TWM577515U - Light source assembly and light source system of parallel light exposure machine - Google Patents

Abstract

本創作揭露一種平行光曝光機的光源組件及光源系統，光源組件包含基座、電路板、LED晶片組、光學透鏡組及調整支架；電路板設置於基座上；LED晶片組設置於電路板上；光學透鏡組被配置於LED晶片組之前；調整支架設置於基座上，用以調整光學透鏡組與LED晶片組之間的距離， 本創作實施例之光源組件及光源系統可應用於平行光曝光機，可作為傳統高壓短弧汞燈的替代光源。

Description

平行光曝光機的光源組件及光源系統

本創作係關於一種平行光曝光機的光源組件及光源系統，其係作為提供曝光製程所需之光源(例如紫外光)，而為曝光機上的一種模組組件；或亦可作為傳統曝光機的替代光源模組。

請參照圖1，其係為習知平行光曝光機的光源結構示意圖。

習知平行光曝光機的光源系統100大多採用高壓短弧汞燈101，其置於聚光反光碗102中，經過平面反射鏡103及光學構件104等相關光學元件，對平行光曝光機之受照面(圖未示)提供紫外光元。

然而，習知曝光機的曝光光源係存在下列缺失：首先，高壓短弧汞燈101的平均壽命僅有1200-1500小時，相對壽命較短，因而需要頻繁的更換，致使提高採購成本。其次，採用高壓短弧汞燈101的光電轉換效率不佳，耗電量大，不僅提高了使用成本，還存在耗能的缺點。再者，高壓短弧汞燈101衰減快，因此使用一段時間之後，高壓短弧汞燈101對曝光機之受照面提供之照度與均勻度就不足了，故需要經常性地檢修維護及汰換高壓短弧汞燈101，致使生產效率的降低。另一方面，高壓短弧汞燈101無論製造過程與廢棄皆存在有汙染的問題，而具有不環保的缺點。

本創作之一目的在於提供一種模組化而可快速替代習知平行光曝光機光源的光源系統。

本創作之另一目的在於提供一種可調整光源出光角度及/或光斑大小的組件配置，進而增進受照面的光照度與光強度可調性及均勻性的光源系統。

本創作之再一目的在於解決習知曝光機光源採用高壓短弧汞燈而產生壽命短、光電轉換效率不佳、耗電量大及不環保等缺失。

為達上述目的及其他目的，本創作係揭露一種平行光曝光機的光源組件，包含基座、電路板、LED晶片組、光學透鏡組及調整支架；該電路板設置於該基座上；該LED晶片組設置於該電路板上；該光學透鏡組被配置於該LED晶片組之前；該調整支架設置於該基座上，用以調整該光學透鏡組與該LED晶片組之間的距離。

於本創作的一實施例中，該LED晶片組具有陣列排列的複數個LED晶片，該光學透鏡組具有對應於每一LED晶片的複數個透鏡。

於本創作的一實施例中，該基座具有冷卻流體槽及流體進出管路，該冷卻流體槽係配置於該基座內並與流體進出管路連通。

於本創作的一實施例中，該光學透鏡組結合於該調整支架上，該調整支架具有複數個調整孔位，以透過螺絲鎖固於各該調整孔位中來使該調整支架組裝於該基座上。

為達上述目的及其他目的，本創作還揭露一種一種平行光曝光機的光源系統，包含上述之光源組件，該等光源組件以陣列方式排列而成一第一主要光源單元。

於本創作的一實施例中，該等光源組件以弧面陣列方式排列，所述弧面與一球面重合，各該光源組件之中心線的延長線係會聚於該球面的球心。

於本創作的一實施例中，更包含複眼透鏡單元，其係相隔地配置於該第一主要光源單元的出光方向上。

於本創作的一實施例中，更包含配置於該第一主要光源單元側邊的一次要光源單元，該次要光源單元包括二光源組件及合光鏡，該二光源組件以初始出光方向彼此垂直的方式配置，且該合光鏡配置於該二光源組件出光方向交會的位置，使該二光源組件經過該合光鏡後的出光方向平行。

