一种采用窄脉宽激光直写的电极微栅加工模具辊的方法

摘要

本发明涉及一种采用窄脉宽激光直写的电极微栅加工模具辊的方法，该方法具体通过采用皮秒纳米级窄脉宽激光直写装置作为能量源，将激光光束经过扩速、准直和光斑整形汇聚到模具辊的辊筒材料表面，进行精细光蚀刻，从而形成需要的凹进的电极微栅图形；激光光蚀后，对辊筒材料表面进行超声波处理、化学或电镀抛光，进而优化辊筒表面。本发明的优点在于：发明采用窄脉宽激光直写的电极微栅加工模具辊的方法，该传统印刷图形为激光光蚀图形，从而大大提高了生产效率；同时，通过控制激光工艺特定的条件参数，进而使制得的模具辊表面的电极微栅图形清晰一致，且模具辊的投入产出率高。

权利要求

1.一种采用窄脉宽激光直写的电极微栅加工模具辊的方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下：（1）选取激光装置：选用皮秒266nm、能量密度大于20uJ@100KHz的深紫外激光器作为能量源；

（2）激光光蚀：将激光光束经过扩速、准直和光斑整形汇聚到模具辊的辊筒材料表面，对模具辊金属层进行冷加工，激光光蚀线速度200到2000mm/秒、平均功率3-20W对模具辊金属表面进行多次矢量图形光蚀，从而形成需要的凹进的电极微栅图形；

（3）后处理：激光光蚀后，对辊筒材料表面进行超声波处理、化学或电镀抛光，进而优化光蚀图形表面。

说明书

一种采用窄脉宽激光直写的电极微栅加工模具辊的方法

技术领域

[0001] 本发明属于导电薄膜模具辊加工技术领域，特别涉及一种采用窄脉宽激光直写的电极微栅加工模具辊的方法。

背景技术

[0002] ITO导电薄膜是指采用磁控溅射的方法，在透明有机薄膜材料上溅射透明氧化铟锡(ITO)导电薄膜镀层并经高温退火处理得到的高技术产品；但ITO导电薄膜存在价格高、电阻高、易折断、幅面小等缺点，MetalMesh导电薄膜金属线易断裂、良品率低、工艺复杂，诸多问题尚待解决，未能产业化。纳米银线是采用化学法生长的直径为25～300nm，长度10～200um的纳米材料。纳米银线除具有银优良的导电性之外，由于纳米级别的尺寸效应，还具有优异的透光性、耐曲挠性。因此被视为是最有可能替代传统ITO透明电极的材料，为实现柔性、可弯折LED显示、触摸屏等提供了可能，并已有大量的研究将其应用于薄膜太阳能电池。此外由于银纳米线的大长径比效应，使其在导电胶、导热胶等方面的应用中也具有突出的优势。

[0003] 但是纳米银线技术的导电衰减问题相当严重，制约了他的发展。其他技术，如：CNT（碳纳米管技术）、Graphene（石墨烯技术）以及高分子导电材料等都存在各种问题，离大规模工业应用还有一段距离。

[0004] 针对上述现象，改进后采用圆压圆卷对卷的压印方式，由具有电极微栅图形的模具辊通过结合纳米压印技术制作，制得无接缝超大幅面导电薄膜，导电薄膜长度达到2000m以上，幅宽超过2m；其突破了幅面限制，解决了易断裂、电阻高等问题，且在生产过程中无重金属污染，导电材料利用率高；这种工艺需要制备具有电极微栅图形的模具辊。制作具有电极微栅图形的模具辊比较困难，一般制作工艺中图形采用掩模版曝光刻蚀的方法制作在平面模版上，再利用电铸术制作相应的模板；模板再复合在模具辊上进行压印。这个过程工艺复杂、生产效率低及投入产出率低的问题。

[0005] 因此，研发一种能够使模具辊表面电极微栅图形清晰均匀一致、具有高的生产效率及提高投入产出率的采用窄脉宽激光直写的电极微栅加工模具辊的方法是非常有必要的。本发明采用窄脉宽激光直写加工模具辊，直接激光冷加工光蚀电极微栅矢量图形。

