CN110407157A - 具有微结构的器件及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种具有微结构的器件及其制作方法。该制作方法包括：步骤S1，在基底上设置气溶胶态、悬浮的液滴态和/或气态的光固化树脂，形成光固化树脂层；步骤S2，按照预定图案对光固化树脂进行固化；步骤S3，去除未固化的光固化树脂，固化的光固化树脂形成微结构。该制作方法中，由于未固化的光固化树脂为气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态，所以，无需进行刻蚀就能去除，过程简单，且避免了采用刻蚀法产生对环境有害的污水的问题，且去除的未固化的气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态的光固化树脂可以回收利用，产品利用率比较高。

Description

具有微结构的器件及其制作方法
技术领域
本申请涉及材料领域，具体而言，涉及一种具有微结构的器件及其制作方法。
背景技术
现有技术中，通常采用刻蚀法制作微结构，该方法使用的溶剂等材料对环境不友好，且难以控制刻蚀精度。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种具有微结构的器件及其制作方法，以解决现有技术中的微结构的制作需要刻蚀的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种具有微结构的器件的制作方法，该制作方法包括：步骤S1，在基底上设置气溶胶态、悬浮的液滴态和/或气态的光固化树脂，形成光固化树脂层；步骤S2，按照预定图案对上述光固化树脂进行固化；步骤S3，去除未固化的上述光固化树脂，固化的上述光固化树脂形成微结构。
进一步地，上述制作方法还包括：步骤S4，重复上述步骤S1至上述步骤S3，沿远离上述基底的方向在上述基底上依次形成多个叠置上述微结构。
进一步地，上述步骤S1中，采用雾化方式在上述基底上设置上述光固化树脂。
进一步地，上述步骤S2包括：将掩膜版设置在上述光固化树脂层的远离上述基底的一侧，上述掩膜版具有预定图案；采用UV光从上述掩膜版的远离上述光固化树脂层的一侧对上述光固化树脂层进行固化。
进一步地，上述掩膜版具有交替设置的遮光部与透光部。
进一步地，上述步骤S2中，采用单点激光固化的方式实施上述固化。
进一步地，上述步骤S3中，采用惰性气体吹扫法去除未固化的上述光固化树脂。
进一步地，上述制作方法在真空环境下进行。
进一步地，上述光固化树脂层的厚度在0.001～100μm之间，优选上述微结构的线宽在0.001～1000μm之间。
根据本申请的另一方面，提供了一种具有微结构的器件，该器件采用任一种上述的具有微结构的器件的制作方法制作得到。
应用本申请的技术方案，该制作方法中，通过在基底上设置气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态光固化树脂，然后按照预定的图案对光固化树脂进行固化，即光固化树脂层中的有些区域发生固化，有些区域未发生固化；最后，去除未发生固化的气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态的光固化树脂，剩余的发生固化的光固化树脂形成了微结构。该制作方法中，由于未固化的光固化树脂为气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态，所以，无需进行刻蚀就能去除，过程简单，且避免了采用刻蚀法产生对环境有害的污水的问题，且去除的未固化的气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态的光固化树脂可以回收利用，产品利用率比较高。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1至图3示出了本申请的一种具有微结构的器件的制作过程的结构示意图；以及
图4与图5示出了本申请的另一种具有微结构的器件的制作过程的部分结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、基底；20、光固化树脂层；21、微结构；30、掩膜版；31、透光部；32、遮光部；40、UV光。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件”上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及上面的权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“电连接”至该另一元件。
正如背景技术所介绍的，现有技术中的微结构的制作需要刻蚀，刻蚀精度较难控制，并且刻蚀使用的溶剂对环境不友好，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种具有微结构的器件及其制作方法。
