Uv led光源結(jié)構(gòu)及平行光曝光機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種UV LED光源結(jié)構(gòu)及平行光曝光機(jī)，包括UV LED光源模塊、復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)與主反射鏡，沿UV LED光源模塊的光路方向，復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)與主反射鏡依序布置，UV LED光源模塊用于射出紫外光線，UV LED光源模塊與復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)相鄰平行設(shè)置，主反射鏡將平行紫外光線反射至掩膜版。光源模塊采用UV LED燈珠陣列作為照明光源，在UV LED燈珠陣列上使用自由曲面準(zhǔn)直透鏡產(chǎn)生平行光束，且每個(gè)所述自由曲面準(zhǔn)直透鏡一一對(duì)應(yīng)覆蓋于所述UV LED燈珠陣列中的單個(gè)燈珠上，解決了UVLED光源發(fā)散角大的問(wèn)題；通過(guò)復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)及主反射鏡，提高了平行光線的均勻度和平行度?；赨V LED光源結(jié)構(gòu)的平行光曝光機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗少、成本低和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
UV LED光源結(jié)構(gòu)及平行光曝光機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及曝光機(jī)曝光照明的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種UVLED光源結(jié)構(gòu)及包含該UV LED光源結(jié)構(gòu)的平行光曝光機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]曝光機(jī)主要應(yīng)用于PCB線路板制造、半導(dǎo)體生產(chǎn)及高精密細(xì)線路曝光。隨著觸控屏等平面顯示電子產(chǎn)品的大力發(fā)展，作為實(shí)現(xiàn)高精度加工復(fù)制的重要裝備的紫外平行光曝光裝置的需求量正在逐年增加。
[0003]平行光曝光機(jī)是通過(guò)平行光將掩膜上的圖形轉(zhuǎn)移到掩膜下面的菲林上，再通過(guò)腐蝕或者刻蝕，將菲林上的圖形轉(zhuǎn)移到基片上，完成產(chǎn)品的制作。為實(shí)現(xiàn)高精度加工，平行光曝光機(jī)采用了 350nm-410nm之間的紫外光源作為照明光源。同時(shí)要求照明光具有較高的平行度(小于± 2.5°)，這使得光線經(jīng)過(guò)掩模后不會(huì)很快擴(kuò)散，可以很好的保證加工精度。
[0004]然而，目前的平行光曝光機(jī)大都是使用汞燈作為光源，汞燈產(chǎn)生的光譜比較復(fù)雜，一方面，其包含多條譜線，還有大量的紅外輻射，效率低；另一方面，汞燈的壽命非常短，一般只有800小時(shí)，而且大功率的汞燈價(jià)格都在幾萬(wàn)元人民幣，導(dǎo)致造價(jià)成本高。
[0005]UV-LED(紫外發(fā)光二極管)具有效率高、壽命長(zhǎng)和譜線窄等優(yōu)點(diǎn)，是替換汞燈的理想光源。然而，單個(gè)UV-LED燈珠光功率低，要達(dá)到與汞燈相當(dāng)?shù)墓β拭芏?，需要多個(gè)燈珠一起工作。但目前UV-LED的發(fā)散角很大，同時(shí)多個(gè)燈珠排布的點(diǎn)陣屬于面光源，能量很難有效利用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種UVLED光源結(jié)構(gòu)及平行光曝光機(jī)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中UV LED光源及平行光曝光機(jī)在曝光時(shí)，射出的光線發(fā)散角度大和強(qiáng)度不均勻的問(wèn)題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種UVLED光源結(jié)構(gòu)，包括:
[0008]UV LED光源模塊、復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)與主反射鏡，沿所述UV LED光源模塊的光路方向，所述復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)與所述主反射鏡依序布置，所述UV LED光源模塊用于射出平行紫外光線，所述UV LED光源模塊與所述復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)相鄰平行設(shè)置，所述主反射鏡將平行紫外光線反射至掩膜版。
[0009]優(yōu)選地，所述UV LED光源模塊包括UV LED燈珠陣列以及與所述UV LED燈珠陣列的燈珠數(shù)量等同的自由曲面準(zhǔn)直透鏡，且每個(gè)所述自由曲面準(zhǔn)直透鏡一一對(duì)應(yīng)覆蓋于所述UVLED燈珠陣列中的單個(gè)燈珠上。
[0010]優(yōu)選地，所述UVLED燈珠陣列的排布的形狀呈六邊形。
[0011]優(yōu)選地，所述UVLED燈珠陣列所設(shè)置的基板底部設(shè)有水冷模式的散熱裝置。
[0012]優(yōu)選地，所述散熱裝置為溝槽，所述溝槽通過(guò)水冷循環(huán)進(jìn)行散熱。
[0013]優(yōu)選地，所述UVLED光源模塊射出紫外光線的中心波長(zhǎng)為350-410納米。
[0014]優(yōu)選地，所述復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)包含多個(gè)微透鏡，多個(gè)所述微透鏡以正六邊形或平方點(diǎn)陣的方式分布于所述復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)內(nèi)。
[0015]優(yōu)選地，所述UVLED光源模塊還包括控制器，所述控制器與所述UV LED燈珠陣列相連，以控制UV LED燈珠陣列開(kāi)啟或關(guān)閉。
[0016]本實(shí)用新型的另一目的在于還提供一種平行光曝光機(jī)，包括上述UVLED光源結(jié)構(gòu)。
[0017]如上所述，本實(shí)用新型的UVLED光源結(jié)構(gòu)及平行光曝光機(jī)，具有以下有益效果:
