紫外led曝光的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種紫外LED曝光機，其包括光源安裝臺面和曝光臺面，光源安裝臺面與曝光臺面構成平移配合，光源安裝臺面上設有紫外LED曝光機光學曝光照明系統，紫外LED曝光機光學曝光照明系統包括至少一個光源安裝板、準直透鏡以及曝光照明矩陣排布器，光源安裝板上依次排列多行等距排列的紫外LED光源，相鄰兩行同一列的紫外LED光源的中心距離為B等于每行相鄰兩顆紫外LED光源的中心之間的距離A/行數，相鄰兩顆紫外LED光源之間等距排列，本實用新型以提高曝光均勻度及降低光源發散角度為前提，避免由于光學曝光照明系統輻照度不均勻,導致線條粗細不均勻,整塊板上的分辨力不一致,或有斷線等現象的發生。
【專利說明】紫外LED曝光機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種PCB曝光機，具體涉及一種采用接近式大面積紫外均勻輻照曝光的方法設計的紫外LED曝光機。
【背景技術】
[0002]有效均勻輻照面積與曝光均勻度是紫外曝光機的兩個重要技術指標。已有的紫外曝光機因其用途不同，或者是曝光分辨率高而其結構復雜，光能效利用率低，能耗高及使用維護成本高使得其在倡導節能環保的今日，日益成為亟須替代或改良的設備。
[0003]由于光學曝光照明系統輻照度不均勻，導致線條粗細不均勻，整塊板上的分辨力不一致，或有斷線等現象的發生，這在PCB或液晶顯示器的生產過程中是不允許的。傳統的曝光機的光學曝光照明光源多采用金屬鹵化物(如溴化汞)作為受激電離發光材料，屬于高強度氣體放電燈，內部均含有高壓、高溫和有毒物質，高壓汞燈從長波紫外到可見光都有很強的輻射，但只有一部分UVA-UVB段的光譜是可作用于紫外曝光用途的，其他光譜波段的輻射均會以光能及輻射能的方式散發至空間其他物體上，造成環境溫度升高；高壓汞燈的發光角度為360度，需要相當大面積的反射罩及較遠的距離來進行光束整形以滿足應用需求，但會使得曝光系統的光強度損失50-70%。綜上所述，，傳統的曝光機的光學曝光照明系統存在光效能低下，且能耗高，所使用材料不利于環保等缺點。而本發明中的光學曝光照明系統所具備的特征是:使用LED作為發光體，輔以準直透鏡及矩陣排布器實現發光光譜單一，光能量利用率高，可達到85%以上，所組成的使用材料為玻璃，GaN類半導體，銅鋁合金等金屬；具有對環境友好，減少電力消耗，節約能源等優點。
[0004]采用LED進行曝光，由于LED存在發光強度隨發光角度變化而變化的方式，其排列方式造成了 LED在曝光上可能出現光源強度強的地方曝光過度，而光源強度低的地方曝光不足的問題，如何去設計LED排列方式，使曝光均勻化亟待解決。
實用新型內容
[0005]為了解決上述技術的不足，將有效輻照面積大與曝光均勻度高兩者統一于一體，尋找一種在增大有效輻照面積的同時，提高曝光均勻度的方法與途徑，本實用新型還提供了一種有效輻照面積大、曝光均勻度高、簡單實用的紫外LED曝光機。
[0006]一種紫外LED曝光機，其包括光源安裝臺面和曝光臺面，所述光源安裝臺面與曝光臺面構成平移配合，所述光源安裝臺面上設有紫外LED曝光機光學曝光照明系統，所述紫外LED曝光機光學曝光照明系統包括至少一個光源安裝板、準直透鏡以及用于固定準直透鏡與光源安裝板上光源距離的曝光照明矩陣排布器，所述光源安裝板上依次排列多行等距排列的紫外LED光源，所述相鄰兩行同一列的紫外LED光源的中心距離為B等于每行相鄰兩顆紫外LED光源的中心之間的距離A/行數，相鄰兩顆紫外LED光源之間等距排列。
[0007]所述紫外LED曝光機光學曝光照明系統包括多個依次縱向排列所述光源安裝板，相鄰兩個光源安裝板上首顆紫外LED光源的中心距離為C是第奇數個光源安裝板上前兩顆紫外LED光源的中心之間的距離A的中心。
[0008]所述準直透鏡采用高次非球面或復合高次非球面準直鏡。
[0009]所述紫外LED光源為余弦發光體。
[0010]所述紫外LED曝光機包括兩個分別位于曝光臺面上下位置的光源安裝臺面。
