CN109725503B

CN109725503B - 一种多波段分时段光学曝光装置及方法

Info

Publication number: CN109725503B
Application number: CN201811579232.1A
Authority: CN
Inventors: 陈海巍; 宋志尚; 李显杰; 钱聪; 程珂; 徐敏; 王伟; 王军华; 茆晓华; 吴长江; 刘世林; 袁征; 蒯多杰
Original assignee: Wuxi Ysphotech Semiconductor Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Yingsu integrated circuit equipment Co.,Ltd.
Priority date: 2018-12-24
Filing date: 2018-12-24
Publication date: 2021-03-02
Anticipated expiration: 2038-12-24
Also published as: CN109725503A

Abstract

本发明公开了一种多波段分时段光学曝光装置及方法，属于印刷线路板技术领域。所述方法把不同波长光源分离，在一套光电曝光设备上，适配多个曝光子系统，每个曝光子系统匹配不同波长的光源和对应不同波长范围的空间光调制器，对待曝光基板进行多次分序曝光，将每组曝光子系统根据各自所匹配的波长的光源对待曝光基板进行曝光时所需要的时间间隔设置在多波段光学曝光装置扫描方向上不同的位置处，使得不同的曝光子系统实现在材料的不同深度处、或与不同的光引发剂发生光化学反应有一定时间间隔，使光化学反应更为充分，使得曝光出的图形光泽度更好、清晰。

Description

一种多波段分时段光学曝光装置及方法

技术领域

本发明涉及一种多波段分时段光学曝光装置及方法，属于印刷线路板技术领域。

背景技术

复合光敏材料是一种能够对多种波长的光源产生光化学反应的光敏材料，在集成电路领域的印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)产业中，阻焊工艺中所采用的光固化阻焊油墨，由于掺杂了多种波长的光引发剂，因而是一种典型的复合光敏材料。PCB阻焊油墨的基本组成是：预聚物、活性稀释剂、光引发剂、颜料、助剂等。阻焊过程中，PCB阻焊油墨的紫外光(ultra-violet，UV)固化依靠光引发剂吸收紫外光源的辐射能后形成自由基，引发活性稀释剂和预聚物发生交联反应，形成网状结构的高分子聚合物，从而使液体迅速变成固体，形成阻焊层。

由于PCB阻焊油墨能够对多种波长的光源产生光化学反应，因此需要多种波长的光源进行曝光，为在阻焊油墨上实现预期的曝光效果，通常采用两种方式的光源进行曝光；一是传统光固化阻焊油墨的光源普遍采用高压汞灯，其最强的波长为365nm，这正是光引发剂吸收范围的中心波长。由于高压汞灯发出的光谱中紫外线区域广，油墨中可将吸收不同波长光能的光引发剂和增感剂组合使用，从而在油墨表面和内部均能获得硬化性。二是将不同波长的光源混合在一套光学系统中，得到类似汞灯的多种波长的混合光源，再通过该套光学系统进行曝光。

但是复合光敏材料对于不同波长的光源的反应时间不一样，不同波长光源在经过光学系统对阻焊油墨进行曝光时，相隔一定的时间，固化效果会更好。而上述两种方式中汞灯光源由于是混合波长的单一发光源，曝光时无法区分控制不同的波长，因此无法实现不同波长按一定时间次序进行曝光；混合光源按照需求可以实现控制不同波长的发光源按照一定时间次序进行点亮，但由于整体使用一套光学系统，需要反复曝光多次进行，产能会大打折扣，工作效率低。

发明内容

为了解决目前存在的上述问题，本发明提供了一种多波段分时段光学曝光装置及方法。

本发明的第一个目的在于提供一种多波段光学曝光装置，所述多波段光学曝光装置包括至少两组曝光子系统，每组曝光子系统匹配不同波长范围的光源和对应不同波长范围的空间光调制器，每组曝光子系统根据各自所匹配的波长的光源对待曝光基板进行曝光时所需要的时间间隔设置在多波段光学曝光装置扫描方向上不同的位置处。

可选的，所述每组曝光子系统匹配不同波长范围的光源包括：每组曝光子系统匹配不同波长的单波长光源和/或每组曝光子系统匹配不同波长范围内的集成光源。

可选的，所述每组曝光子系统的曝光输出能量可调。

可选的，所述每组曝光子系统至少包括两路光路。

可选的，所述多波段光学曝光装置还包括运动平台；所述运动平台用于实现待曝光基板在单方向上、平面上或者空间位置上的移动。

可选的，所述多波段光学曝光装置还包括标定结构，所述标定结构用于不同曝光子系统以及各曝光子系统中的各个光路进行单方向上、平面上或者空间位置上进行标定以实现不同的曝光子系统对待曝光基板曝光时形成的图形重叠在同一位置。

