CN206057800U - 一种抗粘连的三维元件倒模 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抗粘连的三维元件倒模，所述三维元件倒模包括PDMS材料的倒模主体和形成在所述倒模主体的表面上的抗粘连涂层。较佳地，所述抗粘连涂层为1H,1H,2H,2H‑全氟癸基三氯硅烷分子涂层。使用本实用新型的三维元件倒模，由于倒模主体的表面具有抗粘连涂层，二次复制脱模变得容易，起到了抗粘连的作用。

Description

一种抗粘连的三维元件倒模

技术领域

本实用新型涉及一种抗粘连的三维元件倒模。

背景技术

微结构在越来越多的领域得到了广泛的应用，例如：传感器、光学系统和细胞工程等，人们对新的微结构的制作方法的需求也日渐高涨。九十年代末一种新的微图形复制技术脱颖而出，通称为软光刻技术(soft lithography)。软光刻技术是相对于传统的光刻技术而言的，相比于传统的光刻技术，它可以突破100nm尺寸制作微细机构，可以制造复杂的三维结构并且能在曲面上应用，可以在不同化学性质表面上使用等优点。

软光刻技术其实就是一种微图形的复制技术，显然复制工艺过程中，偶数次复制才能得到与被复制元件相同的表面形貌特征，一般采用两次复制的方法。软光刻技术中最常用的材料是PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)。PDMS-DC(PDMS doublecasting，基于PDMS的两次复制)技术是一种低成本的复制工艺，但是同时却能得到高保真度的复制品。PDMS-DC技术包括两个步骤：(1)使用PDMS复制一个表面具有微细的结构的母模，得到一个材料是PDMS的倒模；(2)以(1)中的PDMS倒模为母模，使用PDMS进行第二次复制得到一个与原始的母模表面结构一样的复制品。然而，由于PDMS材料本身固有相互之间粘连的特性使得上述步骤(2)中第二次复制后的脱模易失败，所以必须对倒模的表面进行化学的或者物理的处理以使得第二次复制脱模成功。

实用新型内容

为了克服软光刻工艺中PDMS与PDMS材料之间相互粘连的特性，本实用新型提供了一种抗粘连的三维元件倒模。

一种抗粘连的三维元件倒模，所述三维元件倒模包括PDMS材料的倒模主体和形成在所述倒模主体的表面上的抗粘连涂层。

进一步地：

所述三维元件为菲涅尔透镜。

所述菲涅尔透镜的表面形貌尺寸在10μm以上。

所述抗粘连涂层为1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷分子涂层。

所述1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷分子涂层的厚度为10nm。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型提供的三维元件倒模，由于在PDMS材料的倒模主体表面形成了一层抗粘连涂层，能够起到抗粘连的作用，可以广泛的应用于基于软光刻技术的PDMS二次复制工艺中。例如，可应用在基于软光刻技术使用PDMS制作菲涅尔透镜过程中。

抗粘连涂层优选为1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷分子涂层，1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷分子层与PDMS材料接触角不同，二次复制(使用PDMS复制)脱模变得容易。PDMS倒模表面形成的1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷分子层有接触角大和表面能低的特点，使得其具有天然的抗粘连功能，在二次复制后，脱模易成功，有效提高了制作三维元件的品质、良率和效率。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例中基于软光刻技术使用PDMS材料进行一次复制得到菲涅尔透镜倒模的示意图；

图2为本实用新型具体实施例中使用经过抗粘连处理的菲涅尔透镜倒模复制菲涅尔透镜的示意图；

图3为用本实用新型经处理的倒模进行二次复制的原理性示意图。

具体实施方式

以下对本实用新型的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

参阅图1至图3，在一种实施例中，一种抗粘连的三维元件倒模，所述三维元件倒模3包括PDMS材料的倒模主体1和形成在所述倒模主体1的表面上的抗粘连涂层4。

在优选的实施例中，抗粘连涂层4为1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷分子涂层。

如图1至图2所示，所述三维元件可以为菲涅尔透镜。所述三维元件也可以是通过软光刻工艺制造复杂的其他各种三维结构。

在一种实施例中，所述菲涅尔透镜的表面形貌尺寸在10μm以上。

在优选的实施例中，所述1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷分子涂层的厚度为10nm。

参阅图1至图3，一种抗模具粘连的三维元件制作方法，包括如下步骤：

步骤A、基于软光刻工艺使用PDMS材料复制三维元件母版2，得到PDMS材料的三维元件倒模3；

步骤B、在步骤A得到的PDMS材料的三维元件倒模3的表面，形成一层1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷分子涂层；

