CN111679553A - 一种气压涂布式纳米压印设备及压印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种气压涂布式纳米压印设备，包括机架、第一传送带、第二传送带，第一传送带设置于第二传送带上方，第二传送带外圈表面用于放置待压印的衬底，第一传送带外圈表面设有压印模板，第一传送带、第二传送带接近端间隙配合形成压印的长条形工作平面，机架上还设置有第一喷气装置，第一喷气装置包括一个以上的喷气端，喷气端位于第一传送带内部竖直上方，并垂直向下喷射将压印模板紧紧贴于衬底上表面的高压气体。本发明通过第一喷气装置将膜片紧紧压于模板之上，实现压印过程，工序简易，压印压力均匀，并且可以用于任意尺寸产品的压印过程。
Description
技术领域
本发明涉及纳米级结构和器件的加工技术领域，尤其涉及一种气压涂布式纳米压印设备及压印方法。
背景技术
纳米压印是一种全新的纳米图形复制方法。在纳米压印中，压印模具就是纳米压印的模板，凸凹结构的尺寸在纳米量级，将具有凸凹纳米结构的模板通过一定的压力压入高分子薄膜内，并保压，通过加温冷却或紫外曝光等方法使纳米结构定型，之后移去模板，再通过其它工艺将纳米结构转移至半导体硅片上。此过程称为纳米压印。
纳米压印技术的难点在于提供纳米级压平装置，及最合理的驱动方式及可操作性，目前，传统的纳米压印机普遍存在压力分布不均，只能进行一种形式的固化成形，适应性差的缺点。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种气压涂布式纳米压印设备及压印方法，通过第一喷气装置将压印模板紧紧压于衬底之上，实现压印过程，可实现任意面积压印，工序简易，压印压力均匀，以解决现有技术中纳米压印机存在的问题。
本发明采用以下技术方案：
一种气压涂布式纳米压印设备，包括机架、第一传送带、第二传送带，第一传送带设置于第二传送带上方，第二传送带外圈表面用于放置待压印的衬底，第一传送带外圈表面设有压印模板，第一传送带、第二传送带接近端间隙配合形成压印的长条形工作平面，机架上还设置有第一喷气装置，第一喷气装置包括一个以上的喷气端，喷气端位于第一传送带内部竖直上方，并垂直向下喷射将压印模板紧紧贴于衬底上表面的高压气体。
作为优选，所述若干个喷气端沿着长条形工作平面依次间隔排列。
作为优选，所述喷气端的出风喷嘴为矩形，其长度等于压印模板2的长度，出风压力大于1个大气压。
作为优选，衬底的前进方向上设置有滚轴和压刀，所述滚轴贴于衬底的上表面，用于涂抹压印胶，压刀的一端接触滚轴，用于控制滚轴表面的压印胶厚度。
作为优选，脱模处设有第二喷气装置所述第二喷气装置的喷气端对着衬底与压印模板的接触部分，用于衬底与压印模板的分离。
作为优选，所述第一传送带的上方设有离子清洗装置。
作为优选，第一传送带内还设有紫外固化灯。
作为优选，衬底的前进方向上设置有压刀，压刀的一端接触衬底的上表面，用于控制衬底表面的压印胶厚度。
一种纳米压印方法，包括以下步骤：
(1)将衬底放置于第二传送带上，随着传送带运动；
(2)衬底于涂布处通过滚轴和压刀将压印胶均匀的涂抹于衬底上；
(3)衬底于压印处通过第一喷气装置喷出的高压气体紧贴于压印模板，进行压印工序；
(4)衬底于固化处通过紫外固化灯进行固化工序；
(5)衬底于脱模处通过第二喷气装置喷出的高压气体与压印模板分离。
作为优选，所述压印方法还包括步骤，所述步骤具体为：压印模板于清洗处通过离子清洗装置进行清洗。
作为优选，所述步骤(3)中通过若干台水平设置的第一喷气装置喷出的高压气体紧贴于压印模板，进行压印工序。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过第一喷气装置喷出的高压气体将膜片紧紧压于模板之上，实现压印过程，工序简易，压印压力均匀。双传送带的结构实现了压印过程流水线工作过程。压刀与滚筒的组合，使得压印胶的涂抹更加均匀。
附图说明
图1为本压印设备的结构示意图；
图2为本压印设备的主视图；
图3为图2的A部分局部放大图；
图4为第二实施例的结构示意图。