於本創作的一實施例中，更包含配置於該第一主要光源單元側邊的一次要光源單元，該次要光源單元具有一最終出光方向，並該次要光源單元包括複數個光源組件及複數個合光鏡，該等光源組件的其中一者係以其出光方向平行於該最終出光方向的方式配置，其餘之該等光源組件係以其出光方向垂直於最終出光方向的方式配置，且該等合光鏡係配置於彼此垂直配置之光源組件之出光方向相互交會的位置處。

於本創作的一實施例中，其中更包含一曲面反射鏡，其係相隔地配置於該第一主要光源單元的出光方向上，該等光源組件以平面陣列方式排列。

於本創作的一實施例中，更包含第二主要光源單元及合光鏡，該第二主要光源單元係以出光方向垂直於該第一主要光源單元的方式配置，該合光鏡配置於該第二主要光源單元與該第一主要光源單元出光方向交會的位置，並該第二主要光源單元係由複數個該等光源組件以平面陣列排列而成。

於本創作的一實施例中，更包含複眼透鏡單元，其係相隔地配置於該第一主要光源單元的光線經該曲面反射鏡反射的反射光方向上。

綜上所述，光源組件係可模組化地組裝成光源系統，且可方便地依平行光曝光機的需求來增加、減少光源組件的數量或調整光源組件的配置，使本創作具備了模組化及高應用性的優點；此外，由於本實施例之光源組件包含了陣列式排列的複數LED晶片組，當LED晶片組損壞時僅需對應替換其中損壞的LED晶片損壞即可，替換成本大幅減低，而減少不必要的材料資源浪費；再者，將傳統汞燈替換為LED燈源，可降低維修頻率，並達到低耗能等優點，更可增進曝光機本身曝光品質與效率等優點。

為充分瞭解本創作之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本創作做一詳細說明，說明如後：

於本文中，所描述之用語「包含、包括、具有」或其他任何類似用語意係非僅限於本文所列出的此等要件而已，而是可包括未明確列出但卻是該元件或裝置中通常固有的其他要件。

於本文中，所描述之用語「一」或「一個」來描述所述的元件、裝置等。此舉只是為了方便說明，並且對本創作之範疇提供一般性的意義。因此，除非很明顯地另指他意，否則此種描述應理解為包括一個或至少一個，且單數也同時包括複數。

於圖式中，所顯示者是為了便於說明與理解的示意，本創作並不限於圖式所顯示之尺寸、元件之間距離及位置配置。

首先請參閱圖2及圖3，圖2是本創作第一實施例之光源組件的分解示意圖，圖3是本創作第一實施例之光源組件的結構示意圖。

如圖2及圖3所示，本創作第一實施例之光源組件1可應用於平行光曝光機(圖未示)中，以作為平行光曝光機的光源。該光源組件1包含基座10、電路板20、LED晶片組30、光學透鏡組40及調整支架50。該電路板20設置於該基座10上；該LED晶片組30設置於該電路板20上；該光學透鏡組40被配置於該LED晶片組30之前；該調整支架50設置於該基座10上，用以調整該光學透鏡組40與該LED晶片組30之間的距離。

本實施例中，該LED晶片組30設置於該電路板20上，該LED晶片組30係可包含一個或多個的LED晶粒。以圖2及圖3作為舉例說明，該LED晶片組30可具有陣列排列的複數個LED晶片31，相應地，該光學透鏡組40可具有對應於每一LED晶片31的複數個透鏡41。其中，LED晶片31的數量以及所對應之透鏡41可依據平行光曝光機所需之功率來變換。

於本實施例中，LED晶片31發出的光較佳地是波長為365nm至435nm的不可見光。

於本實施例中，光學透鏡組40中的透鏡41材料可為石英玻璃、高硼矽玻璃或超白透光玻璃等，而其形狀可以是圓形、方形、長方形或其他幾何形狀，並不以本創作所示例之圖式為限。

