专利名称：用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种激光微加工设备，尤其涉及一种用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的装置及其方法。
背景技术：
现在市场上大多使用ITO作为导电膜，但在高品质和较高环境要求下无法稳定的长时间的使用；石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300 W/m.K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000 cm²/V.s,又比纳米碳管或娃晶体高,而电阻率只约10-6 Ω.cm,比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。因为电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板，甚至是太阳能电池。使用激光蚀刻方法去除以石墨烯为导电的材料具有非接触、无污染环境、易控制等特性，使其成为当代导电材料线宽控制的重要应用热点，并且逐渐会在工业中得到广泛的应用。用激光器蚀刻导电材料可以达到较稳定的线宽，导电材料的线宽最细可以达到20um,可以更精密的制作出较为复杂的图形，激光刻蚀时可方便的更换蚀刻图形，无废弃物产生，可大量节省研发成本及缩短产品开发周期。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的装置及其方法。本发明的目的通过以下技术方案来实现:
用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的装置，特点是:包括高频率短脉冲激光器、动态聚焦镜和扫描场镜，所述高频率短脉冲激光器是波长为266nm 1064nm、脉宽在IOOps 50ns、频率在IOKHz 200KHz的激光器，高频率短脉冲激光器的输出端布置有光闸，光闸的输出端设置有扩束镜，扩束镜的输出端布置有45度全反射镜，45度全反射镜的输出端依次布置有动态聚焦镜和扫描场镜，扫描场镜正对于工作平台，工作平台的一侧安装有吹气装置，工作平台的另一侧安装有集尘装置。进一步地，上述的用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的装置，所述工作平台为真空吸附式工作平台。上述装置用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的方法，加工前激光焦点聚焦位于以石墨烯为导电层材料的上表面，高频率短脉冲激光器发出的激光经光闸控制开关光，光闸控制激光光束后经过扩束镜对光束进行同轴扩束，一方面，改善光束传播的发散角，使光路准直，另一方面，对激光光束同轴扩束，使聚焦后光斑更小；扩束后的光束到达45度全反射镜，光路垂直改向，继而到达动态聚焦镜和扫描场镜，动态聚焦镜使焦点聚焦在同一焦平面上；扫描图形转化为数字信号，图形转化在工作平台上的加工材料上，蚀刻产生的粉尘由吹气装置产生气流，由集尘装置吸气收集粉尘。本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在
本发明通过不同波长的高频率的脉冲激光器作为激光源，对不同触摸屏产品中以石墨烯为导电层材料进行激光蚀刻，使石墨烯导电层在高频率的短脉冲激光器的作用下气化而达到蚀除的目的，通过高精度动态聚焦镜和振镜配合，一次性实现蚀刻范围500mmX 500mm，产生的粉尘经过吹气系统和大流量积尘系统集尘，从而加工出无污染、线性稳定、功能完好的触摸屏电子产品。
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明
图1:本发明的构造示意图。
具体实施例方式本发明提供一种激光蚀刻触摸屏上以石墨烯为导电层材料的设备和方法，采用高频率的短脉冲激光器，加工的材料为高导电率的导电薄膜材料，激光经过动态聚焦镜和振镜，在整个500mmX500mm以石墨烯为导电层材料范围内实现聚焦，石墨烯导电层吸收具有高峰值功率的脉冲式激光气化，从而达到蚀刻效果。如图1所示，用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的装置，包括高频率短脉冲激光器1、动态聚焦镜5和扫描场镜6,高频率短脉冲激光器I是波长为266nm 1064nm、脉宽在IOOps 50ns、频率在IOKHz 200KHz的激光器，高频率短脉冲激光器I的输出端布置有光闸2,光闸2的输出端设置有扩束镜3,扩束镜3的输出端布置有45度全反射镜4,45度全反射镜4的输出端依次布置有动态聚焦镜5和扫描场镜6,扫描场镜6正对于工作平台10，工作平台10的一侧安装有吹气装置7，工作平台10的另一侧安装有集尘装置9。