CN102229292A - 微缩图文的印刷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微缩图文的印刷方法，包括如下步骤：将具有镂空微图文结构的镍板覆盖在印刷材料表面，通过喷墨或刮涂等印刷方式，获得具有微缩图文的印刷材料；具有镂空微图文结构的镍板制备方法如下步骤：(1)在导电基板上涂敷聚合物材料，(2)采用微加工技术在聚合物涂层上形成微图文结构，(3)将步骤(2)获得的导电基板，进行微电铸镍，在孤岛微图文结构的空隙中，形成镍层，镍层的高度小于光刻胶层的厚度，将镍层与导电基板剥离，清洗掉聚合物材料，获得具有镂空微图文结构的镍板。本发明将微加工制版技术与传统印刷技术相结合，可以用于小于50微米尺寸微缩图文的印刷，有效解决了微图文印刷的技术难题。具有十分广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及印刷技术，特别是一种微缩图文的印刷方法。
技术背景
缩微印刷是指将特定的图像和文字以缩微的方式印刷到材料表面，缩微的图文只有通过放大镜或显微镜才能将其清晰再现。缩微的特点是能以“字”代“线”，一条细细的线段，仔细看却是由文字构成的，因此文字的高度要缩小到0.2mm以内，如此，缩微印刷对印刷技术就有极高的要求。
当前流行的印刷技术，主要有柔印、胶印以及凹印等，这些传统的印刷技术虽然在宏观图案印刷中大显身手，但对于微缩图文的印刷却无能为力。目前比较先进的美国Dimatix公司生产的DMP-2800系列多功能精密数字材料沉积系统也只能实现小至50um的形体尺寸和线宽，而且它的印刷成本同样也是很高。
对于更加精细的缩微图文印刷，如高度在数十微米，最细线缝在数微米范围的微缩图文，以上所提到的印刷技术都不能实现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微缩图文的印刷方法，以满足有关领域发展的需要。
本发明提供的微缩图文的印刷方法，包括如下步骤：
将具有镂空微图文结构的镍板覆盖在印刷材料表面，以此作为印刷版，通过喷墨或刮涂等印刷方式，即可获得具有微缩图文的印刷材料；
所述的具有镂空微图文结构的镍板制备方法，包括如下步骤：
(1)在导电基板上涂敷聚合物材料，获得具有聚合物涂层的导电基板；
所述导电基板包括金属板或者是至少一面具有导电涂层的绝缘板；
所述金属板如铁板、铜板、铝板、镍板或不锈钢板等；
所述绝缘板如PC板、玻璃板或硅片等，所述导电涂层的材料选自金、银、钛等，可采用常规的方法，在绝缘板上进行涂层，如浸涂、喷涂、电镀、溅射、真空蒸镀或金属沉淀等，本发明不再赘述；
所述聚合物材料选自光刻胶、干膜、紫外固化胶、环氧树脂或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等，聚合物材料层的厚度要根据所加工的微图文结构尺寸和印刷要求来决定，优选的为20um～100um；
所述光刻胶可采用市售产品，如Microchem公司SU-8系列产品；
所述干膜可采用市售产品，如杜邦公司的FX900系列产品；
(2)采用微加工技术在聚合物涂层上形成微图文结构，获得具有孤岛微图文结构的导电基板；
所述孤岛微图文结构，指的是在聚合物层形成的微图文结构，孤立的突起在导电基板上，而没有微图文结构的地方的导电基板裸露在外；
所述微加工技术为常规的微纳米加工技术，如光学曝光、激光直写、电子束扫描、反应离子刻蚀、微纳米压印方法等，各技术的具体工艺过程本发明不再赘述。不同的微加工方法有不同的技术工艺和材料，只要能满足要求均可以使用。
优选的采用光学曝光技术中掩模光刻的方法。
(3)将步骤(2)获得的具有孤岛微图文结构的导电基板，置于电解液中，导电基板为阴极，镍为阳极，进行微电铸镍，在孤岛微图文结构的空隙中，形成镍层，所述镍层的高度小于聚合物材料层的厚度，可为聚合物材料层厚度的50％～95％，电铸结束后，将镍层与导电基板相剥离，并清洗掉聚合物材料，获得具有镂空微图文结构的镍板；
所述微电铸镍方法的工艺条件如下：
电解液的组成如下：
氨基磺酸镍390g/升；
硼酸40g/升；
氯化镍4g/升；
十二烷基硫酸钠0.001g/升。
电铸条件如下：PH值：4.0-5.1；温度：38℃-50℃；
本发明的方法，将微加工制版技术与传统印刷技术相结合，可以用于小于50微米尺寸微缩图文的印刷，有效解决了微图文印刷的技术难题。具有十分广阔的应用前景。
附图说明
图1为印刷技术的流程图。
图2为孤岛式微结构示意图。
图3具有镂空微图文结构的镍板示意图。
图4为掩模版结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的方法，包括如下步骤：
将所获得的具有镂空微图文结构5的镍板10覆盖在印刷材料7表面，以此作为印刷版，将印刷材料8通过喷墨或刮涂等方式印刷至材料7表面，即可获得具有微缩图文6的印刷材料7。
所述的具有镂空微图文结构5的镍板10的制备方法，包括如下步骤：
(1)在导电基板1上涂敷聚合物材料，获得具有聚合物涂层2的导电基板1；
(2)采用微加工技术在聚合物涂层2上形成微图文结构3，获得具有孤岛微图文结构2的导电基板1，所述的微图文结构3见图2，其中，微图文，如图中的“TC”，孤立的突起在导电基板1上，而没有微图文结构的地方的导电基板1裸露在外；
