專利名稱：一種納米熱壓印裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種利用氣壓來實(shí)現(xiàn)納米圖形轉(zhuǎn)移的熱壓印裝置。
背景技術(shù)：
納米壓印技術(shù)是一種廉價(jià)高分辨率的納米圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)。通過按壓具有納米凹凸結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移；對(duì)裝置進(jìn)行加熱或紫外照射，當(dāng)印章去除后，襯底上留下原始凹凸納米結(jié)構(gòu)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(guān)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(zhuǎn)移發(fā)生畸變。中國(guó)發(fā)明專利授權(quán)公告說明書CN101393391B (2011年2月16日授權(quán))公開了一種由正方形活塞取代圓形活塞的壓印裝置，以實(shí)現(xiàn)垂直方向和水平方向上的很好的精度， 有效抑制活塞旋轉(zhuǎn)帶來的公差精度不高問題。但方形活塞、氣缸加工困難，價(jià)格高昂，且仍存在受力不均勻的問題。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)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(jī)，設(shè)有真空腔與高壓艙，以及壓力傳導(dǎo)與緩沖控制裝置，使壓印過程在真空環(huán)境下進(jìn)行，同時(shí)對(duì)高壓艙充入高壓氣體，通過壓力傳導(dǎo)與緩沖控制裝置將高壓氣體柔緩均勻地傳導(dǎo)到壓印平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)壓印模仁與壓印基板的緩慢接觸。該壓力傳導(dǎo)與緩沖控制裝置由彈簧置于波紋管高壓艙內(nèi)組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且無法確保壓印基板受力平衡、均勻、與表面垂直。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種納米熱壓印裝置，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，以解決機(jī)械熱壓印或半機(jī)械熱壓印中易出現(xiàn)的受力不平衡、不均勻、與表面不垂直造成產(chǎn)品缺陷的問題，并使設(shè)備簡(jiǎn)單。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)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(dòng)密封，將模具、毛坯和加熱盤封閉在腔體與底座構(gòu)成的密封空間內(nèi)，所述腔體內(nèi)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(gòu)成的密封空間分成壓力腔和真空腔，壓力腔與進(jìn)氣道相通，真空腔與排氣道相通。本發(fā)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(shí)可以增加一部分壓力，也可以減少成品上出現(xiàn)氣泡的幾率；通過壓力腔進(jìn)氣道向壓力腔注入有壓氣體，使壓力腔內(nèi)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(zhǔn)確地把模具上的結(jié)構(gòu)復(fù)制到塑料之上。作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)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(jìn)行熱壓印制，也可進(jìn)行紫外壓印。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是
1、壓印模仁壓入平衡、均勻、與表面垂直；
2、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；
3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便； 3、一機(jī)多用，成本低。


附圖是本發(fā)明納米熱壓印裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1頂板，2氣缸，3腔體，4溢流孔，5進(jìn)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(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如附圖所示，本發(fā)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(dòng)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(nèi)，所述腔體3內(nèi)還設(shè)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(gòu)成的密閉空間分成壓力腔12和真空腔11，壓力腔12與進(jìn)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(dāng)真空度達(dá)到0. IPa時(shí)加熱盤14開始加熱；
步驟4 當(dāng)溫度達(dá)到塑料的玻璃化轉(zhuǎn)換溫度時(shí)，通過進(jìn)氣道5往壓力腔12內(nèi)注入一定壓力的氣體如空氣，使壓力腔12內(nèi)的壓力升高，并穩(wěn)定在一個(gè)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(zhuǎn)換溫度前將模具16 與加工過的毛坯15分離。因在熱壓印過程中有加熱步驟，所以使用的膜6最好能耐高溫。采用本發(fā)明上述結(jié)構(gòu)的熱壓印裝置實(shí)施熱壓印，在對(duì)模具加壓之前先通過真空腔排氣道抽真空，使膜包裹在模具和毛坯上，起到預(yù)先定位的作用，同時(shí)可以增加一部分的壓力，還可以減少成品上出現(xiàn)氣泡的可能性；然后通過壓力腔進(jìn)氣道向壓力腔注入有壓氣體，使壓力腔內(nèi)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(zhǔn)確地把模具上的結(jié)構(gòu)復(fù)制到塑料之上，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中因壓入的不平衡、非均勻、與表面不垂直而使圖形轉(zhuǎn)移發(fā)生畸變的不足，有效解決了納米熱壓印的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定問題，而且裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，造價(jià)低廉。
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為使本裝置能夠一機(jī)多用，可以在壓力腔內(nèi)裝紫外燈13，用于紫外照射固化。紫外壓印包括如下步驟，
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，使膜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(dāng)真空度達(dá)到0. IPa時(shí)加熱盤14開始加熱；
步驟4 打開紫外燈13，照射2分鐘，使毛坯15固化；
步驟5 上抬腔體3，取下膜6，將模具16與加工過的毛坯15分離。將用于紫外固化的紫外燈置于上腔室，同一裝置即可進(jìn)行熱壓印制，也可進(jìn)行紫外壓印，從而實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用，節(jié)省成本。
權(quán)利要求
1.一種納米熱壓印裝置，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(dòng)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(nèi)，其特征在于所述腔體(3 )內(nèi)還設(shè)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(gòu)成的密閉空間分成壓力腔(12)和真空腔 (11)，壓力腔(12)與進(jìn)氣道(5)相通，真空腔(11)與排氣道(10)相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米熱壓印裝置，其特征在于所述膜(6)為耐高溫膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米熱壓印裝置，其特征在于所述壓力腔(12)內(nèi)設(shè)置有用于紫外固化的紫外燈(13)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種納米熱壓印裝置，包括模具(16)、毛坯(15)、加熱盤(14)、底座(9)、腔體(3)，腔體(3)與底座(9)活動(dòng)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(nèi)，所述腔體(3)內(nèi)還設(shè)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(gòu)成的密閉空間分成壓力腔(12)和真空腔(11)，壓力腔(12)與進(jìn)氣道(5)相通，真空腔(11)與排氣道(10)相通。本發(fā)明能使納米壓印模仁平衡、均勻、與表面垂直地壓入壓印基板，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。
文檔編號(hào)G03F7/00GK102436141SQ20111045009
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者冀然, 史曉華, 薛愉峰, 陳沁 申請(qǐng)人:蘇州光舵微納科技有限公司