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一种曝光机光源改造方法及UVLED光源机构

阅读:793发布:2023-01-29

专利汇可以提供一种曝光机光源改造方法及UVLED光源机构专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种曝光机 光源 改造方法,其包括如下步骤:1)设置UVLED光源发射装置,该UVLED光源发射装置包括UVLED阵列式发光单元、聚光透镜组,其中,UVLED阵列式发光单元包括多颗阵列式排列的UVLED,每颗UVLED均在其正前方安装一组聚光透镜组,使其发射出的紫外光束经过聚光透镜组后,发射 角 度减小;2)设置复眼透镜组,该复眼透镜组由两片形状相似的复眼透镜平行放置组成,每片复眼透镜包括多组阵列式的矩形玻璃透镜;3)设置平面光镜;4)设置两组曲面反光镜,分别对步骤3)中平面光镜的反射紫外光束及穿透紫外光束进行角度调整,将扇形分布的光束转变为平行光束,反射到玻璃载物台上。本发明还公开了上述方法形成的曝光机UVLED光源机构。,下面是一种曝光机光源改造方法及UVLED光源机构专利的具体信息内容。

1.一种曝光机光源改造方法,其特征在于,其包括如下步骤:
1)设置UVLED光源发射装置,该UVLED光源发射装置包括UVLED阵列式发光单元、聚光透镜组,其中,UVLED阵列式发光单元包括多颗阵列式排列的UVLED,每颗UVLED均在其正前方安装一组聚光透镜组,使其发射出的紫外光束经过聚光透镜组后,发射度减小;
2)设置复眼透镜组,该复眼透镜组由两片形状相似的复眼透镜平行放置组成,每片复眼透镜包括多组阵列式的矩形玻璃透镜;
3)设置平面光镜,该平面光镜安装在移动装置上,通过该移动装置调整平面光镜的位置,改变紫外光束的方向;
4)设置两组曲面反光镜,该两组曲面反光镜对称设置于玻璃载物台上下两侧,分别对步骤3)中平面光镜的反射紫外光束及穿透紫外光束进行角度调整,将扇形分布的光束转变为平行光束,反射到玻璃载物台上。
2.根据权利要求1所述的曝光机光源改造方法,其特征在于,其还包括如下步骤:
5)打开电源,UVLED光源发射装置开始工作,发射出小角度的紫外光束,照射到正前方的复眼透镜组上,紫外光束经过复眼透镜组光学整形,提高均匀度,进而发射出均匀的扇形状紫外光束,通过移动装置调整平面光镜的位置,使紫外光束照射到玻璃载物台上下两侧的曲面反光镜上,对紫外光束进行角度调整,将扇形分布的光束转变为平行光束,反射到玻璃载物台上,实现对玻璃载物台上的安装有菲林片的PCB板正反面曝光,实现影像转移,完成PCB线路板固化
3.根据权利要求1所述的曝光机光源改造方法,其特征在于,所述步骤1)还包括如下步骤:设置光源固定架,所述UVLED光源发射装置固定在光源固定架上,所述光源固定架安装在曝光机机架上;或,所述光源固定架安装在微调装置上,调节UVLED光源发射装置相对于复眼透镜组的空间位置,确保投射到玻璃载物台上的紫外光束的光强均匀度达到设定的范围。
