TWI650617B - 全內反射鏡與光學透鏡組結合應用於曝光機光源模組 - Google Patents

Abstract

一種曝光模組包含發光組件及調光組件。發光組件包含多個發光單元。調光組件包含多個光學透鏡及多個聚光透鏡。各光學透鏡的內部能全反射紫外光。多個聚光透鏡對應設置於多個光學透鏡相反於發光單元的一側。各個光學透鏡的兩端分別定義為入光端及出光端，光學透鏡的外徑由出光端至入光端逐漸縮小，光學透鏡於入光端內凹形成有凹槽，形成凹槽的底壁向遠離出光端的方向延伸形成有凸出部；發光單元發出的紫外光能通過形成凹槽的側壁及凸出部進入光學透鏡中，並經全反射後由出光端射出，如此可有效地使曝光模組射出更集中的紫外光。

Description

全內反射鏡與光學透鏡組結合應用於曝光機光源模組

本發明涉及一種曝光模組，特別是一種對應發出紫外光的曝光模組。

現有的電路板曝光模組在有照射於電路板上的曝光光束不集中，而導致曝光的解晰度不佳，從而導致電路板後續作業程序的良率不佳的問題。因此，對於相關技術人員而言，如何改善電路板的曝光模組，以提升曝光的解晰度，是極需要被解決的問題。

緣此，本發明人乃潛心研究並配合學理的運用，而提出一種設計合理且有效改善上述問題的本發明。

本發明的主要目的在於提供一種曝光模組，用改善現有技術中，相關曝光模組的曝光光束不集中的問題。

為了實現上述目的，本發明提供一種曝光模組，其包含：一發光組件及一調光組件。發光組件包含多個發光單元。多個發光單元排列設置於一燈板，各個發光單元能發出一紫外光。調光組件可拆卸地固定設置於燈板，調光組件包含：多個光學透鏡及多個聚光透鏡。多個光學透鏡對應設置於多個發光單元的一側，且各個光學透鏡的內部能全反射紫外光。多個聚光透鏡對應設置於多個光學透鏡相反於發光單元的一側。其中，各個光學透鏡彼此 相對的兩端分別定義為一入光端及一出光端，光學透鏡的外徑由出光端至入光端逐漸縮小，光學透鏡於入光端內凹形成有一凹槽，形成凹槽的底壁向遠離出光端的方向延伸形成有一凸出部，凹槽能對應容置發光單元；其中，發光單元發出的紫外光，能通過形成凹槽的側壁及凸出部進入光學透鏡中，並經全反射後由出光端射出。

為了實現上述目的，本發明還提供一種曝光模組，其包含一發光組件及一調光組件。發光組件包含：多個發光單元，其排列設置於一燈板，各個發光單元能發出一紫外光。調光組件可拆卸地固定設置於燈板，調光組件包含：多個光學透鏡及一套筒結構。多個光學透鏡對應設置於多個發光單元的一側，且各個光學透鏡的內部能全反射紫外光，各個光學透鏡相反於面對發光單元的一端具有一聚光結構。套筒結構包含有多個通道，各個通道分別貫穿套筒結構設置，且各個通道兩端的開口，形成於套筒結構彼此相對的兩側。其中，調光組件固定設置於燈板時，多個光學透鏡的聚光結構的至少一部份對應位於多個通道中；形成各個通道的一內壁，能吸收部分通過光學透鏡的紫外光，未被吸收的紫外光則由通道的一端射出。

本發明的有益效果可以在於：透過光學透鏡及聚光透鏡的相互配合，藉此可使曝光模組所發出的紫外光更集中地照射於欲曝光的構件(例如電路板)。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

