CN114274511A - 掩膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种掩膜的制备方法，包括建立掩膜的三维模型；对三维模型进行切片处理，得到多个打印层；根据打印层沿其厚度方向的投影轮廓确定镂空区域；根据镂空区域将打印层划分为多个与镂空区域相邻的打印子区域；根据打印子区域确定打印路径，其中，在同一打印层中，多个打印子区域的打印路径方向相同；根据打印路径打印掩膜。通过根据镂空区域将掩膜的打印层划分为与镂空区域相邻的多个打印子区域，并根据打印子区域确定打印路径，从而在3D打印装置根据打印路径打印掩膜时，避免打印喷嘴在镂空区域处抬起形成拉丝，提高了掩膜的打印质量；同时，还减少了打印喷嘴抬起和落下的次数，节省打印喷嘴抬起落下的时间，提高了打印效率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及微纳加工技术领域，尤其涉及一种掩膜的制备方法。
背景技术
掩膜作为图形化工艺中的关键用具，被广泛的应用在工业生产制造过程中。在需要进行图形化工艺时，可将包括镂空图案的掩膜放置在半成品表面，然后通过磁控溅射或其他工艺在半成品表面制备与镂空图案形状一致的膜层。
为了提高生产效率，降低生产成本，现有技术中会利用3D打印装置制备掩膜，且在3D打印装置打印掩膜时，通常采用默认打印路径。示例性的，图1为本发明实施例提供的一种掩膜的平面设计图，图2为图1中掩膜的默认打印路径示意图，图3为采用图2中默认打印路径打印出的掩膜的示意图，如图1-3所示，在3D打印装置打印掩膜10’时，3D打印装置的打印喷嘴会从起始点A’沿默认打印路径12’打印到终点B’，而掩膜10’上通常具有镂空区域11’，打印喷嘴在移动至镂空区域11’时会抬起，在镂空区域11’上方沿箭头方向空走(不进行打印)，待横穿镂空区域11’后再落下，继续沿默认打印路径12’进行打印，现有技术中采用默认打印路径打印掩膜存在以下缺陷：1、打印喷嘴抬起落下的次数较多，会增加打印喷嘴抬起落下的时间，降低打印效率；2、在打印喷嘴抬起的过程中，打印材料不能立刻熔断，会存在的打印材料拉丝的问题(如拉丝区域C’)，拉丝部分难以清理，从而会影响掩膜的打印质量。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种掩膜的制备方法，以在提高打印效率的同时，提高掩膜的打印质量。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
提供了一种掩膜的制备方法，包括：
建立掩膜的三维模型；
对所述三维模型进行切片处理，得到多个打印层；
根据所述打印层沿所述打印层厚度方向的投影轮廓确定镂空区域；
根据所述镂空区域将所述打印层划分为多个打印子区域，每个所述打印子区域均与所述镂空区域相邻；
根据所述打印子区域确定打印路径，其中，在同一所述打印层中，多个所述打印子区域的打印路径方向相同；
根据所述打印路径打印所述掩膜。
作为制备方法的一种优选方案，根据所述镂空区域将所述打印层划分为多个打印子区域，包括：
建立第一分割线和第二分割线，所述第一分割线的延伸方向平行于所述第二分割线的延伸方向，且所述第一分割线和所述第二分割线均与所述镂空区域的轮廓相切；
根据所述第一分割线和所述第二分割线将所述打印层划分为多个打印子区域。
作为制备方法的一种优选方案，所述建立第一分割线和第二分割线，包括：
以所述打印层沿所述打印层厚度方向的投影轮廓的几何重心作为原点，建立XY坐标系；
根据所述镂空区域的轮廓建立切线Y＝kX+K1作为所述第一分割线，建立直线Y＝kX+K2作为所述第二分割线，其中，K1≠K2。
作为制备方法的一种优选方案，相邻所述打印层中的所述打印子区域的打印路径方向相交。
作为制备方法的一种优选方案，在对所述三维模型进行切片处理，得到多个打印层之前，还包括：
确定所述三维模型所需支撑面积最小的摆放方式；
根据所述摆放方式摆放所述三维模型。
