一种卷对卷曝光装置

技术领域

本发明涉及曝光技术领域，具体是一种用于柔性工件的卷对卷曝光装置。

背景技术

随着电子信息技术的飞速发展，诸如手机、平板、电脑等电子数码产品的使用已处处可见。其中，柔性电路板与传统的印制电路板相比，具有体积更小、重量更轻、柔软度更高的诸多优势，因此，为了使电子数码产品更轻便，同时增加在有限空间内的器件集成度，电子数码产品中越来越多的使用柔性电路板来代替传统的印制电路板，使得柔性电路板的应用愈加广泛。其中，可双面布图的柔性电路板能更好的提高系统集成度，因此有着巨大的市场需求量。

曝光装置是柔性电路板生产过程中必须用到的一种设备，主要进行电路图形的制作，柔性电路板由于其柔软的特性，多采用卷对卷（roll to roll）形式的曝光装置。目前，市场上卷对卷曝光装置的应用也很广泛，但是大多数为传统菲林曝光，成本较高、产量较低，无法满足高产能需求；此外，能够高效、简便完成电路图形曝光的激光直写曝光设备也逐渐开始应用到卷对卷曝光领域。但这些设备在对柔性电路板进行双面曝光时，通常是如专利CN111708253A中公开的方式，即在柔性电路板的输送路径的两侧（通常是上下两侧）分别配置一对曝光镜头组以进行柔性电路板两个面的曝光，由于曝光镜头组的价格高昂，这就导致设备的成本居高不下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卷对卷曝光装置以解决上述现有技术中的问题。

为实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种卷对卷曝光装置，用于柔性工件的双面曝光，所述卷对卷曝光装置包括：基座、第一对位系统、曝光系统、第二对位系统以及运动载台系统，所述曝光系统位于所述第一对位系统和所述第二对位系统的中间位置；所述运动载台系统包括运动基台、放卷单元、第一曝光平台、翻面组件、第二曝光平台和收卷单元，所述放卷单元用于将柔性工件第一面向上供给至所述第一曝光平台，经由所述翻面组件将柔性工件第二面向上输送至所述第二曝光平台，最后由所述收卷单元进行柔性工件的收卷；所述基座上设有导轨，所述运动载台系统沿导轨往复移动时，所述第一曝光平台经过所述第一对位系统进行对位操作并经过所述曝光系统进行曝光操作，所述第二曝光平台经过所述第二对位系统进行对位操作并经过所述曝光系统进行曝光操作，当所述第一曝光平台在进行曝光操作时，所述第二曝光平台处于所述第二对位系统处进行对位操作。