1、1’、1”‧‧‧曝光模組

10‧‧‧發光組件

11‧‧‧燈板

12‧‧‧發光單元

20、20’‧‧‧調光組件

21、21’‧‧‧光學透鏡

21a‧‧‧入光端

21b‧‧‧出光端

21c‧‧‧凹槽

211‧‧‧凸出部

211’‧‧‧聚光結構

212‧‧‧側壁

213‧‧‧出光面

22‧‧‧聚光透鏡

221‧‧‧入光面

222‧‧‧凸透面

23‧‧‧套筒結構

23a‧‧‧通道

23b‧‧‧開口

231‧‧‧內壁

2311‧‧‧抵頂部

B‧‧‧基座

B1‧‧‧容置孔

C‧‧‧中心軸線

圖1為本發明的曝光模組的第一實施例的分解示意圖。

圖2為本發明的曝光模組的第一實施例的組裝示意圖。

圖3為本發明的曝光模組的第一實施例的光學透鏡及聚光透鏡的 分解剖面示意圖。

圖4為本發明的曝光模組的第一實施例的剖面示意圖。

圖5A為本發明的曝光模組的發光單元的發光角度示意圖。

圖5B為本發明的曝光模組的50%光強度的發光角度的示意圖。

圖6為本發明的曝光模組的第二實施例的示意圖。

圖7為本發明的曝光模組的第三實施例的示意圖。

圖8為本發明的曝光模組的第四實施例的分解示意圖。

圖9為本發明的曝光模組的第四實施例的分解及局部剖面示意圖。

圖10為本發明的曝光模組的第四實施例的組裝示意圖。

圖11、12為本發明的曝光模組的第四實施例的剖面示意圖。

以下係藉由特定的具體實例說明本發明之曝光模組的實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。又本發明之圖式僅為簡單說明，並非依實際尺寸描繪，亦即未反應出相關構成之實際尺寸，先予敘明。以下之實施方式係進一步詳細說明本發明之觀點，但並非以任何觀點限制本發明之範疇。

請一併參閱圖1至圖2，其為本發明的第一實施例的曝光模組的分解及組裝示意圖。如圖所示，曝光模組1包含一發光組件10及一調光組件20。發光組件10包含有一燈板11及多個發光單元12；多個發光單元12彼此間隔地固定設置於燈板11上，且各個發光單元12能發出紫外光。在實際應用中，所述紫外光的波長可以是介於300nm~500nm；較佳地，可以是介於365nm~435nm。

所述燈板11是用以固定發光單元12的構件，其可以是依據需求為各式的電路板；於實際應用中，燈板11上可依據需求設置有不同電子構件，不侷限於僅設置有發光單元12。發光單元12 的數量及其所發出的紫外光的種類，可依據需求加以選擇，於此不加以限制；發光單元12設置於燈板11上的排列方式，不以圖中所示為限。

調光組件20包含有多個光學透鏡21及多個聚光透鏡22。多個光學透鏡21對應設置於多個發光單元12遠離燈板11的一側，各個光學透鏡21的內部能全反射，進入光學透鏡21內部的紫外光。在實際應用中，所述光學透鏡21可以是以溶膠-凝膠法(Sol-Gel)所製作的石英透鏡。

請一併參閱圖3及圖4，各個光學透鏡21彼此相對的兩端分別定義為一入光端21a及一出光端21b，光學透鏡21的外徑由出光端21b至入光端21a逐漸縮小，且光學透鏡21於入光端21a可以是內凹形成有一凹槽21c，而形成凹槽21c的底壁可以是向遠離出光端21b的方向延伸形成有一凸出部211。形成凹槽21c的內側壁212可以是呈現為由入光端21a向光學透鏡21的中心軸線C及出光端21b的方向傾斜的外型，但不以此為限。

聚光透鏡22固定設置於光學透鏡21的出光端21b，且聚光透鏡22與凸出部211可以是具有相同的中心軸線C。於實際應用中，聚光透鏡22可以是透過外部構件而固定設置於光學透鏡21的出光端21b，或者聚光透鏡22可以是利用膠合等方式固定設置於光學透鏡21。在實際應用中，光學透鏡21的出光端21b可以是平整的出光面213，而聚光透鏡22的兩端可以是一平整的入光面221及一圓弧凸狀的凸透面222，即聚光透鏡22可以是平凸透鏡。聚光透鏡22的入光面221則可以對應貼合設置於光學透鏡21的出光面213。當然，在不同的應用中，聚光透鏡22與光學透鏡21之間也可以是以凹凸的方式相互貼合。在特殊的應用中，聚光透鏡22與光學透鏡21可以是透過外部構件(如圖6所示的基座B)而固定設置於燈板11，且聚光透鏡22與光學透鏡21之間可以是不相互接觸，而存在有一空氣層。

