一種表面圖案化方法及具有圖案的產(chǎn)品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種表面圖案化方法，該方法是通過磨具滾輪和壓力滾輪配合夾住柔性帶，磨具滾輪和所述壓力滾輪之間存在轉(zhuǎn)速差，從而在所述柔性帶的表面形成圖案；柔性帶包括承載基材和設置在承載基材料上的圖案生成層，承載基材與所述磨具滾輪接觸，圖案生成層與所述壓力滾輪接觸，磨具滾輪上設置有凸紋并且所述凸紋圍成所需圖案，所述磨具滾輪和所述壓力滾輪轉(zhuǎn)動時，圖案生成層對應于所述磨具滾輪的凸紋的部位會被壓力滾輪擦除掉，從而在所述圖案生成層上形成所需的圖案。本方法具有優(yōu)良的耐折性和良好的韌性、制作成本比較低、操作工藝簡單易行，生產(chǎn)效率得到極大提高等優(yōu)點，具有廣闊的應用前景。
【專利說明】
一種表面圖案化方法及具有圖案的產(chǎn)品
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于表面圖案化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種表面選擇性圖案化方法及具有圖案的產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]表面圖案化技術(shù)對于現(xiàn)代科學和技術(shù)的發(fā)展有著重要的意義。隨著近幾十年來科學技術(shù)的發(fā)展，人們不但可以借助掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡等先進儀器在微米和納米尺度上對固體表面的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進行表征，而且還可以通過各種物理、化學、甚至生物的表面圖案化技術(shù)對固體表面上的微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進行控制。微米和納米尺度上表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的微加工或圖案化已逐漸成為當代科學和技術(shù)的中心，許多現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的機會都來源于新型微觀結(jié)構(gòu)的成功構(gòu)造或現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的小型化，飛速發(fā)展的微電子行業(yè)就是一個最典型的例子。雖然微電子行業(yè)的需求表面圖案化發(fā)展的推動力，但是表面圖案化技術(shù)在其它領(lǐng)域中的應用正在迅速地增長。例如，化學和生物物質(zhì)微分析、生物芯片、微體積反應器、組合合成、微光學元件、微機電系統(tǒng)和微液流系統(tǒng)等。同時，表面圖案化技術(shù)也為小尺寸范圍中所發(fā)生的物理、化學和生物現(xiàn)象的研究提供了機會。例如在納米結(jié)構(gòu)中的量子限域、圖案化表面上晶體和細胞的生長、以及圖案化表面上的潤濕和去濕現(xiàn)象等。
[0003]現(xiàn)階段表面圖案化可用多種技術(shù)得以實現(xiàn)，如光刻、基于掃描探針的微機械方法(Micromaching)、微接觸的印刷術(shù)(microcontact Printing)等，但是這些加工工藝的成本占據(jù)了總成本中的很大一部分，也成為制約相應產(chǎn)品推廣的主要原因之一;雖然目前很多新工藝的改進更新使得印刷成本得以降低，但是成本依然偏高，從而使得表明圖案化技術(shù)在一些領(lǐng)域，特別是RFID等柔性電路的應用中，得到了極大的限制。
[0004]申請?zhí)枮?01410062692.2的專利公開了一種電容式觸摸屏制造方法，其通過在進行蓋板與ITO膜組合的機臺上加貼墊片，但是這種方法是將柔性電路、ITO膜及蓋板粘貼到柔性承載板上，滾筒只是起到壓力將各種材料粘貼在一起，而使用時間長了以后，粘貼的材料容易脫落。