优选地，所述第一曝光平台和第二曝光平台之间的距离根据所述曝光系统和所述第二对位系统之间的距离确定。

优选地，所述放卷单元和所述收卷单元分别从所述第一曝光平台和所述第二曝光平台的同一侧进行放卷和收卷。

进一步优选地，翻面组件由位于所述第一曝光平台和/或所述第二曝光平台下方的导辊组成。

进一步优选地，翻面组件包括第一翻面辊、中间引导辊、第二翻面辊，所述第一翻面辊与所述中间引导辊以及所述第二翻面辊平行设置。

优选地，放卷单元和收卷单元分别从所述第一曝光平台和所述第二曝光平台的不同侧进行放卷和收卷。

进一步优选地，翻面组件由至少三个导辊组成，位于所述第一曝光平台和所述第二曝光平台的中间位置。

进一步优选地，翻面组件包括第一翻面辊、中间回转辊、第二翻面辊，在XY平面上，所述第一翻面辊和所述第二翻面辊垂直相交，分别与所述中间回转辊成45°夹角。

优选地，所述运动载台系统还包括至少一个行程调节辊，所述至少一个行程调节辊可移动地设置于所述运动基台上。

优选地，所述运动载台系统还包括多个行程调节辊，所述柔性工件在输送路径上经过部分或全部的所述行程调节辊。

本发明还提供一种采用上述卷对卷曝光装置对柔性工件曝光的曝光方法，包括柔性工件的输送步骤与对位曝光步骤；在输送步骤中，所述放卷单元供给一定长度的柔性工件，所述收卷单元收卷相应长度的柔性工件，每次的输送长度根据实际曝光区域的大小而定；在对位曝光步骤中，所述运动载台系统先沿Y方向移动，使得所述第一曝光平台通过所述第一对位系统进行对位；所述运动载台系统继续移动，使得所述第一曝光平台处于所述曝光系统下进行第一面曝光，此时，所述第二曝光平台正通过所述第二对位系统进行对位；所述第一曝光平台曝光结束后，所述运动载台系统移动使得第二曝光平台处于所述曝光系统下进行第二面曝光；循环以上两步，完成柔性工件的双面曝光。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：通过设置两套对位系统和一套共用的曝光系统，并采用双平台卷对卷形式，既保证高产能又将曝光装置的成本控制在合理范围。而一个运动载台系统设置两个曝光平台，使得曝光装置更为紧凑，并通过行程调节辊使得曝光平台上呈现完整曝光区域，翻面组件完成从第一曝光平台输送到第二曝光平台的柔性工件的翻面操作，然后由同步运动的第一曝光平台和第二曝光平台分别在曝光系统和对位系统处完成曝光和对位，能够高效的实现柔性工件的双面曝光。

附图说明

图1为示例性的卷对卷曝光装置轴测图。

图2为示例一的卷对卷曝光装置主视图。

图3为示例二的卷对卷曝光装置主视图。

图4为示例性柔性工件曝光区域分布图。

图5为示例二的翻面组件传送柔性工件示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清楚明了，下面将结合附图来描述本发明的实施方式。应当理解的是，对实施方式的具体说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不是用于穷举本发明的所有可行方式，更不是用于限制本发明的具体实施范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“中间”、“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“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发明，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、安装及操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参考图1，示出了本发明的卷对卷曝光装置的轴测图，本发明所提供的卷对卷曝光装置至少包括基座1、第一对位系统2、曝光系统3（图中仅部分示出）、第二对位系统4、运动载台系统5以及控制系统（图中未示出）。其中，基座1上设置有第一对位龙门架11和第二对位龙门架12，第一对位系统2和第二对位系统4分别安装于第一对位龙门架11和第二对位龙门架12，基座1上还设置有曝光龙门架13，曝光系统2安装于曝光龙门架13。优选地，第一对位龙门架11和第二对位龙门架12对称分布在曝光龙门架13的两侧，即曝光系统3位于第一对位系统2和第二对位系统4的中间位置。基座1上进一步设置有沿图示Y方向的导轨14，运动载台系统5能够沿导轨14进行往复移动。第一对位系统2和第二对位系统4分别包括至少一个对准相机，用于确定柔性工件的位置信息。曝光系统3至少包括激光光源、空间光调制器、曝光镜头，空间光调制器将激光光源产生的光束进行图形化调制后经曝光镜头照射到柔性工件（如柔性电路板）上，从而在柔性工件上形成特定的电路图形。控制装置能够控制运动载台系统5的移动并获得其实时位置，还能够进行图形数据处理并通过空间光调制器进行光束调制，以及控制激光光源的开闭。

进一步地，参考图2和图3，示出了本发明的卷对卷曝光装置的主视图。为实现柔性工件卷对卷形式的双面曝光，运动载台系统5包括运动基台50、放卷单元51、第一曝光平台52、翻面组件53、第二曝光平台54和收卷单元55。放卷单元51、第一曝光平台52、翻面组件53、第二曝光平台54和收卷单元55设置于运动基台50上，运动基台50能够沿导轨14往复移动。放卷单元51用于将柔性工件第一面向上供给至第一曝光平台52，再经由翻面组件53将柔性工件第二面向上输送至第二曝光平台54，最后由收卷单元55进行柔性工件的收卷。放卷单元51和收卷单元55通过驱动系统实现协同旋转，保证柔性工件在输送路径上保持适当的张紧度。应当理解的是，处于第一曝光平台52的部分柔性工件是第一面朝向第一对位系统2和曝光镜头，而处于第二曝光平台54的部分柔性工件则第二面朝向第二对位系统4和曝光镜头，当运动载台系统沿导轨14进行往复移动时，第一曝光平台52能够经过第一对位系统2进行对位操作并经过曝光系统3进行第一面曝光操作，第二曝光平台54能够经过第二对位系统4进行对位操作并经过曝光系统3进行第二面曝光操作，从而能够完成柔性工件的双面曝光。其中，第一面是指从放卷单元51退绕的柔性工件的外表面侧，第二面是指从放卷单元51退绕的柔性工件的内表面侧。翻面组件53用于使柔性工件的外表面和内表面反转。优选地，第一曝光平台52和第二曝光平台54的距离根据曝光系统和第二对位系统4之间的距离确定，使得当第一曝光平台52在进行曝光操作时，第二曝光平台54能处于第二对位系统4处进行对位操作。此外，第一曝光平台52和第二曝光平台54能够沿图示Z方向升降，从而能够实现柔性工件在曝光镜头下的高度调节，便于确定曝光所需的最佳焦面。第一曝光平台52和第二曝光平台54还能够通过真空吸附地方式将柔性工件平整的保持在台面上。

