CN117518741B - 一种用于直写光刻的led光源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于直写光刻的LED光源,属光刻机技术领域,其特征在于:LED光源包括支架和支架上的旋转机构,以及机械手和冷却腔,旋转机构的转盘上安装有至少2组LED灯珠,在LED光源上连接有冷却装置,旋转机构为水平面内或垂直面内的旋转,带动转盘上LED灯珠进行旋转运动,其中一组LED灯珠打开光源后旋转到工作位置进行曝光,另外一组LED灯珠离开工作位置关闭光源,机械手将关闭光源的LED灯珠夹持到冷却腔进行风冷,风冷后,在开始工作前再由机械手放置到转盘上,两组LED灯珠交替工作,减少发热;辅以水冷和荧光粉散热,使得转盘对LED灯珠进行降温散热。

Description

一种用于直写光刻的LED光源
技术领域
本发明属光刻技术领域,涉及一种用于直写光刻的LED光源。
背景技术
光刻技术是用于在衬底表面上印刷具有特征构图的技术,这样的衬底可包括用于制造半导体器件、多种集成电路、平面显示器(例如液晶显示器)、电路板、生物芯片、微机械电子芯片、光电子线路芯片等的基片,经常使用的基片为半导体晶片或玻璃基片;在光刻过程中,基片放置在基片台上,通过在光刻设备内的曝光装置,将特征构图投射到基片表面。光刻机是半导体产业中最关键的设备,它决定着芯片的性能、大小等最核心的地方,而光刻机最重要的部件之一曝光光源影响着光刻机的整体性能,现有技术中常常使用LED光源来取代半导体激光器。
直写光刻技术是通过光刻机直接将图形转移到基片上,因此对光源的要求更为严格,由于LED光源长时间使用后,会在光刻机内产生大量的热量,从而影响光刻机的整体性能。
现有对LED光源的散热基本上都是在灯板端面连接一水冷的散热腔体,通过水的流动从而带动灯板内热量的散发,如中国专利公开号CN209281151U《一种可拼接的LED阵列高效散热装置用》,或者为了补充散热效果,涂覆有荧光粉将光源所发热量通过荧光粉散发到灯板再由水冷将热量带走,如CN114464608A《一种摄影灯COB双色光源及其封装方法》。
但目前这种些常规的冷却方法对于长时间使用光源散热效果并不十分理想,水冷带走的热量有限,会随着光源使用时间的增长而降低冷却效果。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种新的LED光源机构,从发热源头上通过降低光源的使用时间而降低光源所发热量,同时辅以冷却装置进行降温,以解决上述问题。
为实现以上目的,本发明提供了一种轮流照射曝光的LED光源,安装有至少两组交替使用的光源,通过控制一组光源的使用时间,同时关闭其另一组光源,对光源发热和散热进行控制,本发明采用的具体技术方案如下:
一种用于直写光刻的LED光源,其特征在于:LED光源包括支架和支架上的旋转机构,旋转机构的转盘上安装有至少2组呈180°夹角布置的LED灯珠,在LED光源上连接有冷却装置;所述的旋转机构为水平面内的旋转,凸轮分割器带动转盘上LED灯珠进行旋转运动,其中一组LED灯珠打开光源后旋转到工作位置进行曝光,另外一组LED灯珠离开工作位置关闭光源,两组LED灯珠交替工作,减少发热;
所述的LED光源还包括机械手和冷却腔,机械手将关闭光源的LED灯珠夹持到冷却腔进行风冷,风冷后,在开始工作前再由机械手放置到转盘上;
所述的冷却装置为水冷,通入到转盘上进行降温散热。
所述的转盘为铝合金的圆盘腔体结构,包括下腔和上盖,下腔的边缘处开有密封槽,放置密封圈,上盖与下腔螺栓连接压紧在密封圈上,下腔的底面接有进水嘴和出水嘴连接到冷却装置,转盘在呈180°夹角位置开有两个放置LED灯珠的开口凹槽。
所述的凸轮分割器带动转盘逆时针半圈和顺时针半圈交替旋转,使得转盘上连接的冷却水管不会拧在一起。
所述的LED灯珠包括LED灯体和壳体,壳体包括三部分,分别为夹持部分、固定部分和安装部分,LED灯体安装在壳体的安装部分,固定部分与转盘的开口凹槽配合,夹持部分与机械手配合。
所述的壳体的夹持部分和固定部分为圆柱形,安装部分为圆锥孔与LED灯体圆锥面紧配合并由紧定螺钉顶紧,固定部分设有上下固定环形面,卡在转盘的开口凹槽内,转盘的开口凹槽旁边设有自动升降压块,自动升降压块压在上固定环形面上。
所述的自动升降压块由安装固定在转盘上的小支架上的气缸、直线电机、液压缸等推动压块上下运动。
所述的冷却腔包含有罩子及内部的放置架和风扇,放置架开有放置LED灯珠的壳体固定部分的开口凹槽,风扇位于放置架下方,罩子上部设有抽风口。
所述的机械手为抱轴式机械手,抱紧LED灯珠的夹持部分,然后放到冷却腔的放置架上,冷却后再把LED灯珠放到转盘上,松开机械手。
所述的LED灯体采用荧光粉散热,再由转盘的冷却水带走热量。
