CN109116686A - 一种dmd多区域激光投影***及曝光方法 - Google Patents

一种dmd多区域激光投影***及曝光方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种DMD多区域激光投影***及曝光方法，包括DMD控制***、光学***、掩膜板、分图***及运动控制***，本发明在单个DMD上显示多个曝光图形，配合光学***，把多个曝光图形映射到掩膜板的不同曝光区域进行曝光，整个***可以使用单个DMD或多个DMD同时曝光，按此发明的方法曝光可以快速提高曝光整体时间，同时又节约DMD的物料成本。

Description

一种DMD多区域激光投影***及曝光方法
技术领域：
本发明属于激光直接成像技术领域，具体为一种DMD多区域激光投影***及曝光方法。
背景技术：
激光直接成像技术是用激光扫描的方法直接将图像在掩膜板上成像，用于pcb工艺及丝网印刷中的曝光工序，曝光后，图像留在掩膜板上，结合后续的工序，完成pcb或丝网制作。该技术核心成像部分由分图***，DMD(数字微镜元件)控制***、光学投影***组成及运动平台控制***组成。
目前国内该技术第一步是通过分图***，把需要曝光的原始大图像分成M个小图形，然后把分图数据交由DMD控制***，使小图像在DMD微镜阵列上显示，第二步是光学***通过激光照射，镜片反射,涨缩等物理方法，把DMD微镜上图像转移到掩膜板上完成单次曝光，第三步通过运动平台控制***按一定扫描速率，依次改变图像落在掩膜板的曝光位置，可以实现掩膜板的全部曝光。但由于DMD面积较小，掩膜板尺寸较大，完整曝光一块掩膜板扫描很多次，曝光时间长，同时扫描曝光过程中还需要考虑掩膜板材料感光等因素，DMD微镜阵列也不会完全使用，并且DMD价格昂贵，DMD利用率低。目前国内公司，大多采用多个DMD同时曝光，这样曝光一块掩膜板，平台控制***运行次数会成倍减少，但是DMD成本会增加，如何即快速又经济的曝光成为激光直接成像领域的一大难题。
发明内容：
针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种DMD多区域激光投影***及曝光方法。
本发明的一种DMD多区域激光投影***，包括DMD控制***、光学***、掩膜板、分图***及运动控制***，所述DMD控制***包括CPU控制单元和DMD控制电路，所述光学***包括激光器和光学镜片模块，所述掩膜板包括化学膜和基板，所述运动控制***由DMD台面、掩膜板台面、电机、导轨、运动平台控制器组成，所述分图***、DMD控制***、光学***及掩膜板依次连接，所述分图***控制运动平台控制器运动，所述DMD控制***固定在DMD台面，所述掩膜板固定在掩膜板台面。
本发明的一种DMD多区域激光投影***的曝光方法，包括以下步骤：
（1）DMD多区域激光投影***中根据掩膜板尺寸设置R个DMD控制***，R≥1；
（2）分图***根据曝光图像原始图形大小、掩膜板物理大小及DMD控制***的物理参数，把原始图形在X方向分成N个区，在Y方向把每个区分成M组，每个区的第1组数据组合起来，组成第1组分图数据，之后依次是第2组数据组成第2组分图数据，一直到第M组分图数据，分图***把分图数据从第1-M组依次发送到DMD控制***；
（3）DMD控制***的CPU控制单元接收到分图数据后，经过数据转换把数据发送到DMD控制电路，DMD控制电路控制DMD显示***时序，使DMD微镜阵列同时显示出多个图像区域，把DMD微镜阵列在二维XY平面展示，在Y方向依次显示图像1区图像，图像2区图像，一直到图像N区图像；
（4）光学***的激光器投射激光到DMD微镜阵列的多个图像区域上面，DMD微镜阵列反射多个图像区域的激光图形到光学***的镜片模块，光学***的镜片模块把多个图像区域图像分别映射到掩膜板的不同区域，图像1-N分别被映射到掩膜板的X方向不同区域；
（5）运动控制***控制掩膜板与映射到掩膜板上的图像在产生相对运动，把一个图像区域从掩膜板的Y方向一侧运动到另一侧，一次扫描可以完成从图像1-N及R*N个条带的曝光。