如圖4所示，當各個光學透鏡21設置於發光單元12的一側時，所述凹槽21c能對應容置發光單元12，而發光單元12、凸出部211及聚光透鏡22可以是具有大致相同的中心軸線C，且發光單元12的外表面可以是不與凸出部211相互接觸；如此，發光單元12沿其中心軸線C所發出的紫外光，則大致能通過凸出部211進入光學透鏡21及聚光透鏡22中，並大致直接由聚光透鏡22的凸透面222射出。發光單元12所發出的偏離中心軸線C的紫外光，則能大致能通過形成凹槽21c的側壁212進入光學透鏡21中，並經光學透鏡21內部全反射後，由出光端21b射出，而後再通過聚光透鏡22的聚焦後，由聚光透鏡22的凸透面222射出。

請一併參閱圖5A及圖5B，圖5A為發光單元12的發光角度的示意圖；圖5B為發光單元12設置有光學透鏡21及聚光透鏡22後，紫外光通過光學透鏡21及聚光透鏡22，在50%光強度處的發光角度的示意圖。發光單元12未設置有光學透鏡21時的發光角度θ1是大於，發光單元12所發出的紫外光，通過光學透鏡21及聚光透鏡22後在50%光強度處的發光角度θ2，即，發光單元12設置有光學透鏡21及聚光透鏡22後，所發出的紫外光在50%光強度處的發光角度將可有效被縮小，而可更集中於中心軸線C。

如此，將可使通過光學透鏡21而向遠離中心軸線C射出的紫外光，通過聚光透鏡22的聚焦，向中心軸線C方向靠近，從而可有效地增加紫外光的利用率、減少雜散光比例，並增加曝光模組1所發出的各紫外光的準直度，進而可提升曝光模組1的解析品質。

請參閱圖6，其為本發明的曝光模組的第二實施例的示意圖。如圖所示，本實施例與前述實施例最大不同之處在於，曝光模組1’還可以包含有一基座B，其可以是可拆卸地固定設置於燈板11。基座B可以是對應具有數個容置孔B1，而可用以容置多個光學透鏡(圖未示)及聚光透鏡22。換句話說，基座B可以是用以使光學透鏡(圖未示)及聚光透鏡22固定設置於燈板11上。

請參閱圖7，其為本發明的曝光模組的第三實施例的剖面示意圖。如圖所示，本實施例與第一實施例的差異在於，第一實施例的光學透鏡21及聚光透鏡22可以是一體成型的結構。亦即，本實施例的光學透鏡21’於出光端21b可以是具有一聚光結構211’，所述聚光結構211’的功用與前述第一實施例所載聚光透鏡22相同，請參閱前述實施例，於此不再贅述。

請一併參閱圖8至圖12，其為本發明的曝光模組的第四實施例的示意圖。如圖所示，本實施例與前述實施例最大不同之處在於，曝光模組1”的調光組件20’還可以包含有一套筒結構23。關於發光組件10的其他構件的詳細說明，及調光組件20’的光學透鏡21、聚光透鏡22的詳細說明，請參閱前述實施例，以下將不再贅述。

套筒結構23包含有多個通道23a，各個通道23a分別貫穿套筒結構23設置，且各個通道23a彼此間不相互連通，而各個通道23a兩端的開口23b，對應形成於套筒結構23彼此相對的兩側。套筒結構23固定設置於燈板11上，而多個通道23a則是對應於多個光學透鏡21及聚光透鏡22設置。較佳地，各個光學透鏡21及聚光透鏡22的至少一部分是對應設置於通道23a中，而各個發光單元12所發出的紫外光將通過光學透鏡21及聚光透鏡22後，再通過相對應的通道23a，而由通道23a的一端向外射出。

在實際應用中，套筒結構23與燈板11可以是具有相對的鎖固結構(例如穿孔、螺孔)，而套筒結構23及燈板11可以是透過多個鎖固件(例如螺絲)，可拆卸地相互固定；或者，套筒結構23可以是利用膠合、卡合等方式，直接固定設置於燈板11上，於此不加以限制。在實際應用中，形成各個通道23a的內壁231，可以是具有一抵頂部2311，所述抵頂部2311可以是由形成所述通道23a的內壁向中心軸線凸出的結構，所述抵頂部2311能限制相對應的光學透鏡21及聚光透鏡22於通道23a中的活動範圍，藉此使光 學透鏡21及聚光透鏡22能穩固地設置於通道23a中。

