[發(fā)明專利]微細(xì)光固化厚膜逐層自動成型方法及裝置

無效

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• 申請日: 2008-08-15
• 公開（公告）號: CN101344723A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王翔;趙鋼;褚家如
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00;G03F7/16
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于微細(xì)光成型技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及用于微細(xì)加工的液態(tài)樹脂逐層添加自動形成厚膜的方法及裝置。

背景技術(shù)：

據(jù)日本日刊工業(yè)新聞社1990出版的《光造形法》一書第78-83頁介紹，立體光刻成型(Stereo?Lithography)(又稱之為快速成型)技術(shù)是20世紀(jì)80年代初開發(fā)出來的集CAD/CAM技術(shù)、激光應(yīng)用技術(shù)和高分子功能材料科學(xué)于一體，能夠快速地制造任意復(fù)雜的三維的一種新技術(shù)。該書在對相關(guān)技術(shù)介紹中，給出了一種“自由液面法”的原理，其是通過放置在液體樹脂中的載物臺下沉，利用液態(tài)樹脂自然流動來逐層獲得一定厚度待固化液體層；同時給出了一種“規(guī)制液面法”的原理，其是通過一個平板形窗口與載物臺形成一定厚度空間，將液態(tài)樹脂注入其間來逐層獲得一定厚度待固化液體層；但是，“自由液面法”由于液態(tài)樹脂表面張力的存在，不能快速地獲得數(shù)十微米的液體薄層；“規(guī)制液面法”由于在光固化后與平板窗口的粘結(jié)問題，而難以實(shí)際應(yīng)用。同時，未見對該技術(shù)是否可應(yīng)用于微細(xì)加工領(lǐng)域的介紹。

據(jù)中國《粉末冶金技術(shù)》(Vol.15，No.4，1997，p289-294)和《硅酸鹽學(xué)報》(Vol.29，No.5，2001，p466—470)以及《宇航材料工藝》(2006年第1期，p16—20)介紹，針對粉末膠態(tài)的陶瓷材料，其薄膜和厚膜成型工藝成形已有多種方法。但是有關(guān)的方法不能應(yīng)用于“液態(tài)樹脂”的逐層成型，未見探討在“微細(xì)光成型”技術(shù)中應(yīng)用的可能性。

據(jù)中國《電子工藝技術(shù)》(Vol.22，No.3，2001年5月，p113—115)和《電子工業(yè)專用設(shè)備》(Vol.31，No.1，2002年3月，p48—50)介紹，利用絲網(wǎng)印刷方法形成厚膜印刷方法制作厚膜集成電路、厚膜電阻、電容器等電路元件。但是有關(guān)的工藝方法不能應(yīng)用進(jìn)行多層光掃描固化所需的“液態(tài)樹脂”的逐層成型，未見探討其在“微細(xì)光成型”技術(shù)中應(yīng)用的可能性。

據(jù)《PMNT鐵電薄/厚膜及其MEMS致冷器制備工藝的研究》(中國科學(xué)院研究生院電工研究所博士學(xué)位論文，2006年)和《MEMS兼容壓電厚膜驅(qū)動技術(shù)》(哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文2007年)介紹，在微細(xì)加工領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的硅基鋯鈦酸鉛(PZT)等鐵電厚膜制備技術(shù)已有多種方法，但是，其可以獲得的厚膜的厚度一般在數(shù)微米量級，難以達(dá)到數(shù)十微米；雖然利用絲網(wǎng)印刷和流延成型技術(shù)，能夠得到幾十微米厚的膜，但是主要是針對以PZT粉體為主體，添加有機(jī)溶劑等輔料，配制出PZT漿料，且對原料要求高，厚膜成型后膜中空洞等缺陷較多，在需要獲得多層厚膜時，每層印刷成型后需要的干燥、退火等工藝后，再逐層印刷。因此，不能在的“液態(tài)樹脂”的逐層成型中應(yīng)用，未見探討其在“微細(xì)光成型”技術(shù)中應(yīng)用的可能性。

據(jù)《微納米加工技術(shù)及其應(yīng)用》(崔錚編，高等教育出版社，2005年)介紹，在微納米加工領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的厚膠光刻工藝技術(shù)中，利用不同轉(zhuǎn)速的甩膠勻膠方法可以獲得數(shù)微米至數(shù)十微米的膠膜厚度，但是，由于厚膠的黏度較大，在離心力的作用下，硅片邊沿膠的厚度與中心的厚度差別較大，膠膜的均勻性較差，同時，由于是利用旋轉(zhuǎn)甩勻膠，難以實(shí)現(xiàn)多層厚膠膜的成型后上下層間的精確坐標(biāo)關(guān)系要求，無法用于微細(xì)光成型法所需的逐層光固化的厚膜成型。為此，需要設(shè)計能滿足微細(xì)光成型法的液態(tài)樹脂厚膜的逐層自動成型裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種微細(xì)光固化厚膜逐層自動成型方法及裝置，能對需要固化的液態(tài)樹脂進(jìn)行逐層添加自動形成厚膜，以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，實(shí)現(xiàn)每層液態(tài)膜厚為10～100微米范圍的任意厚度厚膜成型，以滿足三維微結(jié)構(gòu)的逐層掃描固化成型。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種微細(xì)光固化厚膜逐層自動成型方法，其特征在于是：在基礎(chǔ)平臺上安裝內(nèi)部相互連通且裝有液態(tài)樹脂的雙開口樹脂槽及成型槽，成型槽內(nèi)有滑動載物臺，通過擠壓滑塞將液態(tài)樹脂從雙開口樹脂槽的一個開口中擠出，通過一維水平精密直線運(yùn)動平臺帶動刮刀將從雙開口樹脂槽的一個開口中擠出的液態(tài)樹脂刮到成型槽內(nèi)，并形成一層液態(tài)厚膜，刮刀的返回起始位置；通過垂直精密直線運(yùn)動平臺的滑塊帶動滑動載物臺向下滑動設(shè)定的距離，重復(fù)前述過程多次，即成多層厚膜。

所述的微細(xì)光固化厚膜逐層自動成型方法，其特征是：所述形成的每層液態(tài)厚膜的厚度通過控制滑動載物臺的下移行程來實(shí)現(xiàn)，每層液態(tài)厚膜的厚度為10～100微米；所述的刮刀在返回起始位置過程中，對已形成液態(tài)厚膜進(jìn)行刮成修整。