专利名称：高尔夫球杆头表面蚀刻方法
技术领域：
本发明属于高尔夫球运动器具部件制造方法，特别是一种高尔夫球杆头表面蚀刻方法。
背景技术：
习用的高尔夫球杆头表面的雕刻、蚀刻方法通常可依需求选择使用CNC雕刻、网版印刷、光罩蚀刻、喷砂(shot peening，或称珠击法)及激光雕刻等各种制程，以供对高尔夫球杆头的杆头本体、打击面板或套管等部位的金属表面进行雕刻或蚀刻。
其中，最常见的情况为利用上述制程对打击面板进行雕刻、蚀刻，以便在打击面板的正面形成数条槽道供增加击球的摩擦力及准确度，或在打击面板的背面形成复杂图案纹路供增加杆头成品的视觉效果或功能。
然而，上述雕刻或蚀刻制程在实际加工打击面板时却仍存在许多缺点。例如受限于CNC雕刻制程使用的刀具尺寸，制程不易精密控制雕刻铣削强度，而仅能雕刻出深度大于0.1mm的槽道。当打击面板未精密地水平定位时，刀具铣削的加工深度及宽度将产生偏差而与预定规格不一致，以至于使成品的一致性偏低。在CNC加工过程中，刀具易逐渐磨损或突然断裂，因而产生不良品、报废品，不利于提升量产的良率。刀具加工过程中所产生的切削刀痕易影响外观，并增加纹路周缘的粗糙度、导致击球时应力集中于纹路位置，而降低打击面板的预定结构强度。再者，由于制程仅能形成较深的槽道，因此，当打击面板的厚度过薄时，将影响其抗应力结构强度，故其不适用于制造超大型高尔夫球杆头的厚度较薄的打击面板。
网版印刷制程包含下列步骤制造具预定纹路互补图案的网板；将网板的互补图案印刷至打击面板上；对打击面板进行一般化学蚀刻，以形成预定纹路；清除打击面板上的印刷图案，并进行表面清洗。
虽然网版印刷制程具有降低成本的优点，但是由于印刷施力、刮板角度、网印高度等各种控制操作参数皆经由人工进行操作，因而，其实际准确度不佳，并不利于制造精细纹路及提升成品一致性。
光罩蚀刻制程一般仅用于积体电路制程，其包含下列步骤制造具有预定纹路或互补图案的光罩；在基板上涂布负型或正型光阻剂；将光罩置于基板上方，进行曝光，以使对应于预定纹路或互补图案的光阻剂产生光反应；利用显影液溶解部分光阻剂，使光阻剂形成预定纹路；对基板进行一般化学蚀刻，以形成预定纹路；清除基板上光阻剂，并进行表面清洗。
虽然光罩蚀刻制程能产生精细纹路且具有较高的成品一致性，但其制程繁复且成本极高，因而不利用于加速制程且易降低量产性。
喷砂制程为可借由多次重复性的雕刻，以形成深度大于或小于0.1mm的槽道，其适用于雕刻各种厚度的打击面板。但是喷砂制程极为耗时，且法形成较精密的纹路。同时，连续进行喷砂(击珠)，亦可能不当引入残留压应力，并可能造成打击面板永久变形。
激光雕刻制程亦可借由进行多次重复的雕刻，以雕刻出深度大于或小于0.1mm的槽道，虽然激光雕刻制程可形成较精密的纹路，但其制程仍极为耗时。特别是，在雕刻较大深度时，制程使用高功率激光光束，然而高功率激光光束却容易造成雕刻位置的金属基材受扩散热的高温影响而改变物理性质及金相组成，因而降低打击面板的结构强度及弹性系数。
基于上述原因。确实有必要进一步改良各种习用的高尔夫球杆头表面的雕刻、蚀刻方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种增加蚀刻精密度、提升蚀刻良率、加速蚀刻制程及降低蚀刻成本的高尔夫球杆头表面蚀刻方法。