(3)将步骤(2)获得的具有孤岛微图文结构3的导电基板，置于电解液中，进行微电铸镍，在孤岛微图文结构的空隙中，形成镍层4，电铸结束后，将镍层4与导电基板相剥离，并清洗掉聚合物材料，获得具有镂空微图文结构5的镍板10；
所述的具有镂空微图文结构5的镍板10见图3。
实施例1
(1)基板采用硅片，先对硅片进行清洗，并在180℃的烘箱内烘4个小时以去除表面水分子，通过溅射机在硅片表面形成一层厚度在2um的金属钛薄膜，在金属钛薄膜表面涂覆40um厚度的光刻胶，烘干，获得具有光刻胶涂层的导电基板，所述光刻胶为美国MicroChem Corp.生产的SU-8系列。
(2)采用掩模光刻的方法，在光刻胶涂层上形成微图文结构：所用掩模版如图4所示，为石英铬版，掩模版的制备方法，可参考王维军等“亚半微米铬掩模版制作技术研究”文献报导的方法，其中，微缩文字TC为天臣的拼音缩写，文字高度为38微米线，文字线宽度为8微米。微缩微字部分为黑色，代表不透光，其余地方为白色，代表透光。
曝光机光功率为20mj/cm2，曝光时间30秒。(2)对曝光后的SU-8光刻胶进行后烘处理，在65℃保温25分钟，迅速升至95℃保温10分钟。(3)利用配套显影液对胶版显影8分钟，得到如图2所示的微文字阵列结构，没有微文字结构地方的导电层裸露出来，为孤岛式结构；
(3)将步骤(2)获得的具有孤岛微图文结构的导电基板，置于电解液中，导电基板为阴极，镍为阳极，进行微电铸镍，在孤岛微图文结构的空隙中，形成镍层，所述镍层的高度小于光刻胶层的厚度，为光刻胶层的厚度的90％，电铸结束后，将镍层与导电基板1相剥离，并清洗掉光刻胶，获得具有镂空微图文结构5的镍板10；
所述微电铸镍方法的工艺条件如下：
电解液的组成如下：
氨基磺酸镍390g/升；
硼酸40g/升；
氯化镍4g/升；
十二烷基硫酸钠0.001g/升。
电铸条件如下：pH值：4.0；温度：38℃；
(4)将具有镂空微图文结构5的镍板10覆盖在印刷材料7表面，以此作为印刷版，通过喷墨印刷方式即可获得具有微缩图文的印刷材料。
其中，具有镂空缩微图文的镍板的厚度为36微米，最细线缝为8微米。
实施例2
采用与实施例1相同的方法，其中，步骤(3)中，将步骤(2)获得的具有孤岛微图文结构的导电基板，置于电解液中，导电基板为阴极，镍为阳极，进行微电铸镍，在孤岛微图文结构的空隙中，形成镍柱，所述镍柱的高度小于光刻胶层的厚度，为光刻胶层的厚度的50％。
电铸条件如下：pH值：5.1；温度：50℃。
将具有镂空微图文结构5的镍板10覆盖在印刷材料7表面，以此作为印刷版，通过刮涂印刷方式，即可获得具有微缩图文的印刷材料。
其中，具有镂空缩微图文的镍板的厚度为20微米，最细线缝为8微米。
Claims (8)
1.微缩图文的印刷方法，其特征在于，包括如下步骤：将具有镂空微图文结构的镍板覆盖在印刷材料表面，通过喷墨或刮涂等印刷方式，即可获得具有微缩图文的印刷材料；
所述的具有镂空微图文结构的镍板制备方法，包括如下步骤：
(1)在导电基板上涂敷聚合物材料，获得具有聚合物涂层的导电基板；
(2)采用微加工技术在聚合物涂层上形成微图文结构，获得具有孤岛微图文结构的导电基板；
(3)将步骤(2)获得的具有孤岛微图文结构的导电基板，置于电解液中，进行微电铸镍，在孤岛微图文结构的空隙中，形成镍层，所述镍层的高度小于光刻胶层的厚度，电铸结束后，将镍层与导电基板相剥离，清洗掉聚合物材料，获得具有镂空微图文结构的镍板。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导电基板为金属板或者是至少一面具有导电涂层的绝缘板。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属板为铁板、铜板、铝板、镍板或不锈钢板。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述绝缘板为PC板、玻璃板或硅片，所述导电涂层的材料选自金、银、铜、铝或钛。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物材料选自光刻胶、干膜、紫外固化胶、环氧树脂或聚甲基丙烯酸甲酯，聚合物材料层的厚度为20um～100um。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)采用光学掩模光刻的方法。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，将步骤(2)获得的具有孤岛微图文结构的导电基板，置于电解液中，导电基板为阴极，镍为阳极，进行微电铸镍，在孤岛微图文结构的空隙中，形成镍层，所述镍层的高度为聚合物材料层厚度的50％～95％。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述微电铸镍方法的工艺条件如下：电解液的组成如下：氨基磺酸镍390g/升，硼酸40g/升，氯化镍4g/升，十二烷基硫酸钠0.001g/升，电铸条件如下：pH值：4.0-5.1；温度：38℃-50℃。
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