專利名稱：一種基于氣動(dòng)的微納米壓印脫模結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微納米加工技術(shù)，尤其是涉及一種基于氣動(dòng)的微納米壓印脫模 結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景微納米熱壓成型是一種可以大批量制備微納米結(jié)構(gòu)的方法，其工藝流程主 要包括(1)模具制備，釆用干法蝕刻或濕法蝕刻等技術(shù)制得有微納米結(jié)構(gòu)的模具作為復(fù)制的母體；(2)將模具和聚合物放入壓印裝備中，抽真空后加熱到聚 合物的軟化溫度以上，加壓使得模具上的微納結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印到聚合物表面，然后保 壓一段時(shí)間，再冷卻將聚合物上的微結(jié)構(gòu)固定成型，釋放壓力及真空；(3)分 離聚合物和模具，即可在聚合物表面得到和模具凹凸互補(bǔ)的微結(jié)構(gòu)。其整個(gè)工 藝流程示意圖如圖7所示。在微納米壓印中，模具和聚合物的分離(以下稱為脫模)工序是整個(gè)熱壓 印過程的最后一道工序也是最關(guān)鍵的 -道工序。該工序是熱壓印缺陷產(chǎn)生的主 要階段與最終呈現(xiàn)階段。由于冷卻工序所造成的熱應(yīng)力垂直作用模穴側(cè)壁面，而聚合物和模具的接觸面存在一定的粗糙度，在其表面產(chǎn)生機(jī)械摩擦力阻礙脫 模。同時(shí)模具和聚合物接觸面間由于接觸比較緊密，接觸面間具有較大的分子 吸附力，使得脫模更加困難。目前常用的脫模方式有手動(dòng)脫模及自動(dòng)脫模兩種。 手動(dòng)脫模就是指將復(fù)制好的微結(jié)構(gòu)及模具從壓印裝備中取下來，通過人力將其 分離。而自動(dòng)脫模是指采用一個(gè)設(shè)計(jì)好的裝置實(shí)現(xiàn)聚合物及模具的分離。手動(dòng) 脫模由于容易引入脫模方向誤差，導(dǎo)致微納結(jié)構(gòu)的損毀，故而只能在對(duì)質(zhì)量要 求不高并且是低深寬比的微結(jié)構(gòu)脫模巾使用。目前微納米壓印裝備中常用的自 動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)是參考宏觀設(shè)備中的脫模機(jī)構(gòu)而制作的。通過兩個(gè)固定塊將聚合物 夾住，然后拉動(dòng)模具，從而實(shí)現(xiàn)分離。該自動(dòng)脫模結(jié)構(gòu)并沒有根據(jù)微納米結(jié)構(gòu) 加工的特點(diǎn)而重新設(shè)計(jì)，使得在實(shí)際使用中存在一個(gè)很大的問題，就是在分離 時(shí)容易造成微結(jié)構(gòu)發(fā)生很大的變形，從而對(duì)壓印好的微結(jié)構(gòu)造成破壞。 發(fā)明內(nèi)容為了獲得高質(zhì)量的微納結(jié)構(gòu)，避免壓印時(shí)的脫模缺陷，本發(fā)明的目的在于 提供一種基于氣動(dòng)的微納米壓印脫模結(jié)構(gòu)，能夠避免微結(jié)構(gòu)在脫模時(shí)出現(xiàn)變形 甚至破壞的氣動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下
在尚未分離的模具及聚合物的工作臺(tái)上裝有聚合物夾緊罩，模板安裝在聚 合物夾緊罩的下端并面對(duì)模具，模板上端面裝有活塞，套筒和聚合物夾緊罩固 連，套筒與活塞相配后，套筒與活塞的上下移動(dòng)，能使模板在聚合物夾緊罩中 作上下移動(dòng)，模板下端面設(shè)有滑道，滑道內(nèi)裝有彈簧及滑塊，模具夾緊氣道從 聚合物夾緊罩接入后，通過模板接入滑塊內(nèi)，能使滑塊在模板下端面滑道中滑 動(dòng)，脫模氣道從聚合物夾緊罩接入后，脫模氣道從模板中穿過，密封圈安裝于 聚合物夾緊罩的下端面。
本發(fā)明具有的有益的效果是
本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于采用了氣動(dòng)脫模法這一完全有別于傳統(tǒng)的機(jī)械力強(qiáng) 行拉動(dòng)模具進(jìn)行脫模的方法。通過所設(shè)計(jì)的模具夾緊裝置及脫模結(jié)構(gòu)有效的降 低了脫模過程所導(dǎo)致聚合物微結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭曲及變形甚至破壞的問題。
由于采用了氣動(dòng)的脫模方式，可以保證脫模過程平穩(wěn)，聚合物及模具受力 均勻；使得脫模過程中壓印好的微結(jié)構(gòu)的破壞降至最小，模具也可以得到很好 的保護(hù)，降低了壓印的成本。另外，氣體還可以憑借其小分子，從而滲透到模 具和聚合物的接觸面，在其接觸面形成一個(gè)氣體膜，能夠有效的降低模具和聚 合物間的分子粘附效應(yīng)，最終降低其相互的脫模力，減小脫模破壞。


