CN114002921A - 一种激光成像设备以及激光成像方法 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种激光成像设备以及激光成像方法，用于提高激光成像设备的精度，提高生产效率。激光成像设备可包括：旋转平台、激光器位移平台、位移编码器以及控制器；其中，旋转平台可沿预设单方向旋转，其上设置有多个凹形孔，每个凹形孔中安装有平整度调节机构，平整度调节机构用于固定加工件并调整的加工件上曝光面的平整度；位移编码器可在旋转平台旋转过程中检测旋转平台上标定点的实时位置；激光器位移平台可沿旋转平台的径向直线方向移动，其上设置有呈直线分布的多个激光器；控制器基于旋转平台上标定点的实时位置确定与激光曝光区域重叠的曝光面，并控制激光器对重叠的曝光面进行曝光。

Description

一种激光成像设备以及激光成像方法
技术领域
本申请涉及激光成像技术领域，尤其涉及一种激光成像设备以及激光成像方法。
背景技术
激光成像技术可控制激光器组件扫描曝光面上的感光涂层进行曝光，对曝光之后的感光涂层进行显影，生成所需的显影图像。相对于现有的掩膜曝光成像技术，激光成像技术无需制作掩膜，大大节约了生产成本。
现有的激光成像设备往往控制激光器组件在预设水平方向来回往复扫描曝光面的方式对待加工面进行曝光，每一次来回往复扫描需要进行定位以确定每一次扫描的起点，一次生产过程中多次重复扫描，也就需要进行多次定位，若某一次定位不准就会影响曝光成像的精度。而且现有的激光成像设备的待加工件往往被固定在一个整体平面上，待加工件的平整度只能通过调节整体平面的倾斜度进行调节，不能独立调节每个待加工件的平整度，若单次平整度不符合要求，则该次生产的多个加工件均不符合精度要求，影响多个加工件的整体曝光成像的精度。为解决上述任一项或多项问题，有必要对激光成像设备进行改进。
发明内容
本申请实施例提供了一种激光成像设备以及激光成像方法，用于提高激光成像设备的精度，提高生产效率。
本申请实施例第一方面提供了一种激光成像设备，可包括：旋转平台、激光器位移平台、位移编码器以及控制器；其中，
所述旋转平台可沿预设单方向旋转，其上设置有多个凹形孔，每个凹形孔中安装有平整度调节机构，所述平整度调节机构用于固定加工件并调整的加工件上曝光面的平整度；
所述位移编码器用于在所述旋转平台旋转过程中检测所述旋转平台上标定点的实时位置；
所述激光器位移平台可沿所述旋转平台的径向直线方向移动，其上设置有呈直线分布的多个激光器；
所述多个激光器的出光面与所述加工件上曝光面相对设置，以使得所述多个激光器的焦点聚焦在所述加工件上曝光面上形成激光曝光区域；
所述控制器基于所述旋转平台上标定点的实时位置确定与激光曝光区域重叠的曝光面，并控制激光器对所述重叠的曝光面进行曝光。
可选的，作为一种可能的实施方式，本申请实施例中的激光成像设备中，所述多个激光器呈直线分布在所述旋转平台的径向直线的两端，以同时对两个加工件进行加工。
可选的，作为一种可能的实施方式，本申请实施例中的激光成像设备中，所述多个凹形孔以所述旋转平台的旋转轴为中心，呈中心对称分布。
可选的，作为一种可能的实施方式，本申请实施例中的激光成像设备中，所述平整度调节机构通过负压吸附的方式固定加工件。
可选的，作为一种可能的实施方式，本申请实施例中的激光成像设备中，所述位移编码器为光栅位移传感器或磁栅式传感器。
可选的，作为一种可能的实施方式，本申请实施例中的激光成像设备中，所述平整度调节机构上固定的加工件上曝光面的长和宽都不大于50cm。
本发明实施例第二方面提供了一种激光成像方法，应用于如第一方面以及第一方面任一种可能的实施方式中的激光成像设备，所述激光成像方法包括：
获取激光曝光点的位置信息以及旋转平台上标定点的实时位置；
基于所述旋转平台上标定点的实时位置确定与激光曝光区域重叠的曝光面，并控制激光器对所述重叠的曝光面进行曝光。
可选的，作为一种可能的实施方式，本申请实施例中的激光成像设备的旋转平台的旋转速度范围为100R/min至200R/min。
可选的，作为一种可能的实施方式，本申请实施例中的激光成像方法还包括：所述旋转平台旋转一周之后，将激光器沿所述旋转平台的径向直线方向移动。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本发明实施例中的激光成像设备采用单方向旋转的方式移动加工件上的曝光面，只需要在开机时进行一次定位，无需将激光器进行来回往复移动扫描，进而无需进行反复定位，避免了定位误差，提高了激光成像的精度。而且，本发明实施例中的激光成像设备可以同时采用多个激光器对多个加工件进行加工，每个加工件可以独立调节平整度，可以避免整体调节平整度导致多个加工件均受影响的情况，也提升了生产效率。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种激光成像设备的一个实施例示意图；
图2为本申请实施例提供的一种激光成像设备的另一个实施例示意图；