[0005]申請?zhí)枮?01410214896.3的專利公開了一種單面柔性電路板的制作方法，其采用帶有滾壓針的滾壓上模在導線層的中間導線上進行滾壓而形成所需要的斷口，但是這種方法的缺點是滾輪使用滾壓針來切斷導線，但是這種成型難以形成復雜的圖案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種表面圖案化方法，其簡單高效，成本低。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種表面圖案化方法，其特征在于，該方法是通過磨具滾輪和壓力滾輪配合夾住柔性帶，并且所述磨具滾輪和所述壓力滾輪之間存在轉(zhuǎn)速差，從而在所述柔性帶的表面形成圖案;其中，所述柔性帶包括承載基材和設置在承載基材料上的圖案生成層，所述承載基材與所述磨具滾輪接觸，所述圖案生成層與所述壓力滾輪接觸，所述磨具滾輪上設置有凸紋并且所述凸紋圍成所需圖案，所述磨具滾輪和所述壓力滾輪轉(zhuǎn)動時，所述圖案生成層對應于所述磨具滾輪的凸紋的部位會被壓力滾輪擦除掉，從而在所述圖案生成層上形成所需的圖案。
[0008]優(yōu)選地，所述柔性帶還包括脫離層，所述脫離層位于所述承載基材和所述圖案生成層之間。
[0009]優(yōu)選地，所述脫離層為粘性材料，其厚度為0.001毫米?0.5毫米。
[0010]優(yōu)選地，所述磨具滾輪的溫度為(TC?2000 °C。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述壓力滾輪的轉(zhuǎn)速為10rpm?50000rpm。
[0012]優(yōu)選地，所述壓力滾輪施加在所述圖案生成層上的壓強為0.1MPa?lOMPa。
[0013]優(yōu)選地，所述承載基材為柔性基材，其厚度為0.001毫米?0.5毫米。
[0014]優(yōu)選地，所述圖案生成層的厚度為0.001毫米?0.5毫米。
[0015]按照本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種具有圖案的產(chǎn)品，其特征在于，所述具有圖案的產(chǎn)品為經(jīng)所述表面圖案化方法制作后形成的產(chǎn)品。
[0016]按照本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種表面圖案化方法，其特征在于，該方法是通過磨具滾輪和刀具配合夾住柔性帶，所述刀具靜止且所述磨具滾輪旋轉(zhuǎn)，從而在所述柔性帶的表面形成圖案;其中，所述柔性帶包括承載基材和設置在承載基材料上的圖案生成層，所述承載基材與所述磨具滾輪接觸，所述圖案生成層與所述刀具接觸，所述磨具滾輪上設置有凸紋并且所述凸紋圍成所需圖案，所述磨具滾輪和所述刀具轉(zhuǎn)動時，所述圖案生成層對應于所述磨具滾輪的凸紋的部位會被刀具擦除掉，從而在所述圖案生成層上形成所需的圖案。
[0017]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0018]I)本方法具有制作成本比較低、操作工藝簡單易行、生產(chǎn)效率極高等優(yōu)點，成本不到現(xiàn)有普遍采用的技術(shù)的百分之一。
[0019]2)本方法制作的圖案層具有優(yōu)良的耐折性和良好的韌性，圖案生成層可以使用多種材料，如銅、鋁以及各種非金屬材料，并且可以達到很高的精度，滿足在電子、生物、化學、光學、包裝、印刷等領(lǐng)域的應用需求，具有廣闊的應用前景。
[0020]3)本方法操作過程簡單，對操作環(huán)境、操作人員的要求低，制作設備成本低廉，適合各種需要應用圖案化技術(shù)的領(lǐng)域，具有極高推廣價值。
[0021]4)本方法為機械性刻蝕，不使用化學試劑，生產(chǎn)過程不會產(chǎn)生有毒、有害的廢氣廢液，節(jié)能環(huán)保。
【附圖說明】
[0022]圖1是采用壓力滾輪和磨具滾輪加工柔性帶時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是采用壓力滾輪和磨具滾輪加工柔性帶時的結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖；
