CN112925175A - 一种曝光机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种曝光机，包括：光路系统，光路系统包括多个用于对待曝光基板进行曝光的曝光镜头；分隔腔，光路系统位于分隔腔中，分隔腔设置有进风口和出风口；空调机，与分隔腔的进风口通过通风管道连接，空调机中安装有温度闭环控制系统，温度闭环控制系统用于驱动所述空调机吹出换热气体以控制所述分隔腔内的温度。本发明提高了曝光机内部光路系统温度的稳定性，减少了图像拼接偏差，提升了图像曝光精度。

Description

一种曝光机

技术领域

本发明涉及曝光技术领域，尤其涉及一种曝光机。

背景技术

在PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)板材加工制造的流程中，对PCB板材进行电路图曝光是十分重要的一个环节。随着电子产品朝着小型化、多功能化的方向发展，对电路板的小型化也提出了越来越高的需求，提高电路板小型化水平的关键之一就是越来越窄的线宽和线距布局，而这就要求曝光出的图像拼接偏差的精度更小才行。

在影响图像拼接偏差的诸多因素中，光路系统随温度的变化所产生的热力学变形成为了影响图像曝光拼接偏差的主要因素。不同的温度工况条件下，固定在光路系统框架上的光源、DMD(Digital Micromirror Device，数字微反射镜)、镜筒的中心位置发生了相对变化，且这种变化越大，所产生的图像拼接偏差越大，图像曝光精度越差。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提出了一种曝光机。

一种曝光机，包括：光路系统，所述光路系统包括多个用于对待曝光基板进行曝光的曝光镜头；分隔腔，所述光路系统位于所述分隔腔中，所述分隔腔设置有进风口和出风口；空调机，与所述分隔腔的所述进风口通过通风管道连接，所述空调机中安装有温度闭环控制系统，所述温度闭环控制系统用于驱动所述空调机吹出换热气体以控制所述分隔腔内的温度。

其中，所述分隔腔的腔壁外围由保温隔热材料包裹。

其中，所述曝光机还包括：第一冷水机，与所述空调机连接，用于对所述空调机进行降温。

其中，所述曝光机还包括：变压器和水泵，所述水泵连接所述空调机，用于排出所述空调机产生的冷凝水，所述变压器连接所述空调机，用于给所述空调机提供工作电压。

其中，所述曝光机还包括：导流风网，设置于所述分隔腔的所述进风口和所述光路系统之间，用于使得所述空调机吹出的所述换热气体均匀吹向所述光路系统。

其中，所述导流风网的形状和结构与所述分隔腔的体积匹配，与所述分隔腔的结构匹配，与所述进风口的形状匹配。

其中，所述曝光机还包括：传感器，用于获取所述分隔腔内的温度测量点的实时温度，将所述实施温度反馈给所述空调机的所述温度闭环控制系统，以使得所述温度闭环控制系统驱动所述空调机实时调整所述分隔腔内的温度，从而使得所述分隔腔内的温度处于预设安全阈值范围内。

其中，所述空调机的工作参数与所述分隔腔的空间大小相匹配，与所述曝光机温控标准匹配，与所述曝光机预设每小时换气次数匹配。

其中，所述通风管道由柔性保温材料制成。

其中，所述曝光机还包括：第二水冷机，用于给所述曝光机中所述分隔腔之外的其他组件进行降温。

采用本发明实施例，具有如下有益效果：

通过将光路系统设置于分隔腔中，温度闭环控制系统驱动空调机通风管道对分隔腔中的光路系统输送换热气体以调节分隔腔中的光路系统的温度，由于分隔腔体积相较于曝光机更小，因此对空调机的要求较低，资源消耗较少，也能快速起到对光路系统控温的作用，从而使得光路系统在曝光过程中的热变形变小，稳定性更高，极大地减少了图像拼接偏差，提升了图像曝光精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。

其中：

图1是本发明提供的曝光机的第一实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的分隔腔的一实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的曝光机的第二实施例的结构示意图；

图4是本发明提供的导流风网的一实施例的结构示意图；

图5是本发明提供的曝光机的第三实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1是本发明提供的曝光机的第一实施例的结构示意图。曝光机10包括光路系统11、分隔腔12、空调机13、和通风管道14。光路系统11包括多个用于对待曝光基板进行曝光的曝光镜头。曝光机10的光路系统11固定在大理石基座上，此时曝光镜头的曝光区域固定，为了在待曝光基板上曝光出完整的电路图形，需要吸附待曝光基板的工作平台在水平方向上往复运动，通过对待曝光基板的不同区域进行曝光来完成曝光任务。而在曝光区域转换的过程中(即在前一次曝光已经完成，对待曝光基板的下一个区域进行曝光的过程)，前一次曝光出的图像和后一次曝光出的图像在边界上的结合就形成了图像的拼接现象，这种拼接往往以咬合、错位或粗细不均等方式造成精度偏差，在产品检测标准中为保证电路图形的连续可靠就要求这种精度偏差越小越好。