具体地，所述光学***由激光器和光学镜片模块组成，激光器产生特定能量大小的激光投射到DMD像素阵列上去，光学镜片模块包含不同方向的镜片，使DMD像素阵列的光经过反射最终到掩膜板上。
具体地，所述掩膜板是由化学膜及基板组成，化学膜均匀地附着在基板表面，当接收到光学***投射下来的光线时，化学膜感光后自身或与基板表面材料发生化学反应，从而形成曝光后图像。
具体地，所述分图***首先接收曝光现场的TIFF/Gerber等类型的曝光原始文件，之后把原始文件转换成***需要的图形数据文件，最终按时序发送给DMD控制***的CPU控制单元，同时控制运动控制***的运动平台控制器运动。
本发明的有益效果：本发明的一种DMD多区域激光投影***及曝光方法在单个DMD上同时显示多个曝光图形，配合光学***，把多个曝光图形映射到掩膜板的不同曝光区域同时进行曝光，整个***可以使用单个DMD或多个DMD同时曝光，按此发明的方法曝光可以快速提高曝光整体时间，同时又节约DMD的物料成本。本发明的DMD多区域激光投影***根据掩膜板尺寸设置R个DMD控制***，R≥1，每个DMD控制***单次扫描可同时控制1个或多个曝光区域进行曝光，实现DMD微镜阵列Y方向N个区域图形转换到掩膜板X方向N个区域，N>1，有效扩展了成像面积，目前一套成像***可实现原来N套成像***曝光功能。
附图说明：
为了易于说明，本发明由下述的具体实施例及附图作以详细描述。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2-4为本发明的工作原理示意图。
图中：1-DMD控制***；2-光学***；3-掩膜板；4-分图***；5-运动控制***。
具体实施方式：
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1-4所示，本发明的一种DMD多区域激光投影***及曝光方法，包括DMD控制***1、光学***2、掩膜板3、分图***4及运动控制***5，DMD控制***1由负责数据处理的CPU控制单元及DMD控制电路组成，CPU控制单元获取DMD控制***1的图像数据，经过数据转换，把图像数据发送到DMD控制电路，DMD控制电路负责把图像显示到DMD像素阵列上去。光学***2主要由激光器，光学镜片模块组成，激光器负责产生特定能量大小的激光，投射到DMD像素阵列上去，光学镜片模块包含不同方向的镜片，可以使DMD像素阵列的光经过反射，最终到掩膜板3上去。掩膜板3是由化学膜及基板组成，化学膜均匀地附着在基板表面，当接收到光学***2投射下来的光线时，化学膜感光后自身或与基板表面材料发生化学反应，从而形成曝光后图像。分图***4主要由软件完成，采用C/C++等方法编程，首先接收曝光现场的TIFF/Gerber等类型的曝光原始文件，之后把原始文件转换成***需要的图形数据文件，最终按时序发送给DMD控制***1的CPU控制单元部分，同时控制运动平台控制器运动。运动控制***5主要由DMD台面、掩膜板台面、电机、导轨和运动平台控制器组成，DMD控制***1被固定到DMD台面，掩膜板3被固定到掩膜板台面，曝光运动平台控制器5接收分图***4命令，可以在X，Y，Z三个方向控制DMD控制***1和掩膜板3的相对位移。
本发明的一种DMD多区域激光投影***的曝光方法，包括以下步骤：
（1）DMD多区域激光投影***中根据掩膜板3尺寸设置R个DMD控制***1，R≥1；
（2）分图***4根据曝光图像原始图形大小，掩膜板4物理大小，及DMD控制***1的物理参数，把原始图形在X方向分成了N个区，如图2所示，分图***4按Y方向把每个区分成m组，每个区的第1组数据组合起来，组成第1组分图数据，之后依次是第2组数据组成第2组分图数据，一直到第M组分图数据，分图***4把分图数据从第1组到第M组依次发送到DMD控制***1。
（3）CPU控制单元接收到分图数据后，控制DMD控制***1时序，使DMD控制***1上显示出多个图像区域，如图3中所示的，把DMD控制***1在二维XY平面显示，在Y方向，DMD控制***1依次显示图像1区图像，图像2区图像，一直到图像N区图像。
