[发明专利]一种振动辅助的纳米辊压装置

说明书

本发明涉及一种振动辅助的纳米辊压装置,首先，将机架水平放置于实验台上，然后调节X‑Y轴位移平台使Z向振动装置位于压印辊的正下方，再将已涂胶衬底固定于衬底卡盘中心，调节微调装置使压印辊水平，然后控制Z轴位移平台下移使压印辊与压印胶微接触，启动加热装置对衬底进行加热，加热完毕后开始压印，压印同时Z向振动装置开始振动，然后冷却脱模，最后控制Z轴位移平台上升，压印结束。本发明中采用Z向振动装置，使模板与压印胶之间产生间隙接触，减少两者之间的粘附力，通过多次间隙接触进行摩擦产热，使得压印胶融化流动，提高压印胶的填充度，再通过微调装置调节压印辊水平，冷却装置进行降温，进一步提高微纳结构的精度与保真度。

技术领域

本发明涉及热压印领域，尤指一种振动辅助的纳米辊压装置。

背景技术

纳米压印技术有着成本低，分辨率高，可大批量生产等优点而被广泛应用于光学镜头、自清洁、微电子制程，引来了业内研究人员们的普遍重视与研究热情，MITTechnology Review将其列为将会改变世界的十大新兴技术之一。但是，现压印出的成品都存在填充率低，图案破损并且精度差等缺陷，为解决这些缺陷，研究人员将研究领域转移到超声波振动辅助压印上来。

在公开号为CN 102336016 A的专利与日本学者H.Mekaru、韩国学者Hyun Woo Yu都提出了超声波辅助压印的方法，超声波振动产生的热量集中在模具与压印胶的接触界面，导致大部分的压印胶没有被加热，而只有极小的部分被融化，从而改善了压印胶成形之后的热收缩，并且超声振动辅助压印过程中，超声波振动在压印胶和模具凸起部分由于摩擦而迅速转化成热量，使压印胶融化，填充模具空隙，提高了压印胶的填充度，得到了精度高的微纳图案，但是在施加超声振动辅助后，压印过程中会产生残余气泡，并且超声波振动在低压力下有更好的压印效果，因为高压力会阻碍超声波的产生，从而影响其压印效果。基于以上问题，我们设计了一款装置，采用热压印并结合压电辅助振动。超声波振动辅助压印采用的是高副高频，图案的填充率较低，而我们的装置是采用低副低频的方式，能够提高填充率，保证压印图案的精度，并且能够消除气泡，在高压力下也不会影响到我们压印速度与效果，保证了压印的保真度。

发明内容

本发明提供一种振动辅助的纳米辊压装置，采用Z向振动装置来减少粘附力，降低脱模时图案的损伤度，并能有效的消除气泡，使压印不受高低压的影响，压印前通过微调装置调节压印辊水平，脱模时冷却装置进行降温，进一步提高微纳结构的精度与保真度。

根据本发明的目的提出一种振动辅助的纳米辊压装置，其特征在于：一种振动辅助的纳米辊压装置包括机架、四柱连接架、Z向振动装置、压印装置、微调装置、加热装置、衬底卡盘、冷却装置、X-Y轴位移平台、Z轴位移台。其中，机架水平放置在水平面上，四柱连接架通过螺钉固定在Z轴位移台上，微调装置通过螺钉固定在四柱连接架上，压印装置一端通过螺钉固定在四柱连接架的承重板上，另一端通过轴承配合固定在微调装置上，Z向振动装置通过螺钉固定在X-Y轴位移平台上，加热装置通过螺钉固定在Z向振动装置上，衬底卡盘装卡在加热装置上，冷却装置装卡在衬底卡盘的外表面，Z轴位移台和X-Y轴位移平台通过螺钉固定在机架上。

根据本发明的目的提出一种振动辅助的纳米辊压装置，其特征在于：所述的机架，包括肋板一、肋板二、肋板三、肋板四、底板一、支撑板一。其中，肋板一的一侧与支撑板一固连，另一侧与底板一固连，肋板二的一侧与支撑板一固连，另一侧与底板一固连，肋板三的一侧与支撑板一固连，另一侧与底板一固连，肋板四的一侧与支撑板一固连，另一侧与底板一固连，支撑板一与底板一固连，机架的用于固定X-Y轴位移平台与Z轴位移台。