作为制备方法的一种优选方案，确定所述三维模型所需支撑面积最小的摆放方式，包括：
建立所述三维模型的主视图、侧视图和俯视图；
获取所述三维模型分别在所述主视图、所述侧视图和所述俯视图下所需的支撑面积；
根据所需支撑面积最小的视图确定所述三维模型的摆放方式。
作为制备方法的一种优选方案，在根据所述打印路径打印所述掩膜之后，还包括：
对所述掩膜进行检测；
当所述掩膜不符合设计要求时，对所述三维模型进行修改。
作为制备方法的一种优选方案，对所述掩膜进行检测，包括：
利用所述掩膜制备掩膜沉积图案；
将所述掩膜沉积图案与设计图案进行对比，获取所述掩膜沉积图案的尺寸与所述设计图案的尺寸之间的误差值；
当所述误差值大于或等于打印精度时，确定所述掩膜不符合设计要求。
作为制备方法的一种优选方案，在建立所述掩膜的三维模型之后，还包括：
将所述三维模型保存为OML格式和/或STL格式。
作为制备方法的一种优选方案，所述掩膜的打印材料包括聚乳酸或光敏树脂。
本发明的有益效果为：通过根据镂空区域将掩膜的打印层划分为多个打印子区域，每个打印子区域均与镂空区域相邻，并根据打印子区域确定打印路径，且在同一打印层中，多个打印子区域的打印路径方向相同，从而在3D打印装置根据打印路径打印掩膜时，打印喷嘴不需要在镂空区域处抬起和落下，进而避免在镂空区域处形成拉丝，提高掩膜的打印质量；同时，还减少了打印喷嘴抬起和落下的次数，从而节省打印喷嘴抬起落下的时间，提高了打印效率。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明实施例提供的一种掩膜的平面设计图；
图2为图1中掩膜的默认打印路径示意图；
图3为采用图2中默认打印路径打印出的掩膜的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种掩膜的制备方法的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的一种打印层沿打印层厚度方向的投影轮廓的示意图；
图6为本发明实施例提供的一种打印层的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种打印路径的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的另一种打印层的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种建立第一分割线和第二分割线的流程结构示意图；
图10为本发明实施例提供的另一种打印路径的结构示意图；
图11为本发明实施例提供的一种三维模型的主视图、侧视图和俯视图；
图12-14为本发明实施例提供的一种三维模型分别在主视图、侧视图和俯视图下的摆放方式示意图；
图15为本发明实施例提供的另一种掩膜的制备方法的流程示意图。
图1至图3中：
10’、掩膜；11’、镂空区域；12’、默认打印路径；A’、起始点；B’、终点；X、直边长度；R、圆弧半径。
图5至图14中：
101、打印层；1011、打印子区域；10111、第一打印子区域；10112、第二打印子区域；10113、第三打印子区域；10114、第四打印子区域；10115、第五打印子区域；10116、第六打印子区域；10117、第七打印子区域；10118、第八打印子区域；11、镂空区域；12、打印路径；13、第一分割线；14、第二分割线；15、主视图；16、侧视图；17、俯视图；18、三维模型；19、支撑结构；A1/A2/A3/A4、起始点；B1/B2/B3/B4、终点。
具体实施方式
参考下面结合附图详细描述的实施例，本发明的优点和特征以及实现它们的方法将变得显而易见。然而，本发明不限于以下公开的实施例，而是可以以各种不同的形式来实现，提供本实施例仅仅是为了完成本发明的公开并且使本领域技术人员充分地了解本发明的范围，并且本发明仅由权利要求的范围限定。相同的附图标记在整个说明书中表示相同的构成要素。
以下，参照附图来详细描述本发明。
