[发明专利]微细光固化厚膜逐层自动成型方法及装置

说明书

技术领域：

本发明属于微细光成型技术领域，特别是涉及用于微细加工的液态树脂逐层添加自动形成厚膜的方法及装置。

背景技术：

据日本日刊工业新闻社1990出版的《光造形法》一书第78-83页介绍，立体光刻成型(Stereo Lithography)(又称之为快速成型)技术是20世纪80年代初开发出来的集CAD/CAM技术、激光应用技术和高分子功能材料科学于一体，能够快速地制造任意复杂的三维的一种新技术。该书在对相关技术介绍中，给出了一种“自由液面法”的原理，其是通过放置在液体树脂中的载物台下沉，利用液态树脂自然流动来逐层获得一定厚度待固化液体层；同时给出了一种“规制液面法”的原理，其是通过一个平板形窗口与载物台形成一定厚度空间，将液态树脂注入其间来逐层获得一定厚度待固化液体层；但是，“自由液面法”由于液态树脂表面张力的存在，不能快速地获得数十微米的液体薄层；“规制液面法”由于在光固化后与平板窗口的粘结问题，而难以实际应用。同时，未见对该技术是否可应用于微细加工领域的介绍。

据中国《粉末冶金技术》(Vol.15，No.4，1997，p289-294)和《硅酸盐学报》(Vol.29，No.5，2001，p466—470)以及《宇航材料工艺》(2006年第1期，p16—20)介绍，针对粉末胶态的陶瓷材料，其薄膜和厚膜成型工艺成形已有多种方法。但是有关的方法不能应用于“液态树脂”的逐层成型，未见探讨在“微细光成型”技术中应用的可能性。

据中国《电子工艺技术》(Vol.22，No.3，2001年5月，p113—115)和《电子工业专用设备》(Vol.31，No.1，2002年3月，p48—50)介绍，利用丝网印刷方法形成厚膜印刷方法制作厚膜集成电路、厚膜电阻、电容器等电路元件。但是有关的工艺方法不能应用进行多层光扫描固化所需的“液态树脂”的逐层成型，未见探讨其在“微细光成型”技术中应用的可能性。

据《PMNT铁电薄/厚膜及其MEMS致冷器制备工艺的研究》(中国科学院研究生院电工研究所博士学位论文，2006年)和《MEMS兼容压电厚膜驱动技术》(哈尔滨工业大学博士学位论文2007年)介绍，在微细加工领域广泛应用的硅基锆钛酸铅(PZT)等铁电厚膜制备技术已有多种方法，但是，其可以获得的厚膜的厚度一般在数微米量级，难以达到数十微米；虽然利用丝网印刷和流延成型技术，能够得到几十微米厚的膜，但是主要是针对以PZT粉体为主体，添加有机溶剂等辅料，配制出PZT浆料，且对原料要求高，厚膜成型后膜中空洞等缺陷较多，在需要获得多层厚膜时，每层印刷成型后需要的干燥、退火等工艺后，再逐层印刷。因此，不能在的“液态树脂”的逐层成型中应用，未见探讨其在“微细光成型”技术中应用的可能性。

据《微纳米加工技术及其应用》(崔铮编，高等教育出版社，2005年)介绍，在微纳米加工领域广泛应用的厚胶光刻工艺技术中，利用不同转速的甩胶匀胶方法可以获得数微米至数十微米的胶膜厚度，但是，由于厚胶的黏度较大，在离心力的作用下，硅片边沿胶的厚度与中心的厚度差别较大，胶膜的均匀性较差，同时，由于是利用旋转甩匀胶，难以实现多层厚胶膜的成型后上下层间的精确坐标关系要求，无法用于微细光成型法所需的逐层光固化的厚膜成型。为此，需要设计能满足微细光成型法的液态树脂厚膜的逐层自动成型装置。

发明内容

本发明提出一种微细光固化厚膜逐层自动成型方法及装置，能对需要固化的液态树脂进行逐层添加自动形成厚膜，以克服现有技术的上述缺陷，实现每层液态膜厚为10～100微米范围的任意厚度厚膜成型，以满足三维微结构的逐层扫描固化成型。

本发明的技术方案如下：

一种微细光固化厚膜逐层自动成型方法，其特征在于是：在基础平台上安装内部相互连通且装有液态树脂的双开口树脂槽及成型槽，成型槽内有滑动载物台，通过挤压滑塞将液态树脂从双开口树脂槽的一个开口中挤出，通过一维水平精密直线运动平台带动刮刀将从双开口树脂槽的一个开口中挤出的液态树脂刮到成型槽内，并形成一层液态厚膜，刮刀的返回起始位置；通过垂直精密直线运动平台的滑块带动滑动载物台向下滑动设定的距离，重复前述过程多次，即成多层厚膜。

所述的微细光固化厚膜逐层自动成型方法，其特征是：所述形成的每层液态厚膜的厚度通过控制滑动载物台的下移行程来实现，每层液态厚膜的厚度为10～100微米；所述的刮刀在返回起始位置过程中，对已形成液态厚膜进行刮成修整。