CN205074678U - 激光蚀刻设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种激光蚀刻设备，该激光蚀刻设备用于将一透明导电基板的一导电层图案化，其中导电层上具有供进行激光蚀刻作业的多个作业区域，且相邻的两个作业区域之间具有一接图界面，所述激光蚀刻设备包括一作业平台、激光光源模组及一蚀刻执行装置，激光光源模组定位于作业平台上方，而蚀刻执行装置设置于作业平台上，用于移载透明导电基板，以使这些作业区域循序地接受激光光源模组所施予的激光蚀刻作业，并带动透明导电基板缓冲停止，依此方式，所形成的任一蚀刻图案中的蚀刻线段可具有跨越接图界面的一延伸蚀刻长度。本实用新型提供的激光蚀刻设备可有效改善图面接合区域的过度蚀刻现象与接图界面间的开路不良的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种蚀刻设备，尤指一种针对透明导电膜进行激光蚀刻的激光蚀刻设备。
背景技术
透明导电基板可以广泛应用于触控面板、平面显示器、抗静电膜、太阳能电池的透明电极、防反光涂布(anti-reflection)及热反射镜(heatreflectingmirror)等电子、光学及光电装置上；透明导电基板一般包括有塑胶基板与以有机或无机材料的透明导电材料所制成的透明导电层，透明导电基板由于具有轻薄、耐冲击及可挠曲等特性的优势，因此可以在可挠式(软式)显示器与太阳能板等应用领域逐渐取代传统的导电玻璃。
对于透明导电层的结构设计，其中的透明导电层可进一步加工制成线路，以配合各种电器电路应用。一般来说，线路的布设需要有量产性，以激光蚀刻技术为例，蚀刻技术由于对精度的要求比较高，其容许误差多在10μm以下，因此配合相关作业的蚀刻机台设计多以一种接图技术构成大面积尺寸需求的作业。所谓的接图技术指的是，激光镜组(机构)仅能于一特定面积下提供精确的区域性蚀刻效果，如仅限于50cm2以内的作业面积，由于激光镜组的构成精密且复杂，一般激光镜组不宜直接动作，所以在蚀刻区域面积大于激光光源的可作业的面积(如50cm2以上)时，则须通过移动承载待加工件的平台(xystage)的方式，将原光源区域以外的待蚀刻面积平移至光源作业区域内，然后再进行接续蚀刻。
更进一步地说，蚀刻***通常在进行蚀刻作业前会先拟定一蚀刻路径，特别是针对一整面大面积的蚀刻图案，须配合激光镜组将面积较大的区域分割成多个面积较小的区域，以利一个或多个固定式激光光源进行蚀刻；并且在完成单一区域的激光加工后，再由xystage将其他待处理的作业区域移到激光光源的可作业范围内，以确保蚀刻图案的顺利接续。
承上述，将两个不同的作业区域平移以配合蚀刻线路衔接的技术，目前仍面临到许多的难题。例如：用于承载透明导电基板的作业平台须藉xystage移动至激光光源工作区的停止再启动(或光源的遮蔽再开启)；又，配合平台移动的起始或终止；又或，两个小图块间的接合误差，以上都会影响激光蚀刻线路的接合界面区域的精准性与蚀刻线宽的平整性。进一步，若图面接合区域巧遇的蚀刻线路为特定转弯角或转弯处，均可能发生过度蚀刻的不良现象(亮点或称为爆点)。
实用新型内容
本实用新型从避免在相同位置上发生重复蚀刻的角度出发，主要的目的之一在于提供一种激光蚀刻设备，其可以有效改善图面接合区域的过度蚀刻现象(又称亮点或爆点)与接图界面间的开路不良的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种激光蚀刻设备，用于图案化一透明导电基板的一导电层，其中该导电层上具有供进行激光蚀刻的多个作业区域，且相邻的两个作业区域之间具有一接图界面。该激光蚀刻设备包括一作业平台、一激光光源模组及一蚀刻执行装置，其中该激光光源模组定位于该作业平台的上方，用于将一部分的该导电层烧毁，以分别在这些作业区域内形成一预定的蚀刻图案，其中这些蚀刻图案中的任一蚀刻图案包括跨越相邻的任一该接图界面的至少一蚀刻线段；该蚀刻执行装置设置于该作业平台上，用于移载该透明导电基板以使这些作业区域循序地接受该激光光源模组所施予的激光蚀刻作业，并带动该透明导电基板缓冲停止，使至少一该蚀刻线段具有跨越相邻的任一该接图界面的一延伸蚀刻长度。
