CN105739247B - 一种纳米压印设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米压印设备，包括纳米压印头，纳米压印头上设置有纳米压印模板，纳米压印模板的下方设置有透明的压印衬底，压印衬底的下方设置有曝光光源，曝光光源为UV‑LED光源。UV‑LED光源安全无污染，且不会产生有害气体，所以可以将光源设置在纳米压印头的外部，且位于压印衬底的下方。压印模板不需要使用透明材质制造，降低了压印模板的制造要求。使用UV‑LED光源还可以提高纳米压印设备的使用寿命，因为UV‑LED的使用寿命长，不受开闭次数的影响，可以降低生产成本，并有效降低人工维护次数。另外，UV‑LED为冷光源，不会产生热辐射，可以适用于热敏材料的粘接，在使用中无需等待预热，且照射强度更强。

Description

一种纳米压印设备
技术领域
本发明涉及纳米压印技术领域，更具体地说，涉及一种纳米压印设备。
背景技术
纳米压印光刻利用传统机械模具微复型原理，代替包括光学、化学及光化学反应机理的传统投影光刻。其工作原理是通过模具下压，导致纳米光刻胶流动并填充到模具表面的特征结构中，随后增大模具下压载荷，使残留层减薄到后续工艺允许的范围内，停止模具下压并固化纳米光刻胶。
现有技术中将纳米压印胶进行固化的固化技术都是基于汞灯，汞灯是利用汞放电时产生汞蒸气获得可见光的电光源。通常情况下，汞灯设置在纳米压印头的内部，为了能够使得压印模板与衬底之间的纳米压印胶固化，需要将压印模板设置为透明模板。
但是，上述装置具有体积大、寿命短、维护成本高等缺点；另外，光源的制作材料含有有毒有害物质，只能够设置在压印头中，并且在制作过程中容易产生污染，也会对生产产品造成影响。
综上所述，如何提供一种安全的纳米压印设备，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种纳米压印设备，该纳米压印设备安全无污染，且使用寿命长。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种纳米压印设备，包括纳米压印头，所述纳米压印头上设置有纳米压印模板，所述纳米压印模板的下方设置有透明的压印衬底，所述压印衬底的下方设置有曝光光源，所述曝光光源为UV-LED光源。
优选的，所述曝光光源为阵列设置的光源组。
优选的，所述曝光光源为包括至少两个独立光源的光源组，每个所述独立光源分别与控制装置连接。
优选的，至少两个所述独立光源在所述压印衬底下方均匀排布。
优选的，所述压印衬底的侧面设置有用于将所述曝光光源的发射光集中反射至所述压印衬底底部的反光装置。
优选的，所述压印衬底为柔性衬底，所述柔性衬底撑在支承辊上，所述支承辊的滚动带动所述柔性衬底的传动。
优选的，所述纳米压印头的外壳上设置有用于控制承重支架纵向移动的电机，所述承重支架与所述外壳通过用于限制所述承重支架移动范围的限位件连接，所述承重支架下方固定有弹性件，所述弹性件的下方设置有用于吸附所述纳米压印模板的模板吸盘。
优选的，所述纳米压印头上设置有用于测量所述承重支架与所述纳米压印头外壳的相对位置的传感器，所述传感器与用于根据所述相对位置控制所述电机进行操作的控制器连接。
本发明提供的纳米压印设备中在纳米压印模板的下方设置压印衬底，在压印衬底的下方设置曝光光源，曝光光源具体为UV-LED光源。与现有技术中采用汞灯的方案相比，UV-LED光源安全无污染，且不会产生有害气体，所以可以将光源设置在纳米压印头的外部，且位于压印衬底的下方。第二，压印模板不需要使用透明材质制造，降低了压印模板的制造要求。使用UV-LED光源还可以提高纳米压印设备的使用寿命，因为UV-LED的使用寿命长，不受开闭次数的影响，可以降低生产成本，并有效降低人工维护次数。另外，UV-LED为冷光源，不会产生热辐射，可以适用于热敏材料的粘接，在使用中无需等待预热，且照射强度更强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供纳米压印设备具体实施例的原理图；
