[发明专利]网骨架吹击PDMS制备阵列微圆孔柔性膜系统及方法

说明书

本发明公开了一种网骨架吹击PDMS制备阵列微圆孔柔性膜系统及方法，其中，该系统主要由吹击控制系统、网骨架夹具系统、在线观测系统、运动控制系统组成。吹击控制系统用于调节吹击网骨架的吹击气体速度；网骨架夹具系统用于保证在网骨架吹击过程中网骨架位置稳定；在线观测系统用于拍摄网骨架吹击过程中的实时图像，并根据实时图像判断是否存在封闭孔；运动控制系统用于实现吹击过程中的扫描轨迹和定位封闭孔所在区域位置，根据所在区域位置对封闭孔再次吹击，直至不存在封闭孔。该系统低成本、高效率，能够大批量制备阵列圆孔柔性膜。

技术领域

本发明涉及微细加工技术领域，特别涉及一种网骨架吹击PDMS制备阵列微圆孔柔性膜系统及方法。

背景技术

柔性阵列微孔结构常是构成柔性MEMS的关键结构_，而且在柔性减阻蒙皮、电解柔性掩膜、玻璃喷砂加工掩膜等工艺中具有重要应用价值。由于聚二甲基硅氧烷(PDMS)有机物具有化学性质稳定、透光性良好、与玻璃等硅基材料结合可靠的优点，已经成为柔性掩膜的优选材料之一。但其应用需要有效的PDMS柔性阵列微孔结构制备工艺。

目前，已有一些可制备PDMS微孔阵列结构柔性层的方法。基于光刻图形化方法是制备微通孔最常用的方法，虽然其微通孔制备精度比较高，但工艺效率较低、成本偏高，且由于光刻版尺寸限制难于实现大面积微通孔层的批量化制备。另外，利用飞秒激光超短脉冲定域汽化分解的方法，可加工出PDMS上各种图形化微结构，但这种逐点扫描加工通孔层方法的效率还仍然较低，而且工艺成本仍然比较昂贵。

有机网骨架吹击制备PDMS通孔阵列柔性膜的方法，通过高速气流吹击带PDMS液膜的PA网骨架，利用吹击后的液态预聚物自身表面张力形成圆形通孔阵列后固化成型，可实现高效率、低成本、大面积制备PDMS圆形通孔柔性膜。因为工艺过程影响因素较多，吹击过程参数选取还主要依赖工艺实验探索和操作经验，尚缺乏有效的吹击系统和工艺方法，难于实现重复可控的高精度批量成形，无法保证工艺过程的可靠性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种网骨架吹击PDMS制备阵列微圆孔柔性膜系统。

本发明的另一个目的在于提出一种网骨架吹击PDMS制备阵列微圆孔柔性膜工艺方法，该方法作方便、成本低，适于自动化、批量化生成。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了网骨架吹击PDMS制备阵列微圆孔柔性膜系统，包括：吹击控制系统、网骨架夹具系统、在线观测系统和运动控制系统，其中，所述吹击控制系统包括空压机、调压阀、流量阀和吹击气枪，所述空压机产生气源，通过所述调压阀调整所述吹击气枪的出口压力，通过所述流量阀调整所述吹击气枪的出口流量，以调节吹击网骨架的吹击气体速度；所述网骨架夹具系统包括X、Y位移平台、中空载物台、万向节磁座、弹簧和夹子，在所述中空载物台正上方通过所述万向节磁座、所述弹簧及所述夹子固定所述网骨架，所述夹子夹紧所述网骨架四边，并利用所述弹簧一端拉紧所述夹子，以保证网骨架吹击过程中表面保持张力，所述弹簧另一端通过所述万向节磁座固定和调整拉紧方向，以保证在网骨架吹击过程中网骨架在X、Y位置稳定；所述在线观测系统包括CCD相机、Z固定板、观测计算机和图像处理软件，在所述网骨架平面上侧利用所述Z固定板固定所述CCD相机，所述图像处理软件安装在所述观测计算机内，以控制所述CCD相机采集网骨架吹击过程的实时图像，并在线观测所述实时图像得到观测数据；所述运动控制系统包括控制计算机和控制系统，通过所述控制计算机接收所述观测数据，控制所述Z固定板及所述X、Y位移平台运动，使所述吹击气枪的高度稳定，XOY平面按照扫描路径轨迹行走。

本发明实施例的网骨架吹击PDMS制备阵列微圆孔柔性膜系统，通过在线观测系统实现了封闭孔缺陷的自动化辨别和定位，提高了吹击圆孔的成孔率，同时，方便调节工艺过程参数，可实现全自动化的吹击工艺，而且工艺过程稳定、操作方便、自动化程度高，保证工艺可重复性和可靠性。