本申请的一种典型的实施方式中，提出了一种具有微结构的器件的制作方法，该制作方法包括：步骤S1，在基底10上设置气溶胶态、悬浮的液滴态和/或气态的光固化树脂，形成光固化树脂层20，如图1所示；步骤S2，按照预定图案对上述光固化树脂进行固化，如图2所示；步骤S3，去除未固化的上述光固化树脂，固化的上述光固化树脂形成微结构21，如图3所示。
上述的制作方法中，通过在基底上设置气溶胶态、悬浮的液滴态和/或气态的光固化树脂，液体或者气体的自由基较容易产生单分子吸附层，然后按照预定的图案对光固化树脂进行固化，即光固化树脂层中的有些区域发生固化，有些区域未发生固化；最后，去除未发生固化的气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态的光固化树脂，即没有固化的自由基，剩余的发生固化的光固化树脂形成了微结构。该制作方法中，由于未固化的光固化树脂为气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态，所以，无需进行刻蚀就能去除，过程简单，且避免了采用刻蚀法产生对环境有害的污水的问题，且去除的未固化的气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态的光固化树脂可以回收利用，产品利用率比较高。
需要说明的是，气溶胶中的分散相为固体或液体小质点，其粒径为0.001～100μm，分散介质为气体；悬浮的液滴态中是指在静止条件下可沉降，在紊流条件下能保持悬浮状态的细小液体粒子，通常粒径在200μm以下。
为了形成预定形状以及尺寸的多个微结构，本申请的一种实施例中，上述制作方法还包括：步骤S4，重复上述步骤S1至上述步骤S3，沿远离上述基底10的方向在上述基底10上依次形成多个叠置上述微结构21。即第二个微结构是形成于第一个微结构上的，第三个微结构是形成于第二个微结构上的，依次类推。如图4与图5的过程就是在图3的基础上再形成一个叠置的微结构的情况。叠置的次数根据微结构的要求和每次固化的高度来确定。
需要说明的是，多次重复的过程中所采用的光固化树脂可能是相同的，也可能是不同的，具体的微结构的形状可能时相同的，也可能是不同的，例如图4所示的两个叠置设置的微结构就是完全相同的。对于蛾眼、棱镜、微珠、3D柱镜等结构来说，如果分多次制作这些结构，则每次形成的微结构就是不同的。
本申请的制作方法也可以制备带有PN结的薄膜传感器(压力传感器或者压电传感器)。
本申请的气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态的光固化树脂可以采用现有技术中的任何可行的方式形成，本领域技术人员可以根据是情况选择合适的方式形成本申请的需要的气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态的光固化树脂。
一种具体的实施例中，上述步骤S1中，采用雾化方式在上述基底10上设置上述光固化树脂。该种方式简单高效，有利于简化具有微结构的器件的制作方法。
雾化方式主要是通过高速气体或者超声波分散已经配好的光固化树脂液体，使其形成均匀大小的小液滴，在固化空间里面悬浮，被吸附到基材上。雾化的目的在于形成气溶胶态、悬浮的液滴态和/或气态形式的光固化树脂。雾化的条件根据光固化树脂液体的性质来定，如调整雾化喷嘴的流速、气体、温度参数；超声参数和液体流速来形成悬浮液滴。
本申请的一种实施例中，上述步骤S2包括：将掩膜版30设置在上述光固化树脂层20的远离上述基底10的一侧，如图2所示，上述掩膜版30具有预定图案；采用UV光40从上述掩膜版30的远离上述光固化树脂层20的一侧对上述光固化树脂层20进行固化，如图2所示，从而使得部分光固化树脂固化，部分未被固化，未被固化的光固化树脂无需进行刻蚀就很容易被去除。
为了在一步中同时获得多个间隔的微结构，本申请的一种实施例中，如图2所示，上述掩膜版30具有交替设置的遮光部32与透光部31。其中，遮光部对其下方的光固化树脂进行遮挡，使得这部分光固化树脂未被固化，后续很容易被去除；透光部使得UV光透光，从而使得透光部下方的光固化树脂发生固化，后续保留下来，形成微结构。
当然，本申请的使得光固化树脂部分发生固化部分未发生固化的方式不仅限于上述提到的“掩膜版+UV光照射”的方式，还可以是现有技术中的其他的可行方式，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的方法使得光固化树脂部分固化，部分未固化。
本申请的另一种实施例中，上述步骤S2中，采用单点激光固化的方式实施上述固化。具体地，采用单点激光固化设备实施固化，在单点激光固化设备中输入预定图案，单点激光设备按照该预定图案进行打印，即有些位置进行打印从而使得这些位置上的光固化树脂发生固化，有些位置不进行打印从而使得这些位置上的光固化树脂未发生固化。采用激光固化的方式，激光采用单点激光，控制激光的光线直径大小(对应微结构的线宽)、光线发散度、输出波长等参数，控制固化图案的精度。激光固化的输入为预定图案，该预定图案即为根据微结构的固化要求而设计的图案。
本申请中由于未固化的光固化树脂为气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态，所以很容易被去除，其去除方式有多种，比如可以采用类似吸尘的方式将这部分光固化树脂吸走。本领域技术人员可以根据是情况选择合适的方式去除未固化的光固化树脂。