进一步地，所述蚀刻执行装置包括一移载机构及一设置于所述移载机构上的承载盘，所述承载盘用于承载固定所述透明导电基板，且所述移载机构用于驱动所述承载盘横向平移。
进一步地，所述激光蚀刻设备还包括一基板吸附装置，所述基板吸附装置设置于所述承载盘的下方。
进一步地，所述激光蚀刻设备还包括一多孔质基板衬垫，所述多孔质基板衬垫设置于所述作业平台上。
进一步地，所述多孔质基板衬垫为一多孔质纤维布。
进一步地，所述多孔质基板衬垫具有多个吸附微孔。
进一步地，所述移载机构包括一第一方向线性位移机构及一第二方向线性位移机构，所述第一方向线性位移机构设置于所述承载盘的下方，用于驱动所述承载盘相对于所述激光光源模组并沿着所述第一方向线性位移机构的一长轴方向往复移动，所述第二方向线性位移机构设置于所述第一方向线性位移机构的下方，用于驱动所述第一方向线性位移机构与所述承载盘一同相对于所述激光光源模组并沿着所述第二方向线性位移机构的一长轴方向往复移动。
进一步地，所述激光蚀刻设备还包括一集尘装置，所述集尘装置具有一邻近于所述激光光源模组的吸气口。
进一步地，所述延伸蚀刻长度不超过10μm。
本实用新型至少具有以下有益效果：本实用新型的激光蚀刻设备通过“由蚀刻执行装置移载透明导电基板，以使这些作业区域循序地接受激光光源模组所施予的激光蚀刻作业，并带动透明导电基板缓冲停止，使烧蚀出的蚀刻线段具有跨越相邻的接图界面的一延伸蚀刻长度”的设计，可以克服现有的激光蚀刻技术的限制，仅利用激光直线蚀刻线段接续出一整面的蚀刻图案；且依此方式，不但可以避免在图面接合区域发生重复/过度蚀刻，而且还可以大幅提升激光蚀刻过程的过程裕度。并且与已知的激光蚀刻过程相比，根据本实用新型的激光蚀刻过程，可以在确保产品品质的前提下降低制造成本及过程时间。
本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型所披露的技术特征得到进一步的了解；为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1为本实用新型的激光蚀刻设备的示意图(一)。
图2为一种已知的透明导电基板在激光加工前的示意图。
图3为一种已知的透明导电基板在激光加工后的示意图。
图4为本实用新型的激光蚀刻设备的示意图(二)。
图5为根据本实用新型的激光蚀刻作业的流程示意图。
图6为根据本实用新型的激光蚀刻作业的接续蚀刻过程的示意图(一)。
图7为根据本实用新型的激光蚀刻作业的接续蚀刻过程的示意图(二)。
【符号说明】
A激光蚀刻设备
100机体
102作业平台
200激光光源模组
300蚀刻执行装置
302移载机构
304承载盘
306第一方向线性位移机构
308第二方向线性位移机构
400多孔质基板衬垫
500基板吸附装置
600集尘装置
602吸气口
W透明导电基板
1透明基材
2硬化层
3透明导电层
3’感测电极层
4银胶导电层
L1、L2、L3、L4作业区域
P1第一蚀刻半成品图案
P2第二蚀刻半成品图案
I、I1、I2接图界面
D、D1、D2延伸蚀刻长度
S蚀刻线段
S1弯折蚀刻线段
S2直线蚀刻线段
具体实施方式
下文特举一优选实施例，并配合所附图式来说明本实用新型上述技术手段的具体实施方式，本领域的技术人员可由本说明书所披露的内容了解本实用新型的优点与效果。另外，本实用新型可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，也就是说本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在本实用新型的精神下进行各种修饰与变更。此外，所附图式仅做为简单示意用途，并非依实际尺寸的描绘，先予叙明。
虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件或信号等，但此等元件或信号不应受此等术语限制。此等术语乃用以区分一元件与另一元件，或者一信号与另一信号。另外，如本文中所使用，术语“或”视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一者或者多者的所有组合。
