CN212647263U - 一种曝光设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种曝光设备，包括用于放置被曝光物体的曝光平台和可相对曝光平台运动的曝光器，曝光器相对曝光平台的运动方向包括曝光方向和步进方向；曝光器沿曝光方向运动时，对被曝光物体进行曝光，曝光器沿步进方向运动时，改变被曝光物体上的曝光区域；曝光器包括至少一组曝光头组，曝光头组包括至少两个沿步进方向同中心布置的曝光头，曝光头包括用于发射光线的光源和用于聚焦光线的镜头。区别于现有技术，在沿曝光器的步进方向上布置至少两个曝光头，使得曝光器在沿曝光方向运动时可以有至少两个曝光头同时进行曝光，提高了曝光的效率。

Description

一种曝光设备

技术领域

本实用新型涉及曝光设备技术领域，特别是涉及一种多曝光头的曝光设备。

背景技术

曝光设备是一种利用光反应原理，对被曝光物体上的光反应材料进行光反应。

现有技术中的曝光设备，一种是通过菲林(Film)进行成像曝光，一种是通过数字微镜晶片(DMD)成像曝光。采用菲林工艺存在一些缺点：比如需要对位及调节，生产效率低下；不能采用高能量的光源曝光，速度慢。采用DMD的方式曝光，能够免去菲林的使用，因此，菲林的光绘、对位等工序都可以省去，且DMD的曝光光源为曝光，曝光速度提高。但DMD成像曝光采用的是投影原理，机械部分相当复杂，形成的光点群功率有限，所以投影到工作面的曝光能量有上限，所以能够曝光的感光材料厚度较薄。

现有技术中也有通过单个光源直接曝光的方式，这种曝光方式能量高，结构简单，但是单个光源的光斑面积小，对于大面积的或者复杂的曝光图形，单个光源曝光的效率非常低。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种效率高、曝光能量高的曝光设备。

为实现上述目的，本实用新型提供一种曝光设备，包括用于放置被曝光物体的曝光平台和可相对曝光平台运动的曝光器，曝光器相对曝光平台的运动方向包括曝光方向和步进方向；曝光器沿曝光方向运动时，对被曝光物体进行曝光，曝光器沿步进方向运动时，改变被曝光物体上的曝光区域；曝光器包括至少一组曝光头组，曝光头组包括至少两个沿步进方向同中心布置的曝光头，曝光头包括用于发射光线的光源和用于聚焦光线的镜头。

区别于现有技术，在沿曝光器的步进方向上布置至少两个曝光头，使得曝光器在沿曝光方向运动时可以有至少两个曝光头同时进行曝光，提高了曝光的效率。

在其中一个实施例中，每组曝光头组中，曝光头沿步进方向均匀分布。

在其中一个实施例中，每组曝光头组中，曝光头沿步进方向紧密布置。

在其中一个实施例中，每组曝光头组中，曝光头的个数N至少为20个。

在其中一个实施例中，曝光头组沿曝光方向布置至少两组，每两组曝光头组以偏中心方式布置。

在其中一个实施例中，曝光器沿步进方向单次运动的步长w≥1um。

在其中一个实施例中，在曝光过程中，曝光器先沿曝光方向运动，后沿步进方向运动，再沿曝光方向的反方向运动，并再次沿步进方向运动，并循环上述过程。

在其中一个实施例中，在曝光过程中，曝光器先沿曝光方向运动，后沿曝光方向的反方向运动，再沿步进方向运动，并循环上述过程。

在其中一个实施例中，每个曝光头配合设置有对位设备，对位设备用于获取并补偿曝光头的位置偏移量。

在其中一个实施例中，每组曝光头组配合设置有对位设备，对位设备用于获取并补偿曝光头组的位置偏移量。

在其中一个实施例中，曝光器配合设置有对位设备，对位设备用于获取并补偿曝光器的位置偏移量。

在其中一个实施例中，曝光平台上配合设置有对位设备，对位设备用于获取并补偿曝光头的位置偏移量。

在其中一个实施例中，曝光头组包括至少两排沿曝光方向布置的曝光头排，每两排曝光头排以同中心布置，且每两排曝光头排的曝光头的光源的波长互不相同。

在其中一个实施例中，曝光头组包括三排沿曝光方向布置的曝光头排。

在其中一个实施例中，曝光头的光源的波长范围是100nm-420nm。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是具有曝光头组的曝光设备的示意图；