本发明包括如下步骤
步骤一在高尔夫球杆头欲蚀刻金属表面涂布遮罩层；步骤二利用激光光束照射遮罩层，以形成预定纹路的裸露窗口；步骤三化学蚀刻处理对应裸露窗口的金属表面，以蚀刻出预定纹路；步骤四清除遮罩层。
其中高尔夫球杆头欲蚀刻金属表面包含杆头本体、打击面板及套管的正面及背面。
遮罩层为绝缘层。
遮罩层为由涂布耐蚀刻的绝缘材料，如绝缘漆、蜡或高分子聚合涂料制成。
绝缘材料的涂布方式可选择使用旋转涂布、喷涂、液浸、印刷等方式。
遮罩层为光阻剂层。
遮罩层为由涂布正型或负型光阻剂制成。
遮罩层为正型光阻剂层时，利用激光光束照射遮罩层，以形成预定纹路的裸露窗口的步骤二包含利用激光光束照射为正光阻剂层的遮罩层，以使为正光阻剂层的遮罩层形成对应预定纹路的光反应区及借由显影液去除对应预定纹路的光反应区，以形成对应预定纹路的裸露窗口。
遮罩层为负型光阻剂层时，利用激光光束照射遮罩层，以形成预定纹路的裸露窗口的步骤二包含利用激光光束照射为负光阻剂层的遮罩层，以使为负光阻剂层的遮罩层形成互补于预定纹路的光反应区及借由显影液去除互补于预定纹路的光反应区以外的负光阻剂，以形成对应预定纹路的裸露窗口。
激光光束的功率介于1W至200W之间。
激光光束来源可选自液态激光、固态激光及气态激光，例如选用二氧化碳激光。
步骤四中清除遮罩层后接着清洗高尔夫球杆头的金属表面。
由于本发明包括在高尔夫球杆头欲蚀刻金属表面涂布遮罩层的步骤一；利用激光光束照射遮罩层，以形成预定纹路的裸露窗口的步骤二；化学蚀刻处理对应裸露窗口的金属表面，以蚀刻出预定纹路的步骤三及清除遮罩层的步骤四。本发明步骤一制成的遮罩层最初并无需预设纹路，因此，可快速完成涂布而有利加速制程；使用低功率的激光光束进行穿凿具有高精准度、高精细度、加速制程的优点，且容易借由设定路径快速调整改变预定纹路的样式；使用一般化学蚀刻具有易控制蚀刻条件、蚀刻深度一致及成本较低等优点；不仅增加蚀刻精密度、提升蚀刻良率，而且加速蚀刻制程、降低蚀刻成本，从而达到本发明的目的。
图1、为本发明流程方块图。
图2、为组设以本发明蚀刻表面打击面板的高尔夫球杆头分解结构示意立体正视图。
图3、为组设以本发明蚀刻表面打击面板的高尔夫球杆头分解结构示意立体后视图。
图4、为本发明实施例一步骤一示意图。
图5、为本发明实施例一步骤二示意图。
图6、为本发明实施例一步骤三示意图。
图7、为本发明实施例一步骤四示意图。
图8、为本发明实施例二步骤一示意图。
图9、为本发明实施例二步骤二示意图(形成对应预定纹路的光反应区)。
图10、为本发明实施例二步骤二示意图(去除光反应区)。
图11、为本发明实施例二步骤三示意图。
图12、为本发明实施例二步骤四示意图。
图13、为本发明实施例三步骤一示意图。
图14、为本发明实施例三步骤二示意图(形成互补于预定纹路的光反应区)。
图15、为本发明实施例三步骤二示意图(去除光反应区以外的负光阻剂层)。
图16、为本发明实施例三步骤三示意图。
图17、为本发明实施例三步骤四示意图。
具体实施例方式
如图1、图2、图3所示，本发明适用于高尔夫球杆头，其可在杆头本体1、打击面板2及套管3的正面、背面上形成预定的纹路11、21、31。杆头本体1、打击面板2及套管3的表面较佳为由碳钢、特殊钢、钛合金、不锈钢等金属或合金制成。
