CN101833237A - 压印装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压印装置。该压印装置包括驱动组件、压模、径向环形磁铁和缠绕于该径向环形磁铁侧壁的整数匝线圈。该径向环形磁铁的一轴向端与该驱动组件相连，另一轴向端固接于该压模。本发明的压印装置具有高垂直度，可提高压印图案转移的精确率。

Description

压印装置

技术领域

本发明涉及压印技术领域，尤其涉及一种能精确转移图案的压印装置。

背景技术

压印技术作为一种可大批量重复性地转移图案结构的技术，现已广泛应用于制备微机电芯片、磁存储、光电及光学器件、生物芯片和微流体器件等领域。压印技术主要分为热压印、紫外压印和微接触压印三种。

热压印或紫外压印装置是以机械施压的方式将压模直接压入设于基板表面的胶料，其一般包括驱动组件、压模和基板平台。驱动组件采用机械或液/气压力驱动，其用于驱动与之相连的压模朝基板平台运动。

然而，若需实现精细结构图案的转移，如纳米尺寸图案的转移，则必须保证压模压入基板的平衡、均匀及其与基板表面的垂直性，若压模受到的压力不均匀、压入不平衡、以倾斜于基板表面的方式压入，都将会导致图案转移发生畸变。

因此，有必要提供一种具有高垂直度的压印装置以提高压印图案转移的精确率，提高产品良率。

发明内容

以下以实施例为例说明一种具有高垂直度的压印装置。

该压印装置包括驱动组件、压模、径向环形磁铁和缠绕于该径向环形磁铁侧壁的整数匝线圈。该径向环形磁铁的一轴向端与该驱动组件相连，另一轴向端固接于该压模。

本技术方案的压印装置通过将整数匝线圈缠绕于径向环形磁铁的侧壁，并将压模固定于径向环形磁铁的轴向端，给线圈中通以直流电流，依靠通电线圈在磁场中受到的安培力给予压模垂直向下的作用力，由此使得压模以垂直于基板平台的方式压入，进而提高压印图案的精确率。

附图说明

图1是本技术方案实施例提供的压印装置的示意图。

图2是本技术方案实施例提供的径向环形磁铁的磁力线示意图。

图3是利用图1所示压印装置压印的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例详细说明本技术方案提供的压印装置。

参见图1，本技术方案一实施例提供的压印装置100包括基板平台10、驱动组件20、控制组件30、导轨40、径向环形磁铁60、整数匝线圈70、连接组件50和压模80。

基板平台10具有平行于水平面的承载面11，其用于承载待压印基板。

驱动组件20设于基板平台10上方，其可为常见的气缸或其他常用驱动结构。导轨40贯通驱动组件20的顶面与底面。控制组件30与驱动组件20相连，用于控制驱动组件20的运作，从而使得驱动组件20在控制组件30的控制下，沿导轨40朝靠近或远离基板平台10的方向运动。

径向环形磁铁60呈环形圆柱状，其为常见多极径向磁铁，其磁力线自环形内圆周向外圆周延伸或自外圆周向内圆周延伸，即呈径向分布，且其内圆周上各点具有相同的磁场强度，外圆周上各点具有相同的磁场强度。请一并参阅图1及图2，本实施例中，径向环形磁铁60具有均呈环形状的第一轴向端61和与第一轴向端61相对且平行的第二轴向端62，其内圆周为多个N极，外圆周为多个S极，由此，其磁力线平行于第一轴向端61或第二轴向端62所在平面，并自内圆周向外圆周延伸。径向环形磁铁60通过连接组件50活动连接于驱动组件20，整数匝线圈70缠绕于径向环形磁铁60的侧壁。由此，径向环形磁铁60和线圈70可在驱动组件20的驱动下朝靠近或远离基板平台10的方向运动。具体地，连接组件50为弹簧，其一端固接于驱动组件20，另一端与径向环形磁铁60的第一轴向端61的中心区域相连。

压模80由本体81和形成在本体81上的多个凸结构82构成，其具有连接面801和图案面802。图案面802与连接面801相对，并平行于承载面11。本体81以连接面801贴合于第二轴向端62的方式固接于径向环形磁铁60，由此，压模80可在驱动组件20的带动下连同径向环形磁铁60和线圈70朝靠近或远离基板平台10的方向运动。多个凸结构82关于压模80的中心轴线对称分布，且垂直凸出于图案面802，并与基板平台10的承载面11相对。压模80相对于待压印基板材料较硬，其材质根据实际需要而定，如可选自镍、硅、二氧化硅、氮化硅或碳化硅等刚性材料。