图3为本申请实施例提供的一种激光成像方法的一个实施例示意图；
图4为本申请实施例提供的一种激光成像设备的另一个实施例示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种激光成像设备以及激光成像方法，用于提高激光成像设备的精度，提高生产效率。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
为了便于理解，下面对本申请实施例中的具体流程进行描述，请参阅图1或图2，本申请实施例中一种激光成像设备的一个实施例可包括：旋转平台10、激光器位移平台20、位移编码器30以及控制器40；其中，
如图1或图2所示，可选的，旋转平台10是切面为中心对称图形(例如圆形、六边形)的柱体结构，图中仅以圆柱体为例进行说明。旋转平台10可将穿过圆柱体切面圆心的轴线作为旋转中心，穿过旋转中心的直线为径向直线，可沿预设单方向旋转，例如顺时针或逆时针旋转。
旋转平台10的切面上设置有多个凹形孔(可以是圆形、长方形、正多边形等)101，优选的，为了保障固定的稳定性，加工件的曝光面的面积不大于凹形孔的切面面积。每个凹形孔101中安装有平整度调节机构(图中未示出)，每个平整度调节机构可以单独固定加工件并调整的加工件上曝光面的平整度，实现了每个加工件平整度的独立调节。这样单次加工多个工件时，可以避免因平整度不符合要求而导致多个加工件均受影响的情况。
可选的，平整度调节机构可以通过调节真空吸盘的气压负压吸附的方式固定加工件，并通过倾角传感器检测加工件的平整度，若平整度不符合要求则进行机械调整直至符合要求为止。可以理解的是，上述固定加工件的方式仅仅是示例性的，还可以采用机械夹持的方式固定加工件，具体的固定加工件的实现方式此处不做限定。
激光器位移平台20可沿该旋转平台10的任意一条径向直线方向(如图1或2中圆形平面的任一条直径所在的X直线所示方向)移动，其上设置有沿该径向直线呈直线分布的多个激光器201，多个激光器201的出光面与加工件上曝光面相对设置，以使得多个激光器201的焦点聚焦在所述加工件上曝光面上形成激光曝光区域。激光器位移平台20移动的距离可以等于相邻两个激光器的距离，以便于移动激光器201扫描到相邻两个激光器201之间的区域。
本申请中的位移编码器30可以是光栅位移传感器(包含标尺光栅和光栅读数头)或磁栅式传感器(包含磁栅基尺和磁栅读数头)。具体的，如图1或图2所示，位移编码器30的标尺光栅(或磁栅基尺)可以固定设置于旋转平台10的侧边，随着旋转平台10旋转。激光器位移平台20上的激光器的可照射的激光曝光区域位于一条固定直线(与所选的旋转平台的径向直线重合)，加工件上曝光面只有旋转到与该固定直线区域重叠的位置时才可被选择性曝光。光栅读数头(或磁栅读数头)可以相对固定设置，可以在旋转平台10旋转过程中检测该旋转平台10上标定点的实时位置，以根据该标定点的实时位置确定与激光曝光区域重叠的曝光面。
控制器40基于旋转平台上标定点的实时位置确定与激光曝光区域重叠的曝光面，并控制激光器对重叠的曝光面进行曝光。本申请中的控制器在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微处理器或其他数据处理芯片(例如FPGA、PLC等)，可以运行存储器中存储的程序代码或处理数据，执行计算机程序等，以实现设置的功能，具体的实现方式本申请不做限定。
由以上实施例可知，本发明实施例中的激光成像设备采用单方向旋转的方式移动加工件上的曝光面，只需要在开机时进行一次定位，无需将激光器进行来回往复移动扫描，进而无需进行反复定位，避免了定位误差，提高了激光成像的精度。其次，本发明实施例中的激光成像设备可以同时采用多个激光器对多个加工件进行加工，每个加工件可以独立调节平整度，可以避免整体调节平整度导致多个加工件均受影响的情况，也提升了生产效率。
为了便于理解，下面将对本申请实施例中的激光成像设备的激光成像过程对应的激光成像方法进行说明。请参阅图3具体成像方法可包括：
S301：获取激光曝光点的位置信息以及旋转平台上标定点的实时位置；
实际生产过程中，激光成像设备可以基于预设算法或基于输入端获取加工件上的曝光面所需进行曝光的激光曝光点的位置信息。然后，激光成像设备可以基于位移编码器检测旋转平台上标定点的实时位置。
S302：基于旋转平台上标定点的实时位置确定与激光曝光区域重叠的曝光面，并控制激光器对重叠的曝光面进行曝光。
在获取到旋转平台上标定点的实时位置之后，可以基于标定点的实时位置以及预设的零位点(该零位点与激光曝光区域的相对位置已知且固定)的位置确定与激光曝光区域重叠的曝光面，然后即可基于先前获取的激光曝光点的位置信息进一步确定该重叠的曝光面上存在哪些激光曝光点，进而控制激光器对重叠的曝光面进行曝光。