图4为本发明实施例提供的一种掩膜的制备方法的流程示意图，如图4所示，本发明实施例提供的掩膜的制备方法包括：
S110、建立掩膜的三维模型。
其中，掩膜上通常具有镂空区域，在进行图形化工艺时，将包括镂空区域的掩膜放置在半成品表面，随着磁控溅射或其他镀膜工艺的进行，掩膜上的非镂空区域会有效阻止膜层材料的沉积，从而仅在镂空区域处沉积膜层材料，进而在半成品表面形成与镂空区域形状一致的膜层，实现膜层的图形化。
在制备掩膜时，需要先根据生产需要对掩膜进行设计，并根据设计来建立掩膜的三维模型，其中，三维模型可利用计算机辅助设计软件进行绘制。
示例性的，可先根据生产需要设计所需掩膜的尺寸，并绘制出掩膜的二维平面设计图，然后根据掩膜的二维平面设计图，采用计算机辅助设计软件SolidWorks进行建模，得到掩膜的三维模型。
其中，计算机辅助设计软件并不局限于SolidWorks，在其他实施例中，也可采用CAD等计算机辅助设计软件，本发明实施例对此不作限定。
S120、对三维模型进行切片处理，得到多个打印层。
其中，可利用切片软件对三维模型进行切片处理，以将三维模型划分为多个打印层，后续3D打印装置会对多个打印层进行逐层打印，从而打印出掩膜结构。
在一实施例中，具体可将掩膜的三维模型转换成3D打印装置所需的三角面片数据，再将三角面片数据导入切片软件中，其中，切片软件可采用Cura或其他切片软件，本发明实施例对此不作限定。
进一步地，切片软件对三维模型进行切片处理时，分切的每个打印层的厚度可以为0.025mm～0.1mm，从而保证较高的打印精度，同时，还不会使打印层过薄而增加打印难度。
S130、根据打印层沿打印层厚度方向的投影轮廓确定镂空区域。
图5为本发明实施例提供的一种打印层沿打印层厚度方向的投影轮廓的示意图，如图5所示，示例性的，根据每一层打印层101沿打印层101的厚度方向的投影轮廓确定镂空区域11的位置。
需要说明的是，3D打印装置会在热床上打印出掩膜，本发明中所述的打印层沿打印层厚度方向的投影轮廓，是指打印层在热床上的垂直投影的轮廓。
S140、根据镂空区域将打印层划分为多个打印子区域，每个打印子区域均与镂空区域相邻。
图6为本发明实施例提供的一种打印层的结构示意图，如图6所示，示例性的，针对每一个打印层101，在确定镂空区域11的位置之后，根据镂空区域11将打印层101划分为多个打印子区域1011，且每个打印子区域1011均与镂空区域11相邻。
其中，图6仅以将打印层101划分为4个打印子区域1011为例，在其他实施例中，本领域技术人员可根据实际需求将打印层101划分为其他数量的打印子区域1011，只需打印子区域1011与镂空区域11相邻即可。
同时，每个打印子区域1011的形状也并不局限于图6中所示的打印子区域1011的形状，本领域技术人员也可根据实际需求对打印子区域1011的形状进行设置。
S150、根据打印子区域确定打印路径，其中，在同一打印层中，多个打印子区域的打印路径方向相同。
其中，分别针对每个打印子区域进行路径规划，以确定每个打印子区域的打印路径，且在同一打印层中，多个打印子区域的打印路径方向相同，可提高打印层的平整度。
示例性的，图7为本发明实施例提供的一种打印路径的结构示意图，如图7所示，以将打印层101划分为4个打印子区域1011为例，4个打印子区域1011分别为第一打印子区域10111、第二打印子区域10112、第三打印子区域10113和第四打印子区域10114。针对每个打印子区域1011设置打印路径12，且每个打印子区域1011的打印路径方向相同，如此设置，在3D打印装置的打印喷嘴沿打印路径12打印该打印层101时，可沿同一方向连续打印多个打印子区域1011，并可提高打印层的平整度。
示例性的，如图7所示，在3D打印装置的打印喷嘴沿打印路径12打印该打印层101时，打印喷嘴从起始点A1处开始打印，沿打印路径12依次打印第一打印子区域10111、第二打印子区域10112和第三打印子区域10113，直至终点B1；然后打印喷嘴抬起，移动至起始点A2处开始打印，沿打印路径12打印第四打印子区域10114，直至终点B2，整个过程打印喷嘴不需要在镂空区域11处抬起和落下，从而不会在镂空区域11处形成拉丝，解决了现有技术中在镂空区域11处形成拉丝的问题，提高掩膜的打印质量。