[0024]圖3是圖2中A處的放大圖；
[0025]圖4是采用刀具和磨具滾輪加工柔性帶時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5是采用本發(fā)明加工出的圖案；
[0027]圖6是采用的雙面柔性帶示意圖；
[0028]圖7是采用的雙面柔性帶加工結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖8是采用的多層圖案層柔性帶示意圖；
[0030]圖9是采用的梯度或楔形磨具滾輪的表面示意圖；
[0031]圖10是采用楔形磨具加工出的灰度圖案。
【具體實施方式】
[0032]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0033]參照圖1?圖10，一種表面圖案化方法，該方法是通過磨具滾輪I和壓力滾輪2配合夾住柔性帶3，并且所述磨具滾輪I和所述壓力滾輪2之間存在轉(zhuǎn)速差，從而在所述柔性帶3的表面形成圖案;其中，所述柔性帶3包括承載基材31和設置在承載基材31料上的圖案生成層33，所述承載基材31與所述磨具滾輪I接觸，所述圖案生成層33與所述壓力滾輪2接觸，所述磨具滾輪I上設置有凸紋并且所述凸紋圍成所需圖案，所述磨具滾輪I和所述壓力滾輪2轉(zhuǎn)動時，所述圖案生成層33對應于所述磨具滾輪I的凸紋的部位會被壓力滾輪2擦除掉，從而在所述圖案生成層33上形成所需的圖案。
[0034]進一步，所述柔性帶3還包括脫離層32，所述脫離層32位于所述承載基材31和所述圖案生成層33之間，設置脫離層有助于提高制造圖案質(zhì)量和精度。
[0035]進一步，所述脫離層32為粘性材料，譬如有機硅樹脂、膠水、玻璃膠等其厚度為
0.001暈米?0.5暈米，設置有機娃樹脂有助于提尚制造圖案質(zhì)量和精度，選擇此厚度范圍，脫離效果比較好。
[0036]進一步，所述磨具滾輪I的溫度為0°C?2000°C;磨具滾輪I加熱后有助于層間的脫離，從而提高圖案精度和生產(chǎn)效率。
[0037]進一步，所述壓力滾輪2的轉(zhuǎn)速為10rpm?50000rpm，設置這個轉(zhuǎn)速，工業(yè)上比較容易實現(xiàn)，并且此范圍能夠高效地擦除圖案。
[0038]進一步，所述壓力滾輪2施加在所述圖案生成層33上的壓強為0.1MPa?lOMPa，選擇這個壓強范圍，在擦除圖案生成層33的部位的同時，能保護基材層不被損壞。
[0039]進一步，所述承載基材31采用柔性基材，所述柔性基材料由光滑、柔軟、韌性好的材料制成。優(yōu)選地，所述柔性基材由聚酯薄膜或聚酰亞胺制成，其厚度為0.001毫米?0.5毫米。
[0040]進一步，所述圖案生成層33可以采用金屬箔、陶瓷、半導體等功能材料，厚度為
0.001毫米?0.5毫米;刮除層厚度對生成圖案具有一定影響，在此范圍內(nèi)能夠保證其精度，并且充分刮除。
[0041]另外，壓力滾輪2可以采用砂輪，由于砂輪磨削具有極高的加工精度，可用于精度要求極高的場合。
[0042]另外，還提供了一種表面圖案化方法，該方法是通過磨具滾輪I和刀具4配合夾住柔性帶3，所述刀具4靜止且所述磨具滾輪I旋轉(zhuǎn)，從而在所述柔性帶3的表面形成圖案；其中，所述柔性帶3包括承載基材31和設置在承載基材31料上的圖案生成層33，所述承載基材31與所述磨具滾輪I接觸，所述圖案生成層33與所述刀具4接觸，所述磨具滾輪I上設置有凸紋并且所述凸紋圍成所需圖案，所述磨具滾輪I和所述刀具4轉(zhuǎn)動時，所述圖案生成層33對應于所述磨具滾輪I的凸紋的部位會被刀具4擦除掉，從而在所述圖案生成層33上形成所需的圖案。采用刀具的好處是結(jié)構(gòu)更加簡單，適用于精度要求不高的場合。
[0043]本發(fā)明還提供一種具有表面圖案的產(chǎn)品，該具有圖案的產(chǎn)品為經(jīng)所述表面圖案化方法制作后形成的產(chǎn)品，所述具有圖案的產(chǎn)品可作為微系統(tǒng)芯片，如RFID電路、微流控芯片等。
