CN106997156B - 在高弧度三维立体上制备高精度线路图形的曝光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在高弧度三维立体上制备高精度线路图形的新型曝光工艺，可实现在高弧度三维立体上制作高精度的线路图形，该系统所生产的3D盖板图形边缘锯齿≤1um，尺寸为5吋的单片生产效率达10秒/片，生产成本低，良率高，产品品质稳定，是一种高精度、高良率、可量产化的新型曝光系统，该系统可扩展应用到3D车载液晶变色玻璃、柔性弯曲显示屏幕、柔性电容式触摸屏的线路制作、半导体高端三维立体封装等高弧面三维立体图形制作领域，该发明的曝光系统还可以根据客户产品的需求，适当修改曝光系统设计，可实现边缘锯齿1um甚至更高精度的高弧度三维立体图形的制作。
Description
技术领域
本发明涉及一种光刻设备，特别是一种在高弧度三维立体上制备高精度线路图形的智能化数字曝光系统。
背景技术
下一代手机将使用3D盖板玻璃，而3D盖板玻璃的技术难点则是如何在高弧度三维立体玻璃盖板上制备高精度线路图形。
传统的三维图形制作主要存在以下问题：
1、丝印印刷工艺：
靠丝网刮胶漏墨印刷图形，只能印刷平面图形，且丝网网纱线径≥20um，印刷后图形的锯齿≥15um
2、移印印刷工艺：
靠硅胶上附着油墨转移、压印到3D曲面上，硅胶上附着的油墨的量和转印的压力来控制图形的边缘位置，油墨附着量不可靠，多次移印后硅胶存在变形，印刷后图形边缘公差≥30um，锯齿不可控
3、激光蚀刻工艺：
3D盖板整面或部分区域喷油墨后，用激光烧蚀图形，单束或≤8束的激光点烧蚀油墨，生产效率低下，5吋单片耗时≥1分钟
4、贴膜工艺：
先将油墨图形做在一张膜上，然后压贴到3D盖板上，经真空脱泡、高温固化后形成图形，制作工艺流程长，操作复杂，压贴容易产生异物、气泡，对位偏差容易产生边缘多胶或边缘残缺，只能制作整块图形，无法制作复杂的图形，且生产成本高，产品良率低
5、OGS曝光油墨工艺
3D盖板上喷油墨，采用掩模版，平行光曝光模式，曝光显影后成型，3D盖板图形在不同的曝光焦点，掩模曝光后曲面上图形存在严重的锯齿，图形焦面每相差1mm，锯齿增加约7um，如图形焦面相差3mm，则锯齿可达21um，严重影响产品品质。
针对上述不足，有必要设计一种新的曝光系统来满足生产的更高要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种在高弧度三维立体上制备高精度线路图形的新型曝光工艺，旨在解决以上背景中存在的关键性技术难题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
在高弧度三维立体上制备高精度线路图形的曝光方法，其特征在于：其具体步骤在于：
a、承载板定位，
b、排板，将多个3D曲面玻璃盖板以整列方式排列在承载板上，
c、读取定位数据，通过视觉识别系统获取3D曲面玻璃盖板在承载板上的定位信息，
d、存储定位信息，将上步中获取的3D曲面玻璃盖板在承载板上的定位信息信息储存到系统数据库中，
e、读取定位信息，从系统数据库中读取该承载板上3D曲面玻璃盖板的定位信息，
f、读取曝光图形中的图形填充位置、曝光位置、曝光焦点信息，
g、生成动态电子掩模，根据需要曝光的产品的立体图形弧面曲率、弧面高度参数，和需要曝光的图形分辨率的要求，结合曝光机设备引擎的分辨率、景深的曝光解析能力参数指标和曝光光斑的大小尺寸指标，将图形做区域分割，以确保每个曝光区域的图形均在对应的单次曝光光斑焦点的有效景深范围内，然后将此分割后的需要曝光的图形，根据定位信息对图形的填充位置及倾斜角度并进行修正，生成动态电子掩模，
h、光刻图形，利用无掩模光刻系统按动态电子掩模进行光刻，根据曝光图形信息，曝光不同焦面上不同的曝光图形，形成光刻图形，
i、重复以上e到h步骤，重复制作后续的多层图形，完成多层图形的叠加制作，
上述步骤包括以下部分：
承载板：用于承载若干已喷曝光油墨或感光胶的3D曲面玻璃盖板；
视觉识别系统：用于摄取3D曲面玻璃盖板边缘位置图像，进行图像识别，并获取3D曲面玻璃盖板在承载板上的定位信息；
系统数据库：用于存储视觉识别系统获取的定位信息；
曝光图形分割和曝光焦点仿真系统：该系统能够根据每块3D曲面玻璃盖板的曝光尺寸大小自动生成电子图形，并通过计算将每块3D曲面玻璃盖板表面分割成若干分割区域并确定每个分割区域的曝光焦点，并根据每个分割区域的大小及位置将电子图形进行分割形成新的区域电子图形；