同时，继续参考图1和图2，以镂空区域11’的直边长度为D，圆弧半径为R为例，假设打印层的厚度为d，则现有技术中采用默认打印路径进行打印时，打印喷嘴所需抬起和落下的次数总和为C1＝(2πR+2D)/d+2；而采用本实施例中所规划的打印路径12进行打印，打印喷嘴抬起和落下的次数总和C2＝4，考虑到打印精度较高，R>d，D>d，可得C1>C2。因此，采用本实施例中所规划的打印路径12进行打印，可以减少打印喷嘴抬起和落下的次数，从而节省了打印喷嘴抬起落下的时间，提高打印效率。
进一步地，打印路径方向可平行于相邻打印子区域1011之间的交界，但并不局限于此，在其他实施例中，也可根据镂空区域11的形状设置其他打印路径方向。
S160、根据打印路径打印掩膜。
其中，可利用3D打印装置根据上述打印路径将设计好的掩膜打印出来。
示例性的，可利用Cura等切片软件选择3D打印装置，设置打印温度和打印速度，选择逐层打印，设置精度，并在设置完成后生成gcode文件，并将其导入SD卡中。其中，打印温度和打印速度可使用默认选项。
然后将SD卡插入3D打印装置中，旋转3D打印装置的控制按钮，将3D打印装置调到预热状态，预热打印喷嘴温度到达210℃，预热热床温度到达70℃，旋转按钮选择需要打印的gcode文件，开始打印，以打印出所设计的掩膜。
需要说明的是，3D打印装置可采用立铸Ultimaker Original、form2 3D打印机或MakerBot Z18等，其中，立铸Ultimaker Original和MakerBot Z18利用熔融沉积原理进行打印，form2 3D打印机以立体光固化为原理进行打印，但3D打印装置并不局限于此，在其他实施例中，也可根据实际需求选用其他3D打印装置，本发明实施例对此不作限定。
其中，利用3D打印装置制作掩膜，可以一次成型，节省了生产时间，打印出的掩膜可以直接用于实际应用中，缩短了制作周期，不需要大量的操作人员，原料利用率高，设备成本低，节省了人工成本和设备成本，且打印精度可达0.025mm，使得制作出来的掩膜精度较高，具有产业利用价值。
综上所述，本发明实施例提供的掩膜的制备方法，通过根据镂空区域将掩膜的打印层划分为多个打印子区域，每个打印子区域均与镂空区域相邻，并根据打印子区域确定打印路径，且在同一打印层中，多个打印子区域的打印路径方向相同，从而在3D打印装置根据打印路径打印掩膜时，打印喷嘴不需要在镂空区域处抬起和落下，进而避免在镂空区域处形成拉丝，提高掩膜的打印质量；同时，采用上述打印路径进行打印，还可以减少打印喷嘴抬起和落下的次数，从而节省打印喷嘴抬起落下的时间，提高了打印效率。
可选的，根据镂空区域将打印层划分为多个打印子区域，包括：
建立第一分割线和第二分割线，第一分割线的延伸方向平行于第二分割线的延伸方向，且第一分割线和第二分割线均与镂空区域的轮廓相切。
根据第一分割线和第二分割线将打印层划分为多个打印子区域。
示例性的，如图6所示，根据镂空区域11建立相互平行的第一分割线13和第二分割线14，其中第一分割线13和第二分割线14与镂空区域11的轮廓相切于不同的两点，以第一分割线13和第二分割线14为界线，将打印层101划分为4个打印子区域1011，如此划分，在实现每个打印子区域1011均与镂空区域11相邻的同时，规则简单，容易实现。
需要注意的是，打印子区域1011的数量并不局限于图6中的4个，还可以划分为其他数量的打印子区域1011。
示例性的，图8为本发明实施例提供的另一种打印层的结构示意图，如图8所示，当第一分割线13或者第二分割线14与镂空区域11相交于两点时(图8以第一分割线13与镂空区域11相交于两点为例)，则两点之间另成一个打印子区域1011，其打印路径方向与其他打印子区域1011一致，此时，打印层101被划分为5个打印子区域1011。