图2是曝光头布置的示意图；

图3是多组曝光头组布置的示意图；

图4是曝光头曝光方式的示意图；

图5是具有曝光头排的曝光设备的示意图；

图6是多排曝光头排布置的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

需要说明的是，在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。

如图1、2、3所示，曝光设备A用于对被曝光物体B进行曝光，曝光设备A包括曝光平台1和可相对曝光平台1运动的曝光器2，被曝光物体B放置在曝光平台1上，随曝光平台1相对曝光器2运动，接受曝光器2的全部或局部曝光。这里的相对运动可以是曝光平台1静止、曝光器2运动，或者是曝光平台1运动、曝光器2静止，亦或者是曝光平台1和曝光器2均运动。

在曝光工作中，曝光器2相对曝光平台1的运动包括曝光方向x和步进方向y。其中曝光器2沿曝光方向x运动时，对被曝光物体B进行曝光；曝光器2沿步进方向y运动时，改变被曝光物体B上的曝光区域。由于曝光器2功能、尺寸等局限性，曝光器2在沿曝光方向x的一次运动后，无法对被曝光物体B上需要曝光的范围全部完成曝光，因此可以理解为曝光器2将被曝光物体B上需要曝光的范围分为多个曝光区域，曝光器2在沿曝光方向x的一次运动后，完成了其中一个曝光区域的曝光，然后曝光器2沿步进方向y运动，改变曝光区域，可以对另一个曝光区域继续进行曝光。在本实施例中，曝光方向x和步进方向y是垂直的。

如图2所示，在本实用新型的实施例中，曝光器2包括至少一组曝光头组21，每组曝光头组21中包括至少两个沿步进方向y同中心布置的曝光头211。其中，曝光头211包括用于发射光线的光源211a和用于聚焦光线的镜头211b。光源211a可以是LED光源、激光源(固体激光源、气体激光源、准分子激光源)等，发射的可以是平行光或者非平行光，镜头211b用于将光源211a发射的光线进行聚焦，形成聚焦光斑211c，提高光线的亮度、能量等，使得曝光更加充分。两个曝光头211沿步进方向y同中心的布置，曝光器2沿曝光方向x运动时，两个曝光头211同时对被曝光物体B进行曝光，然后曝光器2沿步进方向y运动，两个曝光头211可以继续同时对被曝光物体B的另一区域进行曝光。两个曝光头211同时进行曝光，曝光的速度明显高于单个曝光头211的速度，完成曝光的时间会明显减少。可见曝光头211的数量越多，曝光器2进行一次曝光方向x运动时，可以对被曝光物体B曝光的区域越多，曝光的速度也会更高，完成曝光的时间会更少，提高了工作效率。

如图3所示，每组曝光头组21中，各曝光头211是沿着步进方向y均匀分布的，即各曝光头211的中心距离是相等的。这相当于将被曝光物体B的曝光范围均匀分为多个曝光区域，在曝光工作中，多个曝光头211在对应的曝光区域中同时进行曝光工作、同时进行步进，也同时结束曝光工作，避免了重复曝光。

如图3所示，每组曝光头组21中，各曝光头211是沿着步进方向y紧密布置的。这里的紧密布置可以理解为是各曝光头的轮廓相互紧挨着，这样可以尽可能充分的利用曝光器的空间，尽可能多的布置曝光头，使得曝光速度和效率达到最高。

各曝光头的轮廓紧密布置，但是由于镜头211b对光源211a聚焦后形成的光斑211c尺寸通常小于曝光头，因此相邻的光斑211c之间会存在较大的间距，在进行一次曝光方向x运动后，曝光器需要步进方向y运动，继续曝光光斑211c之间的间距，通常需要多次步进运动才能实现曝光范围内全部曝光。

优选的，每组曝光头组21中，曝光头211的个数N至少为20个，曝光头211的数量越多，一次曝光的区域越大，曝光器2需要步进的次数就越少，曝光效率提高。

如图3所示，曝光头组21沿曝光方向x布置有至少两组，每两组曝光头组21以偏中心的方式布置，即每两组曝光头组21中的两个曝光头211是偏中心布置的，两个曝光头211的连线与曝光方向x呈角度。这样设置的目的在于让各组曝光组在曝光时相互弥补，一组曝光组中的各曝光头211的曝光区域之间会有间隙，另一组曝光组中的各曝光头211会至少部分地补充该间隙，这使得曝光器需要步进的次数减少了，提高了曝光设备A的曝光效率。如果曝光组的数量足够多，可以完全填充间隙，那么一次曝光方向x运动即可完成对曝光范围的曝光，步进方向y运动的次数为0。