一种具体的实施例中，采用惰性气体吹扫法去除未固化的上述光固化树脂，这样的方式也很容易地可以将未固化的光固化树脂去除，并且，由于采用的是惰性气体，该惰性气体不会与未固化的光固化树脂发生反应产生其他的有害物质。
需要说明的是，本申请中的惰性气体是指广义的惰性气体，具体包括严格意义的惰性气体和性质接近严格意义的惰性气体的气体，严格意义的惰性气体是指元素周期表中的18族元素，比如He、Ne和Ar等，性质接近严格意义的惰性气体的气体有N2等。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的惰性气体来去除未固化的光固化树脂。
为了进一步保证未固化的光固化树脂可以稳定地保持为气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态，从而进一步保证这部分光固化树脂较容易去除，本申请的一种实施例中，上述制作方法在真空环境下进行。
本申请的另一种实施例中，上述光固化树脂层20的厚度在0.001～100μm之间，这样可以进一步保证每次的未固化的光固化树脂很容易被去除。
为了进一步保证形成的微结构为预定形状与尺寸的微结构，本申请的一种实施例中，上述微结构的线宽在0.001～1000μm之间。具体的微结构的线宽可以根据实际需要设定。
本申请中的光固化树脂可以是常规的光固化树脂，比如环氧丙烯酸树脂等等。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的光固化树脂形成本申请的光固化树脂层。
本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种具有微结构的器件，该器件采用上述的制作方法形成。
该器件由于其中的微结构采用上述制作方法形成，微结构的形状与预定的形状的偏差较小甚至没有偏差，并且，该器件的制作成本较低。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例来说明本申请的技术方案。
实施例1
具体的具有微结构的器件的制作方法包括：
在真空的环境下，采用雾化的方式在基底10上设置气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态的光固化树脂，形成光固化树脂层20，其厚度为0.001μm，如图1所示。
将掩膜版30设置在上述光固化树脂层20的远离上述基底10的一侧，如图2所示，上述掩膜版30具有预定图案，预定图案包括胶体设置的遮光部32与透光部31。
采用UV光40从上述掩膜版30的远离上述光固化树脂层20的一侧对上述光固化树脂层20进行固化，被遮光部遮挡的光固化树脂未发生固化，保持气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态；透光部下方的光固化树脂发生固化。
采用惰性气体吹扫法去除未固化的上述光固化树脂，形成图3所示的多个依次间隔排列的微结构，线宽为0.001μm，具体地，惰性气体为N2。
最终形成的器件的微结构与预定的相同。
实施例2
由于预形成的器件具有两个微结构21，分别为第一微结构和第二微结构，所以在形成过程中，需要形成两个光固化树脂层20，分别为第一个光固化树脂层与第二个光固化树脂层。具体的具有微结构的器件的制作方法包括：
在真空的环境下，采用雾化的方式在基底10上设置气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态的光固化树脂，形成第一个光固化树脂层，其厚度为1μm，如图1所示。
将掩膜版30设置在第一个光固化树脂层的远离上述基底10的一侧，如图2所示，上述掩膜版30具有预定图案，预定图案包括胶体设置的遮光部32与透光部31。
采用UV光40从上述掩膜版30的远离第一个光固化树脂层的一侧对上述第一个光固化树脂层进行固化，被遮光部遮挡的光固化树脂未发生固化，保持气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态；透光部下方的光固化树脂发生固化。
采用惰性气体吹扫法去除未固化的上述光固化树脂，形成图3所示的多个依次间隔排列的第一微结构，线宽为1μm，具体地，惰性气体为N2。
采用雾化的方式在图3所示的裸露表面上设置气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态的光固化树脂，形成第二个光固化树脂层，其厚度为1μm，如图4所示。
将掩膜版30设置在第一个光固化树脂层的远离上述基底10的一侧，如图2所示，上述掩膜版30具有预定图案，预定图案包括胶体设置的遮光部32与透光部31。
采用UV光40从上述掩膜版30的远离第二个光固化树脂层的一侧对上述第二个光固化树脂层进行固化，被遮光部遮挡的光固化树脂未发生固化，保持气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态；透光部下方的光固化树脂发生固化。