所述的旋转机构或者是垂直面内顺时针和逆时针90°交替旋转,由齿轮减速器带动水平放置的花键轴转动,转盘为正方形,安装在花键轴上,转盘边缘朝外安装至少2组LED灯珠,2组LED灯珠呈90°夹角布置;
LED灯珠的壳体头部固定部分为圆锥面插入转盘边缘的圆锥孔内,中间的夹持部分为圆柱形,下部的安装部分安装LED灯体;
机械手垂直方向抱紧LED灯珠的夹持部分,放到冷却腔内垂直设置的放置架上;
在花键轴上可以并列安装数个转盘。
所述正方形的转盘由开有花键孔的正方形连接板和放置LED灯珠的L形固定板组成,L形固定板内通有冷却水。
本发明产生的积极有益效果:
由于采用了多个LED灯珠交替工作,并且对不工作的LED灯珠进行强力散热,因此从发热根源上采取措施进行温度控制,同时辅以冷却水和荧光粉散热,多重散热措施保证散热效果,同时避免由于光源发热导致的光刻机加工精度的性能降低。
附图说明
图1为本申请实施例1的LED光源的立体结构示意图。
图2为图1所示的转盘与LED灯珠的安装连接示意图。
图3为图1所示的LED灯珠的立体结构示意图。
图4为图1的转盘结构示意图。
图5为本申请实施例2的LED光源的立体结构示意图。
图6为图5所示的正方形转盘示意图。
图中,1、U形支架;2、凸轮分割器;3、转盘;301、上盖;302、下腔;303、转盘开口凹槽;304、水嘴孔;305、密封圈;306、密封槽;307、法兰联轴器;4、壳体;401、夹持部分;402、固定部分;403、安装部分;404、自动升降压块;5、LED灯体;6、机械手;7、冷却腔;701、罩子;702、放置架;703、风扇;704、抽风孔;705、放置架开口凹槽;8、齿轮减速器;9、花键轴;10、轴承;11、LED灯珠;12、水嘴;1’、L形支架,3’、正方形转盘,301’、连接板,302’、L形固定板,702’、垂直放置架。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例进行描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。
需要说明的是,当一个组件被认为是“连接”另一个组件,它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设于”另一个组件,它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“顶”、“底”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、以及类似的表述只是为了说明的目的。
实施例1旋转机构为水平面内的旋转。
如图1至图4所示,U形支架1安装在曝光机的机台上,凸轮分割器2安装在U形支架1的上方,凸轮分割器2输出轴伸出到U形支架1下方,输出轴上由法兰联轴器307连接转盘3,转盘3上的转盘开口凹槽303位置位于水平面内,转盘3的下腔302位于下方,上盖301位于上方,下腔302的边缘加工有密封槽306,槽内放有密封圈305,上盖301螺栓连接压紧在下腔302的密封圈305上,在下腔302的下底面错开开口凹槽303位置装有进水和出水的水嘴孔304连接到冷却装置的水嘴12。
LED灯珠11的壳体4从上到下依次为圆柱形的夹持部分401和固定部分402,以及圆锥形的安装部分403,LED灯体5锥面配合安装部分403圆锥孔内并由紧定螺钉固定,在位于转盘3后面的开口凹槽303的位置的旁边,冷却腔7的放置架702上的放置架开口凹槽705正对转盘3后面的转盘开口凹槽303,机械手6将转盘3上的LED灯珠11夹持后直接放到冷却腔7的放置架702上的放置架开口凹槽705上。
工作时,凸轮分割器2带动转盘3上的预先打开光源的一组LED灯珠11转动到基片需要曝光工作位置,当基片送到光源下方开始曝光,同时另一组LED灯珠11的LED灯体5转到后面,关闭光源,机械手6将不工作的一组LED灯体5夹持住,松开压在壳体4的固定部分402上的自动升降的压块404,放到冷却腔7的放置架702上,风扇703对LED灯体5进行风冷,罩子701上的抽风孔704将热气抽走,直到LED灯体5冷却到常温,停止冷却,当工作的一组LED灯珠11工作到设定时间后,机械手6再将冷却腔7内的LED灯珠11夹持放到转盘3上,自动升降压块404压紧壳体4,打开光源,凸轮分割器2反向旋转,将冷却后的LED灯珠11转到曝光工作位置,而另一组完成工作的LED灯珠11再转到后面,关闭光源,循环之前步骤。
以上实施例中的机械手6、LED灯体5、自动升降压块404的结构都是采用的常规技术,在此对其详细结构不再赘述。
实施例2旋转机构为垂直面内的旋转。
如图5、6所示,L形支架1’对称安装在曝光机的机台上,花键轴9两端为圆柱,安装在L形支架1’上的轴承10上,齿轮减速器8的输出轴和花键轴9通过联轴器连接。