图2为本发明所提供纳米压印设备具体实施例一的结构示意图；
图3为本发明所提供纳米压印设备具体实施例二的结构示意图。
上图1-3中：
1为纳米压印头、2为纳米压印模板、3为曝光光源、4为柔性衬底、5为硬质衬底、6为支承辊。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种无污染且使用寿命长的纳米压印设备。
请参考图1至图3，图1为本发明所提供纳米压印设备具体实施例的原理图；图2为本发明所提供纳米压印设备具体实施例一的结构示意图；图3为本发明所提供纳米压印设备具体实施例二的结构示意图。
本发明所提供的一种纳米压印设备，包括纳米压印头1、压印衬底和曝光光源3。纳米压印头1上设置有纳米压印模板2，纳米压印模板2的下方设置有透明的压印衬底，压印衬底的下方设置有曝光光源3，曝光光源3为UV-LED光源。
UV-LED光源为一种冷光源，特点是使用寿命长，不受开闭次数的影响，使用UV-LED光源可以提高纳米压印设备的使用寿命，从而可以降低生产成本，并有效降低人工维护次数。另外，UV-LED为冷光源，不会产生热辐射，可以适用于热敏材料的粘接，在使用中无需等待预热，且照射强度更强。
由于UV-LED光源为无毒无害光源，在使用过程中不会产生有毒有害气体，所以在上述装置中，可以将曝光光源3设置在纳米压印头1的外部，且位于压印衬底的底部，对材料进行固化作用，目的是可以将压印模板2设置为非透明材料的压印模板2，从而降低压印模板2的生产难度和生产成本。最后，由于UV-LED为冷光源，不会产生热辐射，所以由UV-LED光源作为光源的纳米压印设备，可以适用于热敏材料的粘接，在使用中无需等待预热，且照射强度更强。
可选的，纳米压印设备上设置有模板吸盘，纳米压印头1通过模板吸盘吸附上述纳米压印模板2。
具体地，上述曝光光源3可以为阵列设置的光源组，光源组由至少四个光源组成，光源可以按照环形阵列或者矩形阵列的方式排布。通过将曝光光源3设置为阵列排布的光源组，曝光光源3的照射更均匀，对压印衬底上侧的纳米光刻胶的固化效果更好。
考虑到曝光光源3的尺寸可能与压印衬底上实际需要固化的纳米固化胶的尺寸并不一致，若曝光光源3的光照面积固定，则会产生能源的浪费。在本发明所提供的一个具体实施例中，曝光光源3为包括了至少两个独立光源的光源组，每个独立光源分别与控制装置连接。控制装置可以对每个独立光源进行单独控制，不同面积、不同光强度的需求时，可以通过控制装置对不同的独立光源进行控制，以达到最佳照射效果及能源的最优配置。
为了配合多个独立光源的光源组的作用，可以对多个独立光源的排布进行设置，在本发明的一个具体实施例中，至少两个独立光源在压印衬底下方均匀排布。
考虑到曝光光源3对纳米固化胶的固化作用，除了上述均匀排布以外，还可以对独立光源进行其他样式的排布，例如，压印衬底为柔性衬底4和硬质衬底5的不同结构可以采取不同的设置。
可选的，在上述任意一个实施例的基础之上，压印衬底的侧面设置有用于将曝光光源3的发射光集中反射至压印衬底底部的反光装置。反光装置的主要作用是将曝光光源3上发出的没有被照射到压印衬底上的光线进行反射，反射至压印衬底上。上述反射装置可以提高曝光光源3的光源利用率，最大程度上的节省能源。