[0044]參照圖6、圖7，可采用圖6所示雙面柔性帶，通過圖7所示的雙面加工方式，圖7中左邊是磨具滾輪I在上，壓力滾輪2在下配合加工，右邊是壓力滾輪2在上，磨具滾輪I在下配合加工，這樣使得一條柔性帶雙表面形成所需的相同或者不同的圖案，可用于雙面微系統(tǒng)，如雙面電路板的應用。
[0045]參照圖8，所用的柔性帶8的圖案生成層具有兩層以上，圖示三層分別為第一生成層331、第二生成層332和第三生成層333，并且相鄰兩層材料不相同。三層也可以形成比較復雜的圖案。
[0046]參照圖9，所用的磨具滾輪具有圖示的梯度結(jié)構(gòu)11或者楔形結(jié)構(gòu)12ο梯度結(jié)構(gòu)11中凹凸紋間具有一層或多層臺階，可用于圖8柔性帶的加工形成復雜階梯圖案。楔形結(jié)構(gòu)12中凹凸紋連接面不垂直與凹凸紋表面，與表明呈20?70度夾角，適合用于圖3單圖案生成層的柔性帶，可使加工出的圖案具有灰度，即可使部分區(qū)域的圖案生成層只被擦除10%?90%的厚度而不是全部擦除。
[0047]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種表面圖案化方法，其特征在于，該方法是通過磨具滾輪和壓力滾輪配合夾住柔性帶，并且所述磨具滾輪和所述壓力滾輪之間存在轉(zhuǎn)速差，從而在所述柔性帶的表面形成圖案;其中，所述柔性帶包括承載基材和設置在承載基材料上的圖案生成層，所述承載基材與所述磨具滾輪接觸，所述圖案生成層與所述壓力滾輪接觸，所述磨具滾輪上設置有凸紋并且所述凸紋圍成所需圖案，所述磨具滾輪和所述壓力滾輪轉(zhuǎn)動時，所述圖案生成層對應于所述磨具滾輪的凸紋的部位會被壓力滾輪擦除掉，從而在所述圖案生成層上形成所需的圖案。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面圖案化方法，其特征在于，所述柔性帶還包括脫離層，所述脫離層位于所述承載基材和所述圖案生成層之間。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種表面圖案化方法，其特征在于，所述脫離層為粘性材料，其厚度為0.0Ol毫米?0.5毫米。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種表面圖案化方法，其特征在于，所述磨具滾輪的溫度為 0°C ?2000°C。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面圖案化方法，其特征在于，所述壓力滾輪的轉(zhuǎn)速為100rpm?50000rpm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面圖案化方法，其特征在于，所述壓力滾輪施加在所述圖案生成層上的壓強為0.1MPa?lOMPa。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面圖案化方法，其特征在于，所述承載基材為柔性基材，其厚度為0.001毫米?0.5毫米。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面圖案化方法，其特征在于，所述圖案生成層的厚度為0.001暈米?0.5暈米。9.一種具有圖案的產(chǎn)品，其特征在于，所述具有圖案的產(chǎn)品為經(jīng)權(quán)利要求1至9中任一項所述表面圖案化方法制作后形成的產(chǎn)品。10.—種表面圖案化方法，其特征在于，該方法是通過磨具滾輪和刀具配合夾住柔性帶，所述刀具靜止且所述磨具滾輪旋轉(zhuǎn)，從而在所述柔性帶的表面形成圖案;其中，所述柔性帶包括承載基材和設置在承載基材料上的圖案生成層，所述承載基材與所述磨具滾輪接觸，所述圖案生成層與所述刀具接觸，所述磨具滾輪上設置有凸紋并且所述凸紋圍成所需圖案，所述磨具滾輪和所述刀具轉(zhuǎn)動時，所述圖案生成層對應于所述磨具滾輪的凸紋的部位會被刀具擦除掉，從而在所述圖案生成層上形成所需的圖案。
【文檔編號】B44B5/00GK106004194SQ201610316415
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】吳志剛, 江佳俊, 張碩, 張攀, 周其鋒
【申請人】華中科技大學