一种振动辅助热压印的装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109501216A(43)申请公布日2019.03.22(21)申请号201710824646.5(22)申请日2017.09.14(71)申请人长春工业大学地址130012吉林省长春市延安大街2055号(72)发明人谷岩林洁琼韩金国张群孙慧岩李景鹏郑恭承曹东旭刘阳孙彦东全威龙易正发戴得恩冯开拓(51)Int.Cl.B29C51/18(2006.01)B29C51/42(2006.01)G03F7/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种振动辅助热压印的装置及方法(57)摘要本发明公开了一种振动辅助热压印的装置及方法，由电控杆、上底板、滑动板、导杆、温度调控装置、下底板、支撑架、超声波发生装置、承重板、加热板、真空吸盘一和真空吸盘二组成，将模板固定于真空吸盘一上，将衬底固定于真空吸盘二上，对模板和衬底进行预热，加热至指定温度后将进行预压，通过超声波振子施加超声波振动，协调温度调控装置将衬底上的聚合物加热至玻璃化温度后进行压印，压印完毕后通过温度调控装置进行冷却固化，并完成脱模。本发明加速了聚合物成型的速率，降低了对模板及衬底的损伤，降低了所需的成本。CN109501216ACN109501216A权利要求书1/1页1.一种振动辅助热压印的装置及方法，其特征在于：包括电控杆、上底板、滑动板、导杆、温度调控装置、下底板、超声波发生装置、支撑架、承重板、加热板、真空吸盘一和真空吸盘二，其中，温度调控装置固定于下底板上，温度调控装置上设有真空吸盘二，滑动板穿过导杆，导杆下端固定于下底板上，上端与上底板相连接，电控杆通过螺钉固定于上底板上，电控杆下端与滑动板相连，超声波发生装置通过螺钉固定在支撑架上，超声波发生装置下端通过螺钉与承重板连接，承重板下方设有加热板，加热板下连接有真空吸盘一。2.根据权利要求1所述的一种振动辅助热压印的装置及方法，其特征在于：所述的温度调控装置，包括出水管、进水管一、下底座、上底座、进水管二、金属导体、空腔、钆、磁场发生器，其中，钆安放于空腔中，上底座安置在下底座的凹槽中，并通过螺钉连接，进水管一与进水管二通过软管连接，金属导体固定在上底座上，温度调控装置通过螺钉固定于下底板上。3.根据权利要求1所述的一种振动辅助热压印的装置及方法，其特征在于：所述的超声波发生装置，包括超声波振子和振子连接法兰盘，超声波振子为阶梯状，振子连接法兰盘在超声波发生装置的振动节点位置，并通过螺钉固定在支撑架上。4.根据权利要求1所述的一种振动辅助热压印的装置及方法，其特征在于：所述的真空吸盘，包括真空吸盘进气孔与真空吸盘出气孔，其中，真空吸盘一通过螺钉固定在加热板上，真空吸盘二通过螺钉固定在温度调控装置上。5.根据权利要求1-4所述的一种振动辅助热压印的装置及方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）真空吸盘一吸附模板，真空吸盘二吸附住衬底，通过加热板将模板加热至衬底上的聚合物的玻璃化温度之上，开启温度调控装置中的磁场发生器，通过磁热效应对衬底进行加热，控制衬底上的聚合物的温度低于其玻璃化温度；（2）电控杆控制滑动板，带动模板向下移动使模板和衬底贴紧，对聚合物进行预压，利用20kHz以上的超声波振动致使聚合物材料粘弹性产热，加速聚合物材料的升温熔融，并促进模腔内空气的排出，减少聚合物与模板间的粘附力，与此同时，通过温度调控装置的金属导体对聚合物角点处进行加热，使聚合物快速达到玻璃化温度之上；（3）聚合物到达玻璃化温度之上后，通过电控杆对模板施加压印力，保持温度不变直至聚合物被压印成型；（4）聚合物被压印成型后，模板上方的加热板停止加热，停止金属导体的加热，关闭磁场发生器，此时温度调控装置中的钆产生制冷，通过液冷自中心区域向外对衬底上的聚合物进行降温，直至冷却至脱模温度；（5）聚合物降温至脱模温度后，控制电控杆，带动滑动板向上移动进行脱模，脱膜完毕后，取出模板和衬底。2CN109501216A说明书1/4页一种振动辅助热压印的装置及方法技术领域[0001]本发明涉及纳米压印领域，尤指一种振动辅助热压印的装置及方法。背景技术[0002]纳米压印光刻技术是由华裔科学家周郁于1995年提出，由于其具有低成本、可并行加工等优点，已成为加工半导体器件、光学器件、自清洁玻璃等器件的主要方法。目前，主流的压印技术有紫外压印技术、热压印技术和微接触压印技术。其中，热压印技术相较于紫外压印技术和微接触压印技术有着分辨率高的优点。但是，热压印所要求的环境较为苛刻，抽真空后将聚合物加温到玻璃化温度以上，加压使得模具上的微纳结构转印到聚合物表面，然后保压一段时间，待冷却固化后进行脱模，得到成品。[0003]超声波辅助压印是指在超声波振动的过程