上述实施例中所提到了两种类型的压印衬底，在本发明所提供的一个具体实施例中，针对柔性衬底4进行了介绍。具体地，压印衬底为柔性衬底4，柔性衬底4可以为皮带结构，柔性衬底4撑在支承辊6上，通常可以采用至少两个支承辊6将柔性衬底4撑开，支承辊6的滚动带动柔性衬底4在其上的传动。可见上述柔性衬底4与支承辊6的组合类似皮带与皮带轮的组合。其中，柔性衬底4应为透明材质的柔性衬底。
可选的，当压印衬底为硬质衬底5时，硬质衬底5可以为透明板，结构可以为矩形板或者弧形板，具体的结构类型可以根据实际使用情况所要固化成型的目标件的结构而定。
针对上述各个实施例中所提到的纳米压印头1的结构可以有多种情况，纳米压印头1通常由外壳、电机、承重支架和模板吸盘组成，设置在外壳上的电机通过承重支架连接模板吸盘，模板吸盘通过吸附力连接纳米压印模板2。在本发明所提供的一个具体实施例中，纳米压印头1的外壳上设置有用于控制承重支架纵向移动的电机，承重支架与外壳通过用于限制承重支架移动范围的限位件连接，承重支架下方固定有弹性件，弹性件下方设置有用于吸附纳米压印模板2的模板吸盘。
本实施例中，电机的输出端用于推动承重支架进行纵向移动，从而带动模板吸盘靠近纳米压印模板2。承重支架上的限位件可以为弹性限位件，弹性限位件的一端与承重支架连接，另一端与外壳连接。弹性限位件用于将自由状态的承重支架向外壳方向拉动。当电机输出端停止对承重支架的推动作用时，弹性限位件可以将承重支架拉向远离模板吸盘的方向。另外，承重支架的下方固定有弹性件，弹性件下方设置有模板吸盘。具体地，弹性件一端与承重支架连接，另一端可以与模板吸盘固定连接，或者与模板吸盘仅仅处于相对挤压时接触连接，当承重支架被弹性限位件拉回复位位置时，弹性件与模板吸盘为分离状态。
可选的，考虑到上述装置中承重支架与外壳的间距是通过电机和弹性限位件调整得到的，而且承重支架的移动位置直接影响到模板吸盘的移动，所以需要对承重支架的位置进行监控。在本发明所提供的一个具体实施例中，纳米压印头1上设置有用于测量承重支架与纳米压印头1外壳的相对位置的传感器，传感器与用于根据相对位置控制电机操作的控制器连接。
可选的，传感器可以为光栅传感器或激光传感器等用于测距离的传感器，或者通过其他间接手段对二者距离进行测量的传感器装置。
除了上述实施例所提供的纳米压印设备的主要部分，该纳米压印设备的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的纳米压印设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种纳米压印设备，其特征在于，包括纳米压印头(1)，所述纳米压印头(1)上设置有纳米压印模板(2)，所述纳米压印模板(2)的下方设置有透明的压印衬底，所述压印衬底的下方设置有曝光光源(3)，所述曝光光源(3)为UV-LED光源；
所述曝光光源(3)为阵列设置的光源组；
所述曝光光源(3)为包括至少两个独立光源的光源组，每个所述独立光源分别与控制装置连接；
至少两个所述独立光源在所述压印衬底下方均匀排布；
所述压印衬底的侧面设置有用于将所述曝光光源(3)的发射光集中反射至所述压印衬底的底部的反光装置；
所述压印衬底为柔性衬底(4)，所述柔性衬底(4)撑在支承辊(6)上，所述支承辊(6)的滚动带动所述柔性衬底(4)的传动；
所述纳米压印头(1)的外壳上设置有用于控制承重支架纵向移动的电机，所述承重支架与所述外壳通过用于限制所述承重支架移动范围的限位件连接，所述承重支架下方固定有弹性件，所述弹性件的下方设置有用于吸附所述纳米压印模板(2)的模板吸盘。
2.根据权利要求1所述的纳米压印设备，其特征在于，所述纳米压印头(1)上设置有用于测量所述承重支架与所述外壳的相对位置的传感器，所述传感器与用于根据所述相对位置控制所述电机进行操作的控制器连接。
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