如图1所示，本发明包括如下步骤步骤一涂布遮罩层在高尔夫球杆头欲蚀刻金属表面涂布遮罩层；步骤二形成裸露窗口利用激光光束照射遮罩层，以形成预定纹路的裸露窗口；步骤三蚀刻化学蚀刻处理对应裸露窗口的金属表面，以蚀刻出预定纹路；步骤四清除遮罩层清除遮罩层，并清洗金属表面。
实施例一本发明包括如下步骤步骤一涂布遮罩层4如图1、图4所示，先在高尔夫球杆头的打击面板、杆头本体或管套的金属表面，如在打击面板2的正面或背面涂布绝缘层以作为遮罩层4。作为遮罩层4的绝缘层较佳为由耐蚀刻或不与蚀刻液反应的绝缘材料，如绝缘漆、蜡或高分子聚合涂料涂布而成。绝缘材料的涂布方式可选择使用旋转涂布、喷涂、液浸、印刷等方式。在涂布后，待绝缘材料烘烤干燥，即可在打击面板2的预定位置的金属表面上形成为绝缘层的遮罩层4。
步骤二形成裸露窗口41如图1、图5所示，利用激光光束5照射为绝缘层的遮罩层4，以形成预定纹路的裸露窗口41。本发明较佳使用1W至200W的低功率的激光光束5，其来源可选自液态激光、固态激光及气态激光，例如选用二氧化碳激光(CO2laser)。二氧化碳激光的特性为可对作为遮罩层4的绝缘层进行快速穿凿钻孔，但其波长范围无法为金属表面所吸收，因而不会损伤金属表面。激光光束5可选择脉冲或连续波模式，其聚焦光点的精细度可达到0.01mm。由于激光光束5的功率极低，且仅需穿凿为绝缘层的遮罩层4，因此，不但可快速完成穿凿步骤，且不会过度损伤金属表面。再者，依产品需求，借由设定激光光束5的移动路径，以在为绝缘层的遮罩层4上形成对应预定纹路的裸露窗口41。由于使用光点极小的激光光束5，因此，大幅增加裸露窗口41的准确度、精细度，而有利于提高良率及一致性。
步骤三蚀刻如图1、图6所示，借由化学蚀刻处理对应裸露窗口41的金属表面，以蚀刻出预定纹路21。依打击面板2的金属材质，选择适当的蚀刻液。借此，当打击面板2浸入蚀刻液时，蚀刻液将由裸露窗口41蚀刻打击面板2的金属表面，以形成对应的预定纹路21。借由适当控制蚀刻液浓度、蚀刻时间及温度，使纹路21的蚀刻深度符合预定值。再者，纹路21的沟槽间距较佳大于蚀刻深度，如此可相对提高纹路21的沟槽蚀刻品质。另外，纹路21亦可借由适当控制蚀刻及未蚀刻的面积百分比，以形成具渐层效果及明亮度变化的外观。
步骤四清除遮罩层4如图1、图7所示，选择利用适当有机溶剂洗除打击面板2上剩余的作为遮罩层4的绝缘层，并再以水及清洁液清洗打击面板2的金属表面，如此，即在打击面板2的正面或背面顺利形成预定的纹路21。
如图2、图3所示，同样，本发明亦可依上述步骤在杆头本体1、套管3的任一金属表面上形成预定的纹路11、31。
如上所述，本发明具有下列优点由于为绝缘层的遮罩层4最初并无需预设纹路，因此，可快速完成涂布而有利加速制程；使用低功率的激光光束5进行穿凿具有高精准度、高精细度、加速制程的优点，且容易借由设定路径快速调整改变预定纹路21的样式；使用一般化学蚀刻具有易控制蚀刻条件、蚀刻深度一致及成本较低等优点。
实施例二本发明为选用涂布光阻剂(photo resist)形成为光阻剂层的遮罩层6，光阻剂较佳为正型光阻剂(positive resist)，正型光阻剂在经由激光光束5照射后，将产生光反应且被分解而可溶于一般显影液。