[0018]所述UV LED光源模通過(guò)其內(nèi)部的UV LED燈珠陣列射出的紫外光線，在UV LED燈珠陣列上使用自由曲面準(zhǔn)直透鏡產(chǎn)生平行光束，且每個(gè)所述自由曲面準(zhǔn)直透鏡一一對(duì)應(yīng)覆蓋于所述UV LED燈珠陣列中的單個(gè)燈珠上，解決了光源發(fā)散角度大的問(wèn)題;在自由曲面準(zhǔn)直透鏡的基礎(chǔ)上使用復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)與主反射鏡，提高了平行光線的均勻度和平行度。同時(shí)，基于UV LED光源結(jié)構(gòu)的平行光曝光機(jī)，相對(duì)于汞燈而言，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗少、成本低和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1顯示為本實(shí)用新型的UVLED光源機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2顯示為本實(shí)用新型的單個(gè)UVLED燈珠的自由曲面準(zhǔn)直透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖3顯示為本實(shí)用新型的UV LED燈珠陣列的自由曲面準(zhǔn)直透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4顯示為本實(shí)用新型的UVLED燈珠陣列排列的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5顯示為本實(shí)用新型的復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)中微透鏡所形成的復(fù)眼透鏡陣列結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0025]I UV LED光源模塊
[0026]2 復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)
[0027]3 主反射鏡
[0028]4 掩膜版
[0029]5 控制器
[0030]6 UV LED燈珠陣列
[0031]7 自由曲面準(zhǔn)直透鏡
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0033]請(qǐng)參閱圖1至圖5。須知，本說(shuō)明書(shū)所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說(shuō)明書(shū)所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說(shuō)明書(shū)中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。
[0034]如圖1所示，為本實(shí)用新型提供一種UVLED光源機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:
[0035]UV LED光源模塊1、復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)2與主反射鏡3，沿所述UV LED光源模塊I的光路方向，其中，所述UV LED光源模塊I包括UV LED燈珠陣列6以及與所述UV LED燈珠陣列的燈珠數(shù)量等同的自由曲面準(zhǔn)直透鏡7，且每個(gè)所述自由曲面準(zhǔn)直透鏡7—一對(duì)應(yīng)覆蓋于所述UV LED燈珠陣列6中的單個(gè)燈珠上;所述復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)2與所述主反射鏡3依序布置，所述UV LED光源模塊I用于射出平行紫外光線，所述UV LED光源模塊I與所述復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)2相鄰平行設(shè)置，所述主反射鏡3將平行紫外光線反射至掩膜版4，所述主反射鏡3可為球面反射鏡，通過(guò)保持主反射鏡3與掩膜版4之間較遠(yuǎn)的距離，使輸出的光束平行度更高。
[0036]上述提供的UVLED光源結(jié)構(gòu)，其采用UV LED光源模塊I，所述自由曲面準(zhǔn)直透鏡7底部與所述UV LED燈珠陣列6緊密貼合，其中，如圖2所示，為UV LED光源模組中自由曲面準(zhǔn)直透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，所述自由曲面準(zhǔn)直透鏡7用于對(duì)UV LED燈珠陣列6發(fā)出的紫外線進(jìn)行配光，以將UV LED燈珠陣列6發(fā)出的光線進(jìn)行初步準(zhǔn)直，使其收窄到預(yù)定的角度，如圖3所示，為本實(shí)用新型的UV LED燈珠陣列的自由曲面準(zhǔn)直透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，針對(duì)于UV LED燈珠陣列6中每個(gè)燈珠進(jìn)行配光，由于單個(gè)UVLED燈珠的配光曲線容易測(cè)量，能采用自由曲面進(jìn)行精確配光。單個(gè)的準(zhǔn)直透鏡尺寸更小，更易加工，當(dāng)自由曲面準(zhǔn)直透鏡完全覆蓋UV LED燈珠陣列中單個(gè)燈珠時(shí)，提高了UV LED光源模組的能量利用率，所述UV LED光源模塊I設(shè)置在復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)2前方，UV LED光源模塊I發(fā)出的光線通過(guò)所述復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)2，再通過(guò)所述主反射鏡3反射出平行光，用于對(duì)掩膜版4進(jìn)行曝光。
[0037]其中，所述UVLED光源模塊射出紫外光線的中心波長(zhǎng)為350-410納米。
[0038]如圖4所示，為本實(shí)用新型的UVLED燈珠陣列排列的結(jié)構(gòu)示意圖，且所述UV LED燈珠陣列6的在基板上排布的形狀呈六邊形，相比矩陣排布的UV LED燈珠陣列而言，六邊形排布的UV LED燈珠陣列中各個(gè)燈珠排布更為緊密，占空比更高，使得UV LED光源模組的功率密度更高。
[0039]具體地，所述UVLED燈珠陣列所設(shè)置的基板底部設(shè)有水冷模式的散熱裝置。
[0040]在本實(shí)施例中，所述散熱裝置為溝槽，所述溝槽通過(guò)設(shè)置在所述UVLED燈珠陣列6所在基板的底部，通過(guò)水冷機(jī)構(gòu)往溝槽輸送循環(huán)液體(水)達(dá)到降低UV LED燈珠陣列6溫度的目的。或者，所述散熱裝置還可以設(shè)置為風(fēng)冷模式的散熱鰭片和風(fēng)扇，特別地，散熱鰭片和風(fēng)扇尺寸在150mm*150mm*50mm以內(nèi)。
