[發明專利]激光曝光刀具及基于激光的立體直接曝光成像方法

有效

• 申請號: 201010604662.1
• 申請日: 2010-12-24
• 公開（公告）號: CN102126082A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 陳乃奇;馬鴻煒;聶延平
• 申請（專利權）人: 陳乃奇;中國電子科技集團公司第二十研究所
• 主分類號: B23K26/08
• 分類號: B23K26/08;B23K26/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于化學蝕刻加工技術領域，尤其是涉及一種激光曝光刀具及基于激光的立體直接曝光成像方法。

背景技術

在現代加工技術領域中，材料表面上圖形的化學蝕刻加工是一種被廣泛應用的技術手段，如印刷電路板、標牌銘牌的加工制造等。其中，傳統化學蝕刻加工的基本流程大致如下：

第一步、制版：用光繪機或照排機制作需要蝕刻圖形的照相底片；

第二步、涂敷：在材料表面上涂敷感光抗蝕膠或粘貼感光抗蝕膜；

第三步、曬版：將底片緊密放置在所涂覆感光材料表面的感光抗蝕膜上，對其曝光曬版，再經顯影、定影后，形成需加工圖形的抗蝕掩模圖形；

第四步、蝕刻：用化學溶液對材料表面蝕刻、清洗，并形成所需圖形。

實際使用過程中，化學蝕刻技術具有圖形精度高、重復性好、工藝簡單以及成本低廉等優點，因此得到了廣泛的應用。但上述傳統的化學蝕刻技術基本上局限于對材料平面的蝕刻加工。而對于三維立體曲面上的圖形，傳統的化學蝕刻技術往往無能為力，其三維立體曲面上加工圖形的實際應用情形逐漸增多，典型的應用如帶通雷達罩。由于雷達罩本身是由復合材料制造的三維立體曲面，且需在雷達罩表面加工出頻率選擇金屬圖形。

在三維立體曲面上加工圖形時，傳統的化學蝕刻中在已涂敷感光抗蝕膠的立體曲面上貼敷照相底片，成為現有加工技術中的難點。由于照相底片是平面膠片，無法與立體曲面緊密貼合，必須根據曲面不同區域的曲率大小，將將膠片裁剪成大小不等的若干塊進行拼接、粘貼。因而，實際操作過程中，上述傳統化學蝕刻方法存在以下主要嚴重缺陷：1)圖形精度差：由于需要將膠片進行手工拼接、粘貼，圖形拼接精度極低，不能滿足高精度圖形的需求；2)重復精度低：大量小膠片的手工拼接、粘貼，產生累計誤差，造成產品的重復性、一致性偏差；3)效率低下，成本高且廢品率高：由于膠片的拼接、粘貼需手工操作，且一次性使用，生產效率極低，廢品率高，成本高；4)復雜曲面無法加工：對于復雜曲面，須將膠片分割成非常小面積的膠片，以至于完全無法實現。因此，三維立體曲面上進行高精度復雜圖形的化學蝕刻一直是加工技術的難點，不能很好地滿足要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種結構簡單、設計合理、加工制作方便且使用操作方便、使用效果好的激光曝光刀具。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種激光曝光刀具，其特征在于：包括前端部開口的外部殼體、安裝在所述外部殼體內的控制電路板、用于產生激光光束的激光器、對激光器所產生激光光束進行準直的準直鏡頭、對經準直鏡頭準直后的激光光束強弱進行控制調整的光闌和安裝在所述外部殼體前端部開口上的聚焦鏡頭，所述準直鏡頭、光闌和聚焦鏡頭均布設在激光器所產生激光光束的投射方向上，且激光器、準直鏡頭、光闌和聚焦鏡頭由后至前布設在同一直線上，所述激光器、準直鏡頭和光闌均布設在所述外部殼體內部；所述控制電路板上設置有對激光器進行驅動控制的驅動控制器、與驅動控制器相接的控制信號輸入接口和對各用電單元進行供電的電源模塊，所述電源模塊與驅動控制器相接；所述外部殼體的形狀與數控機床上所安裝刀具的刀柄形狀相同；所述外部殼體安裝在數控機床的刀具驅動主軸上；所述驅動控制器通過控制信號輸入接口與所述數控機床的控制主機相接。

上述激光曝光刀具，其特征是：所述外部殼體包括刀柄座和安裝在刀柄座上且前端部開口的圓柱狀機殼，所述控制電路板、激光器、準直鏡頭和光闌均安裝在圓柱狀機殼內，所述聚焦鏡頭安裝在圓柱狀機殼的前端部開口上，且激光器、準直鏡頭、光闌和聚焦鏡頭均與圓柱狀機殼呈同軸布設。

上述激光曝光刀具，其特征是：所述圓柱狀機殼后部設置有供與控制信號輸入接口相接的控制電纜和與電源模塊相接的電源電纜穿出的穿線孔，所述控制信號輸入接口通過所述控制電纜與控制主機相接，所述電源電纜接至電源插座上。

上述激光曝光刀具，其特征是：還包括對激光器的輸出亮度進行實時檢測并將所檢測信號同步傳送至驅動控制器的光電檢測單元和對激光器的輸出功率進行手動調節的調節電路，所述光電檢測單元和調節電路均與驅動控制器相接。

上述激光曝光刀具，其特征是：所述激光器為半導體激光器L1，所述光電檢測單元為光電二極管D1，所述調節電路為可變電位器VR1。

上述激光曝光刀具，其特征是：所述驅動控制器為控制芯片Maxim3263。