其中，該光學透鏡組40與該LED晶片組30之間的距離可以被調整，而可改變出光至某一特定距離處的光斑大小。以圖2及圖3作為舉例說明，該光學透鏡組40結合於該調整支架50上，該調整支架50具有複數個調整孔位51，以透過螺絲52鎖固於各該調整孔位51中來使該調整支架組裝於該基座上。調整孔位51可以是一個長形的孔，藉由螺絲52鎖固在調整孔位51中的不同位置來改變該調整支架50相對於該基座10的位置(或者突出於該基座10的長度)，進而改變位在該調整支架50上的光學透鏡組40與位在該基座10上的LED晶片組30之間的距離。當然，調整孔位51也可以是直線排列的複數個孔，亦可達到相同或類似的作用，而不限於圖式及實施例的舉例示意。

請參閱圖4，圖4為本實施例之光源組件的基座的結構示意圖，如圖所示，該基座10具有冷卻流體槽11及流體進出管路12,13，該冷卻流體槽11係配置於該基座內並與流體進出管路12,13連通。該流體進出管路12,13可連接於水冷式或氣冷式的冷卻設備，藉由冷卻設備提供液體或氣體的冷卻流體進入該冷卻流體槽11(或稱熱交換槽)，並產生流體循環，帶走電路板20的熱量(電路板20背後可具有可與所述冷卻流體接觸的接觸區)，來達到冷卻的作用。此外，作為舉例說明，若採氣冷式的冷卻設備，還可以設置散熱片及散熱風扇來提高散射的效果。

如圖2至4所示，本實施例中，該基座10的外型大體上呈矩形立方體，其具有一側平面，用以設置該電路板20，該電路板20之底面較佳地貼合於該基座之一側平面上，以使循環的冷卻流體帶走該電路板20因LED晶片組30工作所產生的熱能，使LED晶片組30可以保持在適當的工作溫度之下運作。

請參閱圖5及圖6，圖5是本創作第二實施例之光源系統中第一主要光源單元的立體示意圖；圖6是本創作第二實施例之光源系統中第一主要光源單元的側視示意圖。

本創作第二實施例之光源系統包含複數個光源組件1，該等光源組件1以陣列方式排列而成一第一主要光源單元2。如圖5及圖6所示，該等光源組件1可以排列成弧面陣列。該第一主要光源單元2於圖式中係以每邊5個光源組件1為陣列排列，然其係不限於此，光源組件1的數量或陣列大小可依據不同功率光源聚光的需求來決定。

舉例來說，圖5及圖6中所示之光源組件1以弧面陣列方式排列，所述弧面與虛擬的一球面重合，各該光源組件1之中心線的延長線係會聚於該球面的球心C。所述球面的半徑及球心位置，可依據平行光曝光機的設備尺寸(相關聯於光源至受照面的距離、受照面的大小等)來決定。

請參閱圖7，圖7是本創作第二實施例之光源系統的配置示意圖。本創作第二實施例之光源系統可包含複眼透鏡單元60，其係相隔地配置於該第一主要光源單元2的出光方向上。通過該複眼透鏡單元60的光再經由曲面反光鏡M將光線反射至受照面P。

進一步地，如圖8所示，圖8為本創作第二實施例之光源系統的另一態樣示意圖。本實施例之光源系統還可包含配置於該第一主要光源單元2側邊的一次要光源單元3，該次要光源單元包括二光源組件1及合光鏡70，該二光源組件1以初始出光方向彼此垂直的方式配置，且該合光鏡70配置於該二光源組件1出光方向交會的位置，使該二光源組件1經過該合光鏡70後的出光方向平行。藉由合光鏡70的配置，可將不同峰值波長的LED晶片組30光源合併為混合光源，且可不改變最終入射光角度，並提高光源的光照度及強度。