可选的，所述标定结构包括至少两个用来标定的相机，所述用来标定的相机的数目根据每组曝光子系统的光路的数量以及各光路间距确定。

可选的，所述每组曝光子系统还包括照明光路和成像光路，所述照明光路用于将不同波长范围的光源所发出的光进行均匀化整形，以满足所述空间光调制器的照明需求；所述成像光路用于将所述空间光调制器所显示的图形按照预定比例投放至待曝光基板上。

本发明的第二个目的在于一种多波段光学曝光方法，所述方法应用于上述多波段光学曝光装置，所述方法包括：

根据待曝光基板曝光时所需波长范围选择曝光过程中所需的曝光子系统；

将待曝光基板送至位于多波段光学曝光装置扫描方向上不同的位置处的不同的曝光子系统进行曝光；

每组曝光子系统匹配不同波长范围的光源和对应不同波长范围的空间光调制器，每组曝光子系统根据各自所匹配的波长的光源对待曝光基板进行曝光时所需要的时间间隔设置在多波段光学曝光装置扫描方向上不同的位置处。

可选的，所述将待曝光基板送至位于多波段光学曝光装置扫描方向上不同的位置处的不同的曝光子系统进行曝光之前，还包括：

确定每组曝光子系统曝光时的曝光输出能量和采用标定结构对不同曝光子系统以及各曝光子系统中的各个光路进行单方向上、平面上或者空间位置上的标定以实现不同的曝光子系统对待曝光基板曝光时形成的图形重叠在同一位置。

可选的，所述方法还包括：根据每组曝光子系统的光路的数量以及各光路间距确定标定结构所包括的用来标定的相机的数目。

本发明有益效果是：

本发明采用把不同波长光源分离的思路，在一套光电曝光设备上，适配多个曝光子系统，每个曝光子系统匹配不同波长的光源和对应不同波长范围的空间光调制器，对待曝光基板进行多次分序曝光，并经过精确的光学系统标定方法，使不同光学系统间所曝光的图形能够重合，同时将每组曝光子系统根据各自所匹配的波长的光源对待曝光基板进行曝光时所需要的时间间隔设置在多波段光学曝光装置扫描方向上不同的位置处，通过控制运动平台的速度实现每组曝光子系统曝光之间的时间差，使得不同的曝光子系统实现在材料的不同深度处、或与不同的光引发剂发生光化学反应有一定时间间隔，使光化学反应更为充分，同时控制各波段光源的曝光时间、速度、能量，进一步让复合光敏材料的图形光泽度好、清晰度高，且可加快曝光速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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是本发明实施例一提供的多波段分时段曝光装置结构示意图。

图2是本发明实施例二提供的多波段分时段曝光装置结构示意图。

图3是本发明实施例三提供的多波段分时段曝光装置结构示意图。

图4是本发明实施例提供的多波段分时段曝光装置结构侧视图。

图5是标定方法示意图一。

图6是标定方法示意图二。

图7是标定方法示意图三。

图8是本发明实施例二提供的多波段分时段曝光装置曝光过程中各光路曝光示意图。

图9是本发明实施例四提供的多波段分时段曝光装置曝光过程中各光路曝光示意图一。

图10是本发明实施例四提供的多波段分时段曝光装置曝光过程中各光路曝光示意图二。

图11是本发明实施例五提供的多波段分时段曝光装置曝光过程中各光路曝光示意图一。

图12是本发明实施例五提供的多波段分时段曝光装置曝光过程中各光路曝光示意图二。

图13是本发明实施例六提供的多波段分时段曝光装置曝光过程中各光路曝光示意图一。

图14是本发明实施例六提供的多波段分时段曝光装置曝光过程中各光路曝光示意图二。

图15是本发明实施例六提供的多波段分时段曝光装置曝光过程中各光路曝光示意图三。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一：

本实施例提供一种多波段分时段曝光装置，所述多波段光学曝光装置包括至少两组曝光子系统，每组曝光子系统匹配不同波长范围的光源和对应不同波长范围的空间光调制器，每组曝光子系统根据各自所匹配的波长的光源对待曝光基板进行曝光时所需要的时间间隔设置在多波段光学曝光装置扫描方向上不同的位置处。