本发明包括如下步骤步骤一涂布遮罩层6如图1、图8所示，先在高尔夫球杆头的打击面板2金属表面涂布光阻剂以形成为光阻剂层的遮罩层6。光阻剂较佳为正型光阻剂。
步骤二形成裸露窗口62首先形成对应预定纹路的光反应区61如图1、图9所示，利用激光光束5照射为正光阻剂层的遮罩层6，以使为正光阻剂层的遮罩层6形成对应预定纹路的光反应区61。
然后去除对应预定纹路的光反应区61如图1、图10所示，借由适当的显影液去除对应预定纹路的光反应区61，以在为正光阻剂层的遮罩层6上形成对应预定纹路的裸露窗口62。
步骤三蚀刻如图1、图11所示，借由化学蚀刻处理对应裸露窗口62的金属表面，以蚀刻出预定纹路21。依打击面板2的金属材质选择适当的蚀刻液。借此，当打击面板2浸入蚀刻液时，蚀刻液将由裸露窗口62蚀刻打击面板2的金属表面，以形成对应的预定纹路21。借由适当控制蚀刻液浓度、蚀刻时间及温度，使纹路的蚀刻深度符合预定值。再者，纹路21的沟槽间距较佳大于蚀刻深度，如此可相对提高纹路21的沟槽蚀刻品质。另外，纹路21亦可借由适当控制蚀刻及未蚀刻的面积百分比，以形成具渐层效果及明亮度变化的外观。
步骤四清除遮罩层6如图1、图12所示，洗除打击面板2上剩余的为正光阻剂层的遮罩层6，并再以水及清洁液清洗打击面板的金属表面，如此，即在打击面板2顺利形成预定的纹路21。
步骤一中的正型阻光剂及步骤二中显影液为一般电路板及晶圆制程习用的技术。
如图2、图3所示，同样，本发明亦可依上述步骤在杆头本体1、套管3的任一金属表面上形成预定的纹路11、31。
实施例三本发明为选用涂布光阻剂(photo resist)形成为光阻剂层的遮罩层，光阻剂较佳为负型光阻剂(negative resist)，负型光阻剂在经由激光光束照射后，将产生重合或成架桥而不溶或难溶于一般显影液。
本发明包括如下步骤步骤一涂布遮罩层7如图1、图13所示，先在打击面板2的金属表面涂布光阻剂以形成为光阻剂层的遮罩层7。光阻剂较佳为负型光阻剂。
步骤二形成裸露窗口72首先形成互补于预定纹路的光反应区71如图1、图14所示，利用激光光束5照射为负光阻剂层的遮罩层7，以使为负光阻剂层的遮罩层7形成互补于预定纹路的光反应区71。
然后去除互补于预定纹路的光反应区71以外的负光阻剂如图1、图15所示，借由适当的显影液去除互补于预定纹路的光反应区71以外的负光阻剂，以在为负光阻剂层的遮罩层7上形成对应预定纹路的裸露窗口72。
步骤三蚀刻如图1、图15所示，借由化学蚀刻处理对应裸露窗口72的金属表面，以蚀刻出预定纹路21。依打击面板2的金属材质，选择适当的蚀刻液。借此，当打击面板2浸入蚀刻液时，蚀刻液将由裸露窗口72蚀刻打击面板2的金属表面，以形成对应的预定纹路21。借由适当控制蚀刻液浓度、蚀刻时间及温度，使纹路21的蚀刻深度符合预定值。再者，纹路21的沟槽间距较佳大于蚀刻深度，如此可相对提高纹路21的沟槽蚀刻品质。另外，纹路21亦可借由适当控制蚀刻及未蚀刻的面积百分比，以形成具渐层效果及明亮度变化的外观。
步骤四清除遮罩层7如图1、图16所示，洗除打击面板2上剩余的为负光阻剂层的遮罩层7，并再以水及清洁液清洗打击面板的金属表面，如此，即在打击面板2上顺利形成预定的纹路21。
步骤一中的负型阻光剂及步骤二中显影液为一般电路板及晶圆制程习用的技术。