曝光电子图形生成系统：将区域电子图形填充至相应的3D曲面玻璃盖板上的对应的分割区域，并形成曝光图形；
动态电子掩模生成系统：根据定位信息对3D曲面玻璃盖板上的曝光图形的填充位置及倾斜角度进行修正，使各曝光图形的位置与对应的3D曲面玻璃盖板上的实际位置一致，生成动态电子掩模；
无掩模光刻系统：利用激光技术按动态电子掩模进行光刻。
所述所述承载板上设有定位基准，视觉识别系统通过定位基准自动识别3D曲面玻璃盖板的边框。
所述定位基准为圆孔或方孔。
所述视觉识别系统为CCD摄像系统及图像处理软件系统。
将3D曲面玻璃盖板表面需要曝光的图形分割成Map1、Map2至Mapn连续的图形，将每个单独曝光区域Map1、Map2至Mapn均置于其分别对应的曝光焦点f1、f2至fn及有效景深△1、△2至△N内，在该有效景深内曝光的图形可保证其图形变形量≤1um，从而达到3D弧面分割图形，分区域不同焦点曝光。
本发明的有益效果是：可实现在高弧度三维立体上制作高精度的线路图形，该系统所生产的3D盖板图形边缘锯齿≤1um，尺寸为5吋的单片生产效率达10秒/片，生产成本低，良率高，产品品质稳定，是一种高精度、高良率、可量产化的新型曝光系统，该系统可扩展应用到3D车载液晶变色玻璃、柔性弯曲显示屏幕、柔性电容式触摸屏的线路制作、半导体高端三维立体封装等高弧面三维立体图形制作领域，该发明的曝光系统还可以根据客户产品的需求，适当修改曝光系统设计，可实现边缘锯齿1um甚至更高精度的高弧度三维立体图形的制作。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的分割示意图。
Map1与Map2代表单次曝光的面积，f1和f2为不同的曝光焦点，Map1与Map2实现图形无缝对接；△1为f1焦点所对应的曝光景深，△11和△12为△1的上下有效景深高度；△2为f2焦点所对应的曝光景深，△21和△22为△2的上下有效景深高度，
3D立体图形曝光需要在不同的焦面上曝光精细图形，本发明将需要曝光的3D立体图形分割成Map1、Map2至Mapn连续的图形，将每个单独曝光区域Map1、Map2至Mapn均置于其分别对应的曝光焦点f1、f2至fn及有效景深△1、△2至△N内，在该有效景深内曝光的图形可保证其图形变形量≤1um，从而达到3D弧面分割图形，分区域不同焦点曝光。
在软件计算曝光图形形成数字化掩模板的过程中，其各项参数的相关性如下：
根据产品图形的立体弧度情况和产品所需要曝光的图形的分辨率和最小线宽线缝的要求，设计光学引擎的曝光光点的分辨率尺寸和该分辨率下的光学引擎的有效焦深f；
根据产品线路曝光所采用的感光材料的特性(感光度、曝光能量、分辨率等参数)，设计光学引擎的光学系统，以上感光材料和光学引擎匹配焦深f参数后，决定了单次光斑曝光的景深△和单次曝光光斑的Map尺寸
根据产品图形的立体弧度情况和形貌情况，结合景深△和单次曝光光斑的Map尺寸，将图像做分割，决定每次曝光光斑的f1、f2至fn、景深△1、△2至△N、Map1、Map2至Mapn，其中：
f1、f2至fn每个值均不相同，且每相邻的数值f的差值f1-f2、f2–f3……可设置为相等或不相等，视立体图形是否为连线的规格曲面所决定；
△1、△2至△N每个值均不相同，但每相邻的数值△的差值△1-△2、△2–△3……均为零，由光学设计所决定；
Map1、Map2至Mapn每个Map的长、宽值可设置为相同或不相同，由立体产品的图形形貌、软件的参数是否开放为可设值所决定。
具体实施方式
参照图1，本发明公开了一种在高弧度三维立体上制备高精度线路图形的曝光方法，包括,
承载板：用于承载若干已喷曝光油墨或感光胶的3D曲面玻璃盖板；
视觉识别系统：用于摄取3D曲面玻璃盖板边缘位置图像，进行图像识别，并获取3D曲面玻璃盖板在承载板上的定位信息；定位信息是承载板上的定位基准坐标数据，视觉识别系统通过定位基准自动识别3D曲面玻璃盖板的边框；所述定位基准为圆孔或方孔；所述视觉识别系统主要为CCD摄像系统及图像处理软件系统。
系统数据库：用于存储视觉识别系统获取的定位信息；
曝光图形分割和曝光焦点仿真系统：该系统能够根据每块3D曲面玻璃盖板的曝光尺寸大小自动生成电子图形，并通过计算将每块3D曲面玻璃盖板表面分割成若干分割区域并确定每个分割区域的曝光焦点，并根据每个分割区域的大小及位置将电子图形进行分割形成新的区域电子图形；