请参阅图1，为本实用新型一优选实施例的激光蚀刻设备的示意图。激光蚀刻设备A主要包括一机体100、一激光光源模组200及一蚀刻执行装置300，其中激光光源模组200及蚀刻执行装置300设置于机体100上，蚀刻执行装置300用于移载透明导电基板W平移，以利激光光源模组200进行激光蚀刻作业。
首先须说明的是，本实施例所提供的激光蚀刻设备A主要用于触控装置的透明导电基板中的透明导电层的激光蚀刻加工。举例来说，如图2所示，一种目前商品化的透明导电基板W包括一透明基材1、一硬化层2、一透明导电层3及一银胶导电层4；其中透明基材1可为PC、PA、PET、PMMA、压克力或玻璃基材，硬化层2形成于透明基材1的表面，透明导电层3可以为有机或无机导电材料并经涂布或蒸镀而形成于硬化层2上，银胶导电层4可以银胶并经印刷而形成于透明导电层3上；通过激光蚀刻设备A，可采用接续蚀刻的方式并按一预设图案将一部分的透明导电层3去除，进而形成一感测电极层3’(如图3所示)。
虽然在本文中以针对触控装置的透明导电基板中的透明导电层进行激光蚀刻所形成的蚀刻线路结构为例做说明，然而本领域的技术人员应理解的是，所述激光蚀刻设备A的后续应用可以在不同的实施态样上具有各种的变化。
请一并参阅图1及图4，进一步说明激光蚀刻设备A的装置组成，机体100包括一作业平台102，其上可供透明导电基板W进行激光蚀刻作业；考量到自动化控制需求，机体100上可进一步设置一人机触控界面装置、一中控电脑及多个功能性开关(图中未显示)，其中人机触控界面装置(如：PLC，programmablelogiccontroller)与中控电脑电性连接，且操作员可通过人机触控界面装置输入相关设定参数；功能性开关可包括电源开关及装置的启动开关/停止开关等，而本领域的技术人员可依实际需求调整功能性开关的种类、位置及数量。
激光光源模组200设置于作业平台102上方，具体地说，激光光源模组200可通过一支撑架(图中未标示)定位于作业平台102的上方。本实施例中，激光光源模组200每次可产生激光光源输出，用于将导电材料烧毁以形成一蚀刻线段。附带一提，所述激光光源可提供脉冲式(plus)面型光束，理想化条件如下：光点(spotsize)的直径介于1m至100m；能量介于1w至5w，其中以2w至4w为佳；脉冲频率(PRR)介于50kHz至500kHz，其中以200kHz至400kHz为佳；作用时间(pulseduration)介于1ns至500ns，其中以5ns至200ns为佳；激光行进速率介于800mm/sec至4000mm/sec。
蚀刻执行装置300架设于作业平台102上，从功能上来看蚀刻执行装置300包括一移载机构302及一设置于移载机构302上的承载盘304，其中承载盘304用于承载固定透明导电基板W，移载机构302则用于驱动承载盘304横向平移。更详细地说，移载机构302包括一第一方向线性位移机构306及一第二方向线性位移机构308，其中第一方向线性位移机构306设置于承载盘304的下方，第二方向线性位移机构308设置于第一方向线性位移机构306的下方。据此，第一方向线性位移机构306可驱动承载盘304相对于激光光源模组200、并沿着自身长轴方向(X轴方向)往复移动，且第二方向线性位移机构308可驱动第一方向线性位移机构306与承载盘304一同相对于激光光源模组200、并沿着自身长轴方向(Y轴方向)往复移动；换句话说，承载盘304可在作业平台102的上方(即蚀刻作业区域)，并沿着第一方向线性位移机构306和第二方向线性位移机构308所定义出来的两个轴方向平移。
另外须说明的是，本实用新型并非对上述机构的组成要件加以限制，举凡可按一预定蚀刻路径移动激光光源模组200，以利用其所产生的单一激光光束进行透明导电层一整面的线路蚀刻的执行或驱动机构，均为本实用新型可应用的范畴。举例来说，第一方向线性位移机构306和第二方向线性位移机构308各可由滑座、线性滑轨、线性马达等驱动机构所组成，移载机构302可包括一固定承座，然本实用新型不以此为限。