可选的，建立第一分割线和第二分割线，包括：
以打印层沿打印层厚度方向的投影轮廓的几何重心作为原点，建立XY坐标系。
根据镂空区域的轮廓建立切线Y＝kX+K1作为第一分割线，建立直线Y＝kX+K2作为第二分割线，其中，K1≠K2。
其中，投影轮廓的几何重心是指投影轮廓中所有点的“平均位置”或每一个点的位置的算术平均值，每个几何图形都有几何重心(比如三角形就是三条中线的交点)，当投影轮廓为规则几何图形时，几何重心就在几何中心，例如，正多边形的几何重心对应于其外接圆的中心，圆形的几何重心为圆心。
在本实施例中，通过以打印层沿打印层厚度方向的投影轮廓的几何重心作为原点，建立XY坐标系，并根据镂空区域的轮廓在XY坐标系中建立切线Y＝kX+K1作为第一分割线，建立直线Y＝kX+K2作为第二分割线，实现第一分割线和第二分割线的建立，其中，k代表直线的斜率，k值可根据实际需求进行设置，上述操作方便通过编程的形式来实现，有助于实现自动化建立第一分割线和第二分割线。
示例性的，图9为本发明实施例提供的一种建立第一分割线和第二分割线的流程结构示意图，如图9所示，以打印层10沿打印层厚度方向的投影轮廓的几何重心作为原点O，建立XY坐标系，根据镂空区域11的轮廓建立切线Y＝-X+K1作为第一分割线13，建立直线Y＝-X+K2作为第二分割线14，此时，k＝-1，第一分割线13和第二分割线14的斜率为-45°，便于编程，有助于实现自动化建立第一分割线和第二分割线。
可以理解的是，在其他实施例中，也可根据镂空区域11的轮廓建立直线Y＝X+K1作为第一分割线，建立直线Y＝X+K2作为第二分割线，此时，k＝1，第一分割线和第二分割线的斜率为45°，以便于编程，有助于实现自动化建立第一分割线和第二分割线。
需要说明的是，上述实施例仅以k值为-1或1、第一分割线和第二分割线的斜率的绝对值为45°为例进行说明，在其他实施例中，也可设置k为其他数值，以调整第一分割线和第二分割线的斜率，本发明实施例对此不作限定。
可选的，相邻打印层中的打印子区域的打印路径方向相交。
示例性的，图10为本发明实施例提供的另一种打印路径的结构示意图，其中，图10中的打印层10与图7中的打印层10相邻，如图7和图10所示，在本实施例中，相邻打印层10中的打印子区域1011的打印路径方向相交，从而可使打印出来的掩膜更加坚固。
进一步地，继续参考图7和图10，相邻打印层10中的打印子区域1011的打印路径方向相互垂直，从而可进一步提高掩膜的坚固程度，但并不局限于此，在其他实施例中，可根据实际需求对相邻打印层10中的打印子区域1011的打印路径方向进行设置，只要保证相邻打印层10中的打印子区域1011的打印路径方向相交即可使打印出来的掩膜更加坚固。
需要说明的是，在打印完一层打印层10之后，3D打印装置的打印喷嘴可依据路径最短原则打印下一层打印层10，示例性的，如图7在打印图7中的打印层10之后，打印喷嘴位于终点B2处，此时，如图10所示，下一层打印层10与打印喷嘴位置路径最短的起始点为起始点A3，则打印喷嘴从起始点A3处开始打印，沿图10中的打印路径12打印第五打印子区域10115，直至终点B3；然后打印喷嘴抬起，移动至起始点A4处开始打印，沿图10中的打印路径12打印第六打印子区域10116、第七打印子区域10117和第八打印子区域10118，直至终点B4，从而可减少打印喷嘴的移动距离，节省了打印喷嘴的移动时间，提高打印效率。
可选的，在对三维模型进行切片处理，得到多个打印层之前，还包括：
确定三维模型所需支撑面积最小的摆放方式。
根据摆放方式摆放三维模型。
其中，可利用切片软件进行三维模型的查看和摆放，并添加适当的支撑处理，并在设置打印参数之后，生成3D打印所需要的打印代码，用3D打印装置将掩膜打印出来，在掩膜打印出来之后，需要将掩膜上的支撑结构去除。