优选的，曝光器2沿步进方向y单次运动的步长w≥1um，如果步长过小，曝光头会重复曝光已经曝光的区域，不仅浪费曝光效率，还会使重复曝光的区域与未重复曝光的区域产生不均匀的现象。

如图4所述，在曝光过程中，曝光器2先沿曝光方向x运动，对一个曝光区域进行曝光，然后沿步进方向y运动，步进一个步长，更换曝光区域，再沿曝光方向x的反方向运动，对新的曝光区域进行曝光。这样曝光头完成了两个相邻区域的曝光，并且步进到下一个曝光区域，循环上述过程，即可完成全部曝光范围的曝光。

优选的，在曝光过程中，曝光器2先沿曝光方向x运动，对一个曝光区域进行曝光，再沿曝光方向x的反方向运动，对该曝光区域再次进行曝光，然后沿步进方向y运动，更换曝光区域。这样曝光头完成了对同一区域的两次曝光，并且步进到下一个曝光区域，循环上述过程，即可完成全部曝光范围的曝光。

如图1所示，每个曝光头配合设置有对位设备212，由于在工作过程中，温度造成的涨缩、震动造成的偏移等都会使曝光范围、曝光区域相对各曝光头发生位置偏移，对位设备212用于获取各曝光头的位置偏移量并对位置偏移量进行补偿。这里的对位设备212可以包括用于抓取位置点的对位相机、计算位置偏移量的处理器和对各曝光头进行位置补偿的驱动器，通常驱动器是直线电机，也可以是其他可以驱动曝光头的驱动器。

优选的，每组曝光头组配合设置有对位设备212，对位设备212可以获取各曝光头组的位置偏移量，并调节曝光头，对位置偏移量进行补偿。

优选的，曝光器配合设置有对位设备212，对位设备212可以获取曝光器整体的位置偏移量，并调节曝光头，对位置偏移量进行补偿。

如图1所示，在曝光平台1上配合设置有对位设备212，该对位设备212可以获取被曝光物体B的位置偏移量，并调节曝光头，对位置偏移量进行补偿。

如图5、6所示，曝光头组21包括至少两排沿曝光方向x布置的曝光头排22，每两排曝光头排22以同中心布置，即每两排曝光头排22中的曝光头是同中心布置的，两个曝光头的中心连线方向与曝光方向x平行。每两排曝光头排22的曝光头211的光源211a的波长互不相同。由于曝光区域上的曝光层具有一定的厚度，不同波长的光可以曝光的厚度是不同的，波长短的光可以对曝光层的表层进行曝光，波长较长的光可以对曝光层较深的区域进行曝光，波长更长的光可以对曝光层的底层的进行曝光。因此，每组曝光头组21设置同中心布置的、波长不同的曝光头排22，可以在一次曝光方向x运动中，对曝光层的不同厚度进行曝光，曝光更彻底，效率更高。

如图6所示，曝光头组21包括三排沿曝光方向x布置的曝光头排22，在一次曝光方向x运动中，对曝光层的浅层、中层和底层同时进行曝光，曝光更彻底，效率更高。图6中，三排曝光头排22是相邻布置的，在其他可行的实施例中，各曝光头排也可以分开布置，两排曝光头排之间布置其他曝光头组。

优选的，曝光头211的光源211a的波长范围是100nm-420nm。在本实施例中，曝光设备A需要曝光的是电路板的防焊层，波长为100nm-420nm的不同曝光头211可以分别对防焊层的表层、中层和底层进行曝光。

如图4所示，采用上述的曝光器2对被曝光物体B进行曝光的方法包括如下步骤：

A1.将曝光物体B的曝光范围沿步进方向分为至少一个曝光块，每个曝光块沿步进方向分为至少一个曝光区域，一个曝光块具有与之对应的曝光头，曝光头可以对一个曝光区域进行曝光。

