ0)加工時，當高頻率脈衝雷射完成對導電膜層蝕刻後傳遞到黑色油墨上時，會使一定厚度的油墨受到損傷，當雷射再向下作用時，雷射光斑遠離焦點，雷射的功率密度大幅下降，難以去除再下層的油墨。這樣，雖然去除了一定厚度的油墨，但下層油墨未被去除，當從另一面觀察時，導電膜層上線路仍被黑色油墨遮蔽，達到工藝要求。利用光路聚焦系統，使用高頻率的脈衝雷射器，對導電膜層上線路進行蝕刻，以得到較細較穩定的線寬，高頻率的脈衝雷射器經過擴束鏡準直擴束後，通過半透半反鏡片分光後，形成兩束雷射，分別導入2個振鏡系統，經遠心場鏡聚焦後，使聚焦光斑在IOum-IOOum範圍內，實現單個振鏡一次性加工一個圖形單元以內高精度、高速掃描，這樣每個振鏡加工圖形都是相互獨立的單元。玻璃基底的觸控螢幕上導電膜層放置平面度精度較高吸附平臺上，放置產品後真空吸附打開，確保產品在加工過程中不移位；進行C⑶定位含有CCD自動抓靶功能，只需第一次在軟體中建立模板，將導入的圖形的對位圖層靶標位置與平臺坐標中樣品靶標位置一一設置對應，後續同一批次產品直接自動抓靶即可完成定位；雷射按照設計圖形進行蝕刻，在蝕刻的同時打開吹氣和集塵系統，確保蝕刻產生的粉塵全部吸入集塵系統中，以提高高頻率的脈衝雷射器蝕刻導電膜層的工藝重複性和穩定性。在雙振鏡都加工完各自內單元後，平臺移動下一個單元，高頻脈衝雷射再開始加工，如此反覆，最終實現整個加工幅面的刻蝕。四軸運動方式，使用光柵尺監測和反饋位置信息，可以達到高精度的定位操作運行，同時本系統通過功率實時監控探頭實時監控雷射功率穩定情況，通過與振鏡同軸的CCD觀察加工效果，以取得穩定的加工效果。綜上所述，本實用新型運用高頻率的脈衝雷射器作為雷射源，對觸控螢幕產品中銀漿和ITO進行雷射蝕刻，使銀漿和ITO薄膜材料在高頻率的脈衝光器的作用下氣化而達到蝕除的目的，採用所選用雷射波長的反射材料作為油墨上保護層來對雷射全反射以保護黑色油墨遭到損傷，通過高精度平臺的移動拼接和小幅面振鏡蝕刻來完成銀漿和ITO薄膜材料的蝕刻，產生的粉塵經過吹氣系統和大流量積塵系統集塵，加工出無汙染、線性穩定、功能完好的觸控螢幕電子產品。需要理解到的是以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.脈衝雷射刻蝕油墨上銀漿導電膜層的裝置，其特徵在於高頻率脈衝雷射器(I)的輸出端布置有光閘(2),光閘(2)的輸出端設置有擴束鏡(3),擴束鏡(3)的輸出端布置有半透半反鏡片(4)，半透半反鏡片(4)的輸出端布置有第一 1/2波片(5)和第二高反射率鏡片(19),第一 1/2波片(5)的輸出端布置有第一格蘭稜鏡(6),第一格蘭稜鏡(6)的輸出端布置有第一高反射率鏡片(9),第一高反射率鏡片(9)的輸出端布置有第一振鏡場鏡系統(7)，第一振鏡場鏡系統(7)的輸出端正對於四軸高精度平臺(15);第二高反射率鏡片(19)的輸出端布置有第二 1/2波片(20)，第二 1/2波片(20)的輸出端布置有第二格蘭稜鏡(21)，第二格蘭稜鏡(21)的輸出端布置有第三高反射率鏡片(24)，第三高反射率鏡片(24)的輸出端布置有第二振鏡場鏡系統(22),第二振鏡場鏡系統(22)的輸出端正對於四軸高精度平臺(15);所述四軸高精度平臺(15)的上方布置有CCD對位觀察系統(11)，所述四軸高精度平臺(15)的ー側布置有吹氣系統(12)，另ー側安裝有集塵系統(13)，第一高反射率鏡片(9)的輸出端還布置有第一功率實時監測探頭(10)，第三高反射率鏡片(24)的輸出端還布置有第二功率實時監測探頭(25)，第一功率實時監測探頭(10)和第二功率實時監測探頭(25)通過通訊系統(16)與控制系統(17)相連，第一振鏡場鏡系統(7)和第二振鏡場鏡系統(22)通過通訊系統(16)與控制系統(17)相連。
2.根據權利要求I所述的脈衝雷射刻蝕油墨上銀漿導電膜層的裝置，其特徵在於所述高頻率脈衝雷射器(I)是波長為196nm 1064nm、脈寬在IOps 200ns、重複頻率在50KHz以上的脈衝雷射器。
專利摘要本實用新型涉及脈衝雷射刻蝕油墨上銀漿導電膜層的裝置，高頻率脈衝雷射器的輸出端依次布置光閘、擴束鏡和半透半反鏡片，半透半反鏡片的輸出端布置有第一1/2波片和第二高反射率鏡片，第一1/2波片的輸出端依次布置第一格蘭稜鏡和第一高反射率鏡片，第一高反射率鏡片的輸出端布置有第一振鏡場鏡系統，第一振鏡場鏡系統的輸出端正對於四軸高精度平臺；第二高反射率鏡片的輸出端布置有第二1/2波片和第二格蘭稜鏡，第二格蘭稜鏡的輸出端布置有第三高反射率鏡片，第三高反射率鏡片的輸出端布置有第二振鏡場鏡系統，第二振鏡場鏡系統的輸出端正對於四軸高精度平臺。實現高效率高精度對觸控螢幕產品中銀漿和ITO進行雷射蝕刻。
文檔編號B23K26/16GK202398942SQ201120562390
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者狄建科, 蔡仲雲, 趙裕興 申請人:蘇州德龍雷射有限公司