参考图1，本实施例以多波段分时段曝光装置包括两组曝光子系统、每组曝光子系统匹配不同波长的单波长光源为例进行说明，为描述方便，将两组曝光子系统分别记作曝光子系统1和曝光子系统2；其中，曝光子系统1中设置12个呈双排布置的曝光光路，曝光子系统2中设置6个呈单排布置的曝光光路。

如图1所示，曝光子系统1的每个曝光光路的扫描成像宽度与曝光子系统2的每个曝光光路的扫描成像宽度相同。

因为波长不同，所以对待曝光基板进行曝光时所需时间间隔也不一样，为使得匹配不同波长的单波长光源的曝光子系统对阻焊油墨进行曝光时存在时间差，使得光化学反应更为充分，在复合光敏材料上曝光出的图形光泽度更好、清晰度更高，所以将两组曝光子系统设置在多波段光学曝光装置扫描方向上不同的位置处，二者之间的距离使得曝光子系统对待曝光基板上的复合光敏材料能够充分进行光化学反应。在曝光过程，可通过设置运动平台在扫描方向上的运动速度使得待曝光基板的复合光敏材料在接收每个曝光子系统的扫描曝光后充分进行光化学反应。

本实施例中多波段光学曝光装置包括两组曝光子系统，其中，曝光子系统1包括波长405nm的光源，405nm波长的配套DMD、照明光路及成像光路；曝光子系统2包括波长为385nm的光源、385nm波长的配套DMD、照明光路以及成像光路。

在多波段光学曝光装置扫描方向上的不同位置处设置曝光子系统1和曝光子系统2；曝光子系统1中设置12个呈双排布置的曝光光路，每个曝光光路包括波长为405nm的光源、405nm波长的配套DMD、照明光路及成像光路。曝光子系统2中设置6个呈单排布置的曝光光路，每个曝光光路包括波长为385nm的光源、385nm波长的配套DMD、照明光路以及成像光路。

曝光子系统1中12个呈双排布置的曝光光路构成的405nm光源曝光子系统可实现整板一次曝光扫描，曝光子系统2中6个呈单排布置的曝光光路构成的385nm光源曝光子系统需要至少一次步进扫描曝光。

曝光过程中，光源通过照明光路将发出的光束照射在DMD上，经过成像光路的作用，将DMD上的图案按照一定比例，转移至PCB上，PCB上的复合光敏材料经过光化学反应，从而在PCB上曝光出设计的图案。

实施例二

所述每组曝光子系统匹配不同波长范围的光源包括：每组曝光子系统匹配不同波长的单波长光源和/或每组曝光子系统匹配不同波长范围内的集成光源。

参考图2，本实施例以多波段分时段曝光装置包括两组曝光子系统、每组曝光子系统匹配不同波长的单波长光源为例进行说明，为描述方便，将两组曝光子系统分别记作曝光子系统1和曝光子系统2；其中，曝光子系统1中设置12个呈双排布置的曝光光路，曝光子系统2中设置6个呈双排布置的曝光光路。

如图2可知，曝光子系统2的每个曝光光路的扫描成像宽度为曝光子系统1的每个曝光光路的扫描成像宽度的两倍。

曝光子系统1包括12个呈双排布置的曝光光路，每个曝光光路包括波长为405nm的光源、405nm波长的配套DMD、照明光路及成像光路。曝光子系统2包括6个呈双排布置的曝光光路，每个曝光光路包括波长为385nm的光源、385nm波长的配套DMD、照明光路以及成像光路。

12个呈双排布置的曝光光路构成的405nm光源曝光子系统可实现整板一次曝光扫描，6呈个双排布置的曝光光路构成的385nm光源曝光子系统也可实现整板一次曝光扫描。

应用于图2所示的多波段分时段曝光装置的曝光方法陈述如下，如图8所示，曝光子系统1包含有12个呈双排布置的曝光光路，曝光光路的成像倍率较小，所曝光的图形分辨率较高，主要用于图形的精细化曝光，同时初步对阻焊油墨进行固化。

曝光子系统2包含有6个呈双排布置的曝光光路，曝光光路的成像倍率相比曝光子系统1的曝光光路较大，所曝光的图形分辨率较低，主要用于使阻焊油墨呈现更加好的表面亮度及进一步固化，且两个曝光子系统均可完成一次整板扫描曝光。