4.根据权利要求1所述的曝光机光源改造方法,其特征在于,步骤1)中,所述UVLED光源发射装置包括冷却系统、散热基座、UVLED阵列式发光单元、光源控制电路、聚光透镜组、透镜固定座,所述UVLED阵列式发光单元安装在散热基座上,所述聚光透镜组由两片以上的光学玻璃透镜组合而成;所述光源控制电路对每颗UVLED的电流进行控制;所述聚光透镜组安装在透镜固定座上;所述冷却装置对UVLED进行冷却散热。
5.根据权利要求4所述的曝光机光源改造方法,其特征在于,所述冷却系统、散热基座组成散热装置,其中,所述冷却系统为液态冷却系统或气态冷却系统;所述冷却系统包括制冷机、冷却介质及管道,所述散热基座内部有封闭式冷却槽,通过冷却介质对UVLED进行冷却散热;其中,所述制冷机为机或空调机,所述冷却介质为液体或气体冷却介质。
6.根据权利要求1所述的曝光机光源改造方法,其特征在于,步骤1)中,所述的UVLED阵列式发光单元为矩形或者菱形排列,所发射的紫外光束,经过聚光透镜组聚光成为平行或趋近于平行的光束,然后垂直或趋近于垂直地照射在正前方的复眼透镜组上。
7.一种权利要求1至6之一所述方法形成的曝光机UVLED光源机构,包括UVLED光源发射装置、复眼透镜组、平面光镜、两组曲面反光镜,其特征在于,所述UVLED光源发射装置包括UVLED阵列式发光单元、聚光透镜组,其中,UVLED阵列式发光单元包括多颗阵列式排列的UVLED,每颗UVLED均在其正前方安装一组聚光透镜组,使其发射出的紫外光束经过聚光透镜组后,发射角度减小;所述复眼透镜组由两片形状相似的复眼透镜平行放置组成,每片复眼透镜包括多组阵列式的矩形玻璃透镜;所述平面光镜安装在移动装置上,通过该移动装置调整平面光镜的位置,改变紫外光束的方向;所述两组曲面反光镜对称设置于玻璃载物台上下两侧,分别对平面光镜的反射紫外光束及穿透紫外光束进行角度调整,将扇形分布的光束转变为平行光束,反射到玻璃载物台上。
8.根据权利要求7所述的曝光机UVLED光源机构,其特征在于,其还包括光源固定架,所述UVLED光源发射装置固定在光源固定架上,所述光源固定架安装在曝光机机架上;或,所述光源固定架安装在微调装置上,调节UVLED光源发射装置相对于复眼透镜组的空间位置,确保投射到玻璃载物台上的紫外光束的光强均匀度达到设定的范围。
9.根据权利要求7所述的曝光机UVLED光源机构,其特征在于,所述UVLED光源发射装置包括冷却系统、散热基座、UVLED阵列式发光单元、光源控制电路、聚光透镜组、透镜固定座,所述UVLED阵列式发光单元安装在散热基座上,所述聚光透镜组由两片以上的光学玻璃透镜组合而成;所述光源控制电路对每颗UVLED的电流进行控制;所述聚光透镜组安装在透镜固定座上;所述冷却装置对UVLED进行冷却散热。
10.根据权利要求7所述的曝光机UVLED光源机构,其特征在于,所述冷却系统、散热基座组成散热装置,其中,所述冷却系统为液态冷却系统或气态冷却系统;所述冷却系统包括制冷机、冷却介质及管道,所述散热基座内部有封闭式冷却槽,通过冷却介质对UVLED进行冷却散热;其中,所述制冷机为冰水机或空调机,所述冷却介质为液体或气体冷却介质。
11.根据权利要求7所述的曝光机UVLED光源机构,其特征在于,所述的UVLED阵列式发光单元为矩形或者菱形排列,所发射的紫外光束,经过聚光透镜组聚光成为平行或趋近于平行的光束,然后垂直或趋近于垂直地照射在正前方的复眼透镜组上。