采用惰性气体吹扫法去除未固化的上述光固化树脂，形成图5所示的多个依次间隔排列的第二微结构，线宽为1μm，具体地，惰性气体为N2。
最终形成的器件的微结构与预定的相同。
实施例3
具体的具有微结构的器件的制作方法包括：
在真空的环境下，采用雾化的方式在基底10上设置气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态的光固化树脂，形成光固化树脂层20，其厚度为100μm，如图1所示。
采用激光固化设备固化上述光固化树脂层20，具体地，向激光固化设备中输入微结构的预定图案，采用单点激光固化光固化树脂层20，使得光固化树脂层20的有些位置发生固化，有些位置未发生固化，保持气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态。
采用惰性气体吹扫法去除未固化的上述光固化树脂，形成图3所示的多个依次间隔排列的微结构，线宽为1000μm，具体地，惰性气体为N2。
最终形成的器件的微结构与预定的相同。
实施例4
与实施例1的区别在于，光固化树脂层20的厚度为110μm。最终形成的器件中的微结构的形貌与预定形貌具有微小的偏差。
实施例5
与实施例1的区别在于，微结构的线宽为1100μm。最终形成的器件中的微结构的形貌与预定形貌具有微小的偏差。
实施例6
与实施例1的区别在于，惰性气体为Ar，最终形成的器件的微结构与预定的相同。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请的制作方法中，通过在基底上设置气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态光固化树脂，然后按照预定的图案对光固化树脂进行固化，即光固化树脂层中的有些区域发生固化，有些区域未发生固化；最后，去除未发生固化的气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态的光固化树脂，剩余的发生固化的光固化树脂形成了微结构。该制作方法中，由于未固化的光固化树脂为气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态，所以，无需进行刻蚀就能去除，过程简单，且避免了采用刻蚀法产生对环境有害的污水的问题，且去除的未固化的气态、悬浮的液滴态和/或气溶胶态的光固化树脂可以回收利用，产品利用率比较高。
2)、本申请的器件由于其中的微结构采用上述制作方法形成，微结构的形状与预定的形状的偏差较小甚至没有偏差，并且，该器件的制作成本较低。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有微结构的器件的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
步骤S1，在基底(10)上设置气溶胶态、悬浮的液滴态和/或气态的光固化树脂，形成光固化树脂层(20)；
步骤S2，按照预定图案对所述光固化树脂进行固化；以及
步骤S3，去除未固化的所述光固化树脂，固化的所述光固化树脂形成微结构(21)。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：
步骤S4，重复所述步骤S1至所述步骤S3，沿远离所述基底(10)的方向在所述基底(10)上依次形成多个叠置所述微结构(21)。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用雾化方式在所述基底(10)上设置所述光固化树脂。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
将掩膜版(30)设置在所述光固化树脂层(20)的远离所述基底(10)的一侧，所述掩膜版(30)具有预定图案；以及
采用UV光(40)从所述掩膜版(30)的远离所述光固化树脂层(20)的一侧对所述光固化树脂层(20)进行固化。
5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述掩膜版(30)具有交替设置的遮光部(32)与透光部(31)。
6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用单点激光固化的方式实施所述固化。
7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S3中，采用惰性气体吹扫法去除未固化的所述光固化树脂。
8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法在真空环境下进行。
9.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述光固化树脂层(20)的厚度在0.001～100μm之间，优选所述微结构的线宽在0.001～1000μm之间。
10.一种具有微结构的器件，其特征在于，所述器件采用权利要求1至9中任一项所述的具有微结构的器件的制作方法制作得到。
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