上述装置用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层，加工前激光焦点聚焦位于以石墨烯为导电层材料的上表面，高频率短脉冲激光器I发出的激光经光闸2控制开关光，光闸2控制激光光束后经过扩束镜3对光束进行同轴扩束，一方面改善光束传播的发散角，达到光路准直的目的，另外一方面，对激光光束同轴扩束，使得聚焦后光斑更小，从而实现激光稳定刻蚀的目的；扩束后的光束到达45度全反射镜4，光路垂直改向，继而到达动态聚焦镜5和扫描场镜6,动态聚焦镜5使焦点都聚焦在同一焦平面上,有效避免大幅面扫描时产生的边缘离焦现象；扫描图形转化为数字信号，图形转化在工作平台10上的加工材料8上，蚀刻产生的粉尘由吹气装置7产生向右的气流，由集尘装置9吸气收集粉尘。加工过程稳定，控制系统根据加工图的识别和导入之后，使用高速振镜的大幅面扫描，一次性加工产品，大大提高加工效率；在蚀刻的同时吹气和集尘装置打开，吹气角度根据扫描场镜扫描角度和激光焦距计算得来，使其在特定的吹气角度下配合大流量集尘器达到最佳集尘效果；吹气装置7产生离子风，使其产生向右的气流，通过集尘装置9将加工产品产生的粉尘带走。脉冲激光经过扩束镜准直扩束后，通过动态聚焦镜聚焦，再经过扫描场镜，实现一次性加工范围为500_X500_以内高精度、高速扫描。将蚀刻图形导入加工软件中，将图形分为对位图层和加工图层JfPET基底或者玻璃基底的以石墨烯为导电层材料放置平面度精度较高吸附平台上，放置产品后真空吸附打开，确保产品在加工过程中不移位；激光按照设计图形进行蚀刻，在蚀刻的同时打开吹气和积尘系统，确保蚀刻产生的粉尘全部吸入集尘系统中，以提高高频率脉冲激光器蚀刻以石墨烯为导电层材料的工艺重复性和稳定性。其中，蚀刻材料为以石墨烯为导电层材料，蚀刻基底为玻璃基底或者PET基底为例的硬性或柔性材料，也可以是双面强化玻璃和单面强化玻璃。本发明通过不同波长的高频率的脉冲激光器作为激光源，对不同触摸屏产品中以石墨烯为导电层材料进行激光蚀刻，使石墨烯导电层在高频率的短脉冲激光器的作用下气化而达到蚀除的目的，通过高精度动态聚焦镜和扫描场镜配合，一次性实现蚀刻范围500mmX 500mm，产生的粉尘由吹气装置产生向右的气流，由集尘装置吸气收集粉尘。，从而加工出无污染、线性稳定、功能完好的触摸屏电子产品。需要理解到的是以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的装置，其特征在于:包括高频率短脉冲激光器、动态聚焦镜和扫描场镜，所述高频率短脉冲激光器是波长为266nm 1064nm、脉宽在IOOps 50ns、频率在IOKHz 200KHz的激光器，高频率短脉冲激光器的输出端布置有光闸，光闸的输出端设置有扩束镜，扩束镜的输出端布置有45度全反射镜，45度全反射镜的输出端依次布置有动态聚焦镜和扫描场镜，扫描场镜正对于工作平台，工作平台的一侧安装有吹气装置，工作平台的另一侧安装有集尘装置。
2.根据权利要求1所述的用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的装置，其特征在于:所述工作平台为真空吸附式工作平台。
3.权利要求1所述装置用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的方法，其特征在于:力口工前激光焦点聚焦于以石墨烯为导电层材料的上表面，高频率短脉冲激光器发出的激光经光闸控制开关光，光闸控制激光光束后经过扩束镜对光束进行同轴扩束，一方面，改善光束传播的发散角，使光路准直，另一方面，对激光光束同轴扩束，使聚焦后光斑更小；扩束后的光束到达45度全反射镜，光路垂直改向，继而到达动态聚焦镜和扫描场镜，动态聚焦镜使焦点聚焦在同一焦平面上；扫描图形转化为数字信号，图形转化在工作平台上的加工材料上，蚀刻产生的粉尘由 吹气装置产生气流，由集尘装置吸气收集粉尘。
全文摘要
本发明涉及用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的装置及方法，高频率短脉冲激光器的输出端布置有光闸，光闸的输出端设置有扩束镜，扩束镜的输出端布置有45度全反射镜，45度全反射镜的输出端依次布置有动态聚焦镜和扫描场镜，扫描场镜正对于工作平台，工作平台的一侧安装有吹气装置，工作平台的另一侧安装有集尘装置。通过不同波长的高频率的脉冲激光器作为激光源，对不同触摸屏产品中以石墨烯为导电层材料进行激光蚀刻，使石墨烯导电层在高频率的短脉冲激光器的作用下气化而达到蚀除的目的，通过高精度动态聚焦镜和振镜配合，一次性实现蚀刻范围500mm×500mm，加工出无污染、线性稳定、功能完好的触摸屏电子产品。
文档编号B23K26/14GK103071925SQ20121058232
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者赵裕兴, 狄建科, 张伟 申请人:苏州德龙激光股份有限公司