说明书全文

一种曝光机光源改造方法及UVLED光源机构

技术领域

[0001] 本发明涉及曝光机UVLED光源升级改造,特别涉及将传统的短弧汞灯高耗能曝光机快速升级为高效节能的UVLED曝光机的改造方法及机构。

背景技术

[0002] 近年来随着电子技术的快速发展,用于PCB行业表面油墨固化的传统汞灯曝光方法面临挑战,虽然目前整个中国PCB行业表面油墨曝光几乎全部采用传统汞灯进行固化,但是由于汞灯本身极为耗电,同时高温及释放二化硫等污染问题,急需产业升级。
[0003] 目前采用UVLED取代传统汞灯已经提上日程,其高效的节能和50倍于汞灯的使用寿命是其最大的优势,虽然中国国内目前在深圳、温州、上海等地的部分企业开始研制针对PCB行业的UVLED曝光机取代传统的汞灯曝光机,节约电能可达80%左右,但目前都是全新的方案,采用成套设备进行直接更新换代,这些全新的设备通常放弃了复眼透镜、大型曲面放光镜的传统的曝光机上必须的装置,带来的隐患是均匀度不稳定,方案不成熟的隐患,在实际应用中,导致很多意想不到的问题,良品率不高。同时,让客户立刻淘汰原来的设备,采用全新的设备,不但初期投资大,成本高昂,而且这些方案也没有通过长时间检验,不利于快速推广。

发明内容

[0004] 为了解决现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种曝光机光源改造方法。本发明同时提供上述方法形成的曝光机UVLED光源机构。
[0005] 本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:
[0006] 一种曝光机光源改造方法,其特征在于,其包括如下步骤:
[0007] 1)设置UVLED光源发射装置,该UVLED光源发射装置包括UVLED阵列式发光单元、聚光透镜组,其中,UVLED阵列式发光单元包括多颗阵列式排列的UVLED,每颗UVLED均在其正前方安装一组聚光透镜组,使其发射出的紫外光束经过聚光透镜组后,发射度减小;
[0008] 2)设置复眼透镜组,该复眼透镜组由两片形状相似的复眼透镜平行放置组成,每片复眼透镜包括多组阵列式的矩形玻璃透镜;
[0009] 3)设置平面光镜,该平面光镜安装在移动装置上,通过该移动装置调整平面光镜的位置,改变紫外光束的方向;
[0010] 4)设置两组曲面反光镜,该两组曲面反光镜对称设置于玻璃载物台上下两侧,分别对步骤3)中平面光镜的反射紫外光束及穿透紫外光束进行角度调整,将扇形分布的光束转变为平行光束,反射到玻璃载物台上。
[0011] 进一步,其还包括如下步骤:
[0012] 5)打开电源,UVLED光源发射装置开始工作,发射出小角度的紫外光束,照射到正前方的复眼透镜组上,紫外光束经过复眼透镜组光学整形,提高均匀度,进而发射出均匀的扇形状紫外光束,通过移动装置调整平面光镜的位置,使紫外光束照射到玻璃载物台上下两侧的曲面反光镜上,对紫外光束进行角度调整,将扇形分布的光束转变为平行光束,反射到玻璃载物台上,实现对玻璃载物台上的安装有菲林片的PCB板正反面曝光,实现影像转移,完成PCB线路板固化。
[0013] 进一步,所述步骤1)还包括如下步骤:设置光源固定架,所述UVLED光源发射装置固定在光源固定架上,所述光源固定架安装在曝光机机架上;或,所述光源固定架安装在微调装置上,调节UVLED光源发射装置相对于复眼透镜组的空间位置,确保投射到玻璃载物台上的紫外光束的光强均匀度达到设定的范围。