如图2、图3所示，同样，本发明亦可依上述步骤在杆头本体1、套管3的任一金属表面上形成预定的纹路11、31。
如上所述，本发明与习用的雕刻、蚀刻制程难以兼具精密度及成本低的等缺点相比，本发明借由涂布形成遮罩层、激光穿凿及化学蚀刻，确实可兼具增加蚀刻精密度、加速蚀刻制程、提升蚀刻良率及降低蚀刻成本的功效。
权利要求
1.一种高尔夫球杆头表面蚀刻方法，其特征在于它包括如下步骤步骤一在高尔夫球杆头欲蚀刻金属表面涂布遮罩层；步骤二利用激光光束照射遮罩层，以形成预定纹路的裸露窗口；步骤三化学蚀刻处理对应裸露窗口的金属表面，以蚀刻出预定纹路；步骤四清除遮罩层。
2.根据权利要求1所述的高尔夫球杆头表面蚀刻方法，其特征在于所述的高尔夫球杆头欲蚀刻金属表面包含杆头本体、打击面板及套管的正面及背面。
3.根据权利要求1所述的高尔夫球杆头表面蚀刻方法，其特征在于所述的遮罩层为绝缘层。
4.根据权利要求3所述的高尔夫球杆头表面蚀刻方法，其特征在于所述的遮罩层为由涂布耐蚀刻的绝缘材料，如绝缘漆、蜡或高分子聚合涂料制成。
5.根据权利要求4所述的高尔夫球杆头表面蚀刻方法，其特征在于所述的绝缘材料的涂布方式可选择使用旋转涂布、喷涂、液浸、印刷等方式。
6.根据权利要求1所述的高尔夫球杆头表面蚀刻方法，其特征在于所述的遮罩层为光阻剂层。
7.根据权利要求6所述的高尔夫球杆头表面蚀刻方法，其特征在于所述的遮罩层为由涂布正型或负型光阻剂制成。
8.根据权利要求1或7所述的高尔夫球杆头表面蚀刻方法，其特征在于所述的遮罩层为正型光阻剂层时，利用激光光束照射遮罩层，以形成预定纹路的裸露窗口的步骤二包含利用激光光束照射为正光阻剂层的遮罩层，以使为正光阻剂层的遮罩层形成对应预定纹路的光反应区及借由显影液去除对应预定纹路的光反应区，以形成对应预定纹路的裸露窗口。
9.根据权利要求1或7所述的高尔夫球杆头表面蚀刻方法，其特征在于所述的遮罩层为负型光阻剂层时，利用激光光束照射遮罩层，以形成预定纹路的裸露窗口的步骤二包含利用激光光束照射为负光阻剂层的遮罩层，以使为负光阻剂层的遮罩层形成互补于预定纹路的光反应区及借由显影液去除互补于预定纹路的光反应区以外的负光阻剂，以形成对应预定纹路的裸露窗口。
10.根据权利要求1所述的高尔夫球杆头表面蚀刻方法，其特征在于所述的激光光束的功率介于1W至200W之间。
11.根据权利要求1所述的高尔夫球杆头表面蚀刻方法，其特征在于所述的激光光束来源可选自液态激光、固态激光及气态激光，例如选用二氧化碳激光。
12.根据权利要求1所述的高尔夫球杆头表面蚀刻方法，其特征在于所述的步骤四中清除遮罩层后接着清洗高尔夫球杆头的金属表面。
全文摘要
一种高尔夫球杆头表面蚀刻方法。为提供一种增加蚀刻精密度、提升蚀刻良率、加速蚀刻制程及降低蚀刻成本的高尔夫球运动器具部件制造方法，提出本发明，它包括在高尔夫球杆头欲蚀刻金属表面涂布遮罩层的步骤一；利用激光光束照射遮罩层，以形成预定纹路的裸露窗口的步骤二；化学蚀刻处理对应裸露窗口的金属表面，以蚀刻出预定纹路的步骤三及清除遮罩层的步骤四。
文档编号G03F7/00GK1652027SQ20041000311
公开日2005年8月10日 申请日期2004年2月4日 优先权日2004年2月4日
发明者杨顺发, 陈建同 申请人:楠盛股份有限公司