[0011]所述光源安裝臺面一側設有驅動光源安裝臺面相對與曝光臺面平移的皮帶輪傳動機構。
[0012]所述曝光臺面一側設有用于驅動曝光臺面相對于光源安裝臺面平移的驅動裝置。
[0013]本實用新型以提高曝光均勻度及降低光源發散角度為前提，避免由于光學照明系統輻照度不均勻，導致線條粗細不均勻，整塊板上的分辨力不一致，或有斷線等現象的發生。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的光源安裝臺面的結構示意圖。
[0015]圖2是本實用新型紫外LED光源排列分布圖。
[0016]圖3是紫外LED光源的輻射發散角分布圖。
[0017]圖4是紫外LED光源的光譜波長分布圖。
[0018]圖5是復合高次非球面準直鏡光路模擬圖。
[0019]圖6是紫外LED光源的光束經過透鏡準直后的平面強度分布圖。
[0020]圖7是單顆紫外LED光源經過準直后的光輻照強度分布圖。
[0021]圖8是曝光照明矩陣排布器上矩形通道排列圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型進一步說明:
[0023]參見圖1和圖2，一種紫外LED曝光機，其包括光源安裝臺面和曝光臺面，所述光源安裝臺面與曝光臺面構成平移配合，所述光源安裝臺面上設有紫外LED曝光機光學曝光照明系統，所述紫外LED曝光機光學曝光照明系統包括至少一個光源安裝板、準直透鏡2以及用于固定準直透鏡2與光源安裝板上光源距離的曝光照明矩陣排布器3，所述光源安裝板上依次排列多行等距排列的紫外LED光源1，所述相鄰兩行同一列的紫外LED光源I的中心距離為B等于每行相鄰兩顆紫外LED光源I的中心之間的距離A/行數，相鄰兩顆紫外LED光源I之間等距排列。
[0024]所述每行相鄰兩顆紫外LED光源I的中心之間的距離為A，相鄰兩行同一列的紫外LED光源I的中心距離為B，B=A/行數，相鄰兩顆紫外LED光源I之間等距排列。當設計成5行時，第一行第一顆紫外LED光源I的中心與第二行第一顆紫外LED光源I的中心距離為A/5，第三行第一顆紫外LED光源I的中心到第二行第一顆紫外LED光源I的中心距離為A/5，余下幾行依次排列，形成具有傾斜角度排列的平行四邊形，相鄰兩行每顆對應的紫外LED光源I相差A/5距離。
[0025]所述紫外LED曝光機光學曝光照明系統包括多個依次縱向排列所述光源安裝板，相鄰兩個光源安裝板上首顆紫外LED光源I的中心距離為C，C=A/2,第偶數個光源安裝板的首顆光源位于第奇數個光源安裝板的A/2處，即兩顆光源的中心線上，光源安裝架依次按照此規則排列。
[0026]所述準直透鏡2采用高次非球面或復合高次非球面準直鏡，所述紫外LED光源為余弦發光體。
[0027]紫外LED光源I發出的輻射通量，準直透鏡2會聚后，形成一個輻照分布。該輻照分布在曝光照明矩陣排布器3中經各并列光通道分割，疊加成像，形成一個輻照度均勻分布的有效輻照面。該有效輻照面經過菲林Film 4投影成像在曝光臺面的曝光基片上。準直透鏡2投影出具有特定準直角的準直光束。
[0028]如圖3和圖4所示，本實用新型采用的紫外LED光源I其光源強度隨著發散角的變化而變化；呈現中間強，兩端逐漸減弱，具有100度的發光半衰角的變化，因此采用此紫外LED光源1，其光源強度中間較四周要強的多，因此，在排列該光源時，要針對其光源強度的變化，針對性的排列，使其光源強度較低的位置重疊進行補償，提高該位置的光源強度，通過如圖2所示的排列方式，能極大的將每顆光源進行有效的補償，并且通過對紫外LED曝光機光學曝光照明系統的平移與擺動，達到更佳的光源分布排列，有效的提高了系統中的有效輻射通量和對輻射通量的利用率。且通過多組光源安裝板的排列方式，增大光源照射范圍，同時采用較大的準直透鏡的設計，增大紫外LED光源之間的排列距離，首先降低了光源的發熱程度，有利于散熱，其次，通過較大的準直透鏡的準直，使光源產生的光斑較大，降低了其光源強度，在結合大面積的光源照射范圍，實現對PCB板進行5秒長時間曝光，滿足PCB板的理論曝光時長，提高曝光質量。