[0014] 进一步,步骤1)中,所述UVLED光源发射装置包括冷却系统、散热基座、UVLED阵列式发光单元、光源控制电路、聚光透镜组、透镜固定座,所述UVLED阵列式发光单元安装在散热基座上,所述聚光透镜组由两片以上的光学玻璃透镜组合而成;所述光源控制电路对每颗UVLED的电流进行控制;所述聚光透镜组安装在透镜固定座上;所述冷却装置对UVLED进行冷却散热。
[0015] 进一步,所述冷却系统、散热基座组成散热装置,其中,所述冷却系统为液态冷却系统或气态冷却系统;所述冷却系统包括制冷机、冷却介质及管道,所述散热基座内部有封闭式冷却槽,通过冷却介质对UVLED进行冷却散热;其中,所述制冷机为机或空调机,所述冷却介质为液体或气体冷却介质。
[0016] 进一步,步骤1)中,所述的UVLED阵列式发光单元为矩形或者菱形排列,所发射的紫外光束,经过聚光透镜组聚光成为平行或趋近于平行的光束,然后垂直或趋近于垂直地照射在正前方的复眼透镜组上。
[0017] 一种所述方法形成的曝光机UVLED光源机构,包括UVLED光源发射装置、复眼透镜组、平面光镜、两组曲面反光镜,其特征在于,所述UVLED光源发射装置包括UVLED阵列式发光单元、聚光透镜组,其中,UVLED阵列式发光单元包括多颗阵列式排列的UVLED,每颗UVLED均在其正前方安装一组聚光透镜组,使其发射出的紫外光束经过聚光透镜组后,发射角度减小;所述复眼透镜组由两片形状相似的复眼透镜平行放置组成,每片复眼透镜包括多组阵列式的矩形玻璃透镜;所述平面光镜安装在移动装置上,通过该移动装置调整平面光镜的位置,改变紫外光束的方向;所述两组曲面反光镜对称设置于玻璃载物台上下两侧,分别对平面光镜的反射紫外光束及穿透紫外光束进行角度调整,将扇形分布的光束转变为平行光束,反射到玻璃载物台上。
[0018] 进一步,其还包括光源固定架,所述UVLED光源发射装置固定在光源固定架上,所述光源固定架安装在曝光机机架上;或,所述光源固定架安装在微调装置上,调节UVLED光源发射装置相对于复眼透镜组的空间位置,确保投射到玻璃载物台上的紫外光束的光强均匀度达到设定的范围。
[0019] 进一步,所述UVLED光源发射装置包括冷却系统、散热基座、UVLED阵列式发光单元、光源控制电路、聚光透镜组、透镜固定座,所述UVLED阵列式发光单元安装在散热基座上,所述聚光透镜组由两片以上的光学玻璃透镜组合而成;所述光源控制电路对每颗UVLED的电流进行控制;所述聚光透镜组安装在透镜固定座上;所述冷却装置对UVLED进行冷却散热。
[0020] 进一步,所述冷却系统、散热基座组成散热装置,其中,所述冷却系统为液态冷却系统或气态冷却系统;所述冷却系统包括制冷机、冷却介质及管道,所述散热基座内部有封闭式冷却槽,通过冷却介质对UVLED进行冷却散热;其中,所述制冷机为冰水机或空调机,所述冷却介质为液体或气体冷却介质。
[0021] 进一步,所述的UVLED阵列式发光单元为矩形或者菱形排列,所发射的紫外光束,经过聚光透镜组聚光成为平行或趋近于平行的光束,然后垂直或趋近于垂直地照射在正前方的复眼透镜组上。
[0022] 本发明的优点在于:本发明可以直接安装在传统的曝光机设备上替代高耗能的短弧汞灯,是一种低投入,高效节能的升级改造方法,同时沿用了传统曝光机的成熟光学方案,设备的稳定性和可靠性得到有效保障。
[0023] 上述是发明技术方案的概述,以下结合附图与具体实施方式,对本发明做进一步说明。