当承载有已经涂布好阻焊油墨材料PCB板的运动平台沿扫描运动方向进行扫描运动时，曝光子系统1首先对PCB板进行图形曝光，曝光子系统2在间隔一定时间后对PCB板进行第二次图形曝光。两个曝光子系统在设备结构的扫描运动方向上合理地安排有一定的空间距离，在载有PCB板的平台系统进行扫描运动过程中，此距离差可实现大部分阻焊油墨成像所需要的不同光源分序曝光的时间差；

如图8所示，同一块PCB板可只进行一次扫描曝光，即可完成两个不同光源曝光子系统的整板一次曝光，此时不但能够实现阻焊油墨最佳的成像效果，还能达到设备最佳的产能。

当对待一些特殊的阻焊油墨材料，两个曝光子系统在设备结构扫描运动方向上的空间距离不能满足分序曝光时间差时，则可以分别控制两个曝光子系统分别对PCB板进行单独曝光，以达到阻焊油墨对分序曝光的时间要求，达到阻焊油墨最佳的成像效果。

需要进行说明的是，每组曝光子系统所包含的光路数量需要设备曝光精度要求、空间光调制器的分辨率大小、设备所需求的产能、以及待曝光基板的最大尺寸和光敏材料所需要的能量来综合确定。

例如，待曝光基板的尺寸为610mm宽度，需要控制精度的曝光子系统达到最小3.5μm的精度要求，而使用的空间光调制器分辨率大小为1920*1080像素点，每像素点大小为10.8μm，采用数据倾斜的扫描技术，选择合适的数据倾斜参数(参数越小，精度达不到要求，参数越大，数据量越大，会增加硬件投入成本和开发难度)，例如数据参数N＝8，基本可以达到1.34μm的数据分辨率，那么，根据曝光精度3.5μm可得出光路倍率理论为M＝3.5/1.34＝2.61，一般取M＝2.5，则每个光路的最大可成像宽度(每个光路一次可扫描的宽度)为W＝2.5*1920*10.8＝51.84mm，如果要求一次整板扫描完成610mm宽度的基板曝光，则需要的光路数量为Q＝610/51.84＝11.77，一般取整数Q＝12，则需要12个光路才能完成要求。

另外还需要考虑产能和能量要求，例如根据上述计算过程，实际空间光调制器通过成像光路在成像焦面处的面积大小为(假如此处使用空间光调制器的全部行数1080行进行曝光，实际根据情况可选用空间光调制器不同行数进行曝光，例如512行，使用的行数越少，空间光调制器的翻转频率会越快，相对扫描速度就会越快，对产能有利，但使用面积就会变小，同等光源能量下，其承受的能量密度就会越高，会有损空间光调制器的使用寿命)，S＝(1920*10.8*M)*(1080*10.8*M)＝15.12cm²。假设光源能量经过照明光路、空间光调制器、成像光路后到达焦面处的总功率为3W，则光功率密度为I＝3/15.12＝0.2W/cm²，此时根据所要被曝光的光敏材料所需要的此曝光子系统相对应波长的光源能量，就可确定出运动平台的运动速度也即扫描速度V，而扫描速度V则直接相关设备产能。

如果以上计算结果不符合设备的指标需求，则需要相应改变各项参数，综合计算出相符合的各项参数，用以确定最后的光路数量。

在确定了运动平台的运动速度后，可根据各个曝光子系设置在多波段分时段曝光装置扫描方向上的位置以及待曝光基板所需的曝光能量调节每个曝光子系统的曝光输出能量，使得在每个曝光子系统对待曝光基板曝光后有充分的反应时间，使得光化学反应更为充分，在复合光敏材料上曝光出光泽度更好、清晰度更高的图形，且最大程度的提高曝光装置的产能。

实施例三

参考图3，本实施例以多波段分时段曝光装置包括三组曝光子系统、每组曝光子系统匹配不同波长的单波长光源为例进行说明，为描述方便，将三组曝光子系统分别记作曝光子系统1、曝光子系统2和曝光子系统3；其中，曝光子系统1中设置12个呈双排布置的曝光光路，曝光子系统2和曝光子系统3中分别设置6个呈单排布置的曝光光路。

