[发明专利]一种新型紫外光固化微压印装置及方法

说明书

本发明公开了一种紫外光固化微压印装置及方法。其内容包括：光固化材料通过垂直于压印辊上方的涂布机构加料到压印辊上，压印辊经过特殊处理使其对光固化材料具有不粘性。通过压印辊一侧的刮刀装置将多余的光固化材料去除，使压印辊上的光固化材料厚度均匀。随着压印辊的转动向下进入压印区，通过透明基底底部的紫外光辐射使光固化膜固化并与基底连为一体，得到最终的微压印制品。本发明技术压印设备简单，操作简便，能够进行连续化生产并且有着较高的产品良率。

技术领域

本发明属于微纳加工制造领域，尤其涉及一种紫外光固化微压印的装置及方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，人们对产品加工精度的要求也变得越来也高。微纳制造技术此时应运而生，使得制造业的制造水平有了极大提高。目前，微纳制造技术已经成具有国家战略高度的高新技术，对于下一代生物医学、信息技术产业、光学产业、环保产业等都具有非常重要的意义。

微压印技术在制造微纳器件方面具有很大的应用前景。微压印技术具有模具成本低、微结构复刻精度高、工艺简单等优点，是目前利用聚合物材料制造微纳器件的重要加工技术之一。

微压印技术按照基本工艺的不同又可以分为热压印技术和紫外（光固化）压印技术。热压印是最早提出的纳米压印技术，通过将温度升高到抗蚀剂玻璃转化温度(Tg)之上使转移介质处于熔融状态，然后进行模板对准施压，压印结束后降温使抗蚀剂固化、脱模结束后即可完成图形的复制。然而热压印由于其高温高压的苛刻条件，会使产品产生较大的热变形，高温高压的操作环境需要时间进行升高或降低，增加了制备过程的时间，降低了生产效率。

紫外光固化微压印的整个工艺流程可在常温常压下进行，无需经升温降温等步骤，从而可以提高生产效率、降低生产成本。除此之外，光固化微压印对工艺条件要求较低，可以低压环境压印成型。如易脆模具或软模具（如PDMS等）均可用于压印成型，紫外固化材料（固化胶）黏度较低，适合高深宽比结构的填充固化成型。可以说，光固化微压印是目前聚合物微纳器件实现工业化生产的最有前景的方法。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种紫外光固化微压印装置及方法，利用紫外光固化微压印在常温常压下就可以进行压印的特点，克服了现有热压印设备需要加热加压才能完成压印成型的缺陷，同时解决了热压印产品由于高温高压产生的热变形问题。本方法具有产品成型精度高，生产效率高，能量消耗低等特点。

为了达到上述发明目的，本发明采用的一个技术方案是：一种紫外光固化微压印装置，该装置包括放卷机构、涂布机构、刮刀装置、压印辊、光照装置，张力控制系统、收卷机构。涂布机构设置于所述压印辊的上方，光固化材料通过涂布机构将液态光固化材料均匀涂布于压印辊上。压印辊上具有微结构，刮刀装置设置于所述压印辊的斜上侧，通过压印辊斜上侧的刮刀装置去除多余的光固化材料，使光固化材料在压印辊上涂布均匀。光固化材料随着压印辊的转动与透明基材接触同时在压印区进行紫外光照，使透明基材与光固化膜融为一体。通过导向辊牵引与收卷机构将微结构膜收卷。

根据本发明目所提出的一种紫外光固化微压印装置，其所述涂布机构包括进胶口，储液槽，压力控制系统，喷嘴。光固化材料通过进胶口进入储液槽并由压力控制系统控制喷嘴将液态光固化材料均匀涂布于压印辊上。

根据本发明目所提出的一种紫外光固化微压印装置，其所述压印辊其表面经过特殊处理，使其对光固化材料具有不粘性。紫外光固化后，具有微结构光固化膜与透明基材结合成一体。

根据本发明目所提出的一种紫外光固化微压印装置，其所述刮刀装置，作用于压印辊上，能够将压印辊上多余的光固化材料刮除。其与压印辊的间距可精确调节，以保证透明基材上光固化材料厚度均一可调。

根据本发明目所提出的一种紫外光固化微压印装置，其所述透明基材包括PMMA、PET、PMDS、PP。