該次要光源單元3主要用於提高光源的照度及強度，此外，該次要光源單元3還可輔助增強周緣的光線強度，以避免受照面上的邊緣區域所受光線強度不足。

請參閱圖9，圖9顯示本實施例中該次要光源單元的另一態樣示意圖。於本實施例中，該次要光源單元3’可具有一最終出光方向，並該次要光源單元3’包括複數個光源組件1及複數個合光鏡70，該等光源組件1的其中一者以出光方向平行該最終出光方向的方式配置，其餘之該等光源組件1以出光方向垂直於最終出光方向的方式配置，且該等合光鏡70配置於彼此垂直配置之光源組件1出光方向交會的位置。相較於圖6的態樣，該次要光源單元3係配置更多數量的光源組件1，而可依據需求來混合不同峰值波長的光源聚光。

請參閱圖10及圖11，圖10是本創作第三實施例之光源系統中第一主光源單元的示意圖，圖11是本創作第三實施例之光源系統的配置示意圖。

如圖10所示，本創作第三實施例的第一主要光源單元2’中，該等光源組件1排列成平面陣列。該第一主要光源單元2’於圖式中係以每邊5個光源組件1為陣列排列，然其係不限於此，光源組件1的數量或陣列大小可依據不同功率光源聚光的需求來決定。

如圖11所示，本實施例之光源系統可包含一曲面反射鏡80，其係相隔地配置於該第一主要光源單元2’的出光方向上，該等光源組件2’以平面陣列方式排列。

此外，本實施例之光源系統還可包含複眼透鏡單元60，其係相隔地配置於該第一主要光源單元2’的光線經該曲面反射鏡反射80的反射光方向上，據此，該第一主要光源單元2’發出之大致呈平行光的光線係藉由該曲面反射鏡80反射至複眼透鏡單元60。

如圖12所示，本實施例之光源系統更包含第二主要光源單元4及合光鏡70，該第二主要光源單元4係以出光方向垂直於該第一主要光源單元2’的方式配置，且該第二主要光源單元4的出光方向亦垂直最終出光方向，該合光鏡70配置於該第二主要光源單元4與該第一主要光源單元2’出光方向交會的位置，並該第二主要光源單元4係由複數個該等光源組件以平面陣列排列而成。

此外，第二主要光源單元及合光鏡串接的數量係不限於本實施例，其係可如圖13所示，在垂直於最終出光方向上配置多個第二主要光源單元4，並於第二主要光源單元4與第一主要光源單元2’出光方向交會的位置配置合光鏡70，藉以達到所需的光照度及光強度。

綜合上述，本實施例之光源組件係可模組化地組裝成光源系統，且可方便地依平行光曝光機的需求來增加、減少光源組件的數量或調整光源組件的配置，使本創作具備了模組化及高應用性的優點；此外，由於本實施例之光源組件包含了陣列式排列的複數LED晶片組，當LED晶片組損壞時僅需對應替換其中損壞的LED晶片損壞即可，替換成本大幅減低，而減少不必要的材料資源浪費；再者，將傳統汞燈替換為LED燈源，可降低維修頻率，並達到低耗能等優點，更可增進曝光機本身曝光品質與效率等優點。

本創作在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本創作，而不應解讀為限制本創作之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本創作之範疇內。因此，本創作之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧光源組件