曝光子系统1包括12个呈双排布置的曝光光路，每个曝光光路包括波长为405nm的光源、405nm波长的配套DMD、照明光路及成像光路。曝光子系统2包括6个呈单排布置的曝光光路，每个曝光光路包括波长为395nm的光源、395nm波长的配套DMD、照明光路以及成像光路。曝光子系统3包括6个呈单排布置的曝光光路，每个曝光光路包括波长为385nm的光源、385nm波长的配套DMD、照明光路以及成像光路。由于曝光子系统2和曝光子系统3波长相近，所以在图3中匹配同一组DMD。

曝光子系统1中12个呈双排布置的曝光光路构成的405nm光源曝光子系统可实现整板一次曝光扫描，曝光子系统2中6个呈单排布置的曝光光路构成的395nm光源曝光子系统需要至少一次步进扫描曝光，曝光子系统3中6个呈单排布置的曝光光路构成的385nm光源曝光子系统需要至少一次步进扫描曝光。

如图4所示，光学系统和运动平台系统之间有标定结构。所述标定结构用于对不同曝光子系统以及各曝光子系统中的各个光路进行单方向上、平面上或者空间位置上进行标定以实现不同的曝光子系统对待曝光基板曝光时形成的图形重叠在同一位置，同时保证各个曝光子系统将图形正确的曝光在PCB上相对应的位置。

运动平台可以在水平面的两个方向(XY方向)大范围运动，移动需要曝光的PCB，在上下方向(Z方向)可以小幅运动，调节材料至适当的焦平面上。

所述标定结构包括至少两个用来标定的相机，所述用来标定的相机的数目根据每组曝光子系统所安装的实际曝光光路的数量以及各光路间距确定。保证相机能够测量到所有的曝光光路位置并建立起光路之间的位置关系。

如图4所示，标定结构中的用于标定的相机安装在运动平台的一侧，并处于各曝光子系统的焦平面范围内。如图5所示，在实际的标定过程中，使每个曝光子系统中各个曝光光路中显示出带有Mark标记的静态图形，例如在曝光光路中心位置显示一个大小合适的圆，并使光源投射出一定强度的光，这样当一个标定相机处于一个曝光光路下方时，即可捕捉到该Mark圆，并通过运动平台的移动，使Mark圆位于标定相机视场的中心位置，记录此时运动平台的坐标。

如图6、图7所示，以三个曝光光路和两个标定相机为例进行说明如何实现通过两个标定相机来确定三个曝光光路之间的位置关系：

两个标定相机在运动平台上的安装位置，满足在运动平台X、Y方向上的运动范围内，能够使标定相机1捕捉到曝光光路1和曝光光路2的静态图形Mark圆，能够使标定相机2捕捉到曝光光路2和曝光光路3的静态图形Mark圆。如图6、图7所示，在标定相机1通过运动平台运动捕捉到曝光光路1的Mark圆，并使Mark圆处于标定相机1视场中心时，记录此时的平台坐标(X11，Y11)。在标定相机1通过运动平台运动捕捉到曝光光路2的Mark圆，并使Mark圆处于标定相机1视场中心时，记录此时的平台坐标(X12，Y12)。此时可知，曝光光路2相对于曝光光路1的位置坐标为(X12-X11，Y12-Y11)。

同理，在标定相机2通过运动平台运动捕捉到曝光光路2的Mark圆，并使Mark圆处于标定相机2视场中心时，记录此时的平台坐标(X22，Y22)。在标定相机2通过运动平台运动捕捉到曝光光路3的Mark圆，并使Mark圆处于标定相机2视场中心时，记录此时的平台坐标(X23，Y23)。此时可知，曝光光路3相对于曝光光路2的位置坐标为(X23-X22，Y23-Y22)。通过以上，三个曝光光路则可以建立一一对应的位置关系。

根据此例，在确定一个曝光子系统内的各个曝光光路之间的位置关系后，也可扩展至不同的曝光子系统间，用以确认不同曝光子系统之间的曝光光路位置关系。

根据不同曝光子系统组合的设备结构及不同阻焊油墨材料的需求，PCB板的曝光顺序及方法可以在不同曝光子系统组合的设备结构中进行合理安排，以提升对不同阻焊油墨材料的曝光成像质量，以及有效提升不同波段光源的使用能量，实现设备产能最大化。

实施例四

参考图9，本实施例以多波段分时段曝光装置包括两组曝光子系统、每组曝光子系统匹配不同波长范围的集成光源为例进行说明，为描述方便，将两组曝光子系统分别记作曝光子系统1和曝光子系统2；其中，曝光子系统1中设置12个呈双排布置的曝光光路，曝光子系统2中设置4个呈单排布置的曝光光路。