在不同的實施例中，各個光學透鏡21亦可以是直接固定設置於燈板11上，例如是利用膠合、卡合等方式固定，或者燈板11鄰近於各個發光單元12的周緣可以是設置有相關固定結構，用以固定光學透鏡21；而聚光透鏡22則可以是利用膠合的方式固定設置於光學透鏡21上，或者聚光透鏡22也可以是透過形成於內壁231的抵頂部2311，而固定設置於通道23a中。在另一實施例中，多個光學透鏡21及多個聚光透鏡22也可以是一併設置於一基座B(如圖6所示)中，而多個光學透鏡21設置於所述基座後，基座則可再與套筒結構23及燈板11相互固定。

在具體的應用中，套筒結構23可以是矩形立方體，而各個通道23a可以是直立地形成於套筒結構23中，且多個通道23a的中心軸線C可以是彼此相互平行，各個通道23a可以是呈現為圓柱狀。當然，在不同的實施例中，各個通道23a所呈現的外型，不侷限於圖中所繪示的圓柱狀，可依據需求加以變化，例如可以是六角柱狀、方形柱狀等。多個通道23a於套筒結構23中的排列方式，較佳地可以是如圖中所繪示的方式進行排列，如此可在單位體積中設置有最多的通道23a。

在本實施例中，各個通道23a的中心軸線C與燈板11設置有發光單元12的表面的夾角可以是大致為90度，但不以此為限，所述夾角可以依據發光單元12的發光方向進行調整；換言之，在發光單元12的主要發光方向不垂直於燈板11的表面時，各個通道23a可以對應是傾斜地設置於套筒結構23中。

特別說明的是，形成各個通道23a的內壁231是可以吸收紫外光，而通過光學透鏡21射出的紫外光的部分，則可被內壁231吸收，其餘的紫外光則能通過通道23a，而由通道23a相反於設置有光學透鏡21的一端射出。在實際實施中，套筒結構23可以是由可吸收紫外光的材質一體成形地製作而成，或者，可以是僅於 形成各個通道23a的內壁231設置有一能吸收紫外光的吸光層(圖未示)，其可依據需求加以變化。

更具體來說，各個發光單元12、相對應的光學透鏡21、相對應的聚光透鏡22及通道23a可以是具有共同(或是大致相互平行)的中心軸線，而發光單元12所發出的大致平行於中心軸線C的紫外光，將可以直接通過光學透鏡21、聚光透鏡22及通道23a，而由通道23a的一端射出；發光單元12所發出的部分不平行於中心軸線C的紫外光，將可以通過光學透鏡21內部的全反射，而大致以大致平行於中心軸線的路徑，由光學透鏡21射出，並通過聚光透鏡22，而向中心軸線方向靠近，最後再通過通道23a射出。

部份通過聚光透鏡22而以大角度偏離中心軸線的路徑射出的紫外光，或是由光學透鏡21與聚光透鏡22之間散出的紫外光，則會被形成通道23a的內壁231吸收，藉此，可以使由通道23a的一端射出的紫外光，其大致是集中於中心軸線，如此將可有效地提升曝光模組的曝光解析度。換句話說，現有的曝光模組所發出紫外光，由於具有過多的偏離中心軸線的紫外光(俗稱雜散光)，而該些雜散光將會降低曝光解析度。

於本實施例中，各個形成通道23a的內壁是以平行於中心軸線為例，但不以此為限。在不同的應用中，形成各個通道23a的內壁也可以是依據需求呈現為傾斜狀，舉例來說，各個通道23a遠離發光單元12的一端的開口23b可以是小於發光單元12設置的一端的開口大小，而各個通道23a遠離發光單元12的一端的開口23b的大小則可以是大致對應為發光單元12所發出的紫外光通過光學透鏡21及聚光透鏡22後，紫外光50%光強度的照射範圍。

綜合上述，相較於現有的紫外光曝光模組，本發明的曝光模組透過調光組件，可以使發出的紫外光更集中於中心軸線的位置，且具有更少量的雜散光，而具有更好的曝光解析度。

以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明 的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的保護範圍內。

Claims (9)