曝光电子图形生成系统：将区域电子图形填充至相应的3D曲面玻璃盖板上的对应的分割区域，并形成曝光图形；
动态电子掩模生成系统：根据定位信息对3D曲面玻璃盖板上的曝光图形的填充位置及倾斜角度进行修正，使各曝光图形的位置与对应的3D曲面玻璃盖板上的实际位置一致，生成动态电子掩模；
无掩模光刻系统：利用激光技术按动态电子掩模进行光刻；
其具体步骤在于：
a、承载板定位，
b、排板，将多个3D曲面玻璃盖板以整列方式排列在承载板上，
c、读取定位数据，通过视觉识别系统获取3D曲面玻璃盖板在承载板上的定位信息，
d、存储定位信息，将上步中获取的3D曲面玻璃盖板在承载板上的定位信息信息储存到系统数据库中，
e、读取定位信息，从系统数据库中读取该承载板上3D曲面玻璃盖板的定位信息，
f、读取曝光图形中的图形填充位置、曝光位置、曝光焦点信息，
g、生成动态电子掩模，动态电子掩模生成系统对曝光图形的填充位置及倾斜角度进行修正，生成动态电子掩模，
h、光刻图形，利用无掩模光刻系统按动态电子掩模进行光刻，根据曝光图形信息，曝光不同焦面上不同的曝光图形，形成光刻图形，
i、重复以上e到h步骤，重复制作后续的多层图形，完成多层图形的叠加制作。
本发明的系统可广泛应用于触摸屏、电子产品、光伏产品、PCB线路板、半导体封装中高弧面3D多层复合图层制作或图层间定位套合制作，可有效解决高弧面3D图形曝光精度难题同时提高生产效率，其优点如下：
1、对高弧面3D图形做智能化、数字化区域分割，不同的弧面高度的图形采用不同的曝光焦点，使每个区域的图形在曝光中都处于最佳焦点的焦深范围以内，确保3D弧面所有图形都有最佳的分辨率，图形最佳分辨率可达0.5um。
2、系统采用承载板多片小片拼版曝光功能，只要读取承载板的小片3D玻璃位置信息，做到数据共享、统一管理，可有效提高了曝光生产效率。
3、由于玻璃之间的物理间距可能存在差异，不可避免会出现部分线路不在最佳焦深以内，本发明的软件仿真系统在曝光刻写前对各个玻璃的实际图形数据进行添加dummy块修正，动态电子掩模生成系统生成动态电子掩模，采用无掩模曝光技术光刻，以保证所有图形均在最佳曝光焦点的有效焦深以内。
4、由于小块玻璃与承载板在物理上是分离的，小块玻璃在承载板上的位置不可避免会出现轻微的误差(偏差)，本发明的系统在曝光刻写前对各个小片玻璃的实际位置数据进行修正，动态电子掩模生成系统生成动态电子掩模，采用无掩模曝光技术光刻，以保证光刻位置的准确性。
以上对本发明实施例所提供的一种在高弧度三维立体上制备高精度线路图形的曝光方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (5)
1.在高弧度三维立体上制备高精度线路图形的曝光方法，其特征在于：其具体步骤在于：
a、承载板定位，
b、排板，将多个3D曲面玻璃盖板以整列方式排列在承载板上，
c、读取定位数据，通过视觉识别系统获取3D曲面玻璃盖板在承载板上的定位信息，
d、存储定位信息，将上步中获取的3D曲面玻璃盖板在承载板上的定位信息信息储存到系统数据库中，
e、读取定位信息，从系统数据库中读取该承载板上3D曲面玻璃盖板的定位信息，
f、读取曝光电子图形中的图形填充位置、曝光位置、曝光焦点信息，
g、生成动态电子掩模，根据需要曝光的产品的立体图形弧面曲率、弧面高度参数，和需要曝光的图形分辨率的要求，结合曝光机设备引擎的分辨率、景深的曝光解析能力参数指标和曝光光斑的大小尺寸指标，将图形做区域分割，以确保每个曝光区域的图形均在对应的单次曝光光斑焦点的有效景深范围内，然后将此分割后的需要曝光的图形，根据定位信息对图形的填充位置及倾斜角度进行修正，生成动态电子掩模，
h、光刻图形，利用无掩模光刻系统按动态电子掩模进行光刻，根据曝光图形信息，曝光g项中不同焦面上不同的曝光图形，实现3D立体图形无缝拼接曝光
i、重复以上e到h步骤，重复制作后续的多层图形，完成多层图形的叠加制作，
上述步骤包括以下部分：
承载板：用于承载若干已喷曝光油墨或感光胶的3D曲面玻璃盖板；
视觉识别系统：用于摄取3D曲面玻璃盖板边缘位置图像，进行图像识别，并获取3D曲面玻璃盖板在承载板上的定位信息；
系统数据库：用于存储视觉识别系统获取的定位信息；