[0029]其光源排列方式通過準直透鏡2的曲率得出其發散的角度，并且根據光源本身輻射發散角分布圖和光譜波長分布圖，通過計算得出光源之間的排列距離，并根據其本神輻射發散角分布圖的衰減角度，對衰減部位進行重疊，提高其衰減部分的光強，實現光源輻照強度均勻分布。
[0030]參考圖6、圖7和圖8，本實用新型采用曝光照明矩陣排布器3其排列規則與紫外LED光源I輻照強度分布相匹配，用以提高有效區域內的輻照均勻度補償。在光源為面光源的情況下，通光口徑采用正方形的形式，達到輻照度勻化的效果，排列規則與紫外LED光源I輻照強度分布相匹配，提高輻照均勻度補償，它們的組合排列方式，都與紫外LED光源輻照分布的形狀相同，以最大限度地勻化整個輻射面，具有很好的曝光照明均勻性。
[0031]所述準直透鏡2采用與余弦發光體相關的高次非球面或復合高次非球面準直鏡，充分會聚光源發出的輻射能量，使得出光發散角趨于垂直，且能量利用率高。如圖5所示，當紫外LED光源的光束經過準直透鏡2準直后，呈準平行光出射，發散角〈=3度(0.052rad)o且經過曝光照明矩陣排布器3和準直透鏡2的共同作用，能有效的對紫外LED光源I強度較低的位置進行補償，極大提高了其曝光的均勻度。
[0032]所述紫外LED曝光機包括兩個分別位于曝光臺面上下位置的光源安裝臺面，采用雙面曝光的方式，對PCB板進行雙面同時曝光，提高工作效率。
[0033]本實用新型光源安裝臺面與曝光臺面的平移配合可以采用光源安裝臺面平移的方式，所述光源安裝臺面一側設有驅動光源安裝臺面相對與曝光臺面平移的皮帶輪傳動機構，通過皮帶輪帶動光源安裝臺面沿曝光臺面方向平移，對曝光臺面進行曝光。
[0034]本實用新型光源安裝臺面與曝光臺面的平移配合可以采用曝光臺面平移的方式，所述曝光臺面一側設有用于驅動曝光臺面相對于光源安裝臺面平移的驅動裝置，所述驅動裝置可以采用皮帶輪傳動機構或電機傳動機構，通過帶動曝光臺面運動，實現均勻曝光。
[0035]實施例不應視為對本實用新型的限制，但任何基于本實用新型的精神所作的改進，都應在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種紫外LED曝光機，其包括光源安裝臺面和曝光臺面，其特征在于:所述光源安裝臺面與曝光臺面構成平移配合，所述光源安裝臺面上設有紫外LED曝光機光學照明系統，所述紫外LED曝光機光學照明系統包括至少一個光源安裝板、準直透鏡以及用于固定準直透鏡與光源安裝板上光源距離的照明矩陣排布器，所述光源安裝板上依次排列多行等距排列的紫外LED光源，所述相鄰兩行同一列的紫外LED光源的中心距離為B等于每行相鄰兩顆紫外LED光源的中心之間的距離A/行數，相鄰兩顆紫外LED光源之間等距排列。
2.根據權利要求1所述的紫外LED曝光機，其特征在于，所述紫外LED曝光機光學照明系統包括多個依次縱向排列所述光源安裝板，相鄰兩個光源安裝板上首顆紫外LED光源的中心距離為C是第奇數個光源安裝板上前兩顆紫外LED光源的中心之間的距離A的中心。
3.根據權利要求1所述的紫外LED曝光機，其特征在于，所述準直透鏡采用高次非球面或復合高次非球面準直鏡。
4.根據權利要求1或2所述的紫外LED曝光機，其特征在于，所述紫外LED光源為余弦發光體。
5.根據權利要求1所述的紫外LED曝光機，其特征在于，所述紫外LED曝光機包括兩個分別位于曝光臺面上下位置的光源安裝臺面。
6.根據權利要求1所述的紫外LED曝光機，其特征在于，所述光源安裝臺面一側設有驅動光源安裝臺面相對與曝光臺面平移的皮帶輪傳動機構。
7.根據權利要求1所述的紫外LED曝光機，其特征在于，所述曝光臺面一側設有用于驅動曝光臺面相對于光源安裝臺面平移的驅動裝置。
【文檔編號】G03F7/20GK203414733SQ201320560814
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月11日 優先權日:2013年9月11日
【發明者】張方德, 王玉璋, 賀興志, 李小明 申請人:浙江歐視達科技有限公司