激光蚀刻设备A还可包括一基板吸附装置500，其设置于承载盘304的下方；基板吸附装置500用于产生一吸附力(如：负压的吸附力、静电吸附力等)，以在激光加工期间保持待加工的透明导电基板W于一预定位置，以进一步确保所形成的蚀刻图案的精确度。本实施例中，基板吸附装置500可为一真空吸附装置或一真空静电吸附装置，然本实用新型不以此为限。附带一提，通过基板吸附装置500的配置，承载盘304上须配合设置多个通孔(图中未标示)以供基板吸附装置500将透明导电基板W予以固定。
请复参阅图1，考量到过程稳定性(stability)，以确保过程能力无虞，可进一步设置一多孔质基板衬垫400于承载盘304上；多孔质基板衬垫400用于承载一待加工的透明导电基板W，并在激光加工进行蚀刻作业时可以帮助保持透明导电基板W的平整度，进而确保所形成的蚀刻图案的精确度。本实施例中，多孔质基板衬垫400可为一多孔质纤维布如十字形编织纤维布，或针扎不织布等，然本实用新型不以此为限。多孔质基板衬垫400由于具有多个吸附微孔(图中未标示)，因此基板吸附装置500所提供的吸附力可通过承载盘304上的通孔、并经由多孔质基板衬垫400而施加于透明导电基板W的底面，据此，可以避免承载盘304上的通孔通过基板吸附装置500所施予的吸附力而直接和透明导电基板W贴附在一起，造成透明导电基板W于长时间作业下产生印痕。此外，激光蚀刻设备A还可包括一集尘装置600，实际上集尘装置600可以配置在机体100附近的任何位置，只要集尘装置600的吸气口与激光光源模组200并列设置即可；据此，在对透明导电基板W进行蚀刻时，集尘装置600和激光光源模组200可以一同对应着预定的蚀刻区域，以于激光蚀刻过程中吸取烧毁产生的粉尘。
请参阅图5，本实用新型的激光蚀刻设备A的构成单元及其技术特征已详细说明如上，为使能更加了解本实用新型的技术内容，接下来将进一步介绍根据本实用新型的激光蚀刻作业的流程。
请配合参阅图1、图4、图6及图7。首先，将一待加工的透明导电基板W置于多孔质基板衬垫400上并予以定位(步骤S1)；优选的设计是可利用至少一个机构件来干涉透明导电基板W的周边，以定位限制其位移。须说明的是，对于大尺寸触控装置来说，其所需的蚀刻区域面积大于激光光源模组200可作业面积，因而会在导电层上区分出多个作业区域L1～L4，其中作业区域L1～L4中相邻的两个作业区域之间会有接图界面I～I2。
接着，通过蚀刻执行装置300的移载机构302的驱动，将承载盘304与透明导电基板W一同平移至一对应激光光源模组200的起始位置(步骤S2)，其中所述起始位置可利用一电荷耦合元件(ChargeCoupledDevice，CCD)照像机进行定位。然后，通过移载机构302移动透明导电基板W至定位点、并循序地移动透明导电基板W至不同的作业区域L1～L4进行蚀刻(步骤S3)，当所有的作业区域L1～L4都完成蚀刻加工后便可制作出具大面积蚀刻图案的导电层(即感测电极层)。
更进一步地说，如图6所示，步骤S3中透明导电基板W在完成作业区域L1的第一蚀刻半成品图案P1后，紧接着会移动至相邻的另一作业区域L2并继续完成第二蚀刻半成品图案P2，进而第一蚀刻半成品图案P1和第二蚀刻半成品图案P2可接合形成一完整的蚀刻图案；值得注意的是，第一蚀刻半成品图案P1由多条蚀刻线段S所组成，其中激光光源模组200在熔蚀出每一条蚀刻线段S时并不会马上停止动作，而是由蚀刻执行装置300控制移载机构302以达到缓冲停止，因此作业区域L1的每一条蚀刻线段S都具有跨越接图界面I的一延伸蚀刻长度D，以利移载机构302将透明导电基板W平移至作业区域L2，再进行接续蚀刻；优选的设计是控制延伸蚀刻长度不超过10μm。
更进一步地说，如图7所示，位于作业区域L3的一右下往左上方向的弯折蚀刻线段S1具有跨越接图界面I1的一延伸蚀刻长度D1，此时位于作业区域L4的一右下往左上方向的直线蚀刻线段S2可由弯折蚀刻线段S1的延伸部分的任意位置做接续；类似地，直线蚀刻线段S2具有跨越接图界面I2的另一延伸蚀刻长度D2。依此方式，不但可以避免在图面接合区域发生重复/过度蚀刻，而且还可以大幅提升激光蚀刻过程的过程裕度(window)。