在本实施场景中，运动平台的重复定位精度一般较高，可以确保待曝光基板的移动距离的精确度。而光路系统11长时间工作后，产生的热量会使得曝光镜头包括的光源、DMD(Digital Micromirror Device，数字微反射镜)、镜筒等零件的中心位置发生相对变化，这种变化会导致图像拼接偏差变大，降低图像曝光精度，因此需要对光路系统11进行及时的降温从而降低工作时产生的热量对曝光精度的影响。由于曝光机内部空间较大，约为3立方米，若对整个曝光机内部进行散热，对空调机13的要求很高，且无法迅速降低温度，并不能有效改善曝光图像拼接偏差。在其他实施场景中，当环境温度较低时，由于光路系统11处于低温环境中，温度过低同样会影响曝光镜头的位置，因此需要对光路系统进行升温，从而在温度不断变化的情况下维持光路系统11的温度的稳定性，从而降低了温度变化对曝光精度的影响。

在本实施场景中，将光路系统11设置于分隔腔12中。请结合参阅图2，图2是本发明提供的分隔腔的一实施例的结构示意图。分隔腔12为一半封闭腔体，在光路系统11的出射方向设置有出风口122，在出风口122的对面设置有进风口121，由于出风口122位于出射方向，因此，出风口122的面积大于光路系统11出射光的横截面的面积，以使得光路系统11的出射光可以不被遮挡的出射至待曝光基板的表面，同时可以尽快将已经热交换后的气体排出分隔腔12，有效提升光路系统的稳定性。进风口121的面积小于出风口122的面积。

空调机13中安装有温度闭环控制系统，温度闭环控制系统用于驱动空调机13吹出换热气体以控制分隔腔12内的温度。空调机13通过通风管道14与分隔腔12的进风口121连接，通过通风管道14向分隔腔12提供换热气体，换热气体可以是冷气、热气或者是常温空气，从而实现对分隔腔12内的光路系统11的温度进行调控。具体地说，空调机13将换热气体通过通风管道14传输进入分隔腔12，与光路系统11进行热交换，热交换后的气体通过出风口122排出分隔腔12，从而实现对光路系统11的温度控制。由于分隔腔12的体积较小，因此对空调机13的要求较低，资源消耗较少，也能快速起到对光路系统11温度稳定的作用。

通过上述描述可知，在本实施例中，通过将光路系统设置于分隔腔中，温度闭环控制系统中的空调机通过通风管道对分隔腔中的光路系统输送换热气体以实现对光路系统的温度调节，由于分隔腔体积相较于曝光机更小，因此对空调机的要求较低，资源消耗较少，也能快速起到对光路系统温度的稳定作用，从而使得光路系统的热变形变小，稳定性更高，极大地减少了图像拼接偏差，提升了图像曝光精度。

请参阅图3，图3是本发明提供的曝光机的第二实施例的结构示意图。曝光机20包括光路系统21、分隔腔22、空调机23、通风管道24、导流风网25和传感器26,。光路系统21包括多个用于对待曝光基板进行曝光的曝光镜头。分隔腔22的结构如图2所示，光路系统21设置于分隔腔22中，分隔腔22采用铝制薄板件制成，为了避免曝光机20中其他热源对光路系统21的影响，采用保温隔热材料包裹分隔腔22的铝制外壁，隔绝分隔腔22内外的温度传递。空调机23的工作参数与光路系统21的空间大小匹配，光路系统21的空间越大，空调机23的换气量越大，空调机23的制冷参数与曝光机20的温控标准匹配，温控标准包括温度浮动阈值，例如±0.2℃，工作参数需要使得分隔腔22中的温度偏差在±0.2℃范围内，预设每小时换气次数为120次。通风管道24由柔性保温材料制成，可以有效的减少空调机23出风口的温度损失，避免资源浪费。

在本实施场景中，由于分隔腔22的进风口221的面积小于出风口222的面积，光路系统21的横截面积大于进风口221的面积，为了使得换热气体均匀作用到光路系统21中的各个零部件上，在进风口221和光路系统21之间设置导流风网25。导流风网25可以是任意形状，导流风网的网孔结构可以根据用户需求进行调节。请结合参阅图4，图4是本发明提供的导流风网的一实施例的结构示意图。导流风网25的形状和结合与分隔腔的体积、结构和进风口的形状匹配，具体地说，还可以将分隔腔的体积、结构和进风口的形状输入ANSYS/Fluent等流体仿真软件，对不同形状和结构导流风网的流体域分布情况进行仿真，获取换热效果最好或者可使流体分布最均匀的导流风网的形状和结构。