图4示出了柔性工件上曝光区域的分布示意图，由于多个曝光区域A沿柔性工件长度上等距分布，而每次曝光需要完成一个完整的曝光区域A的曝光处理，为了使处于每个曝光平台上的部分柔性工件包括一个完整的曝光区域，运动载台系统上进一步设置有至少一个行程调节辊。该行程调节辊的位置设定相对灵活，可位于放卷单元、第一曝光平台、翻面组件、第二曝光平台任意相邻的两者之间，即放卷单元与第一曝光平台之间，或第一曝光平台和翻面组件之间，或翻面组件和第二曝光平台之间。在一个替代方式中，行程调节辊可以作为翻面组件中的一部分。进一步地，行程调节辊可移动地设置于运动基台50上，通过行程调节辊的移动调节柔性工件处于输送路径上的长度，使得处于曝光平台上的部分柔性工件包括完整的曝光区域。可选的，通过设置多个行程调节辊，在输送路径上使得柔性工件经过部分或全部的行程调节辊来调节柔性工件处于输送路径上的长度，同样能够使曝光平台上包括完整的曝光区域。当然，多个行程调节辊可以是一部分固定于运动基台，其余的可移动的设置于运动基台，也可以实现柔性工件在输送路径上的长度调节。

在一个实施方式中，放卷单元51和收卷单元55分别从第一曝光平台52和第二曝光平台54的同一侧进行放卷和收卷。例如图2所示，放卷单元52供给的柔性工件从第一曝光平台52的左侧进入平台，曝光完成的柔性工件从第二曝光平台54的左侧输送至收卷单元55。翻面组件53由位于第一曝光平台和/或第二曝光平台下方的导辊组成，导辊的数量可根据曝光装置的整体布局而定，可以是单个，也可以是多个。采用多个导辊时，多个导辊平行布置。如图2所示，在本示例中，翻面组件包括平行设置的第一翻面辊531和第二翻面辊533。柔性工件从第一曝光平台52的左侧进入台面再从右侧送出至第一翻面辊531，经第一翻面辊531输送至第二翻面辊533，然后从第二曝光平台54的右侧进入台面，最后从第二曝光平台54的左侧输送至收卷单元55。较佳地，为了防止柔性工件输送中的下垂，翻面组件53还可进一步包括中间引导辊532，中间引导辊平行于第一翻面辊531和第二翻面辊533。柔性工件从第一曝光平台52的左侧进入台面再从右侧送出至第一翻面辊531，再经由中间引导辊532输送至第二翻面辊533，再经第二翻面辊533从第二曝光平台54的右侧进入台面，最后从第二曝光平台54的左侧输送至收卷单元55。当柔性工件经过第一翻面辊531和第二翻面辊533时，由第一面面贴合辊轴，而经过中间引导辊532时，由内表面贴合辊轴。

