[发明专利]一种热压印用柔性金属微模具的制造方法

说明书

本发明公开了一种热压印用柔性金属微模具的制造方法，首先对金属箔进行退火处理，消除内应力并降低硬度；然后采用金属箔表面微结构激光连续加工装置对退火后的金属箔进行加工，在金属箔的一面加工得到金属微模具需要的微结构；带有微结构的金属箔再次进行退火处理，去除金属箔内因加工产生的残余应力；最后将热塑性塑料薄膜或热固性塑料薄膜与金属箔无结构侧结合在一起，从而得到热压印用柔性金属微模具。本发明通过激光烧蚀牺牲层产生的热力耦合作用进行金属箔表面的微结构成型，具的绿色、高效的特点。

技术领域

本发明涉及金属微模具的制造技术领域，尤其涉及一种热压印用柔性金属微模具的制造方法。

背景技术

热压印是一种高通量、低成本的微结构制造技术，在适当的温度和压力条件下，通过这种技术可以使微模具表面的微结构精准的转移到聚合物基底上。在学术界和工业界，热压印被认为是可靠的高精度微纳结构制造方法。热压印在各种领域都有出众的表现，在制作一些结构简单、排列规则的微结构时，更有其他工艺不具备的优势。这种优势使得热压印在光学、生物学、仿生学、医药学与MEMS制造等领域都拥有重要的地位。并且采用热压印的方式在聚合物表面制作微结构具有成形效率高、加工简单、性价比高等优点。近年，卷对卷热压印技术有了较大发展，同时对热压印用金属微模具也提出了更高的要求。在卷对卷热压印工艺中，表面带有微结构的金属微模具对热压印的质量起着决定性作用。目前常用的金属微模具主要有超精密加工方法、LIGA技术等。超精密加工方法可以在卷对卷热压印的辊筒表面制作高精度的微纳米结构，但该方法对机床和刀具的精度要求很高，加工成本大，不适合进行大面积高精度加工。LIGA技术是通过曝光、刻蚀、电铸、脱模等过程实现金属微模具的加工，但制作工艺路线较长，涉及电化学技术、有污染、效率低等，对制作设备的投资很大，不适合进行大面积的制造。

目前，针对卷对卷热压印技术而言，仍缺乏一种大面积、简单、高效的金属微模具制造方法，因此，需要提出一种新的工艺来进行热压印用柔性金属微模具的制造。

发明内容

发明目的：为解决现有卷对卷热压印用金属微模具的绿色、高效制造问题，提供一种利用激光连续加工技术进行热压印用柔性金属微模具的制造方法。

技术方案：一种热压印用柔性金属微模具的制造方法，包括如下步骤：

步骤1：对金属箔进行退火处理，消除内应力并降低硬度；

步骤2：采用金属箔表面微结构激光连续加工装置对退火后的金属箔进行加工，在金属箔的一面加工得到金属微模具需要的微结构；

步骤3：带有微结构的金属箔再次进行退火处理，去除金属箔内因加工产生的残余应力；

步骤4：将热塑性塑料薄膜或热固性塑料薄膜与金属箔无结构侧结合在一起，从而得到热压印用柔性金属微模具。

进一步的，所述金属箔厚度不大于200μm，所述步骤1中退火温度高于金属箔的再结晶温度，且低于0.7倍的熔点，退火时间不小于20min。

进一步的，所述金属箔表面微结构激光连续加工装置包括激光模块和材料传输模块；所述材料传输模块包括底部升降台、顶部升降架，所述底部升降台上固定原模，所述顶部升降架上固定透明传输层；底部升降台的一侧设有第一张紧辊筒、绕有牺牲层的第一放卷辊筒以及绕有金属箔的第二放卷辊筒，底部升降台的另一侧设有第二张紧辊筒、回收所述牺牲层的第一收卷辊筒以及回收所述金属箔的第二收卷辊筒；所述牺牲层和金属箔经所述第一张紧辊筒和第二张紧辊筒层叠张紧后从原模和透明传输层之间穿过；所述激光模块位于顶部升降架上方。

进一步的，所述步骤3中，退火温度低于金属箔的再结晶温度，且高于0.2倍的熔点，退火时间不小于20min。

进一步的，所述热塑性塑料薄膜或热固性塑料薄膜的厚度不大于1mm。

进一步的，所述透明传输层为厚度不小于1mm的玻璃。