曝光图形分割和曝光焦点仿真系统：该系统能够根据每块3D曲面玻璃盖板的曝光尺寸大小自动生成电子图形，并通过计算将每块3D曲面玻璃盖板表面分割成若干分割区域并确定每个分割区域的曝光焦点，并根据每个分割区域的大小及位置将电子图形进行分割形成新的区域电子图形；
曝光电子图形生成系统：将区域电子图形填充至相应的3D曲面玻璃盖板上的对应的分割区域，并形成曝光图形；
动态电子掩模生成系统：根据定位信息对3D曲面玻璃盖板上的曝光图形的填充位置及倾斜角度进行修正，使各曝光图形的位置与对应的3D曲面玻璃盖板上的实际位置一致，生成动态电子掩模；
无掩模光刻系统：利用激光技术按动态电子掩模进行光刻。
2.根据权利要求1所述的在高弧度三维立体上制备高精度线路图形的曝光方法，其特征在于：所述所述承载板上设有定位基准，视觉识别系统通过定位基准自动识别3D曲面玻璃盖板的边框。
3.根据权利要求2所述的在高弧度三维立体上制备高精度线路图形的曝光方法，其特征在于：所述定位基准为圆孔或方孔。
4.根据权利要求1所述的在高弧度三维立体上制备高精度线路图形的曝光方法，其特征在于：所述视觉识别系统为CCD摄像系统及图像处理软件系统。
5.根据权利要求1所述的在高弧度三维立体上制备高精度线路图形的曝光方法，其特征在于：所述曝光图形分割和曝光焦点仿真系统具体工作原理在于：将3D曲面玻璃盖板表面需要曝光的图形分割成Map1、Map2至Mapn连续的图形，将每个单独曝光区域Map1、Map2至Mapn均置于其分别对应的曝光焦点f1、f2至fn及有效景深△1、△2至△N内，在该有效景深内曝光的图形可保证其图形变形量≤1um，从而达到3D弧面分割图形，分区域不同焦点曝光。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20201030 Address after: Room 4606, block B, China Resources Building, 1366 Qianjiang Road, Jianggan District, Hangzhou City, Zhejiang Province Patentee after: Hangzhou Xinnuo Microelectronics Co.,Ltd. Address before: 518000 Incubator No. 8, Huajing Park, Tongji Group, 28 Langshan Road, Xili Street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province (1-A) Patentee before: SHENZHEN YOUSHENG TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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Denomination of invention: Exposure method for preparing high-precision circuit graphics on high radian three-dimensional stereo Effective date of registration: 20210901 Granted publication date: 20181106 Pledgee: Bank of Jiangsu Limited by Share Ltd. Hangzhou branch Pledgor: Hangzhou Xinnuo Microelectronics Co.,Ltd. Registration number: Y2021330001333 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Date of cancellation: 20220914 Granted publication date: 20181106 Pledgee: Bank of Jiangsu Limited by Share Ltd. Hangzhou branch Pledgor: Hangzhou Xinnuo Microelectronics Co.,Ltd. Registration number: Y2021330001333 |