附图说明

[0024] 图1为本发明的整体构造示意图;
[0025] 图2为本发明的UVLED光源发射装置示意图;
[0026] 图3为传统的短弧汞灯曝光机的整体构造示意图;
[0027] 图中:1.机架; 2.光源固定架; 3.UVLED光源发射装置;
[0028] 4.复眼透镜组; 5.平面光镜; 6、7.曲面反光镜;
[0029] 8.玻璃载物台; 9.短弧汞灯; 10.椭圆聚光镜;
[0030] 11.平面反光镜; 12.冰水机; 13.水管; 14.散热基座;
[0031] 15.UVLED阵列式发光单元; 16.光源控制电路;
[0032] 17.聚光透镜组; 18.透镜固定座。

具体实施方式

[0033] 实施例1
[0034] 参见图1至2,本实施例提供的曝光机光源改造方法,其包括如下步骤:
[0035] 1)设置UVLED光源发射装置3,该UVLED光源发射装置3包括UVLED阵列式发光单元15、聚光透镜组17,其中,UVLED阵列式发光单元15包括多颗阵列式排列的UVLED,每颗UVLED均在其正前方安装一组聚光透镜组17,使其发射出的紫外光束经过聚光透镜组17后,发射角度减小;
[0036] 2)设置复眼透镜组4,该复眼透镜组4由两片形状相似的复眼透镜平行放置组成,每片复眼透镜包括多组阵列式的矩形玻璃透镜;
[0037] 3)设置平面光镜5,该平面光镜5安装在移动装置上,通过该移动装置调整平面光镜5的位置,改变紫外光束的方向;
[0038] 4)设置两组曲面反光镜6、7,该两组曲面反光镜6、7对称设置于玻璃载物台8上下两侧,分别对步骤3)中平面光镜5的反射紫外光束及穿透紫外光束进行角度调整,将扇形分布的光束转变为平行光束,反射到玻璃载物台8上;
[0039] 5)打开电源,UVLED光源发射装置3开始工作,发射出小角度的紫外光束,照射到正前方的复眼透镜组4上,紫外光束经过复眼透镜组4光学整形,提高均匀度,进而发射出均匀的扇形状紫外光束,通过移动装置调整平面光镜5的位置,使紫外光束照射到玻璃载物台8上下两侧的曲面反光镜6、7上,对紫外光束进行角度调整,将扇形分布的光束转变为平行光束,反射到玻璃载物台8上,实现对玻璃载物台8上的安装有菲林片的PCB板正反面曝光,实现影像转移,完成PCB线路板固化。
[0040] 一种所述方法形成的曝光机UVLED光源机构,包括UVLED光源发射装置3、复眼透镜组4、平面光镜5、两组曲面反光镜6、7;所述UVLED光源发射装置3包括UVLED阵列式发光单元15、聚光透镜组17,其中,UVLED阵列式发光单元15包括多颗阵列式排列的UVLED,每颗UVLED均在其正前方安装一组聚光透镜组17,使其发射出的紫外光束经过聚光透镜组17后,发射角度减小;所述复眼透镜组4由两片形状相似的复眼透镜平行放置组成,每片复眼透镜包括多组阵列式的矩形玻璃透镜;所述平面光镜5安装在移动装置上,通过该移动装置调整平面光镜5的位置,改变紫外光束的方向;所述两组曲面反光镜6、7对称设置于玻璃载物台8上下两侧,分别对平面光镜5的反射紫外光束及穿透紫外光束进行角度调整,将扇形分布的光束转变为平行光束,反射到玻璃载物台8上。其还包括光源固定架2,所述UVLED光源发射装置3固定在光源固定架2上,所述光源固定架2安装在曝光机机架1上;
或,所述光源固定架2安装在微调装置上,调节UVLED光源发射装置3相对于复眼透镜组4的空间位置,确保投射到玻璃载物台8上的紫外光束的光强均匀度达到设定的范围。
[0041] 具体地,所述UVLED光源发射装置3包括冷却系统、散热基座14、UVLED阵列式发光单元15、光源控制电路16、聚光透镜组17、透镜固定座18,所述UVLED阵列式发光单元15安装在散热基座14上,所述聚光透镜组17由两片以上的光学玻璃透镜组合而成;所述光源控制电路16对每颗UVLED的电流进行控制;所述聚光透镜组17安装在透镜固定座18上;所述冷却装置对UVLED进行冷却散热。更具体地,所述冷却系统、散热基座14组成散热装置,其中,所述冷却系统为液态冷却系统或气态冷却系统;所述冷却系统包括制冷机、冷却介质及管道,所述散热基座14内部有封闭式冷却槽,通过冷却介质对UVLED进行冷却散热;其中,所述制冷机为冰水机或空调机,所述冷却介质为液体或气体冷却介质,如水,空气,等。