在A1步骤中，将曝光范围沿步进方向分为至少一个曝光块，每组曝光头是包括至少一个沿步进方向同中心布置的曝光头，因此一个曝光块对应有一个曝光头。如果每组曝光头组中包含多排曝光头排，那么一个曝光块会对应多个曝光头。

一个曝光块沿步进方向分为至少一个曝光区域，一个曝光头沿曝光方向运动可以曝光一个曝光区域。

在A2步骤中，曝光器沿曝光方向运动，曝光头曝光所对应的曝光块的一个曝光区域。在A3步骤中，曝光器沿步进方向运动，使得曝光头可以对另一个曝光区域进行曝光。一般来说，曝光器沿步进方向运动后，将曝光头移动到另一个曝光区域的位置，通常是相邻的曝光区域，使得曝光头可以对该曝光区域进行曝光。

以上曝光方法可以理解为是曝光器对被曝光物体的多个曝光块同时进行曝光。具体来说，曝光器具有沿曝光方向的运动和沿步进方向的运动，曝光步骤包括：

S1.将曝光范围分为至少一个曝光块，每个曝光块分为至少一个曝光区域；

S2.曝光器对准至少一个曝光块的一个曝光区域；

S3.曝光器沿曝光方向运动，对至少一个曝光块的一个曝光区域进行曝光；

S4.曝光器沿步进方向运动，对准至少一个曝光块的另一个曝光区域。

此外曝光步骤还可以包括：

S5.曝光器沿曝光方向的反方向运动，对至少一个曝光块的一个曝光区域进行曝光。

步骤S5位于步骤S3和步骤S4之间，即曝光器相同的曝光区域进行两次曝光后，改变曝光区域。

其他可行的实施例中，曝光步骤中的S5也可以是曝光器沿曝光方向的反方向运动，对至少一个曝光块的另一个曝光区域进行曝光；步骤S5位于步骤S4之后。这可以理解为是曝光器对曝光区域曝光后，改变曝光区域，对新的曝光区域进行曝光。

需要说明的是，本实用新型实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本实用新型实施例的限制。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一元件“上”或者“下”，其也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (13)

1.一种曝光设备，包括用于放置被曝光物体的曝光平台和可相对所述曝光平台运动的曝光器，所述曝光器相对所述曝光平台的运动方向包括曝光方向和步进方向；所述曝光器沿所述曝光方向运动时，对被曝光物体进行曝光，所述曝光器沿所述步进方向运动时，改变被曝光物体上的曝光区域；其特征在于，所述曝光器包括至少一组曝光头组，所述曝光头组包括至少一个沿所述步进方向同中心布置的曝光头，所述曝光头包括用于发射光线的光源和用于聚焦光线的镜头。

2.根据权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，每组所述曝光头组中，所述曝光头沿所述步进方向均匀分布。

3.根据权利要求2所述的曝光设备，其特征在于，每组所述曝光头组中，所述曝光头沿所述步进方向紧密布置。

4.根据权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，每组所述曝光头组中，所述曝光头的个数N至少为20个。

5.根据权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，所述曝光头组沿所述曝光方向布置至少两组，每两组所述曝光头组以偏中心方式布置。

6.根据权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，所述曝光器沿所述步进方向单次运动的步长w≥1um。

7.根据权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，每个所述曝光头配合设置有对位设备，所述对位设备用于获取并补偿所述曝光头的位置偏移量。

8.根据权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，每组所述曝光头组配合设置有对位设备，所述对位设备用于获取并补偿所述曝光头组的位置偏移量。

9.根据权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，所述曝光器配合设置有对位设备，所述对位设备用于获取并补偿所述曝光器的位置偏移量。

10.根据权利要求7、8或9的其中之一所述的曝光设备，其特征在于，所述曝光平台上配合设置有对位设备，所述对位设备用于获取并补偿所述曝光头的位置偏移量。

11.根据权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，所述曝光头组包括至少两排沿曝光方向布置的曝光头排，每两排所述曝光头排以同中心布置，且每两排所述曝光头排的所述曝光头的光源的波长互不相同。

12.根据权利要求11所述的曝光设备，其特征在于，所述曝光头组包括三排沿曝光方向布置的曝光头排。

13.根据权利要求11所述的曝光设备，其特征在于，所述曝光头的光源的波长范围是100nm-420nm。

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