圖la是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理主視圖；圖lb是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理俯視圖。 圖2是圖lb的A-A-A向旋轉(zhuǎn)剖視圖。 圖2到圖6是本發(fā)明的工作流程圖。 圖7是整個(gè)壓印工藝流程示意圖。
圖中l(wèi)-工作臺(tái)，2-聚合物，3-彈簧，4-滑塊，5-模板，6-模具夾緊氣道， 7-聚合物夾緊罩，8-套筒，9-活塞，10-脫模氣道，11-密封圈，12-模具。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施過程對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
如圖la、圖lb、圖2所示，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如下在尚未分離的模具12及 聚合物2的工作臺(tái)1上裝有聚合物夾緊罩7，模板5安裝在聚合物夾緊罩7的下 端并面對(duì)模具12，模板5上端面裝有活塞9，套筒S和聚合物夾緊罩7固連， 套筒8與活塞9相配后，套筒8與活塞9的上下移動(dòng)，能使模板5在聚合物夾 緊罩7中作上下移動(dòng)，模板5下端面設(shè)有滑道，滑道內(nèi)裝有彈簧3及滑塊4，模 具夾緊氣道6從聚合物夾緊罩7接入后，通過模板5與接入滑塊4內(nèi)，能使滑塊4在模板5下端面滑道中滑動(dòng)，未充氣時(shí)依靠彈簧的拉力處于松開狀態(tài)，在 氣道中注入壓縮氣體后，滑塊便克服彈簧的拉力從而夾緊模具。脫模氣道10從
聚合物夾緊罩7接入后，脫模氣道10從模板5中穿過，密封圈11安裝于聚合 物夾緊罩7的下端面。
氣動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)，通過聚合物夾緊罩構(gòu)成一個(gè)封閉的空間，然后通過脫模氣 道注入壓縮氣體，利用流體的等壓性原理推動(dòng)模具和聚合物平穩(wěn)的分離，可以 有效的避免聚合物出現(xiàn)變形。
本發(fā)明的工作過程如下-
1) 開啟氣壓泵，將氣壓活塞9提升至行程的最高點(diǎn)，將尚未分離的模具12 及聚合物2放置于工作臺(tái)1上，然后降下聚合物夾緊罩7及模板5到達(dá)圖3所 示狀態(tài)。
2) 開啟模具夾緊氣道6閥門，通過模具夾緊氣道6注入壓縮氣體使得滑塊 夾緊模具后，關(guān)閉模具夾緊氣道6閥門，如圖4所示。
3) 開啟脫模氣道10閥門，通過脫模氣道10注入壓縮氣體，平緩的推動(dòng)模 具和聚合物進(jìn)行分離，如圖5所示。
4) 最終完成聚合物及模具的分離，如圖6所示。固定模板位置，釋放脫模 氣道內(nèi)及模具夾緊氣道內(nèi)的氣體，從而釋放模具。
5) 將聚合物夾緊罩抬到最大行程處，取出模具及聚合物，完成整個(gè)分離。 圖2到圖6是本發(fā)明的工作流程圖。
權(quán)利要求
1、一種基于氣動(dòng)的微納米壓印脫模結(jié)構(gòu)，其特征在于在尚未分離的模具(12)及聚合物(2)的工作臺(tái)(1)上裝有聚合物夾緊罩(7)，模板(5)安裝在聚合物夾緊罩(7)的下端并面對(duì)模具(12)，模板(5)上端面裝有活塞(9)，套筒(8)和聚合物夾緊罩(7)固連，套筒(8)與活塞(9)相配后，套筒(8)與活塞(9)的上下移動(dòng)，能使模板(5)在聚合物夾緊罩(7)中作上下移動(dòng)，模板(5)下端面設(shè)有滑道，滑道內(nèi)裝有彈簧(3)及滑塊(4)，模具夾緊氣道(6)從聚合物夾緊罩(7)接入后，通過模板(5)接入滑塊(4)內(nèi)，能使滑塊(4)在模板(5)下端面滑道中滑動(dòng)，脫模氣道(10)從聚合物夾緊罩(7)接入后，脫模氣道(10)從模板(5)中穿過，密封圈(11)安裝于聚合物夾緊罩(7)的下端面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于氣動(dòng)的微納米壓印脫模結(jié)構(gòu)。在工作臺(tái)上裝有聚合物夾緊罩，模板裝在夾緊罩的下端，模板上端面裝有活塞，套筒和夾緊罩固連，套筒與活塞的上下移動(dòng)，使模板在夾緊罩中作上下移動(dòng)，模板下端面設(shè)有滑道，內(nèi)裝有彈簧及滑塊，模具夾緊氣道從夾緊罩接入后，通過模板接入滑道內(nèi)，能使滑塊在模板下端面滑道中滑動(dòng)，脫模氣道從夾緊罩接入后，脫模氣道從模板中穿過，密封圈安裝于夾緊罩的下端面。本發(fā)明脫模平穩(wěn)，聚合物及模具受力均勻；壓印好的微結(jié)構(gòu)的破壞降至最小，模具得到保護(hù)，降低了壓印的成本。
文檔編號(hào)B82B3/00GK101249938SQ20081005987
公開日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月26日
發(fā)明者傅建中, 永 賀, 陳子辰 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)