CN104570595A - 具有低表面粗糙度的压印模具及其制备方法 - Google Patents

具有低表面粗糙度的压印模具及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有低表面粗糙度的压印模具及其制备方法，所述压印模具为镀镍母版，包括镍底板以及结合于所述镍底板表面的多个镍凸起结构，所述镍凸起结构的表面及侧面为光洁面。本发明在玻璃基底上贴干膜，对干膜进行曝光显影后电镀镍层，得到压印模具。由于干膜通过光刻、显影等处理，压印模具的侧壁光洁度良好，具有非常低表面粗糙度。此外，采用本发明制备的压印模具深度可达10~50μm，大大提高了模具的应用范围，可作为电铸母版使用。

Description

具有低表面粗糙度的压印模具及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种压印模具及制备方法，特别是涉及一种具有低表面粗糙度的压印模具及其制备方法。
背景技术
纳米压印技术(Nanoimprint lithography,NIL)突破了传统光刻在特征尺寸减小过程中的难题，具有分辨率高、低成本、高产率的特点。自1995年提出以来，纳米压印已经经过了将近20年的发展，演变出了多种压印技术，广泛应用于半导体制造、MEMS、生物芯片、生物医学等领域。被誉为十大改变人类的技术之一。NIL的基本思想是通过模版，将图形转移到相应的衬底上，转移的媒介通常是一层很薄的聚合物膜，通过热压或者辐照等方法使其结构硬化从而保留下转移的图形。
模具是纳米压印技术与传统光学光刻工艺最大的区别所在，是以模具作为压印特征的初始载体直接决定着压印图型的质量，要实现高质量的压印复型，必须要有高质量的压印模具。不同于传统光学光刻使用的掩模(4X)，纳米压印技术使用的是1X模版，它在模具制作、检查和修复技术面临更大挑战。当前，模具的制作已经成为纳米压印技术NIL最大的技术瓶颈，而且随着纳米压印技术研究的日益深入以及应用领域的不断扩大，NIL模具的制造将变的越来越重要并面临着更加严峻的挑战。因此，模具的制造已经成为当前纳米压印技术一个最重要的研究热点，纳米压印技术发展的历史也是压印模具不断发展创新的历史。
目前制作压印模具的方法大概分为以下三种：整体式的微细精密机械加工、LIGA技术、以及准LIGA技术。
整体式的微细精密机械加工技术要求昂贵的精密机械加设备，而LIGA技术需要昂贵的同步辐射X光光源和X光掩模版且光源稀少，大大限制了LIGA技术的应用。准LIGA技术同样需要昂贵的设备。另外，整体式的微细精密机械加工、LIGA技术、准LIGA技术由于加工出来的模具各凹凸图案之间间距很小，无法对图案的侧壁进行处理以提高光洁度。不光洁的侧壁很容易造成压印后脱模困难，甚至在脱模过程中破坏模具或者压印后图案。
鉴于以上所述，如何能够实现一种具有低表面粗糙度的压印模具及其制备方法是本领域技术人员所期待解决的技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有低表面粗糙度的压印模具及其制备方法，用于解决现有技术中压印模具不光洁的侧壁容易造成压印后脱模困难，甚至在脱模过程中破坏模具或者压印后图案的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有低表面粗糙度的压印模具的制备方法，包括步骤：
1)提供表面平滑的基底，于所述基底上粘贴干膜；
2)对所述干膜进行曝光及显影，于所述干膜中形成直至所述基底的具有预设图形的凹槽结构；
3)采用电镀或者化学镀的方法于所述干膜表面及各凹槽结构中形成镀镍母版，所形成的镀镍母版包括充满各凹槽结构的镍凸起结构以及覆盖于所述干膜表面的镍底板；
4)将所述镀镍母版与所述干膜及基底进行剥离，获得镀镍母版。
作为本发明的具有低表面粗糙度的压印模具的制备方法的一种优选方案，所述镍凸起结构的表面及侧面为光洁面。
作为本发明的具有低表面粗糙度的压印模具的制备方法的一种优选方案，步骤3)包括以下步骤：
3-1)采用溅射工艺于各凹槽结构及干膜表面形成种子层；
3-2)采用电镀或者化学镀的方法于各凹槽结构中及所述干膜表面的种子层表面形成镀镍母版。
作为本发明的具有低表面粗糙度的压印模具的制备方法的一种优选方案，所述凹槽的深度为10微米～50微米，宽度为5微米～20微米。
作为本发明的具有低表面粗糙度的压印模具的制备方法的一种优选方案，所述具有预设图形的凹槽结构为独立分布的凹槽或呈网络状互联分布的凹槽。
作为本发明的具有低表面粗糙度的压印模具的制备方法的一种优选方案，所述基底为玻璃基底。
本发明还提供一种具有低表面粗糙度的压印模具，所述压印模具为镀镍母版，包括镍底板以及结合于所述镍底板表面的多个镍凸起结构，所述镍凸起结构的表面及侧面为光洁面。