发明内容

[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种能够使模具辊表面电极微栅图形清晰均匀一致、提高生产效率及提高投入产出率的采用窄脉宽激光直写的电极微栅加工模具辊的方法。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种采用窄脉宽激光直写的电极微栅加工模具辊的方法，其创新点在于：所述方法具体步骤如下：

[0008] （1）选取激光装置：选用皮秒266nm、能量密度大于20uJ@100KHz的深紫外激光器作为能量源；

[0009] （2）激光光蚀：将激光光束经过扩速、准直和光斑整形汇聚到模具辊的辊筒材料表面，对模具辊金属层进行冷加工，激光光蚀线速度200到2000mm/秒、能量大于2J/cm2对模具辊金属表面进行多次矢量图形光蚀，从而形成需要的凹进的电极微栅图形；后处理：激光光蚀后，对辊筒材料表面进行超声波处理、化学或电镀抛光，进而优化光蚀图形表面。

[0010] 本发明的优点在于：本发明采用窄脉宽激光直写的电极微栅加工模具辊的方法，改传统掩模曝光刻蚀图形为激光光蚀图形，从而大大提高了生产效率；同时，通过控制激光工艺特定的条件参数，进而使制得的模具辊表面的电极微栅图形清晰一致，且模具辊的投入产出率高。

附图说明

[0011] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0012] 图1是传统刻蚀凹槽横断面的示意图。

[0013] 图2是激光直写光蚀凹槽横断面的示意图。

具体实施方式

[0014] 下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

[0015] 实施例1

[0016] 本实施例采用窄脉宽激光直写的电极微栅加工模具辊的方法，该方法的具体步骤如下：

[0017] （1） 选取激光装置：选用脉宽为纳秒级的激光作为直写装置能量源，激光波长为266纳米,能量密度大于20uJ@100KHz；

[0018] （2）激光光蚀：将激光光束经过扩束、准直和光斑整形汇聚到模具辊的辊筒材料表面，进行精细光蚀刻，从而形成需要的凹进的电极微栅图形；激光器波长266nm，平均功率20W，激光扫描速度20～200mm/秒，扫描光蚀矢量电极微栅图形，是凹形沟槽深为2～3um；

[0019] （3）后处理：激光光蚀后，对辊筒金属材料表面进行超声波处理、化学或电镀抛光，进而优化辊筒电极微栅图形凹形沟槽表面质量，表面光洁度Ra<1。

[0020] 实施例2

[0021] 本实施例采用窄脉宽激光直写的电极微栅加工模具辊的方法，该方法的具体步骤如下：

[0022] （1）选取激光装置：选取激光装置：选用脉宽为皮秒级的激光作为直写装置能量源，激光波长为26纳米,能量密度大于20uJ@100KHz；

[0023] （2）激光光蚀：将激光光束经过扩速、准直和光斑整形汇聚到模具辊的辊筒材料表面，进行精细光蚀刻，从而形成需要的凹进的电极微栅图形；激光器波长266nm，平均功率3W，激光扫描速度20～200mm/秒，扫描光蚀矢量电极微栅图形，是凹形沟槽深为2～3um；

[0024] （3）后处理：激光光蚀后，对辊筒材料表面进行超声波处理、化学或电镀抛光，进而优化辊筒表面。

[0025] 表1是实施例1～2采用窄脉宽激光直写的电极微栅加工模具辊的方法与传统掩模曝光刻蚀制得的模具辊对比表。

[0026]

[0027] 结论：由上表可以看出，本发明采用窄脉宽激光直写的电极微栅加工模具辊的方法与传统掩模曝光刻蚀相比，模具辊上的图形清晰，均匀度好，如图1与如图2所示，本发明凹槽底部表面质量好，且图形凹槽质量好，深度可控；同时，生产效率高，制作成本低；此外，实施例1与实施例2相比，实施例2中凹槽底部表面质量的精细度高，相对于实施例1更佳。

[0028] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。