曝光子系统1包括12个呈双排布置的曝光光路，每个曝光光路包括波长为400～420nm的集成光源、400～420nm波长的配套DMD、照明光路及成像光路。曝光子系统2包括4个呈单排布置的曝光光路，每个曝光光路包括波长为365～395nm的集成光源、365～395nm波长的配套DMD、照明光路以及成像光路。

曝光子系统1包含有12个呈双排布置的曝光光路，曝光光路的成像倍率较小，所曝光的图形分辨率较高，主要用于图形的精细化曝光，同时初步对阻焊油墨进行固化。曝光子系统2包含有4个呈单排布置的曝光光路，曝光光路的成像倍率相比曝光子系统1的曝光光路较大，所曝光的图形分辨率较低，主要负责使阻焊油墨呈现更加好的表面亮度及进一步固化。曝光子系统1可完成一次整板扫描曝光，曝光子系统2需要两次或以上扫描可完成整板扫描曝光。

当承载有已经涂布好阻焊油墨材料PCB板的运动平台沿扫描运动方向进行扫描运动时，曝光子系统1首先对PCB板进行图形曝光，曝光子系统2在间隔一定时间后对PCB板进行第二次图形曝光。两个曝光子系统在设备结构的扫描运动方向上合理地安排有一定的空间距离，在载有PCB板的平台系统进行扫描运动过程中，此距离差可实现大部分阻焊油墨成像所需要的不同光源分序曝光的时间差。

如图9所示，在曝光子系统1开始对PCB板进行第一次整板图形曝光过程中，当曝光图形起始点到达曝光子系统2时，曝光子系统2开始对PCB板进行第二次图形曝光的第一次扫描。如图10所示，在曝光子系统1完成第一次整板图形曝光和曝光子系统2完成第二次图形曝光的第一次扫描后，运动平台沿步进运动方向进行一次曝光子系统2中一个曝光光路所能曝光图形宽度(一个条带宽度)的步进，然后运动平台沿着反方向进行平台扫描运动，曝光子系统2开始对PCB板进行第二次图形曝光的第二次扫描，直至完成第二次图形整板曝光。

当对待一些特殊的阻焊油墨材料，两个曝光子系统在设备结构扫描运动方向上的空间距离不能满足分序曝光时间差时，则可以分别控制两个曝光子系统分别对PCB板进行单独曝光，以达到阻焊油墨对分序曝光的时间要求，达到阻焊油墨最佳的成像效果。在此示例中，曝光子系统2需要两次或以上扫描可完成整板扫描曝光，此设计可适当减少曝光子系统2中的光路数量，及相对应波长的DMD(一般为400nm以下波段的DMD)使用数量，可以有效控制设备成本，以及400nm以下波段的DMD使用过程中的高损耗带来的设备维护费用。同时可根据使用不同的扫描次数完成整板曝光来调整曝光子系统2的曝光光路倍率，来得到不同的曝光分辨率，进一步提高阻焊油墨的固化质量。

实施例五

参考图11，本实施例以多波段分时段曝光装置包括三组曝光子系统、其中一组曝光子系统匹配波长范围内的集成光源、另外两组曝光子系统匹配不同波长的单波长光源为例进行说明，为描述方便，将两组曝光子系统分别记作曝光子系统1、曝光子系统2和曝光子系统3；其中，曝光子系统1中设置12个呈双排布置的曝光光路，曝光子系统2和曝光子系统3中分别设置4个呈单排布置的曝光光路。

曝光子系统1包括12个呈双排布置的曝光光路，每个曝光光路包括波长为385～420nm的集成光源、385～420nm波长的配套DMD、照明光路及成像光路。曝光子系统2包括4个呈单排布置的曝光光路，每个曝光光路包括波长为375nm的光源、375nm波长的配套DMD、照明光路以及成像光路。曝光子系统3包括4个呈单排布置的曝光光路，每个曝光光路包括波长为365nm的光源、365nm波长的配套DMD、照明光路以及成像光路。

