[實用新型]一種光化學(xué)微壓印成型設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721737170.3
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN208247450U
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賀建蕓;趙長松;李嘉維;謝鵬程;羅錫丹;劉振文;張景慧;佟金戈;楊衛(wèi)民
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: B29C59/02
• 分類號: B29C59/02;B29C64/106;B29C69/02
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本實用新型公開了一種光化學(xué)微壓印成型設(shè)備，包括如下步驟：首先3D點膠機將光固化樹脂均勻點涂在透明基材上；其次將成型基材附蓋在點涂好的光固化樹脂之上，透明基材和成型基材之間便形成一層均勻的光固化樹脂；然后，帶有特定功能性微結(jié)構(gòu)的輥子模具對成型基材進行壓印，同時紫外光進行照射，控制壓印輥子模具的速度，使光固化樹脂充分壓印固化成型；最后固化壓印處帶有微結(jié)構(gòu)的制品。本實用新型技術(shù)無需加熱冷卻過程即可成型微結(jié)構(gòu)制品，具有成型速度快，制品精度高，能量消耗低等優(yōu)勢，更易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及微結(jié)構(gòu)加工成型領(lǐng)域，尤其涉及一種光化學(xué)微壓印成型設(shè)備。

背景技術(shù)

微壓印成型是一種在基片材料上形成微結(jié)構(gòu)圖案的壓印成型方法，與傳統(tǒng)的光學(xué)光刻相比具有分辨率高的優(yōu)點，與電子束光刻相比則具有成本低，適合大批量生產(chǎn)的優(yōu)點。因此微壓印成型技術(shù)一誕生就以其高分辨率，高產(chǎn)率，低成本等的突出優(yōu)勢，在微加工領(lǐng)域凸顯出強大的競爭力和廣闊的應(yīng)用前景。但是，隨著微結(jié)構(gòu)制品在生物、化學(xué)、光學(xué)及機電等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，產(chǎn)品需求量急劇增加，廠商對制品精度的要求也越來越高，現(xiàn)有的微壓印成型技術(shù)也越來越難滿足于現(xiàn)在的需求。

目前微結(jié)構(gòu)制品大多是采用聚合物熱壓印方法成型，熱壓印技術(shù)的基本原理是：首先將聚合物基片加熱到玻璃化溫度以上，然后在一定壓力的作用下，將壓印模具壓在聚合物基片上，使高溫熔融態(tài)的聚合物填充到模具上的微結(jié)構(gòu)中，冷卻定型后脫模，達(dá)到微結(jié)構(gòu)復(fù)制轉(zhuǎn)移的目的。但是聚合物熱壓印存在以下幾個缺陷：成型條件高，壓印需要在高溫的條件下實施，而且即使在高溫的條件下，仍然可能出現(xiàn)模具上的微結(jié)構(gòu)不能完全被聚合物填充的現(xiàn)象；生產(chǎn)效率低，每個工序都有一定時間且各不相同的周期，尤其是聚合物熔融和冷卻的過程所需時間較長；制品易缺陷，經(jīng)過加熱冷卻成型的制品易發(fā)生翹曲變形，對微結(jié)構(gòu)精度產(chǎn)生很大影響；存在一定的原材料浪費，熱壓印加工工藝中，由于模具成型腔的限制，使得片材尺寸與聚合物用量要超出圖案本身的成型需求，每片產(chǎn)品都存在浪費。因此，聚合物熱壓印的廣泛應(yīng)用受到了很大限制。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種光化學(xué)微壓印成型設(shè)備，與當(dāng)前熱壓印工藝設(shè)備相比，本實用新型具有制品精度高，成型速度快，能量消耗低等優(yōu)勢。

為了達(dá)到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是：一種光化學(xué)微壓印成型設(shè)備。包括以下內(nèi)容：結(jié)合3D點膠機均勻點膠技術(shù)，采用光化學(xué)固化輥壓印技術(shù)，實現(xiàn)功能性微結(jié)構(gòu)由輥壓模具向成型基材的圖形化轉(zhuǎn)移。首先是光固化樹脂的均勻涂覆，通過3D 點膠機將光固化樹脂均勻的點涂在透明基材上，再將成型基材附蓋在點涂好的光固化樹脂之上，透明基材和成型基材之間便形成一層均勻的光固化樹脂，保證成型制品的高精度；然后是對光固化樹脂進行壓印固化，打開紫外光源，啟動壓印裝置，使棍子模具和成型基材接觸，并在成型基材表面施加一定的輥壓印力，帶有特定功能性微結(jié)構(gòu)的輥子對成型基材進行壓印，同時紫外光進行照射，控制壓印棍子的速度，使光固化樹脂充分壓印固化成型；壓印固化完成后，取出制品，樹脂固化成型層附著在成型基材上，透明基材無保留，完成棍子模具表面特定功能微結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移。該轉(zhuǎn)移過程，通過控制膠體在透明基材表面和成型基材表面的流變和粘附特性來實現(xiàn)。

所述光固化樹脂由基質(zhì)樹脂、稀釋劑、光引發(fā)劑和填料劑組成，其厚度為10-50 微米。

所述紫外光的光量度為200-15000mJ/cm2，其與模具與透明片材接觸處的距離為1-40厘米。

所述成型層的厚度為0.05-1毫米。

根據(jù)本實用新型，還提供了一種光化學(xué)微壓印成型設(shè)備，包括支架和透明基材，以及水平設(shè)置在支架上的3D點膠機、成型基材覆蓋裝置、輥子模具、紫外光源和輥子模具驅(qū)動裝置。

所述支架用于安放透明基材，并使得透明基材在加工時保持水平。

所述3D點膠機用于給透明基材表面點涂光固化樹脂，使光固化樹脂均勻涂覆在透明基材上，保證成型制品的高精度。