2‧‧‧第一要光源單元

3,3’‧‧‧次要光源單元

4‧‧‧第二主要光源單元

10‧‧‧基座

11‧‧‧冷卻流體槽

12,13‧‧‧流體進出管路

20‧‧‧電路板

30‧‧‧LED晶片組

31‧‧‧LED晶片

40‧‧‧光學透鏡組

41‧‧‧透鏡

50‧‧‧調整支架

51‧‧‧調整孔位

52‧‧‧螺絲

60‧‧‧複眼透鏡單元

70‧‧‧合光鏡

80‧‧‧曲面反射鏡

100‧‧‧習知平行光曝光機的光源系統

101‧‧‧高壓短弧汞燈

102‧‧‧聚光反光碗

103‧‧‧平面反射鏡

104‧‧‧光學構件

C‧‧‧球心

M‧‧‧曲面反光鏡

P‧‧‧受照面

[圖1]為習知平行光曝光機的光源結構示意圖。 [圖2]是本創作第一實施例之光源組件的分解示意圖。 [圖3]是本創作第一實施例之光源組件的結構示意圖。 [圖4]為本實施例之光源組件的基座的結構示意圖。 [圖5]是本創作第二實施例之光源系統中第一主要光源單元的立體示意圖。 [圖6]是本創作第二實施例之光源系統中第一主要光源單元的側視示意圖。 [圖7]是本創作第二實施例之光源系統的配置示意圖。 [圖8]為本創作第二實施例之光源系統的另一態樣示意圖。 [圖9]顯示本創作第二實施例中次要光源單元的另一態樣示意圖。 [圖10]是本創作第三實施例之光源系統中第一主光源單元的示意圖。 [圖11]是本創作第三實施例之光源系統的配置示意圖。 [圖12]為本創作第三實施例之光源系統的另一態樣示意圖。 [圖13]為本創作第三實施例之光源系統的又一態樣示意圖。

Claims (12)

1. 一種平行光曝光機的光源組件，包含： 基座； 電路板，設置於該基座上； LED晶片組，設置於該電路板上； 光學透鏡組，被配置於該LED晶片組之前；及 調整支架，設置於該基座上，用以調整該光學透鏡組與該LED晶片組之間的距離。
2. 如請求項1所述之光源組件，其中該LED晶片組具有陣列排列的複數個LED晶片，該光學透鏡組具有對應於每一LED晶片的複數個透鏡。
3. 如請求項2所述之光源組件，其中該基座具有冷卻流體槽及流體進出管路，該冷卻流體槽係配置於該基座內並與流體進出管路連通。
4. 如請求項1-3任一項所述之光源組件，其中該光學透鏡組結合於該調整支架上，該調整支架具有複數個調整孔位，以透過螺絲鎖固於各該調整孔位中來使該調整支架組裝於該基座上。
5. 一種平行光曝光機的光源系統，包含複數個如請求項1-3中任一項所述之光源組件，該等光源組件以陣列方式排列而成一第一主要光源單元。
6. 如請求項5所述之光源系統，其中該等光源組件以弧面陣列方式排列，所述弧面與一球面重合，各該光源組件之中心線的延長線係會聚於該球面的球心。
7. 如請求項6所述之光源系統，其中更包含複眼透鏡單元，其係相隔地配置於該第一主要光源單元的出光方向上。
8. 如請求項5、6或7所述之光源系統，其中更包含配置於該第一主要光源單元側邊的一次要光源單元，該次要光源單元包括二光源組件及合光鏡，該二光源組件以初始出光方向彼此垂直的方式配置，且該合光鏡配置於該二光源組件出光方向交會的位置，使該二光源組件經過該合光鏡後的出光方向平行。
9. 如請求項5、6或7所述之光源系統，其中更包含配置於該第一主要光源單元側邊的一次要光源單元，該次要光源單元具有一最終出光方向，並該次要光源單元包括複數個光源組件及複數個合光鏡，該等光源組件的其中一者係以其出光方向平行於該最終出光方向的方式配置，其餘之該等光源組件係以其出光方向垂直於最終出光方向的方式配置，且該等合光鏡係配置於彼此垂直配置之光源組件之出光方向相互交會的位置處。
10. 如請求項5所述之光源系統，其中更包含一曲面反射鏡，其係相隔地配置於該第一主要光源單元的出光方向上，該等光源組件以平面陣列方式排列。
11. 如請求項10所述之光源系統，其中更包含第二主要光源單元及合光鏡，該第二主要光源單元係以出光方向垂直於該第一主要光源單元的方式配置，該合光鏡配置於該第二主要光源單元與該第一主要光源單元出光方向交會的位置，並該第二主要光源單元係由複數個該等光源組件以平面陣列排列而成。
12. 如請求項10或11所述之光源系統，其中更包含複眼透鏡單元，其係相隔地配置於該第一主要光源單元的光線經該曲面反射鏡反射的反射光方向上。