如图11、图12所示，其中曝光子系统1包含有12个呈双排布置的曝光光路，曝光光路的成像倍率较小，所曝光的图形分辨率较高，主要负责图形的精细化曝光，同时初步对阻焊油墨进行固化。曝光子系统2包含有4个呈单排布置的曝光光路，曝光光路的成像倍率相比曝光子系统1的曝光光路较大，所曝光的图形分辨率较低，主要负责使阻焊油墨呈现更加好的表面亮度及进一步固化。曝光子系统3包含有4个呈单排布置的曝光光路，曝光光路的成像倍率相比曝光子系统1的曝光光路较大，所曝光的图形分辨率较低，主要负责使阻焊油墨呈现更加好的表面亮度及更进一步固化。

曝光子系统3中的曝光光路的成像倍率可与曝光子系统2的曝光光路成像倍率相同，或不同，即曝光子系统3中的一个曝光光路所能曝光的条带宽度可与曝光子系统2中的一个曝光光路所能曝光的条带宽度相同，或不同。曝光子系统1可完成一次整板扫描曝光，曝光子系统2需要两次或以上扫描可完成整板扫描曝光，曝光子系统3需要两次或以上扫描可完成整板扫描曝光。

当承载有已经涂布好阻焊油墨材料PCB板的运动平台沿扫描运动方向进行扫描运动时，曝光子系统1首先对PCB板进行图形曝光，曝光子系统2在间隔一定时间后对PCB板进行第二次图形曝光，曝光子系统3在间隔一定时间后对PCB板进行第三次图形曝光。三个曝光子系统在设备结构的扫描运动方向上合理地安排有一定的空间距离，在载有PCB板的平台系统进行扫描运动过程中，此距离差可实现大部分阻焊油墨成像所需要的不同光源分序曝光的时间差。

如图11所示，在曝光子系统1开始对PCB板进行第一次整板图形曝光过程中，当曝光图形起始点到达曝光子系统2时，曝光子系统2开始对PCB板进行第二次图形曝光的第一次扫描，当曝光图形起始点到达曝光子系统3时，曝光子系统3开始对PCB板进行第三次图形曝光的第一次扫描。如图12所示，在曝光子系统1完成第一次整板图形曝光，曝光子系统2完成第二次图形曝光的第一次扫描和曝光子系统3完成第三次图形曝光的第一次扫描后，若曝光子系统3中的一个曝光光路所能曝光的条带宽度与曝光子系统2中的一个曝光光路所能曝光的条带宽度相同，则运动平台沿步进运动方向进行一次曝光子系统2中一个曝光光路所能曝光条带宽度的步进，然后运动平台沿着反方向进行平台扫描运动，曝光子系统3开始对PCB板进行第三次图形曝光的第二次扫描。当曝光图形起始点到达曝光子系统2时，曝光子系统2开始对PCB板进行第二次图形曝光的第二次扫描，直至曝光子系统3完成第三次图形整板曝光，曝光子系统2完成第二次图形整板曝光。

在曝光子系统1完成第一次整板图形曝光，曝光子系统2完成第二次图形曝光的第一次扫描和曝光子系统3完成第三次图形曝光的第一次扫描后，若曝光子系统3中的一个曝光光路所能曝光的条带宽度与曝光子系统2中的一个曝光光路所能曝光的条带宽度不相同，则运动平台沿步进运动方向先进行一次曝光子系统2中一个曝光光路所能曝光条带宽度的步进，然后运动平台沿着反方向进行平台扫描运动，曝光子系统2开始对PCB板进行第二次图形曝光的第二次扫描，直至曝光子系统2完成第二次图形整板曝光。然后运动平台返回曝光子系统3的第三次图形曝光的第二次扫描起始位置，曝光子系统3开始对PCB板进行第三次图形曝光的第二次扫描，直至曝光子系统3完成第三次图形整板曝光。

当对待一些特殊的阻焊油墨材料，三个曝光子系统在设备结构扫描运动方向上的空间距离不能满足分序曝光时间差时，则可以分别控制三个曝光子系统分别对PCB板进行单独曝光。或者其中任意两个曝光子系统在设备结构扫描运动方向上的空间距离能够满足分序曝光时间差时，可进行一次连续的分序曝光，以达到阻焊油墨对分序曝光的时间要求，达到阻焊油墨最佳的成像效果。

实施例六

参考图13、图14、图15，本实施例以多波段分时段曝光装置包括两组曝光子系统、每组曝光子系统匹配不同波长的单波长光源为例进行说明，为描述方便，将两组曝光子系统分别记作曝光子系统1和曝光子系统2；其中，曝光子系统1中设置4个呈单排布置的曝光光路，曝光子系统2中分别设置6个呈单排布置的曝光光路。