[0041]具體地，所述復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)2包含多個(gè)微透鏡，多個(gè)所述微透鏡以正六邊形或平方點(diǎn)陣的方式分布于所述復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)2，通過(guò)復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)進(jìn)行勻化，提高了光束強(qiáng)度均勻性。
[0042]圖5為多個(gè)所述微透鏡以正六邊形的方式形成于所述復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)2的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，所述透鏡為光學(xué)石英制成。
[0043]作為本方案的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述UVLED光源模塊I還包括控制器5，所述控制器5與所述UV LED燈珠陣列6相連，根據(jù)所述控制器5發(fā)出的控制信號(hào)控制所述UV LED燈珠陣列6是否處于工作狀態(tài)，即開(kāi)啟或關(guān)閉狀態(tài)。
[0044]本實(shí)施例還提供一種平行光曝光機(jī)，包括上述UV LED光源結(jié)構(gòu)，將上述的UV LED光源結(jié)構(gòu)運(yùn)用在現(xiàn)有的平行光曝光機(jī)中，不用客戶更新?lián)Q代設(shè)備、也不用大規(guī)模改造設(shè)備、花最少的代價(jià)即可以使得熱量大、功耗高、有污染的采用超高壓汞燈的曝光機(jī)改造成低溫、節(jié)能、環(huán)保、安全的采用UV LED光源結(jié)構(gòu)的曝光機(jī)，因此其是傳統(tǒng)平行光曝光機(jī)改造最佳的解決方案。
[0045]綜上所述，本實(shí)用新型通過(guò)UVLED光源模內(nèi)部的UV LED燈珠陣列射出的紫外光線，且在所述UV LED燈珠陣列上采用自由曲面準(zhǔn)直透鏡，所述UV LED光源結(jié)構(gòu)采用UV LED燈珠陣列和自由曲面準(zhǔn)直透鏡，所述自由曲面準(zhǔn)直透鏡對(duì)紫外光線進(jìn)行初步準(zhǔn)直，使射出的光源角度縮小到預(yù)定窄度，解決了發(fā)散角度大的問(wèn)題;在其輸出的平行光束上使用復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)進(jìn)行校驗(yàn)，提高了輸出光束的均勻度。同時(shí)，基于UV LED光源結(jié)構(gòu)的平行光曝光機(jī)，相對(duì)于汞燈而言，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗少、成本低和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0046]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種UVLED光源結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括UV LED光源模塊、復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)與主反射鏡，沿所述UV LED光源模塊的光路方向，所述復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)與所述主反射鏡依序布置，所述UV LED光源模塊用于射出紫外光線，所述UV LED光源模塊與所述復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)相鄰平行設(shè)置，所述主反射鏡將平行紫外光線反射至掩膜版。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的UVLED光源結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述UV LED光源模塊包括UVLED燈珠陣列以及與所述UV LED燈珠陣列的燈珠數(shù)量等同的自由曲面準(zhǔn)直透鏡，且每個(gè)所述自由曲面準(zhǔn)直透鏡一一對(duì)應(yīng)覆蓋于所述UV LED燈珠陣列中的單個(gè)燈珠上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的UVLED光源結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述UV LED燈珠陣列排布的形狀呈六邊形。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的UVLED光源結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述UV LED燈珠陣列所設(shè)置的基板底部設(shè)有水冷模式的散熱裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的UVLED光源結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述散熱裝置為溝槽，所述溝槽通過(guò)水冷循環(huán)進(jìn)行散熱。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的UVLED光源結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述UV LED光源模塊射出紫外光線的中心波長(zhǎng)為350-410納米。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的UVLED光源結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)包含多個(gè)微透鏡，多個(gè)所述微透鏡以正六邊形或平方點(diǎn)陣的方式分布于所述復(fù)眼透鏡勻化系統(tǒng)內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的UVLED光源結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述UV LED光源模塊還包括控制器，所述控制器與所述UV LED燈珠陣列相連，以控制UV LED燈珠陣列開(kāi)啟或關(guān)閉。9.一種平行光曝光機(jī)，其特征在于，包括權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的UV LED光源結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】G03F7/20GK205539935SQ201620303103
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月12日
【發(fā)明人】江海波, 孫秀輝, 蔡文濤, 楊正, 尹韶云, 杜春雷
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院