图中，第一传送带1、压印模板2、第二传送带3、衬底4、第一喷气装置5、喷气端501、滚轴6、压刀7、第二喷气装置8、紫外固化灯9。
具体实施方式
为了便于理解本发明技术方案，以下结合附图与具体实施例进行详细说明。
实施例1
如图1-3所示，一种气压涂布式纳米压印设备，包括机架、第一传送带1、压印模板2、第二传送带3、衬底4、第一喷气装置5，所述压印模板2设置于第一传送带1外圈上，衬底4设置于第二传送带3上，第二传送带3上设置有密集的气孔，气孔连接气体控制设备，本实施例中为气泵，通过将第二传送带3表面的气孔进行抽气，将衬底4吸附于第二传送带3表面，可以非常好的形成负压吸住衬底4，防止运动过程中衬底4发生移动。第一传送带1、第二传送带3接近端间隙配合形成压印的长条形工作平面。
第一传送带1设置于第二传送带3上方，位于第一传送带1下表面的压印模板2贴于衬底4上表面，第一传送带1和第二传送带3反向转动，本实施例中，第一传送带1顺时针转动，第二传送带3逆时针转动，这样的转动方向使得第一传送带1表面和第二传送带3上表面的运动方向同向，都是向左运动。
所述第一喷气装置5设置于机架上，第一喷气装置5的喷气端501设置于第一传送带1内，喷气端501竖直向下喷射高压气体，喷气端501的宽度与压印模板2的宽度相同，与将压印模板2紧紧贴于衬底4上表面，来进行压印工序。本实施例中，第一喷气装置5的数量为两台，所述两个喷气端501沿着长条形工作平面依次间隔排列，即一左一右水平设置于工作台上，第二台第一喷气装置5用于加强压印效果，防止在先的第一喷气装置5压印工序不完全。所述喷气端501的出风喷嘴为矩形，其长度等于压印模板2的长度，出风压力大于1个大气压。
本设备开始工作时，先用机械臂将衬底4放置于第二传送带3上表面，第二传送带附有抽气的孔，用于形成负压，固定衬底，随着第二传送带3的运动而前进。
其中，涂布处为衬底4的前进方向的第一个工位，涂布处设置有滚轴6和压刀7，所述滚轴6贴于衬底4的上表面，用于涂抹压印胶，压刀7的一端接触滚轴6，用于控制滚轴7表面的压印胶厚度。所述压印胶厚度是由压刀7的压力大小决定的，压力越大，压刀7与滚轴6之间的接触就越紧密，可以通过压刀7与滚轴6之间的压印胶厚度就越薄。涂布工序前，先将滚轴6沉浸在装有压印胶的容器内，使得滚轴6粘有压印胶，然后将压刀7压于滚轴6上，接着滚轴6接触衬底4将压印胶涂敷于衬底4表面。由于涂敷于衬底4表面的压印胶厚度较小，为纳米级，固滚轴6在涂布过程中，压印胶的消耗极少，粘一次压印胶可以进行涂布工序较长时间。
压印处为衬底4的前进方向的第二个工位，该工位位于第一传送带1的右下方，此处衬底4首次与压印模板2接触，并且喷气端501位于压印处的上方，可垂直的往下喷射高压气体，与将压印模板2紧紧贴于衬底4上表面，来进行压印工序。
固化处为衬底4的前进方向的第三个工位，通过紫外固化灯9进行固化工序，所述紫外固化灯9设置于第一传送带1的中部，紫外固化灯9的光源竖直向下照射。
由于本实施例中设置了两个第一喷气装置5，故一共有两个压印处，每一个压印处的后方设置有固化处，故本实施例中一共有两个压印处和固化处，压印处和固化处交错设置，提高压印质量。
脱模处为衬底4的前进方向的第四个工位，该工位位于第一传送带1的左侧，设有第二喷气装置8，第二喷气装置8对着衬底4与压印模板2的接触部分，用于衬底4与压印模板2的分离。
所述第一传送带1的上方设有清洗处，所述清洗处设置有离子清洗装置，所述离子清洗装置用于清洗完成压印工作的压印模板2，以便压印模板2继续工作。
本发明还包括一种纳米压印方法，包括以下步骤：
(1)将衬底4放置于第二传送带3上，随着传送带运动；
(2)衬底4于涂布处通过滚轴6和压刀7将压印胶均匀的涂抹于衬底4上；
(3)衬底4于压印处通过第一喷气装置5喷出的高压气体紧贴于压印模板2，进行压印工序；
(4)衬底4于固化处通过紫外固化灯进行固化工序；
(5)衬底4于脱模处通过第二喷气装置8喷出的高压气体与压印模板2分离。
(6)压印模板2于清洗处通过离子清洗装置进行清洗。
所述步骤(3)中通过若干台水平设置的第一喷气装置喷出的高压气体紧贴于压印模板，进行压印工序。