如图13、图14、图15所示，曝光子系统1包含有4个呈单排布置的曝光光路，曝光光路的成像倍率较大，所曝光的图形分辨率较低，主要负责使阻焊油墨呈现更加好的表面亮度及进一步固化。曝光子系统2包含有6个呈单排布置的曝光光路，曝光光路的成像倍率相比曝光子系统1的曝光光路较小，所曝光的图形分辨率较高，主要负责图形的精细化曝光，同时初步对阻焊油墨进行固化。曝光子系统1需要两次或以上扫描可完成整板扫描曝光，曝光子系统2需要两次或以上扫描可完成整板扫描曝光。

当承载有已经涂布好阻焊油墨材料PCB板的运动平台沿扫描运动方向进行扫描运动时，曝光子系统2首先对PCB板进行图形曝光，曝光子系统1在间隔一定时间后对PCB板进行第二次图形曝光。两个曝光子系统在设备结构的扫描运动方向上合理地安排有一定的空间距离，在载有PCB板的平台系统进行扫描运动过程中，此距离差可实现大部分阻焊油墨成像所需要的不同光源分序曝光的时间差。

如图13所示，曝光子系统2首先对PCB板进行第一次图形曝光的第一次扫描。如图14所示，在曝光子系统2对PCB板进行第一次图形曝光的第一次扫描后，运动平台沿步进运动方向进行一次曝光子系统2中一个曝光光路所能曝光条带宽度的步进，然后运动平台沿着反方向进行平台扫描运动，曝光子系统2开始对PCB板进行第一次图形曝光的第二次扫描。此时当曝光图形起始点到达曝光子系统1时，曝光子系统1开始对PCB板进行第二次图形曝光的第一次扫描。如图15所示，在曝光子系统2完成对PCB板进行第一次图形曝光的第二次扫描，曝光子系统1完成对PCB板进行第二次图形曝光的第一次扫描后，运动平台沿步进运动方向进行一次曝光子系统1中一个曝光光路所能曝光条带宽度的步进，然后运动平台沿着反方向进行平台扫描运动，曝光子系统1开始对PCB板进行第二次图形曝光的第二次扫描，直至完成第二次图形整板曝光。

本发明实施例中的部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种多波段光学曝光装置，其特征在于，所述多波段光学曝光装置包括至少两组曝光子系统，每组曝光子系统匹配不同波长范围的光源和对应不同波长范围的空间光调制器，每组曝光子系统根据各自所匹配的波长的光源对待曝光基板进行曝光时所需要的时间间隔设置在多波段光学曝光装置扫描方向上不同的位置处。

2.根据权利要求1所述的多波段光学曝光装置，其特征在于，所述每组曝光子系统的曝光输出能量可调。

3.根据权利要求1或2所述的多波段光学曝光装置，其特征在于，所述每组曝光子系统至少包括两路光路。

4.根据权利要求3所述的多波段光学曝光装置，其特征在于，所述多波段光学曝光装置还包括运动平台；所述运动平台用于实现待曝光基板在单方向上、平面上或者空间位置上的移动。

5.根据权利要求3所述的多波段光学曝光装置，其特征在于，所述多波段光学曝光装置还包括标定结构，所述标定结构用于对不同曝光子系统以及各曝光子系统中的各个光路进行单方向上、平面上或者空间位置上进行标定以实现不同的曝光子系统对待曝光基板曝光时形成的图形重叠在同一位置。

6.根据权利要求5所述的多波段光学曝光装置，其特征在于，所述标定结构包括至少两个用来标定的相机，所述用来标定的相机的数目根据每组曝光子系统的光路的数量以及各光路间距确定。

7.根据权利要求6所述的多波段光学曝光装置，其特征在于，所述每组曝光子系统还包括照明光路和成像光路，所述照明光路用于将不同波长范围的光源所发出的光进行均匀化整形，以满足所述空间光调制器的照明需求；所述成像光路用于将所述空间光调制器所显示的图形按照预定比例投放至待曝光基板上。

8.一种多波段光学曝光方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-7任一所述的多波段光学曝光装置，所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述将待曝光基板送至位于多波段光学曝光装置扫描方向上不同的位置处的不同的曝光子系统进行曝光之前，还包括：

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据每组曝光子系统的光路的数量以及各光路间距确定标定结构所包括的用来标定的相机的数目。