[0042] 具体地,所述的UVLED阵列式发光单元15为矩形或者菱形排列,所发射的紫外光束,经过聚光透镜组17聚光成为平行或趋近于平行的光束(如:0-10°),然后垂直或趋近于垂直(如:80-100°)地照射在正前方的复眼透镜组4上。
[0043] 实施例2
[0044] 参见图1至2,本实施例提供的传统半自动曝光机进行节能UVLED光源升级改造的方法,其包括如下步骤:
[0045] 1)设置一组UVLED光源发射装置3,该装置由冰水机12、水管13、散热基14、UVLED阵列式发光单元15、光源控制电路16、聚光透镜组17、透镜固定座18组成,UVLED阵列式发光单元15安装在散热基座14上,UVLED阵列式发光单元15由多颗大功率的UVLED阵列式排列,每颗大功率UVLED均在其正前方安装一组聚光透镜组17,聚光透镜组17由两片以上的光学玻璃透镜组合而成,使每颗大功率UVLED发射出的紫外光束经过聚光透镜组17后,光束的发射角度减小,近似于平行光束;每颗大功率UVLED均通过光源控制电路16对其电流进行精确控制;聚光透镜组17安装在透镜固定座18上;散热基座14内部有封闭式冷却槽,通过冰水机和水管对大功率UVLED散热;
[0046] 设置一个光源固定架2,UVLED光源发射装置3固定在光源固定架2上,光源固定架2安装在机架1上;
[0047] 2)设置一组复眼透镜组4,复眼透镜组4由两片形状相似的复眼透镜平行放置组成,每片复眼透镜有多组阵列式的矩形玻璃透镜组成,常用的排列包括但不局限于5行5列或6行5列;
[0048] 3)设置一平面光镜5,平面光镜5安装移动装置上,通过移动平面光镜的位置,可以改变紫外光束的方向;
[0049] 4)设置两组对称的大型曲面反光镜6、7,对紫外光束进行角度调整,将扇形分布的光束转变为平行光束,反射到玻璃载物台上8;
[0050] 5)打开电源,UVLED光源发射装置3开始工作,发射出小角度的紫外光束,照射到正前方的复眼透镜组4上,紫外光束经过敷衍透镜组光学整形,光束的均匀度得到有效提高,发射出扇形状均匀的紫外光束,通过切换平面光镜5的位置,可以使紫外光速分别照射到两组对称的大型曲面反光镜6、7上,对紫外光束进行角度调整,将扇形分布的光束转变为平行光束,反射到玻璃载物台8上,实现对玻璃载物台8上的安装有菲林片的PCB板正反面曝光,实现精确的影像转移,特别适用于高精度的PCB线路板固化。
[0051] 其中,所述的UVLED阵列式发光单元,通常为矩形或者菱形排列,所发射的紫外光束,经过聚光透镜组聚光成为小角度光束近似平行,垂直或者近似垂直照射在正前方的复眼透镜上。
[0052] 其中,所述的冰水机12、水管13、散热基座14等组成的散热装置,也可以是其他的液态冷却系统或者冷空气冷却,达到同样的散热功能。
[0053] 其中,所述的光源固定架2,除具有对UVLED光源发射装置3进行固定的功能以外,在一部分高精密的设备上,可增加微调功能,精密调节UVLED光源发射装置3相对于复眼透镜组4的空间位置,确保投射到玻璃载物台8上的紫外光束的光强均匀度达到规定的范围。
[0054] 上述改造方法形成的曝光机UVLED光源机构。
[0055] 参见图3,是传统曝光机的原理图(需要说明的是,图3只是为说明传统做法而绘制的示意图,并不代表具体的现有技术),其发射装置包括短弧汞灯9、椭圆反光镜10、平面反光镜11组成,在本发明采用UVLED光源发射装置可直接将传统的反射装置替换掉,降低能耗80%有效降低了使用成本。
[0056] 本发明并不限于上述实施方式,采用与本发明上述实施例相同或近似的技术特征,而得到的其他曝光机光源改造方法及UVLED光源机构,均在本发明的保护范围之内。
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