[發明專利]一種納米熱壓印裝置

無效

• 申請號: 201110450091.5
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102436141A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 史曉華;冀然;陳沁;薛愉峰
• 申請（專利權）人: 蘇州光舵微納科技有限公司
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明涉及納米加工技術領域，特別是一種利用氣壓來實現納米圖形轉移的熱壓印裝置。

背景技術

納米壓印技術是一種廉價高分辨率的納米圖形轉移技術。通過按壓具有納米凹凸結構的印章（納米壓印模仁）到有很薄的聚合物的襯底（納米壓印基板）上實現圖形轉移；對裝置進行加熱或紫外照射，當印章去除后，襯底上留下原始凹凸納米結構圖形的壓印。其中納米壓印模仁壓入的平衡、均勻、與表面垂直是納米壓印工藝的關鍵，任何壓入的微小不平衡、非均勻、與表面不垂直都將使圖形轉移發生畸變。

中國發明專利授權公告說明書CN101393391B（2011年2月16日授權）公開了一種由正方形活塞取代圓形活塞的壓印裝置，以實現垂直方向和水平方向上的很好的精度，有效抑制活塞旋轉帶來的公差精度不高問題。但方形活塞、氣缸加工困難，價格高昂，且仍存在受力不均勻的問題。

中國發明專利申請公布說明書CN101403855A（2009年4月8日公開）公開了一種紫外/熱壓固化型納米壓印機，設有真空腔與高壓艙，以及壓力傳導與緩沖控制裝置，使壓印過程在真空環境下進行，同時對高壓艙充入高壓氣體，通過壓力傳導與緩沖控制裝置將高壓氣體柔緩均勻地傳導到壓印平臺上，實現壓印模仁與壓印基板的緩慢接觸。該壓力傳導與緩沖控制裝置由彈簧置于波紋管高壓艙內組成，結構復雜，且無法確保壓印基板受力平衡、均勻、與表面垂直。

發明內容

本發明的目的在于提供一種納米熱壓印裝置，克服現有技術存在的上述不足，以解決機械熱壓印或半機械熱壓印中易出現的受力不平衡、不均勻、與表面不垂直造成產品缺陷的問題，并使設備簡單。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種納米熱壓印裝置，包括模具、毛坯、加熱盤、底座、腔體，加熱盤放置在底座上，毛坯放置在加熱盤上，模具放置在毛坯上，腔體與底座活動密封，將模具、毛坯和加熱盤封閉在腔體與底座構成的密封空間內，所述腔體內還有膜，該膜在所述腔體與底座的密封接觸面處被固定，將腔體與底座構成的密封空間分成壓力腔和真空腔，壓力腔與進氣道相通，真空腔與排氣道相通。

本發明的原理是：通過真空腔排氣道抽真空，使膜包裹在模具和毛坯上,起到定位的作用，同時可以增加一部分壓力，也可以減少成品上出現氣泡的幾率；通過壓力腔進氣道向壓力腔注入有壓氣體，使壓力腔內氣體壓力升高，利用氣體壓力均布的特性均衡地將模具下壓，從而準確地把模具上的結構復制到塑料之上。

作為本發明的進一步優化，可以將用于紫外固化的紫外燈置于壓力腔。同一裝置即可進行熱壓印制，也可進行紫外壓印。

本發明與現有技術相比，其顯著優點是：

1、壓印模仁壓入平衡、均勻、與表面垂直；

2、產品質量穩定；

3、結構簡單，操作方便；?

3、一機多用，成本低。

附圖說明

附圖是本發明納米熱壓印裝置的一種結構示意圖。

圖中，1頂板,?2氣缸,?3腔體,?4溢流孔,?5進氣道,?6膜,?7密封圈,?8隔熱墊,?9底座,?10排氣道，11真空腔,?12壓力腔,?13紫外燈,?14加熱盤,?15毛坯,16模具。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

如附圖所示，本發明納米熱壓印裝置包括模具16、毛坯15、加熱盤14、底座9、腔體3，加熱盤14放置在底座9上，毛坯15放置在加熱盤14上，模具16放置在毛坯15上，腔體3與底座9活動密封形成密閉空間，模具16、毛坯15和加熱盤14封閉在該密閉空間內，所述腔體3內還設置有膜6，該膜6在所述腔體3與底座9的密封接觸面處被固定，將腔體與底座構成的密閉空間分成壓力腔12和真空腔11，壓力腔12與進氣道5相通，真空腔11與排氣道10相通。

熱壓印包括如下步驟，

步驟1：先將模具16和毛坯15（熱壓印的毛坯一般為塑料）相疊放在加熱盤14上，鋪上膜6，腔體3下壓將膜6嵌入底座9的凹槽中壓緊，膜6將腔體3隔成壓力腔12和真空腔11；

步驟2：通過排氣道10將真空腔11抽真空；

步驟3：當真空度達到0.1Pa時加熱盤14開始加熱；

步驟4：當溫度達到塑料的玻璃化轉換溫度時，通過進氣道5往壓力腔12內注入一定壓力的氣體如空氣，使壓力腔12內的壓力升高，并穩定在一個固定值，保溫保壓10-20分鐘；

步驟5：最后上抬腔體3，取下膜6，并在溫度降到塑料的玻璃化轉換溫度前將模具16與加工過的毛坯15分離。