[发明专利]一种热压印装置以及热压印方法

说明书

本发明属于非晶材料设备技术领域，尤其涉及一种热压印装置以及热压印方法。热压印装置包括：具有加热室并用于加热非晶材料的加热炉、位于加热室的模座、开设有微纳结构的下模具、重力组件以及与下模具配合的上模具，模座、下模具、上模具以及重力组件从下往上依次层叠堆放，下模具设有朝上设置的模压面，模压面水平布置且开设有微纳结构，非晶材料位于下模具和上模具之间且抵接微纳结构，重力组件堆放于上模具，以使上模具下压下模具。本发明简化了热压印装置的结构，且任意两相邻的两零部件的接触面之间允许相对滑动，故可以减小连接引起的变形，从而提高热压印精度。

技术领域

本发明属于非晶材料成型设备技术领域，尤其涉及一种热压印装置以及热压印方法。

背景技术

目前，非晶材料如玻璃、塑料和非晶合金在国防、工业和民用领域均有广泛的应用。由这些非晶材料制造的微光学元件、微流控芯片、微电子机械系统器件、超疏水表面等功能微纳结构器件在信息与通讯技术、高端制造和测量系统、生物医疗等领域的需求量日益增大。激光直写技术、离子束光刻技术、紫外光刻技术、微铣削技术、超精密磨削技术和热压印技术均可用于在非晶材料表面加工功能微纳结构。其中，热压印技术具有表面复制保真度高、制造效率高、材料利用率高、工艺修改灵活性高等优点，而且可以结合超精密模具加工技术实现快速低成本地制造超高表面质量的非晶材料功能微纳结构器件。

热压印技术自从1995年提出，经过学者和工程师广泛的研究，已经发展成一种成熟的复制工艺。热压印过程通常包括四个步骤：将坯料加热到压印温度，在坯料上压印微结构，将制品冷却到脱模温度，分离制品与模具。传统的热压印方法通过在压印阶段启动电机、气缸或液压缸来驱动上模与下模的运动，从而在坯料上施加载荷。为防止模具在高温发生氧化，热压印过程通常在真空或惰性气体氛围下进行。

因此，在进行热压印装置设计时，需要考虑运动副的冷却和真空密封问题，均会导致热压印装置的结构复杂化，以及模压精度的降低。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种热压印装置，旨在解决如何简化热压印装置的结构，并提高模压精度的问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种热压印装置，用于对非晶材料进行模压，所述热压印装置包括：具有加热室并用于加热所述非晶材料的加热炉、位于所述加热室的模座、开设有微纳结构的下模具、重力组件以及与所述下模具配合的上模具，所述模座、所述下模具、所述上模具以及所述重力组件从下往上依次层叠堆放，所述下模具设有朝上设置的模压面，所述模压面水平布置且开设有所述微纳结构，所述非晶材料位于所述下模具和所述上模具之间且抵接所述微纳结构，所述重力组件堆放于所述上模具，以使所述上模具下压所述下模具。

在一个实施例中，所述重力组件包括堆放于所述上模具的熔融硅板以及堆放于所述熔融硅板上的施压件。

在一个实施例中，所述上模具设有第一支撑面，所述第一支撑面朝上且水平布置，所述熔融硅板堆放于所述第一支撑面；所述第一支撑面与所述熔融硅板朝向所述第一支撑面设置的板面之间的平行度小于10弧秒。

在一个实施例中，所述模座具有朝下且水平布置的第二支撑面和朝上且水平布置的第三支撑面，所述第二支撑面抵接所述加热室的内壁，而所述下模具抵接所述第三支撑面。

在一个实施例中，所述模座是由碳化硅制成的模座，且所述第二支撑面和所述第三支撑面均经抛光处理。

在一个实施例中，所述热压印装置还包括隔热块，所述隔热块设置于所述加热室，所述模座堆放于所述隔热块，且所述第三支撑面抵接所述隔热块。

在一个实施例中，所述热压印装置还包括抽真空结构，所述抽真空结构用于抽离所述加热室内的气体。

在一个实施例中，所述抽真空结构包括用于抽离气体的真空泵以及用于测量所述加热室内的真空度的真空计，所述真空计连接所述加热炉。