CN210453426U - 用于柔性微纳器件结构加工的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于柔性微纳器件结构加工的设备。本实用新型包括成型腔体装置和离心装置。成型腔体装置包括固定连接的下层成型结构和上层成型结构，材料为硬质玻璃板材。下层成型结构的本体平面中心位置开有圆形凹槽,上层成型结构的本体平面上开有通槽。下层成型结构的圆形凹槽与上层本体底面配合，形成柔性材料填充腔；上层成型结构的通槽与下层本体顶面配合，形成柔性材料注入通道；柔性材料填充腔通过柔性材料注入通道与成型腔体装置外空间相通。离心装置包括离心箱和离心电机，离心箱为温度可控的密闭箱体。本实用新型具有制备速度快，加工精度高，加工成本低，使用范围广等特点。

Description

用于柔性微纳器件结构加工的设备

技术领域

本实用新型属于高精度柔性微纳结构加工制造领域，具体涉及一种通用的用于柔性微纳器件结构加工的设备。

背景技术

随着微纳结构器件，特别是柔性微纳器件技术的发展，对柔性微纳结构的制造需求越来越大。当前对于微纳结构器件加工的主要方法有，传统的光刻技术，电子束(EBL)成形及离子束(FIB)刻蚀等成型技术。这些方法主要是针对传统固态微纳器件的加工制造，但是对柔性微纳器件的加工支持有一定的限制，传统光刻技术对结构材质有所要求，电子束及离子束成形方法虽然加工精度高，适用范围广，但是加工成本较为昂贵。目前针对柔性微纳结构器件的加工设备研发，国内外有一些尝试，但是由于柔性微纳器件的加工过程中容易有气泡产生，导致样品质量难以保证，而且制备过程中存在精度难以保证，制备时间长等问题。

发明内容

本实用新型的目的就是提供一种用于柔性微纳器件结构加工的设备。

本实用新型包括成型腔体装置和离心装置。

所述的成型腔体装置包括下层成型结构和上层成型结构；下层成型结构和上层成型结构均为硬质玻璃板材。

所述的下层成型结构包括下层本体，下层本体的平面中心位置开有圆形凹槽,下层本体平面的每个转角附近均匀开有下层螺孔。

所述的上层成型结构包括上层本体，上层本体的平面上开有通槽；通槽的一端位于上层本体的一侧，形成开放端，另一端位于位于上层本体平面内，为封闭端；上层本体平面的每个转角附近均匀开有上层螺孔。

所述的下层本体和上层本体的平面形状和投影面积相同；下层螺孔和上层螺孔数量相同、位置对应。

所述的下层成型结构和上层成型结构通过螺钉固定连接；下层成型结构的圆形凹槽与上层本体的底面配合，形成柔性材料填充腔；上层成型结构的通槽与下层本体的顶面配合，形成柔性材料注入通道；柔性材料填充腔通过柔性材料注入通道与成型腔体装置外空间相通；沿柔性材料填充腔侧壁设置有密封圈。

所述的离心装置包括离心箱和离心电机，离心箱为温度可控的密闭箱体，离心电机设置在离心箱内，离心支架的中心与离心电机的动力输出轴连接，成型腔体装置放在离心支架的置物架内。

进一步，所述的下层本体的底面和上层本体的顶面为矩形、正方形或正多边形。

进一步，所述的圆形凹槽的直径为100mm～300mm，深度为2～3mm。

进一步，所述的离心电机转速为500rpm～5000rpm。

本设备中采用密闭模具，结合离心机同时实现温控加工的办法。通过密封模具的办法可以保证微纳器件的加工精度，采用离心加工的方式，可以保证所加工的柔性微纳器件不含气泡从而提高器件品质，结合温度控制的手段，可以实现柔性微纳结构器件的快速加工。

本实用新型可以通过密封固定微结构模板保证柔性微纳结构的形成精度。通过控制离心速度和柔性微纳结构的成型期间的腔体温度，可以保证柔性微纳结构的质量并缩短制造时间。这种方式可以被拓展用于各种柔性材料具有较广的应用范围。

相比传统的柔性微纳结构加工技术，本实用新型所提出的设备仅需要一定的结构模板，可以结合多种柔性材料形成所需的微纳结构，具有制造成本低的特点。结合离心和温控技术可以保证柔性微纳结构的制造精度和成品速度。

附图说明

图1-1为本实用新型的成型腔体装置的平面示意图；

图1-2为图1-1的A-A剖视图；

图2-1为成型腔体装置中下层成型结构的平面示意图；

图2-2为图2-1的B-B剖视图；

图3-1为成型腔体装置中上层成型结构的平面示意图；

图3-2为图3-1的C-C剖视图；

图4为本实用新型的整体示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型做进一步的说明。

如图4所示，一种用于柔性微纳器件结构加工的设备，包括成型腔体装置和离心装置。

如图1-1和1-2所示，成型腔体装置包括下层成型结构1和上层成型结构2。下层成型结构1和上层成型结构2均为硬质玻璃板材。

如图2-1和2-2所示，下层成型结构1包括下层本体1-1，下层本体1-1的底面为矩形或正多边形(本实施例为正方形)。下层本体1-1的平面中心位置开有圆形凹槽1-2，圆形凹槽1-2的直径为100mm～300mm，深度为2～3mm。下层本体1-1平面的每个转角附近均匀开有下层螺孔1-3。