作为本发明的具有低表面粗糙度的压印模具的一种优选方案，所述多个镍凸起结构为独立分布的凸起或呈网络状互联分布的凸起。
作为本发明的具有低表面粗糙度的压印模具的一种优选方案，所述镍凸起结构的高度范围为10微米～50微米。
作为本发明的具有低表面粗糙度的压印模具的一种优选方案，所述镍凸起结构的宽度范围为5微米～20微米。
作为本发明的具有低表面粗糙度的压印模具的一种优选方案，所述镍底板的厚度范围为100微米～250微米。
作为本发明的具有低表面粗糙度的压印模具的一种优选方案，所述镍凸起结构的截面形状为矩形或者具有0～10度脱模角的梯形。
如上所述，本发明提供一种具有低表面粗糙度的压印模具及其制备方法，所述制备方法包括步骤：1)提供表面平滑的基底，于所述基底上粘贴干膜；2)对所述干膜进行曝光及显影，于所述干膜中形成直至所述基底的具有预设图形的凹槽结构；3)采用电镀或者化学镀的方法于所述干膜表面及各凹槽结构中形成镀镍母版，所形成的镀镍母版包括充满各凹槽结构的镍凸起结构以及覆盖于所述干膜表面的镍底板；4)将所述镀镍母版与所述干膜及基底进行剥离，获得镀镍母版。本发明在玻璃基材上贴干膜，对干膜进行曝光显影后电镀镍层，得到压印模具。由于干膜通过光刻、显影等处理，压印模具的侧壁光洁度良好，具有非常低表面粗糙度。此外，采用本发明制备的压印模具深度可达10～50μm，大大提高了模具的应用范围，可作为电铸母版使用。
附图说明
图1～图6显示为本发明的具有低表面粗糙度的压印模具的制备方法各步骤所呈现的结构示意图，其中，图6显示为本发明的具有低表面粗糙度的压印模具的结构示意图。
元件标号说明
101    基底
102    干膜
103    凹槽结构
104    种子层
105    镀镍母版
106    镍底板
107    镍凸起结构
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1～图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1～6所示，本实施例提供一种具有低表面粗糙度的压印模具的制备方法，包括步骤：
如图1～图2所示，首先进行步骤1)，提供表面平滑的基底101，于所述基底101上粘贴干膜102。
作为示例，所述基底101为玻璃基底101，当然，其他的表面光滑的基底101也同样适用，如陶瓷基底101或金属基底101等。
干膜102(Dry film)是一种高分子的化合物，它通过紫外线的照射后能够产生一种聚合反应形成一种稳定的物质附着于板面，从而达到阻挡电镀和蚀刻的功能。干膜102的分类一般分为三层，一层是PE保护膜，中间是干膜102层，另一个是PET保护层。PE层和PET层都只是起保护作用的在压膜前和显影前都有必须要去掉的，真正起作用的是中间一层干膜102，它具有一定的粘性和良好的感光性。本发明选用干膜102，具有易于操作，容易保持清洁，且不必经过烘烤、作业性能较佳等优点。
如图3所示，然后进行步骤2)，对所述干膜102进行曝光及显影，于所述干膜102中形成直至所述基底101的具有预设图形的凹槽结构103；
作为示例，所述凹槽结构103的截面形状为矩形或者倒梯形，所述凹槽的深度为10微米～50微米，宽度为5微米～20微米。在本实施例中，所述凹槽的深度为40微米，宽度为10微米。
作为示例，所述具有预设图形的凹槽结构103为独立分布的凹槽或呈网络状互联分布的凹槽，具体要根据压印模具的具体形状需求而定。在本实施例中，所述具有预设图形的凹槽结构103为呈网络状互联分布的凹槽。
如图4～图5所示，接着进行步骤3)，采用电镀或者化学镀的方法于所述干膜102表面及各凹槽结构103中形成镀镍母版105，所形成的镀镍母版105包括充满各凹槽结构103的镍凸起结构107以及覆盖于所述干膜102表面的镍底板106；
作为示例，包括以下步骤：
如图4所示，首先进行步骤3-1)，采用溅射工艺于各凹槽结构103及干膜102表面形成种子层104，在本实施例中，所述种子层104为Ni/Cr合金，当然，其他种类的种子层104也同样适用，并不限定于此。
如图5所示，然后进行步骤3-2)，采用电镀或者化学镀的方法于各凹槽结构103中及所述干膜102表面的种子层104表面形成镀镍母版105，在本实施例中，采用电镀的方法于各凹槽结构103中及所述干膜102表面的种子层104表面形成镀镍母版105，所形成的镀镍母版105包括充满各凹槽结构103的镍凸起结构107以及覆盖于所述干膜102表面的镍底板106。
如图6所示，最后进行步骤4)，将所述镀镍母版105与所述干膜102及基底101进行剥离，获得镀镍母版105。
作为示例，剥离后的镀镍母版105中的镍凸起结构107的表面及侧面为光洁面。
