[发明专利]一种大尺寸无拼接微纳软模具制造方法

说明书

本发明公开了一种大尺寸无拼接微纳软模具制造方法，包括以下步骤：步骤一：基板预处理；步骤二：热熔融电流体动力喷射打印制造牺牲结构；根据所要制造的微纳模具图形结构，制造出与模具反形的牺牲结构；步骤三：图形复制和转移；采用旋涂或浇筑工艺，将液态软模材料均匀涂铺到牺牲结构上，并对液态软模材料进行预固化；步骤四：脱模；将软模具与打印的牺牲结构的结合体和基板完全分离，得到复合软模具；步骤五：复合软模具后处理；本发明结合热熔融电流体动力喷射打印和浇筑复制转移工艺的技术优势，实现大尺寸无拼接微纳尺度软模具的制造，尤其是具有能够实现米级尺度无拼接微纳复合软模具快速和低成本制造的独特优势。

技术领域

本发明涉及一种制造方法，更具体涉及一种大尺寸无拼接微纳软模具制造方法。

背景技术

高清平板显示、高效太阳能电池板、抗反射和自清洁玻璃、LED图形化、晶圆级微纳光学器件等领域为了改进和提高产品的性能和品质，对于大面积微纳图形化技术有着非常巨大的产业需求，这些产品其共同特征是需要在大尺寸非平整刚性衬底上(硬质基材或者基板)或者易碎衬底高效、低成本制造出大面积复杂三维微纳米结构。大尺寸OLED、LCD、光伏太能电池板等领域对于透明电极等超微细导电图形也有着巨大产业需求。纳米压印为高效和低成本制造大面积复杂微纳米结构提供了一种具有工业化应用前景的解决方案，尤其基于软模具的纳米压印光刻工艺具有在非平整表面、曲面、易碎衬底上实现大面积微纳图形化的独特优势。但是大尺寸微纳模具(母模)，尤其是大尺寸无拼接微纳软模具的制造是当前大面积纳米压印和大面积微纳图形化技术所面临的一项挑战性难题。现有的电子束光刻、聚焦离子束制造、干涉光刻等微纳制造技术在实现大尺寸无拼接微纳模具制造方面面临许多不足和局限性，诸如加工成本、制造周期、最大图形化面积等，尤其是现有的技术几乎无法实现8英寸以上大尺寸无拼接纳尺度模具(母模)和软模具的制造，这已经成为制约当前大面积纳米压印和微纳图案化广泛工业化应用的最大技术瓶颈。

电流体动力喷射打印(亦称为电喷印)是近年新出现的一种大面积微纳图形化技术，它具有成本低、分辨率高、超大图形化面积(米级尺度)、效率高、可用材料种类多、适用于软、硬等多种衬底或者基材的显著特点和优势。这为大尺寸无拼接微纳软模具制造提供了一种全新的解决方案。

发明内容

本发明的目的解决大尺寸无拼接微纳尺度软模具制造的技术难题，提供了一种基于热熔融电流体动力喷射打印的大尺寸无拼接微纳尺度复合软模具高效和低成本的制造方法，它能够实现8英寸以上甚至米级尺度的超大尺寸无拼接微纳尺度复合软模具的高效和低成本制造。

本发明实现大尺寸无拼接微纳复合软模具制造的技术方案是：首先采用热熔融电流体动力喷射打印制造牺牲结构；随后通过浇注聚二甲基硅氧烷(PDMS)将热熔融电流体动力喷射打印制作的牺牲结构进行复制和转移；最后，脱模和去除牺牲结构后，获得大尺寸无拼接微纳尺度复合软模具。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施：

一种大尺寸无拼接微纳软模具制造方法，包括以下步骤：

步骤一：基板预处理；

步骤二：热熔融电流体动力喷射打印制造牺牲结构；

牺牲结构为制作软模具的辅助结构。

根据所要制造的微纳模具图形结构，采用热熔融电流体动力喷射打印在基板上制造出与模具反形的牺牲结构；

步骤三：图形复制和转移；

图形的复制和转移，是将牺牲结构的形状复制和转移到软模具上。

采用旋涂或浇筑工艺，将液态软模材料均匀涂铺到牺牲结构上，涂铺液态软模材料的厚度范围100nm-10μm，并对液态软模材料进行预固化；

步骤四：脱模；

将软模具与打印的牺牲结构的结合体和基板完全分离，得到复合软模具；