在花键轴9上垂直安装着正方形转盘3’,正方形转盘3’由连接板301’和L形固定板302’组成,连接板301’开有花键孔安装在花键轴9上,在正方形转盘3’的L形固定板302’两边上分别制作有开口凹槽,壳体4和LED灯体5与实施例1相同,冷却腔7的放置架为垂直方向设置开口凹槽。
在正方形转盘3’的连接板301’上同样设置有冷却水循环,接到冷却装置,图中未画。
在正方形转盘3’上同样设置有自动升降压块404压住LED光源,图中未画。
工作时,其中一组冷却后的LED灯体5打开光源,齿轮减速器8逆时针转动90°将打开光源的LED灯体5转动到工作位置,开始进行曝光工作,而刚工作结束的另一组LED灯体5关闭光源转动支架后侧垂直位置,机械手6夹持住壳体的夹持部分401,将LED灯珠11从正方形转盘3’取出,将固定部分402插入垂直放置架702’上,进行风冷,冷却后等到工作的LED灯珠11即将结束工作时,将冷却后的LED灯珠11再放到正方形转盘3’上,当工作的LED灯珠11停止工作后,关闭光源,齿轮减速器8顺时针转动90°,将停止工作的LED灯珠11转到L型支架1’的前面垂直位置,同时冷却好打开光源的另一组LED灯珠11转到工作位置开始曝光工作,机械手6转到前面将前面的LED灯珠11夹持放到垂直放置架702’上,循环进行。
以上所述的仅是本申请的实施方式,在此应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请创造构思的前提下,还可以做出改进,但这些均属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于直写光刻的LED光源,其特征在于:LED光源包括支架和支架上的旋转机构,旋转机构的转盘上安装有至少2组呈180°夹角布置的LED灯珠,在LED光源上连接有冷却装置;所述的旋转机构为水平面内的旋转,凸轮分割器带动转盘上LED灯珠进行旋转运动,其中一组LED灯珠打开光源后旋转到工作位置进行曝光,另外一组LED灯珠离开工作位置关闭光源,两组LED灯珠交替工作,减少发热;
所述的LED光源还包括机械手和冷却腔,机械手将关闭光源的LED灯珠夹持到冷却腔进行风冷,风冷后,在开始工作前再由机械手放置到转盘上;
所述的冷却装置为水冷,通入到转盘上进行降温散热。
2.如权利要求1所述的一种用于直写光刻的LED光源,其特征在于:所述的转盘为铝合金的圆盘腔体结构,包括下腔和上盖,下腔的边缘处开有密封槽,放置密封圈,上盖与下腔螺栓连接压紧在密封圈上,下腔的底面连接有进水嘴和出水嘴连接到冷却装置,转盘在呈180°夹角位置开有两个放置LED灯珠的开口凹槽。
3.如权利要求1所述的一种用于直写光刻的LED光源,其特征在于:所述的凸轮分割器带动转盘逆时针半圈和顺时针半圈交替旋转。
4.如权利要求1所述的一种用于直写光刻的LED光源,其特征在于:所述的LED灯珠包括LED灯体和壳体,壳体包括三部分,分别为夹持部分、固定部分和安装部分,LED灯体安装在壳体的安装部分,固定部分与转盘的开口凹槽配合,夹持部分与机械手配合。
5.如权利要求4所述的一种用于直写光刻的LED光源,其特征在于:所述的壳体的夹持部分和固定部分为圆柱形,安装部分为圆锥孔与LED灯体圆锥面紧配合并由紧定螺钉顶紧,固定部分设有上下固定环形面卡在转盘的开口凹槽内,转盘的开口凹槽旁边设有自动升降压块,自动升降压块压在上固定环形面上;所述的自动升降压块由安装固定在转盘上的小支架上的气缸或直线电机或液压缸推动压块上下运动。
6.如权利要求4所述的一种用于直写光刻的LED光源,其特征在于:所述的LED灯体采用荧光粉散热,再由转盘的冷却水带走热量。
7.如权利要求1所述的一种用于直写光刻的LED光源,其特征在于:所述的冷却腔包含有罩子及内部的放置架和风扇,放置架开有放置LED灯珠的壳体固定部分的开口凹槽,风扇位于放置架下方,罩子上部设有抽风口。
8.如权利要求1所述的一种用于直写光刻的LED光源,其特征在于:所述的机械手为抱轴式机械手,抱紧LED灯珠的夹持部分,然后放到冷却腔的放置架上,冷却后再把LED灯珠放到转盘上,松开机械手。
9.如权利要求1所述的一种用于直写光刻的LED光源,其特征在于:所述的旋转机构或者是垂直面内顺时针和逆时针90°交替旋转,由齿轮减速器带动水平放置的花键轴转动,转盘为正方形,安装在花键轴上,转盘边缘朝外安装至少2组呈90°夹角布置的LED灯珠;
机械手垂直方向抱紧LED灯珠,放到冷却腔内垂直设置的放置架上;
在花键轴上并列安装数个转盘。
10.如权利要求9所述的一种用于直写光刻的LED光源,其特征在于:所述的转盘由开有花键孔的正方形连接板和放置LED灯珠的L形固定板组成,L形固定板内通有冷却水。
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