作为示例，所述镀镍母版105中的镍凸起结构107的高度范围为10微米～50微米，所述镍凸起结构107的宽度范围为5微米～20微米，所述镀镍母版105中的镍底板106的厚度范围为100微米～250微米。在本实施例中，所述镀镍母版105中的镍凸起结构107的高度为40微米，所述镍凸起结构107的宽度为10微米，所述镀镍母版105中的镍底板106的厚度范围为150微米。
另外，本发明采用金属镍作为压印模具的主体材料，具有高硬度，耐磨，寿命长等优点。
如图6所示，本实施例还提供一种具有低表面粗糙度的压印模具，所述压印模具为镀镍母版105，包括镍底板106以及结合于所述镍底板106表面的多个镍凸起结构107，所述镍凸起结构107的表面及侧面为光洁面。
作为示例，所述多个镍凸起结构107为独立分布的凸起或呈网络状互联分布的凸起。
作为示例，所述镍凸起结构107的高度范围为10微米～50微米，在本实施例中，所述镍凸起结构107的高度为40微米。
作为示例，所述镍凸起结构107的宽度范围为5微米～20微米，在本实施例中，所述镍凸起结构107的宽度为10微米。
作为示例，所述镍底板106的厚度范围为100微米～250微米，在本实施例中，所述镍底板106的厚度为150微米。
作为示例，所述镍凸起结构107的截面形状为矩形或者具有0～10度脱模角的梯形。
另外，本发明采用金属镍作为压印模具的主体材料，具有高硬度，耐磨，寿命长等优点。
如上所述，本发明提供一种具有低表面粗糙度的压印模具及其制备方法，所述制备方法包括步骤：1)提供表面平滑的基底101，于所述基底101上粘贴干膜102；2)对所述干膜102进行曝光及显影，于所述干膜102中形成直至所述基底101的具有预设图形的凹槽结构103；3)采用电镀或者化学镀的方法于所述干膜102表面及各凹槽结构103中形成镀镍母版105，所形成的镀镍母版105包括充满各凹槽结构103的镍凸起结构107以及覆盖于所述干膜102表面的镍底板106；4)将所述镀镍母版105与所述干膜102及基底101进行剥离，获得镀镍母版105。本发明在玻璃基材上贴干膜102，对干膜102进行曝光显影后电镀镍层，得到压印模具。由于干膜102通过光刻、显影等处理，压印模具的侧壁光洁度良好，具有非常低表面粗糙度。此外，采用本发明制备的压印模具深度可达10～50μm，大大提高了模具的应用范围，可作为电铸母版使用。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种具有低表面粗糙度的压印模具的制备方法，其特征在于，包括步骤：
1)提供表面平滑的基底，于所述基底上粘贴干膜；
2)对所述干膜进行曝光及显影，于所述干膜中形成直至所述基底的具有预设图形的凹槽结构；
3)采用电镀或者化学镀的方法于所述干膜表面及各凹槽结构中形成镀镍母版，所形成的镀镍母版包括充满各凹槽结构的镍凸起结构以及覆盖于所述干膜表面的镍底板；
4)将所述镀镍母版与所述干膜及基底进行剥离，获得镀镍母版。
2.根据权利要求1所述的具有低表面粗糙度的压印模具的制备方法，其特征在于：所述镍凸起结构的表面及侧面为光洁面。
3.根据权利要求1所述的具有低表面粗糙度的压印模具的制备方法，其特征在于：步骤3)包括以下步骤：
3-1)采用溅射工艺于各凹槽结构及干膜表面形成种子层；
3-2)采用电镀或者化学镀的方法于各凹槽结构中及所述干膜表面的种子层表面形成镀镍母版。
4.根据权利要求1所述的具有低表面粗糙度的压印模具的制备方法，其特征在于：所述凹槽的深度为10微米～50微米，宽度为5微米～20微米。
5.根据权利要求1所述的具有低表面粗糙度的压印模具的制备方法，其特征在于：所述具有预设图形的凹槽结构为独立分布的凹槽或呈网络状互联分布的凹槽。
6.根据权利要求1所述的具有低表面粗糙度的压印模具的制备方法，其特征在于：所述基底为玻璃基底。
7.一种具有低表面粗糙度的压印模具，其特征在于：所述压印模具为镀镍母版，包括镍底板以及结合于所述镍底板表面的多个镍凸起结构，所述镍凸起结构的表面及侧面为光洁面。
8.根据权利要求7所述的具有低表面粗糙度的压印模具，其特征在于：所述多个镍凸起结构为独立分布的凸起或呈网络状互联分布的凸起。
9.根据权利要求7所述的具有低表面粗糙度的压印模具，其特征在于：所述镍凸起结构的高度范围为10微米～50微米。
10.根据权利要求7所述的具有低表面粗糙度的压印模具，其特征在于：所述镍凸起结构的宽度范围为5微米～20微米。
11.根据权利要求7所述的具有低表面粗糙度的压印模具，其特征在于：所述镍底板的厚度范围为100微米～250微米。
12.根据权利要求7所述的具有低表面粗糙度的压印模具，其特征在于：所述镍凸起结构的截面形状为矩形或者具有0～10度脱模角的梯形。
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