示例性的，以切片软件为Cure为例，将掩膜的三维模型导入到Cure中，并在Cure中摆放好打开的掩膜的三维模型。可选的，尽量将三维模型放在3D打印装置的中间，如果需要一次打印不同参数的掩膜，则需要调整好掩膜的三维模型的位置，使得不同掩膜的三维模型之间留有一定的间隔，间隔最小可设置为1mm，以避免不同掩膜之间粘连，打印方式设置为同时打印全部模型。
在摆放好三维模型之后，可查看摆放好的三维模型，并在三维模型需要的地方设置好支撑和粘附平台(即支撑结构)，其中，不同的摆放方式所需设置的支撑和粘附平台数量也不一致。
在本实施例中，通过将三维模型按照所需支撑面积最小的摆放方式进行摆放，在掩膜打印出来之后，需要去除的支撑结构较少，从而可减少去除支撑结构后留下的毛刺，进而减少处理毛刺的工作量，有助于提高掩膜的生产效率。
可选的，确定三维模型所需支撑面积最小的摆放方式，包括：
建立三维模型的主视图、侧视图和俯视图。
获取三维模型分别在主视图、侧视图和俯视图下所需的支撑面积。
根据所需支撑面积最小的视图确定三维模型的摆放方式。
示例性的，图11为本发明实施例提供的一种三维模型的主视图、侧视图和俯视图，图12-14为本发明实施例提供的一种三维模型分别在主视图、侧视图和俯视图下的摆放方式示意图，如图11-14所示，在摆放掩膜的三维模型之前需要作出三维模型的主视图15、侧视图16和俯视图17，比较三维模型在主视图15、侧视图16和俯视图17下所需的支撑面积(阴影面积)的大小，如图12所示，当三维模型18水平放置时，其俯视图如图11中的主视图15所示，主视图15无阴影，无需添加支撑；如图13所示，当三维模型横向放置时，其俯视图如图11中的俯视图17所示，俯视图17阴影面积最大，所需添加的支撑结构19的数量最多，支撑结构19和三维模型18的接触面积最大；如图14所示，当三维模型竖向放置时，其俯视图如图11中的侧视图16所示，侧视图16的阴影面积中等，所需添加的支撑结构19的数量中等，支撑结构19和三维模型的接触面积中等。在本实施例中，根据主视图15、侧视图16和俯视图17确定三维模型的摆放方式，其中，主视图15、侧视图16和俯视图17中阴影面积的大小与支撑结构19和三维模型18的接触面积成正比，阴影面积越大，支撑结构19和三维模型18的接触面积越大，所需支撑结构19的数量越多，在掩膜打印完成之后，处理毛刺所需花费的时间越久，因此，为了方便后续的毛刺处理，需要尽可能减少支撑结构19的数量，在本实施例中，摆放后的三维模型的俯视图与主视图15、侧视图16和俯视图17中阴影面积最小的视图一致，以实现三维模型以所需支撑面积最小的摆放方式摆放。
可选的，在根据打印路径打印掩膜之后，还包括：
对掩膜进行检测。
当掩膜不符合设计要求时，对三维模型进行修改。
在本实施例中，通过检测打印完成的掩膜，以发现掩膜存在的问题，保证掩膜的质量。
可选的，检测方法包括重量检测，模型表面检测和硬度检测中的至少一种。
其中，重量检测为对掩膜的重量进行对比，具体的，通常3D打印使用的打印材料都会比工业生产的合金要轻便，根据打印材料的密度和掩膜的设计尺寸计算掩膜的设计重量，将打印出的掩膜的实际重量与设计重量进行对比，当误差大于设计重量的2/15时，则打印出的掩膜不符合设计要求。示例性的，以掩膜的设计重量为15g为例，当打印出的掩膜的实际重量在15g±2g之外，则打印出的掩膜不符合设计要求。
模型表面检测主要是打印出的掩膜的表面光滑程度，以打印材料为树脂为例，打印出的掩膜的表面会较为光滑，测试打印出的掩膜的表面粗糙度，当表面粗糙度超过Ra0.8，则打印出的掩膜不符合设计要求。
硬度检测需要对打印出的掩膜进行受力测试，由于掩膜主要应用于蒸镀设备，受外力可能性较小，因此，受力检测只需要确认掩膜在普通情况下不易折断即可，例如，当打印出的掩膜的布氏硬度小于200HBW时，则打印出的掩膜不符合设计要求。
经过上述一项或多项检测，当打印出的掩膜不符合设计要求时，可对建立的三维模型进行修改，对三维模型进行修改后可重新进行格式转换、摆放、切片、划分打印子区域、生成打印代码和打印等，直到打印出的掩膜通过检测为止，从而保证掩膜的生产质量。
进一步地，对掩膜进行检测，包括：