[实施例的可能效果]
首先，本实用新型的激光蚀刻设备通过“蚀刻执行装置循序地移动承载盘至不同的作业区域进行激光蚀刻加工，并控制承载盘与所承载的透明导电基板一同缓冲停止，使烧蚀出的蚀刻线段具有跨越相邻的接图界面的一延伸蚀刻长度”的设计，可以克服现有的激光蚀刻技术的限制，仅利用激光直线蚀刻线段接续出一整面的蚀刻图案；且依此方式，不但可以避免在图面接合区域发生重复/过度蚀刻，而且还可以大幅提升激光蚀刻过程的过程裕度。
承上述，与已知的激光蚀刻过程相比，根据本实用新型的激光蚀刻过程，可以在确保产品品质的前提下降低制造成本及过程时间。
其次，本实用新型的激光蚀刻设备通过“承载盘下方进一步设置一基板吸附装置，其中承载盘具有对应于基板吸附装置的多个通孔”的设计，可以在激光加工期间保持透明导电基板吸附固定于一预定位置，以更进一步确保所形成的蚀刻图案的精确度。
再者，本实用新型的激光蚀刻设备于“承载盘上还设置一多孔质基板衬垫”的设计，可以帮助保持透明导电基板的平整度，且可防止因基板吸附装置于承载盘上设置的通孔于透明导电基板上造成印痕伤害，确保所形成的蚀刻品质。
此外，本实用新型的激光蚀刻设备中，由于激光光源模组与集尘装置的吸气口呈并列设置，因此可以吸取激光加工期间所产生的粉尘。
以上所述者，仅为本实用新型一优选实例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，故举凡依本实用新型申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，皆应包括于本实用新型的申请专利范围内。
Claims (9)
1.一种激光蚀刻设备，用于图案化一透明导电基板的一导电层，其中所述导电层上具有供进行激光蚀刻作业的多个作业区域，且相邻的两个作业区域之间具有一接图界面，其特征在于，所述激光蚀刻设备包括：
一作业平台；
一激光光源模组，所述激光光源模组定位于所述作业平台的上方，用于将一部分的所述导电层烧毁，以分别在所述多个作业区域内形成一预定的蚀刻图案，其中多个所述蚀刻图案中的任一蚀刻图案包括跨越相邻的任一所述接图界面的至少一蚀刻线段；以及
一蚀刻执行装置，所述蚀刻执行装置设置于所述作业平台上，用于移载所述透明导电基板，以使所述多个作业区域循序地接受所述激光光源模组所施予的激光蚀刻作业，并带动所述透明导电基板缓冲停止，使至少一所述蚀刻线段具有跨越相邻的任一所述接图界面的一延伸蚀刻长度。
2.根据权利要求1所述的激光蚀刻设备，其特征在于，所述蚀刻执行装置包括一移载机构及一设置于所述移载机构上的承载盘，所述承载盘用于承载固定所述透明导电基板，且所述移载机构用于驱动所述承载盘横向平移。
3.根据权利要求2所述的激光蚀刻设备，其特征在于，所述激光蚀刻设备还包括一基板吸附装置，所述基板吸附装置设置于所述承载盘的下方。
4.根据权利要求3所述的激光蚀刻设备，其特征在于，所述激光蚀刻设备还包括一多孔质基板衬垫，所述多孔质基板衬垫设置于所述作业平台上。
5.根据权利要求4所述的激光蚀刻设备，其特征在于，所述多孔质基板衬垫为一多孔质纤维布。
6.根据权利要求4所述的激光蚀刻设备，其特征在于，所述多孔质基板衬垫具有多个吸附微孔。
7.根据权利要求2所述的激光蚀刻设备，其特征在于，所述移载机构包括一第一方向线性位移机构及一第二方向线性位移机构，所述第一方向线性位移机构设置于所述承载盘的下方，用于驱动所述承载盘相对于所述激光光源模组并沿着所述第一方向线性位移机构的一长轴方向往复移动，所述第二方向线性位移机构设置于所述第一方向线性位移机构的下方，用于驱动所述第一方向线性位移机构与所述承载盘一同相对于所述激光光源模组并沿着所述第二方向线性位移机构的一长轴方向往复移动。
8.根据权利要求1所述的激光蚀刻设备，其特征在于，所述激光蚀刻设备还包括一集尘装置，所述集尘装置具有一邻近于所述激光光源模组的吸气口。
9.根据权利要求1所述的激光蚀刻设备，其特征在于，所述延伸蚀刻长度不超过10μm。
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