在分隔腔22的内部设置有传感器26，传感器26与空调机23连接，通常是有线连接，也可以是无线连接，例如蓝牙、wifi、红外等等。传感器26安装在分隔腔22中靠近光路系统21的位置。传感器26检测当前分隔腔22内部的温度，获取分隔腔22内的温度测量点的实时温度，将实时温度反馈给空调机23的温度闭环控制系统，以使得所述温度闭环控制系统可以驱动空调机23实时调整所述分隔腔22内的温度，以使得所述分隔腔22内的温度处于预设安全阈值范围内，从而使得光路系统21的温度稳定。

空调机23的温度闭环控制系统的精确控制可以让传感器26检测到的温度波动控制在一定幅度范围内(例如±0.1℃、±0.2℃)，此时光路系统21的温度波动可以控制在更小的范围内，以某型曝光机为例，该曝光机曝光出的图像拼接偏差值减小一半，曝光精度得到了极大的改善。

通过上述描述可知，在本实施例中，通过设置导流风网使得空调机吹出的换热气体可均匀的分布于分隔腔体内，从而实现对光路的系统的均匀控温，设置温度传感器可以精确控制分隔腔内的温度波动范围，有效降低了光路系统受热形变量，从而降低图像拼接偏差，提升曝光精度。

请参阅图5，图5是本发明提供的曝光机的第三实施例的结构示意图。曝光机30包括光路系统31、分隔腔32、空调机33、通风管道34、第一冷水机35、变压器36、水泵37和第二冷水机38。其中，光路系统31、分隔腔32、空调机33、通风管道34与本发明提供的曝光机的第一实施例中的光路系统11、分隔腔12、空调机13、通风管道14的结构和功能基本一致，此处不再进行赘述。

第一冷水机35连接空调机33，用于为空调机33降温，空调机33在向分隔腔32提供换热气体的同时，空调机33本身由于压缩机运转会产生热量，第一冷水机用于降温，以避免这些热量对曝光机30产生影响。第一冷水机35的工作参数与空调机33的工作参数匹配，以能及时对空调机33进行降温。变压器36用于给空调机33提供工作电压，对应的变压器36的工作参数与空调机33的工作参数匹配，以提供能够驱动空调机33的工作电压。水泵37连接所述空调机33，用于排出所述空调机33产生的冷凝水。

曝光机30中还包括了芯片、电路等其他会产生热量的零件，为了避免这些零件工作时产生的热量对曝光机30产生影响，设置第二冷水机38，对这些零件进行降温。

通过上述描述可知，在本实施例中通过设置第一冷水机对空调机进行降温，设置第二冷水机对曝光机中其他零件降温，可以有效控制曝光机的整体温度，避免曝光机的光路系统因为温度过高而产生形变，从而减小了图像拼接偏差，提升了图像曝光精度。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种曝光机，其特征在于，包括：

光路系统，所述光路系统包括多个用于对待曝光基板进行曝光的曝光镜头；

分隔腔，所述光路系统位于所述分隔腔中，所述分隔腔设置有进风口和出风口；

空调机，与所述分隔腔的所述进风口通过通风管道连接，所述空调机中安装有温度闭环控制系统，所述温度闭环控制系统用于驱动所述空调机吹出换热气体以控制所述分隔腔内的温度。

2.根据权利要求1所述的曝光机，其特征在于，所述分隔腔的腔壁外围由保温隔热材料包裹。

3.根据权利要求1所述的曝光机，其特征在于，所述曝光机还包括：

第一冷水机，与所述空调机连接，用于对所述空调机进行降温。

4.根据权利要求3所述的曝光机，其特征在于，所述曝光机还包括：

变压器和水泵，所述水泵连接所述空调机，用于排出所述空调机产生的冷凝水，所述变压器连接所述空调机，用于给所述空调机提供工作电压。

5.根据权利要求1所述的曝光机，其特征在于，所述曝光机还包括：

导流风网，设置于所述分隔腔的所述进风口和所述光路系统之间，用于使得所述空调机吹出的所述换热气体均匀吹向所述光路系统。

6.根据权利要求5所述的曝光机，其特征在于，所述导流风网的形状和结构与所述分隔腔的体积匹配，与所述分隔腔的结构匹配，与所述进风口的形状匹配。

7.根据权利要求1所述的曝光机，其特征在于，所述曝光机还包括：

传感器，设置于所述分隔腔内，与所述空调机连接，用于获取所述分隔腔内的温度测量点的实时温度，将所述实施温度反馈给所述空调机的所述温度闭环控制系统，以使得所述温度闭环控制系统驱动所述空调机实时调整所述分隔腔内的温度，从而使得所述分隔腔内的温度处于预设安全阈值范围内。

8.根据权利要求1所述的曝光机，其特征在于，所述空调机的工作参数与所述分隔腔的空间大小相匹配，与所述曝光机温控标准匹配，与所述曝光机预设每小时换气次数匹配。

9.根据权利要求1所述的曝光机，其特征在于，所述通风管道由柔性保温材料制成。

10.根据权利要求1所述的曝光机，其特征在于，所述曝光机还包括：

第二水冷机，用于给所述曝光机中所述分隔腔之外的其他零件进行降温。

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