此外，连接组件50还可为常见的其他结构，只要当线圈70通上稳定的直流电流后，能通过改变连接组件50的长度来调节径向环形磁铁60的第一轴向端61相对于基板平台10的位置即可，径向环形磁铁60的内圆周还可为多个S极，外圆周为多个N极。

对热压印技术而言，本实施例的压印装置100还可包括于压印前将聚合物加热至熔融温度上的加热装置及于压印后分离压模与基板前冷却聚合物使之固化成型呈板状的冷却装置。对紫外压印技术而言，本实施例的压印装置100可不包括加热装置及冷却装置，可进一步包括将可紫外光固化的聚合物材料光固化成型为板材的紫外光固化装置，如紫外灯。

以热压印为例，采用本实施例提供的压印装置100转移图案时，如图3所示，需首先将涂附有聚合物材料(图未示)的基板200置于基板平台10的承载面11，且使胶料与压模80相对。该聚合物材料可为聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或其他常用材料。然后启动控制组件30，使驱动组件20带动径向环形磁铁60和压模80沿导轨40朝靠近基板200的方向滑动，压模80的凸结构82靠近基板200。最后，关闭控制组件30，并给线圈70中通以如图3所示方向(逆时针)的直流电流。此时，线圈70在磁场中受到垂直向下方向的安培力，由此，缠绕有线圈70的径向环形磁铁60和压模80外圆周上的各点将受到线圈70传递的竖直方向的作用力，连接组件50发生弹性形变，压模80压入基板200内，压模80的图案面802上各处的凸结构82在该作用力的作用下都将垂直压入基板200的胶料内，并形成与其形状及尺寸一致的凹结构，由此完成转移图案。待转移图案后，冷却基板200至聚合物固化成型，切断线圈70中的电流，控制驱动组件40，使其带动径向环形磁铁60和压模80沿导轨40朝远离基板平台10的方向运动，直至压模80与基板200分离。

本实施例的压印装置100通过将线圈70缠绕于径向环形磁铁60的侧壁，并将压模80固定于径向环形磁铁60的第二轴向端62，给线圈70中通以直流电流，从而使压模80外侧圆周上各点受到垂直向下且大小均匀的安培力，由此压模80的凸结构82以垂直于基板200的方式压入，进而提高压印图案的精确率。

此外，当径向环形磁铁60的内圆周为多个S极，外圆周为多个N极时，需在线圈70内通以与图3所示方向相反方向即顺时针方向的电流，以使通电线圈70在环形磁铁60所产生的磁场中受到垂直向下的安培力。

以上对本技术方案的压印装置进行了详细描述，但并非对本技术方案构思的限制。对本领域普通技术人员来说，可根据本技术方案的技术构思做其它相应的变更，所有这些变更都应属于本申请权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种压印装置，其包括驱动组件和压模，其特征是，该压印装置还包括径向环形磁铁和缠绕于该径向环形磁铁侧壁的整数匝线圈，该径向环形磁铁的一轴向端与该驱动组件相连，另一轴向端固接于该压模。

2.如权利要求1所述的压印装置，其特征是，该压印装置进一步包括连接组件，该径向环形磁铁的一轴向端通过该连接组件连接于该驱动组件。

3.如权利要求2所述的压印装置，其特征是，该连接组件为弹簧。

4.如权利要求1所述的压印装置，其特征是，该压印装置进一步包括加热装置和冷却装置，该加热装置用于加热工件至其呈熔融状态，该冷却装置用于将已压印的工件冷却固化成型。

5.如权利要求1所述的压印装置，其特征是，该压印装置进一步包括紫外光固化装置，该紫外光固化装置用于将已压印工件紫外光固化成型。

6.如权利要求1所述的压印装置，其特征是，该压模具有图案面及与图案面相对的连接面，该径向环形磁铁的另一轴向端固接于该连接面。

7.如权利要求1所述的压印装置，其特征是，该图案面与该连接面平行。

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