在一个变形的实施方式中，放卷单元51和收卷单元55分别从第一曝光平台52和第二曝光平台54的不同侧进行放卷和收卷。如图3所示，放卷单元51供给的柔性工件从第一曝光平台52的左侧进入平台，曝光完成的柔性工件从第二曝光平台54的右侧输送至收卷单元。相应地，翻面组件53由至少三个翻面辊组成，位于第一曝光平台52和第二曝光平台54的中间位置。如图3所示，翻面组件53包括第一翻面辊534、中间回转辊535、第二翻面辊536。第一翻面辊534将柔性工件从沿Y正方向输送翻转至沿第二方向输送，中间回转辊535使柔性工件沿第二方向的反向往回输送，再经第二翻面辊536将从沿第二方向的反向输送的柔性工件翻转至沿Y正方向输送。其中，在XY平面内，第一翻面辊与柔性工件的整体输送方向即Y正方向的夹角为α（α取与输送方向形成的夹角中较小的锐角，且α不等于90°），第二翻面辊与第一翻面辊垂直，中间回转辊与输送方向的夹角为|2α-90|°。优选地，第一翻面辊534与Y正方向的夹角为45°，即如图5示出的柔性工件经过翻面组件传输的示意图，此时在XY平面内，第一翻面辊534和第二翻面辊535分别与中间回转辊536成45°夹角，中间回转辊平行于Y方向。第一翻面辊534能够将柔性工件从沿Y正方向输送翻转至沿X正方向输送，中间回转辊535使柔性工件沿X正方向的反向即X负方向输送，再经第二翻面辊536将从沿X负方向输送的柔性工件翻转至沿Y正方向输送，从而完成柔性工件的翻面。容易理解的，当柔性工件经过第一翻面辊534和第二翻面辊536时，由外表面贴合辊轴，而经过中间引导辊535时，由内表面贴合辊轴。

以上实施方式仅是示例性的展示了柔性工件沿正Y方向输送电路板的曝光装置配置形式，在实际应用中，输送方向与示例不同的情况下，也能够应用本发明。例如，可以将图2和图3中示出的放卷单元与收卷单元互换，使柔性工件的输送方向反转。或者，可以采用与图2的实施方式存在镜像关系的结构，例如第一曝光平台在右侧，第二曝光平台在左侧，此时可使放卷单元供给的柔性工件从第一曝光平台的右侧进入平台，曝光完成的柔性工件同样从第二曝光平台的右侧输送至收卷单元。此外，还可以根据需要，在柔性工件的输送路径的各个部分上设置用于调节柔性工件拉伸张力的张力调节辊或是用于稳定停止柔性工件的止动辊。

接下来，将对本发明的曝光装置的动作进行说明。曝光装置的动作是交替实施柔性工件输送步骤与对位曝光步骤，在输送步骤中，放卷单元供给一定长度的柔性工件，收卷单元收卷相应长度的柔性工件，每次的输送长度根据实际曝光区域的大小而定。在对位曝光步骤中，完成处于第一和第二曝光平台上的柔性工件的对位和曝光。具体地，放卷单元供应柔性工件，同时收卷单元回收柔性工件；运动载台系统沿Y方向移动，使得第一曝光平台通过第一对位系统进行对位；运动载台系统继续移动，使得第一曝光平台处于曝光镜头下进行第一面曝光，与此同时，第二曝光平台通过第二对位系统进行对位；第一曝光平台曝光结束后，运动载台系统移动使得第二曝光平台处于曝光镜头下进行第二面曝光。第二曝光平台曝光结束后，放卷单元供应柔性工件。以此循环，连续完成柔性工件的双面曝光。

本发明提出的卷对卷双面曝光装置，通过设置两套对位系统和一套共用的曝光系统，并采用双平台卷对卷形式，使得在保证产能的同时，曝光装置的成本在合理范围内，而一个运动载台系统设置两个曝光平台，使得曝光装置更为紧凑。通过翻面组件完成从第一曝光平台输送到第二曝光平台的柔性工件的翻面操作，在由同步运动的第一曝光平台和第二曝光平台分别在曝光系统和对位系统处完成曝光和对位，能够高效的实现柔性工件的双面曝光。

最后还需要指出，由于文字表达的有限性，上述说明仅是示例性的，并非穷尽性的，本发明并不限于所披露的各实施方式，在不偏离上述示例的范围和精神的情况下，对于本领域的技术人员来说还可以作若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。因此本发明的保护范围应以权利要求为准。