示例性的，若激光器位移平台上包含10个激光器，相邻两个激光器之间的距离为10个单位距离，则激光器的激光点形成的激光曝光区域为具有一定宽度的直线L，该直线L上的点可以依次编号为0至99，相邻两点之间的距离为单位距离。当目标直线第一次与直线L重叠时，控制器可以控制激光器对目标直线上编号为0、10、20、30、40、50、60、70、80、90的点进行选择性曝光(即编号0、10、20、30、40、50、60、70、80、90的10个点中的激光曝光点进行曝光，而非曝光点则不进行曝光)；当目标直线第二次与直线L重叠时，控制器可以控制激光器位移平台移动激光器1个单位距离即可对目标直线上编号为1、11、21、31、41、51、61、71、81、91的点进行选择性曝光；当目标直线第三次与直线L重叠时，控制器可以控制激光器位移平台再次移动激光器1个单位距离即可对目标直线上编号为2、12、22、32、42、52、62、72、82、92的点进行选择性曝光，…以此类推，目标直线与激光曝光区域重叠10次，每次激光器位移平台移动激光器1个单位距离即可完成目标直线的曝光。
优选的，作为一种可能的实施方式，本申请实施例中的激光成像设备中，为了降低控制复杂度，旋转平台10上的多个凹形孔以旋转平台的旋转轴为中心，呈中心对称分布。可以理解的是，多个凹形孔呈不规则分布也可以实现上述实施例中的曝光效果，凹形孔具体的分布方式本申请不做限定。
可选的，作为一种可能的实施方式，为了提高生产效率，如图4所示，本申请实施例中的激光成像设备可以安装多个激光器，分为两组，两组激光器分别呈直线分布在所述旋转平台的径向直线的两端，以同时对两个工件进行加工。
申请人注意到，曝光面越大曝光扫描次数以及曝光时间越多，曝光精度误差越大，为保障精度要求较高的加工场景(例如IC载板、激光直写、液晶面板等)，本申请实施例中的激光成像设备可以选择小幅面的曝光面进行加工。优选的，作为一种可能的实施方式，平整度调节机构上固定的加工件上可固定的曝光面的长和宽都不大于50cm，具体的尺寸可以根据实际需求进行合理的设置，本申请实施例不做限定。
申请人注意到，旋转平台旋转速度太高，精度难以保障，旋转平台旋转速度越低，生产效率越低。优选的，作为一种可能的实施方式，旋转平台的旋转速度范围为100R/min(圈/分钟)至200R/min，既可以保障生产效率也可以保障精度在合理的范围。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，为了描述便于理解起见，可能没有示出或描述本文所述的实施方案的所有常规特征。本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种激光成像设备，其特征在于，包括：旋转平台、激光器位移平台、位移编码器以及控制器；其中，
所述旋转平台可沿预设单方向旋转，其上设置有多个凹形孔，每个凹形孔中安装有平整度调节机构，所述平整度调节机构用于固定加工件并调整的加工件上曝光面的平整度；
所述位移编码器用于在所述旋转平台旋转过程中检测所述旋转平台上标定点的实时位置；
所述激光器位移平台上设置有呈直线分布的多个激光器，并可沿所述旋转平台的径向直线方向移动激光器；
所述多个激光器的出光面与所述加工件上曝光面相对设置，以使得所述多个激光器的焦点聚焦在所述加工件上曝光面上形成激光曝光区域；
所述控制器基于所述旋转平台上标定点的实时位置确定与激光曝光区域重叠的曝光面，并控制激光器对所述重叠的曝光面进行曝光。
2.根据权利要求1所述的激光成像设备，其特征在于，所述多个激光器呈直线分布在所述旋转平台的径向直线的两端，以同时对两个加工件进行加工。
3.根据权利要求1所述的激光成像设备，其特征在于，所述多个凹形孔是以所述旋转平台的旋转轴为中心，呈中心对称分布。
4.根据权利要求3所述的激光成像设备，其特征在于，所述凹形孔的切面为圆形或正多边形。
5.根据权利要求4所述的激光成像设备，其特征在于，所述平整度调节机构通过负压吸附的方式固定加工件。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的激光成像设备，其特征在于，所述位移编码器为光栅位移传感器或磁栅式传感器。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的激光成像设备，其特征在于，所述平整度调节机构上固定的加工件上曝光面的长和宽都不大于50cm。
8.一种激光成像方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7中任一项所述的激光成像设备，所述激光成像方法包括：
获取激光曝光点的位置信息以及旋转平台上标定点的实时位置；
基于所述旋转平台上标定点的实时位置确定与激光曝光区域重叠的曝光面，并控制激光器对所述重叠的曝光面进行曝光。
9.根据权利要求8所述的激光成像方法，其特征在于，还包括：
所述旋转平台旋转一周之后，将激光器沿所述旋转平台的径向直线方向移动。
10.根据权利要求8或9所述的激光成像方法，其特征在于，所述旋转平台的旋转速度范围为100R/min至200R/min。
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