[发明专利]一种纳米热压印装置

说明书

技术领域

本发明涉及纳米加工技术领域，特别是一种利用气压来实现纳米图形转移的热压印装置。

背景技术

纳米压印技术是一种廉价高分辨率的纳米图形转移技术。通过按压具有纳米凹凸结构的印章（纳米压印模仁）到有很薄的聚合物的衬底（纳米压印基板）上实现图形转移；对装置进行加热或紫外照射，当印章去除后，衬底上留下原始凹凸纳米结构图形的压印。其中纳米压印模仁压入的平衡、均匀、与表面垂直是纳米压印工艺的关键，任何压入的微小不平衡、非均匀、与表面不垂直都将使图形转移发生畸变。

中国发明专利授权公告说明书CN101393391B（2011年2月16日授权）公开了一种由正方形活塞取代圆形活塞的压印装置，以实现垂直方向和水平方向上的很好的精度，有效抑制活塞旋转带来的公差精度不高问题。但方形活塞、气缸加工困难，价格高昂，且仍存在受力不均匀的问题。

中国发明专利申请公布说明书CN101403855A（2009年4月8日公开）公开了一种紫外/热压固化型纳米压印机，设有真空腔与高压舱，以及压力传导与缓冲控制装置，使压印过程在真空环境下进行，同时对高压舱充入高压气体，通过压力传导与缓冲控制装置将高压气体柔缓均匀地传导到压印平台上，实现压印模仁与压印基板的缓慢接触。该压力传导与缓冲控制装置由弹簧置于波纹管高压舱内组成，结构复杂，且无法确保压印基板受力平衡、均匀、与表面垂直。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米热压印装置，克服现有技术存在的上述不足，以解决机械热压印或半机械热压印中易出现的受力不平衡、不均匀、与表面不垂直造成产品缺陷的问题，并使设备简单。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种纳米热压印装置，包括模具、毛坯、加热盘、底座、腔体，加热盘放置在底座上，毛坯放置在加热盘上，模具放置在毛坯上，腔体与底座活动密封，将模具、毛坯和加热盘封闭在腔体与底座构成的密封空间内，所述腔体内还有膜，该膜在所述腔体与底座的密封接触面处被固定，将腔体与底座构成的密封空间分成压力腔和真空腔，压力腔与进气道相通，真空腔与排气道相通。

本发明的原理是：通过真空腔排气道抽真空，使膜包裹在模具和毛坯上,起到定位的作用，同时可以增加一部分压力，也可以减少成品上出现气泡的几率；通过压力腔进气道向压力腔注入有压气体，使压力腔内气体压力升高，利用气体压力均布的特性均衡地将模具下压，从而准确地把模具上的结构复制到塑料之上。

作为本发明的进一步优化，可以将用于紫外固化的紫外灯置于压力腔。同一装置即可进行热压印制，也可进行紫外压印。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

1、压印模仁压入平衡、均匀、与表面垂直；

2、产品质量稳定；

3、结构简单，操作方便； 

3、一机多用，成本低。

附图说明

附图是本发明纳米热压印装置的一种结构示意图。

图中，1顶板, 2气缸, 3腔体, 4溢流孔, 5进气道, 6膜, 7密封圈, 8隔热垫, 9底座, 10排气道，11真空腔, 12压力腔, 13紫外灯, 14加热盘, 15毛坯,16模具。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如附图所示，本发明纳米热压印装置包括模具16、毛坯15、加热盘14、底座9、腔体3，加热盘14放置在底座9上，毛坯15放置在加热盘14上，模具16放置在毛坯15上，腔体3与底座9活动密封形成密闭空间，模具16、毛坯15和加热盘14封闭在该密闭空间内，所述腔体3内还设置有膜6，该膜6在所述腔体3与底座9的密封接触面处被固定，将腔体与底座构成的密闭空间分成压力腔12和真空腔11，压力腔12与进气道5相通，真空腔11与排气道10相通。

热压印包括如下步骤，

步骤1：先将模具16和毛坯15（热压印的毛坯一般为塑料）相叠放在加热盘14上，铺上膜6，腔体3下压将膜6嵌入底座9的凹槽中压紧，膜6将腔体3隔成压力腔12和真空腔11；

步骤2：通过排气道10将真空腔11抽真空；

步骤3：当真空度达到0.1Pa时加热盘14开始加热；

步骤4：当温度达到塑料的玻璃化转换温度时，通过进气道5往压力腔12内注入一定压力的气体如空气，使压力腔12内的压力升高，并稳定在一个固定值，保温保压10-20分钟；

步骤5：最后上抬腔体3，取下膜6，并在温度降到塑料的玻璃化转换温度前将模具16与加工过的毛坯15分离。