（4）DMD像素阵列的多个图像区域的经过光学***2后，被映射到掩膜板3的不同区域。如图4所示，图像1到图像N分别被映射到掩膜板3的X方向不同区域。
（5）运动控制***5控制掩膜板3与映射到掩膜板3上的图像在产生相对运动，如图4所示，如果把一个图像区域从掩膜板3的Y方向一侧运动到另一侧称为扫描一个条带，单个DMD控制***1采用此方法，一次扫描可以完成从图像1到图像N即N个条带的曝光，相比未使用该方向的单个DMD控制***1，提高N倍的曝光效率，***中根据掩膜板3尺寸设置R个DMD控制***1，其中的曝光方式采用第1步到第5步描述进行，即可实现单次曝光R*N个条带，可大大缩短曝光时间。
本发明一种DMD多区域激光投影***及曝光方法，实现DMD微镜阵列Y方向N个区域图形转换到掩膜板X方向N个区域，N>1，有效扩展了成像面积，目前一套成像***可实现原来N套成像***曝光功能。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种DMD多区域激光投影***，其特征在于：包括DMD控制***、光学***、掩膜板、分图***及运动控制***，所述DMD控制***包括CPU控制单元和DMD控制电路，所述光学***包括激光器和光学镜片模块，所述掩膜板包括化学膜和基板，所述运动控制***由DMD台面、掩膜板台面、电机、导轨、运动平台控制器组成，所述分图***、DMD控制***、光学***及掩膜板依次连接，所述分图***控制运动平台控制器运动，所述DMD控制***固定在DMD台面，所述掩膜板固定在掩膜板台面。
2.一种DMD多区域激光投影***的曝光方法，其特征在于：包括以下步骤：
DMD多区域激光投影***中根据掩膜板尺寸设置R个DMD控制***，R≥1；
分图***根据曝光图像原始图形大小、掩膜板物理大小及DMD控制***的物理参数，把原始图形在X方向分成N个区，在Y方向把每个区分成M组，每个区的第1组数据组合起来，组成第1组分图数据，之后依次是第2组数据组成第2组分图数据，一直到第M组分图数据，分图***把分图数据从第1-M组依次发送到DMD控制***；
DMD控制***的CPU控制单元接收到分图数据后，经过数据转换把数据发送到DMD控制电路，DMD控制电路控制DMD显示***时序，使DMD微镜阵列同时显示出多个图像区域，把DMD微镜阵列在二维XY平面展示，在Y方向依次显示图像1区图像，图像2区图像，一直到图像N区图像；
光学***的激光器投射激光到DMD微镜阵列的多个图像区域上面，DMD微镜阵列反射多个图像区域的激光图形到光学***的镜片模块，光学***的镜片模块把多个图像区域图像分别映射到掩膜板的不同区域，图像1-N分别被映射到掩膜板的X方向不同区域；
运动控制***控制掩膜板与映射到掩膜板上的图像在产生相对运动，把一个图像区域从掩膜板的Y方向一侧运动到另一侧，一次扫描可以完成从图像1-N及R*N个条带的曝光。
3.根据权利要求2所述的一种DMD多区域激光投影***的曝光方法，其特征在于：所述光学***由激光器和光学镜片模块组成，激光器产生特定能量大小的激光投射到DMD像素阵列上去，光学镜片模块包含不同方向的镜片，使DMD像素阵列的光经过反射最终到掩膜板上。
4.根据权利要求2所述的一种DMD多区域激光投影***的曝光方法，其特征在于：所述掩膜板是由化学膜及基板组成，化学膜均匀地附着在基板表面，当接收到光学***投射下来的光线时，化学膜感光后自身或与基板表面材料发生化学反应，从而形成曝光后图像。
5.根据权利要求2所述的一种DMD多区域激光投影***的曝光方法，其特征在于：所述分图***首先接收曝光现场的TIFF/Gerber等类型的曝光原始文件，之后把原始文件转换成***需要的图形数据文件，最终按时序发送给DMD控制***的CPU控制单元，同时控制运动控制***的运动平台控制器运动。
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