利用掩膜制备掩膜沉积图案。
将掩膜沉积图案与设计图案进行对比，获取掩膜沉积图案的尺寸与设计图案的尺寸之间的误差值。
当误差值大于或等于打印精度时，确定掩膜不符合设计要求。
示例性的，可以将打印好的掩膜放进磁控溅射设备中，在蒸镀仓放入所需要的资材，进行磁控溅射，完成后将沉积的图案和掩膜的设计图案进行对比，比较图案的尺寸等，如果掩膜沉积图案与设计图案之间的误差值大于打印精度，则打印出的掩膜不符合设计要求。其中，图案的尺寸包括沉积的膜层沿膜层厚度方向的投影轮廓的尺寸、沉积的膜层的厚度，以及沉积的膜层的位置等。
在本实施例中，通过对利用掩膜沉积后的图案进行比对，以检测掩膜在实际应用中的质量，从而保证掩膜在实际应用中的性能。
可选的，在建立掩膜的三维模型之后，还包括：
将三维模型保存为OML格式和/或STL格式。
其中，通过将三维模型保存为STL格式，可使用Cura软件打开三维模型，便于对三维模型进行切片等操作。通过将三维模型保存为OML格式，可实现对三维模型的编辑，从而方便后续对三维模型进行修改。
需要说明的是，三维模型并不局限于保存上述两种格式，在其他实施例中，可根据具体使用的软件保存相应的格式。
可选的，掩膜的打印材料包括聚乳酸或光敏树脂。
其中，对聚乳酸(PLA)进行加工的3D打印技术主要采用熔融沉积法(FDM)，该技术的原理为通过加热装置将聚乳酸(PLA)丝材加热融化，然后通过挤出来，一层一层堆积，最终成形。其优势在于熔融时无难闻异味，来源于生物质且可完全生物降解，对人体无毒无害，而且可以采用挤出、吹塑、注塑等常规加工方法，加工工艺简单。
光敏树脂进行加工的3D打印技术主要采用光固化，其中，光敏树脂可包括环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、聚醚砜树脂、氟碳树脂、生物基树脂等类型的光敏树脂，其具有液态、流动性好、易成型等优点。
在本实施例中，可根据3D打印装置选择掩膜的打印材料，例如，立铸UltimakerOriginal和MakerBot Z18利用熔融沉积原理，使用的3D打印材料为聚乳酸(PLA)，并可挑选不同颜色的材料；form2 3D打印机以立体光固化为原理，采用光敏树脂进行打印。
需要说明的是，在掩膜打印完成后，将打印好的掩膜从热床上取下来，使用相关工具对边缘多余的辅助打印部分(即支撑和粘附平台)进行分离，对打印残留的毛刺进行打磨，根据需要可进行喷漆处理。与立铸Ultimaker Original和MakerBot Z18不同的是，form2 3D打印机打印出来的掩膜需要用异丙醇将掩膜完全浸泡处理20分钟，以使光敏树脂完全凝固，然后再对辅助打印部分进行处理。
需要注意的是，本发明中附图所示的掩膜方案仅仅为示例，在实际生产中，掩膜的具体形状是根据实际生产需求进行设计的，本发明实施例对掩膜的形状并不进行限定。
为了更加清楚的说明本发明实施例中掩膜的制备方法，以下示例性的对掩膜制备的整体流程进行说明。
图15为本发明实施例提供的另一种掩膜的制备方法的流程示意图，如图15所示，示例性的，掩膜的制备方法可包括：
1、设计需打印的掩膜方案，其中，可绘制出掩膜的二维平面设计图。
2、建立掩膜的三维模型，其中，三维模型可利用计算机辅助设计软件进行绘制。
3、将三维模型导入Cura软件，其中，可将掩膜的三维模型转换成3D打印装置所需的三角面片数据，再将三角面片数据导入Cura软件中。
4、添加支撑和粘附平台，其中，在添加支撑和粘附平台之前，可将三维模型按照所需支撑面积最小的摆放方式进行摆放，在摆放之后，可对三维模型进行切片。
5、设置打印路径，其中，在对三维模型进行切片之后，可通过Cura软件对特殊位置打印路径进行变更设定，以实现本发明实施例中所提供的掩膜的制备方法。
6、将切片文件导入3D打印装置，其中，可通过Cura软件将切片文件生成gcode文件，并将gcode文件导入3D打印装置中。
7、打印掩膜，其中，可通过旋转3D打印装置上的按钮选择需要打印的gcode文件，并开始打印，以打印出所设计的掩膜。