1. 一種曝光模組，其包含：一發光組件，其包含：多個發光單元，其排列設置於一燈板，各個所述發光單元能發出一紫外光；以及一調光組件，其可拆卸地固定設置於所述燈板，所述調光組件包含：多個光學透鏡，其對應設置於多個所述發光單元的一側，且各個所述光學透鏡的內部能全反射所述紫外光；及多個聚光透鏡，其對應設置於多個所述光學透鏡相反於所述發光單元的一側；其中，各個所述光學透鏡彼此相對的兩端分別定義為一入光端及一出光端，所述光學透鏡的外徑由所述出光端至所述入光端逐漸縮小，所述光學透鏡於所述入光端內凹形成有一凹槽，形成所述凹槽的底壁向遠離所述出光端的方向延伸形成有一凸出部，所述凹槽能對應容置所述發光單元；其中，所述發光單元發出的所述紫外光，能通過形成所述凹槽的側壁及所述凸出部進入所述光學透鏡中，並經全反射後由所述出光端射出；其中，所述調光組件還包含有一套筒結構，其包含有多個通道，各個所述通道分別貫穿所述套筒結構設置，且各個所述通道兩端的開口，形成於所述套筒結構彼此相對的兩側；其中，所述調光組件固定設置於所述燈板時，多個所述光學透鏡的 至少一部份及多個所述聚光透鏡的至少一部份對應位於多個所述通道中；形成各個所述通道的一內壁，能吸收部分通過所述光學透鏡的所述紫外光，未被吸收的所述紫外光則由所述通道的一端射出。
2. 如請求項1所述的曝光模組，其中，各個所述內壁具有一抵頂部，所述抵頂部能限制相對應的所述光學透鏡於所述通道中的活動範圍。
3. 如請求項1所述的曝光模組，其中，各個所述內壁具有一吸光層，所述吸光層能吸收所述紫外光。
4. 如請求項1所述的曝光模組，其中，各個所述聚光透鏡彼此相反的兩端分別呈現為一圓弧凸出狀及一平面狀，各個所述聚光透鏡呈現平面狀的一端對應設置於所述光學透鏡的出光端。
5. 如請求項1至4其中任一項所曝光模組，其中，各個所述發光單元所發出的所述紫外光通過所述光學透鏡及所述聚光透鏡後的發光角度，小於各個所述發光單元的發光角度；各個所述發光單元所發出的所述紫外光，通過所述光學透鏡、所述聚光透鏡及所述通道後的發光角度，小於各個所述發光單元所發出的所述紫外光通過所述光學透鏡及所述聚光透鏡後的發光角度。
6. 一種曝光模組，其包含：一發光組件，其包含：多個發光單元，其排列設置於一燈板，各個所述發 光單元能發出一紫外光；以及一調光組件，其可拆卸地固定設置於所述燈板，所述調光組件包含：多個光學透鏡，其對應設置於多個所述發光單元的一側，且各個所述光學透鏡的內部能全反射所述紫外光，各個所述光學透鏡相反於面對所述發光單元的一端具有一聚光結構；及一套筒結構，其包含有多個通道，各個所述通道分別貫穿所述套筒結構設置，且各個所述通道兩端的開口，形成於所述套筒結構彼此相對的兩側；其中，所述調光組件固定設置於所述燈板時，多個所述光學透鏡的所述聚光結構的至少一部份對應位於多個所述通道中；形成各個所述通道的一內壁，能吸收部分通過所述光學透鏡的所述紫外光，未被吸收的所述紫外光則由所述通道的一端射出。
7. 如請求項6所述的曝光模組，其中，各個所述內壁具有一抵頂部，所述抵頂部能限制相對應的所述光學透鏡於所述通道中的活動範圍。
8. 如請求項6所述的曝光模組，其中，各個所述內壁具有一吸光層，所述吸光層能吸收所述紫外光。
9. 如請求項6至8其中任一項所曝光模組，其中，各個所述發光單元所發出的所述紫外光通過所述光學透鏡後的發光角度，小於各個所述發光單元的發光角度；各個所述發光單元所發出的所述紫外光，通過所述光學透鏡及所述通道後的發光角度，小於各個所述發光 單元所發出的所述紫外光通過所述光學透鏡後的發光角度。