步骤C、以经过步骤B处理的PDMS材料的三维元件倒模为模具，使用PDMS材料进行二次复制，固化脱模后得到三维元件复制品。

参阅图1，优选地，步骤A中，将用于形成PDMS材料的双组份材料液体(双组份材料可以为本领域技术人员知晓的预聚物和交联剂)混合搅拌，并在真空干燥箱中去气泡，之后倾倒在位于铸模槽5中的三维元件母版2表面，加热固化后脱模，得到PDMS材料的三维元件倒模。

进一步优选，步骤A中，加热温度为50-80℃，更优选的加热温度为65℃。

优选地，步骤B中，将PDMS材料的三维元件倒模3置于干燥器中，并用滴管将1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷滴于干燥器的底部，密封干燥器后将干燥器加热，使1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷在高温环境中气化，通过分子自组装原理在待处理的三维元件倒模3表面形成一层分子涂层。

进一步优选，步骤B中，加热温度为90-110℃，更优选的加热温度为100℃。

在优选的实施例中，步骤B中，形成的1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷分子涂层在10nm左右。

如图1和图2所示，所述三维元件可为菲涅尔透镜。

较佳地，所述菲涅尔透镜的表面形貌尺寸在10μm以上，而形成的1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷分子涂层在10nm左右。

以下以三维元件为菲涅尔透镜作为例子，进一步描述本实用新型具体实施例的特征及优势。

菲涅尔透镜是一种表面具有图结构的光学元件，其结构尺寸在微米级别。显然，PDMS-DC(PDMS double casting，基于PDMS的两次复制)技术可以用于复制菲涅尔透镜。参阅图1，首先，一次复制形成菲涅尔透镜的倒模。具体实施过程为：将PDMS双组份材料(液体)按照重量比1:1混合搅拌充分，在真空干燥箱中去气泡，然后倾倒在位于铸模槽中的菲涅尔透镜的表面，加热65℃固化脱模就得到了菲涅尔透镜的倒模，即PDMS材料的菲涅尔透镜倒模。

将上述步骤中待处理的PDMS材料的菲涅尔倒模置于玻璃干燥器中，并用滴管滴一滴1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷于玻璃干燥器的瓶底，盖上盖子并将整个玻璃干燥器置于100℃的干燥箱中反应，1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷在高温环境中气化，然后在待处理的菲涅尔倒模表面通过分子自组装原理形成一层分子层。

参阅图2至图3，将上述步骤中经过处理的PDMS材料的倒模为模具进行二次复制，复制过程仍使用PDMS材料。由于在PDMS基底材料上涂镀了一层1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷分子层，其较大的接触角(contact angle)，和较低的表面能使得其与二次复制过程形成的PDMS材料的复制品6不粘连，脱模容易，而得到菲涅尔透镜复制品。

误差分析：

本实验中菲涅尔透镜表面形貌尺寸在10μm以上，而通过分子自组装形成1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷分子层在10nm左右，与菲涅尔透镜表面形貌特征相比几乎可以忽略不计。

该抗粘连涂层处理不限于制作菲涅尔透镜，实际上任何软光刻工艺中使用PDMS-DC(PDMS double casting，基于PDMS的两次复制)技术复制时，该抗粘连涂层处理都是适合的。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种抗粘连的三维元件倒模，其特征在于，所述三维元件倒模包括PDMS材料的倒模主体和形成在所述倒模主体的表面上的抗粘连涂层。

2.如权利要求1所述的三维元件倒模，其特征在于，所述三维元件为菲涅尔透镜。

3.如权利要求2所述的三维元件倒模，其特征在于，所述菲涅尔透镜的表面形貌尺寸在10μm以上。

4.如权利要求1至3任一项所述的三维元件倒模，其特征在于，所述抗粘连涂层为1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷分子涂层。

5.如权利要求4所述的三维元件倒模，其特征在于，所述1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷分子涂层的厚度为10nm。