8、打磨等后续处理，其中，待掩膜打印完成后，可进行毛刺打磨或者喷漆等后续处理。
9、掩膜检测，其中，检测可包括沉积图案的比对、重量检测、模型表面检测和硬度检测中的至少一种，当检测出掩膜不符合设计要求时，可对建立的三维模型进行修改，从而保证掩膜的生产质量。
尽管上面已经参考附图描述了本发明的实施例，但是本发明不限于以上实施例，而是可以以各种形式制造，并且本领域技术人员将理解，在不改变本发明的技术精神或基本特征的情况下，可以以其他特定形式来实施本发明。因此，应该理解，上述实施例在所有方面都是示例性的而不是限制性的。
Claims (10)
1.一种掩膜的制备方法，其特征在于，包括：
建立掩膜的三维模型；
对所述三维模型进行切片处理，得到多个打印层；
根据所述打印层沿所述打印层厚度方向的投影轮廓确定镂空区域；
根据所述镂空区域将所述打印层划分为多个打印子区域，每个所述打印子区域均与所述镂空区域相邻；
根据所述打印子区域确定打印路径，其中，在同一所述打印层中，多个所述打印子区域的打印路径方向相同；
根据所述打印路径打印所述掩膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
根据所述镂空区域将所述打印层划分为多个打印子区域，包括：
建立第一分割线和第二分割线，所述第一分割线的延伸方向平行于所述第二分割线的延伸方向，且所述第一分割线和所述第二分割线均与所述镂空区域的轮廓相切；
根据所述第一分割线和所述第二分割线将所述打印层划分为多个打印子区域。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，
所述建立第一分割线和第二分割线，包括：
以所述打印层沿所述打印层厚度方向的投影轮廓的几何重心作为原点，建立XY坐标系；
根据所述镂空区域的轮廓建立切线Y＝kX+K1作为所述第一分割线，建立直线Y＝kX+K2作为所述第二分割线，其中，K1≠K2。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
相邻所述打印层中的所述打印子区域的打印路径方向相交。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
在对所述三维模型进行切片处理，得到多个打印层之前，还包括：
确定所述三维模型所需支撑面积最小的摆放方式；
根据所述摆放方式摆放所述三维模型。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
确定所述三维模型所需支撑面积最小的摆放方式，包括：
建立所述三维模型的主视图、侧视图和俯视图；
获取所述三维模型分别在所述主视图、所述侧视图和所述俯视图下所需的支撑面积；
根据所需支撑面积最小的视图确定所述三维模型的摆放方式。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
在根据所述打印路径打印所述掩膜之后，还包括：
对所述掩膜进行检测；
当所述掩膜不符合设计要求时，对所述三维模型进行修改。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，
对所述掩膜进行检测，包括：
利用所述掩膜制备掩膜沉积图案；
将所述掩膜沉积图案与设计图案进行对比，获取所述掩膜沉积图案的尺寸与所述设计图案的尺寸之间的误差值；
当所述误差值大于或等于打印精度时，确定所述掩膜不符合设计要求。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
在建立所述掩膜的三维模型之后，还包括：
将所述三维模型保存为OML格式和/或STL格式。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述掩膜的打印材料包括聚乳酸或光敏树脂。
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