另外，本发明可以作不同尺寸大小的纳米压印工作。在使用时只需将衬底4的尺寸进行更换，例如，将衬底4的尺寸更换为1000*1200mm的面积大小，只要第一传送带1和第二传送带3的尺寸大于衬底4的尺寸就可以进行任意尺寸的纳米压印工作。
实施例2
如图4所示，实施例2与实施例1的区别在于所述衬底4的前进方向上设置有压刀7，压刀7的一端接触衬底4的上表面，用于控制衬底4表面的压印胶厚度。所述压印胶厚度是由压刀7的压力大小决定的，压力越大，压刀7与衬底4之间的接触就越紧密，压刀7与衬底4之间的压印胶厚度就越薄。涂布工序前，先将压刀7沉浸在装有压印胶的容器内，使得压刀7粘有压印胶，接着压刀7接触衬底4将压印胶涂敷于衬底4表面。由于涂敷于衬底4表面的压印胶厚度较小，为纳米级，固压刀7在涂布过程中，压印胶的消耗极少，粘一次压印胶可以进行涂布工序较长时间。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围以权利要求所限定的范围为准，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内做出的若干改进和润饰，也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种气压涂布式纳米压印设备，包括机架、第一传送带(1)、第二传送带(3)，第一传送带(1)设置于第二传送带(3)上方，第二传送带(3)外圈表面用于放置待压印的衬底(4)，第一传送带(1)外圈表面设有压印模板(2)，第一传送带(1)、第二传送带(3)接近端间隙配合形成压印的长条形工作平面，其特征在于，机架上还设置有第一喷气装置(5)，第一喷气装置(5)包括一个以上的喷气端(501)，喷气端(501)位于第一传送带(1)内部竖直上方，并垂直向下喷射将压印模板(2)紧紧贴于衬底(4)上表面的高压气体。
2.根据权利要求1所述的一种气压涂布式纳米压印设备，其特征在于，所述若干个喷气端(501)沿着长条形工作平面依次间隔排列。
3.根据权利要求1所述的一种气压涂布式纳米压印设备，其特征在于，所述喷气端(501)的出风喷嘴为矩形，其长度等于压印模板(2)的长度，出风压力大于1个大气压。
4.根据权利要求1所述的一种气压涂布式纳米压印设备，其特征在于，衬底(4)的前进方向上设置有滚轴(6)和压刀(7)，所述滚轴(6)贴于衬底(4)的上表面，用于涂抹压印胶，压刀(7)的一端接触滚轴(6)，用于控制滚轴(7)表面的压印胶厚度。
5.根据权利要求1所述的一种气压涂布式纳米压印设备，其特征在于，脱模处设有第二喷气装置(8)，所述第二喷气装置(8)的喷气端对着衬底(4)与压印模板(2)的接触部分，用于衬底(4)与压印模板(2)的分离。
6.根据权利要求1所述的一种气压涂布式纳米压印设备，其特征在于，所述第一传送带(1)的上方设有离子清洗装置。
7.根据权利要求1所述的一种气压涂布式纳米压印设备，其特征在于，第一传送带(1)内还设有紫外固化灯(9)。
8.根据权利要求1所述的一种气压涂布式纳米压印设备，其特征在于，衬底(4)的前进方向上设置有压刀(7)，压刀(7)的一端接触衬底(4)的上表面，用于控制衬底(4)表面的压印胶厚度。
9.一种纳米压印方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将衬底(4)放置于第二传送带(3)上，随着传送带运动；
(2)衬底(4)于涂布处通过滚轴(6)和压刀(7)将压印胶均匀的涂抹于衬底(4)上；
(3)衬底(4)于压印处通过第一喷气装置(5)喷出的高压气体紧贴于压印模板(2)，进行压印工序；
(4)衬底(4)于固化处通过紫外固化灯进行固化工序；
(5)衬底(4)于脱模处通过第二喷气装置(8)喷出的高压气体与压印模板(2)分离。
10.根据权利要求9所述的一种纳米压印方法，其特征在于，还包括步骤(6)，所述步骤(6)具体为：
压印模板(2)于清洗处通过离子清洗装置进行清洗。
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