如图3-1和3-2所示，上层成型结构2包括上层本体2-1，上层本体2-1的顶面为矩形或正多边形(本实施例为正方形)。上层本体2-1的平面上开有通槽2-2。通槽2-2的一端位于上层本体2-1的一侧，形成开放端，另一端位于位于上层本体2-1平面内，为封闭端。上层本体2-1平面的每个转角附近均匀开有上层螺孔2-3。

如图1-1和1-2所示，下层本体1-1和上层本体2-1的平面形状和投影面积相同；下层螺孔1-3和上层螺孔2-3数量相同(本实施例中下层螺孔1-3和上层螺孔2-3均为四个)，位置对应(位于靠近四个角上)。

下层成型结构1和上层成型结构2通过螺钉固定连接；下层成型结构1的圆形凹槽1-2与上层成型结构2的底面配合，形成柔性材料填充腔3；上层成型结构2的通槽2-2与下层成型结构1的顶面配合，形成柔性材料注入通道4；填充腔3通过注入通道4与成型腔体装置外空间相通。沿柔性材料填充腔3侧壁设置有密封圈5。

如图4所示，离心装置包括离心箱7和离心电机8，离心箱7为温度可控的密闭箱体，离心电机8设置在离心箱7内，离心电机8转速在500rpm～5000rpm，离心支架9的中心与离心电机8的动力输出轴连接，成型腔体装置放在离心支架9的置物架10内。

该柔性微纳器件结构加工设备主要通过以下步骤予以实现：

步骤1.选取合适大小的晶圆6(常规的晶圆大小为4寸～12寸)，通过常规的刻蚀形成图形模板，然后将其放置在圆形凹槽1-2底；

步骤2.将相应的密封圈5放置在模板晶圆上方，将上层成型结构2盖上，用螺钉固定形成完整的成型腔体装置；

步骤3.选取柔性材料溶液，通过柔性材料注入通道4开放端的加注口，注入到柔性材料填充腔3内；

步骤4.将成型腔体装置放入置物架10内，封闭离心箱7，设置温度和离心电机8转速，离心后形成固定的柔性结构；

步骤5.取下螺钉，分离下层成型结构1和上层成型结构2，最终获得所需的柔性微纳结构。

Claims (4)

1.用于柔性微纳器件结构加工的设备，其特征在于：

包括成型腔体装置和离心装置；

所述的成型腔体装置包括下层成型结构(1)和上层成型结构(2)；下层成型结构(1)和上层成型结构(2)均为硬质玻璃板材；

所述的下层成型结构(1)包括下层本体(1-1)，下层本体(1-1)的平面中心位置开有圆形凹槽(1-2),下层本体(1-1)平面的每个转角附近均匀开有下层螺孔(1-3)；

所述的上层成型结构(2)包括上层本体(2-1)，上层本体(2-1)的平面上开有通槽(2-2)；通槽(2-2)的一端位于上层本体(2-1)的一侧，形成开放端，另一端位于位于上层本体(2-1)平面内，为封闭端；上层本体(2-1)平面的每个转角附近均匀开有上层螺孔(2-3)；

所述的下层本体(1-1)和上层本体(2-1)的平面形状和投影面积相同；下层螺孔(1-3)和上层螺孔(2-3)数量相同、位置对应；

所述的下层成型结构(1)和上层成型结构(2)通过螺钉固定连接；下层成型结构(1)的圆形凹槽(1-2)与上层本体(2-1)的底面配合，形成柔性材料填充腔(3)；上层成型结构(2)的通槽(2-2)与下层本体(1-1)的顶面配合，形成柔性材料注入通道(4)；柔性材料填充腔(3)通过柔性材料注入通道(4)与成型腔体装置外空间相通；沿柔性材料填充腔(3)侧壁设置有密封圈(5)；

所述的离心装置包括离心箱(7)和离心电机(8)，离心箱(7)为温度可控的密闭箱体，离心电机(8)设置在离心箱(7)内，离心支架(9)的中心与离心电机(8)的动力输出轴连接，成型腔体装置放在离心支架(9)的置物架(10)内。

2.如权利要求1所述的用于柔性微纳器件结构加工的设备，其特征在于：所述的下层本体(1-1)的底面和上层本体(2-1)的顶面为矩形、正方形或正多边形。

3.如权利要求1所述的用于柔性微纳器件结构加工的设备，其特征在于：所述的圆形凹槽(1-2)的直径为100mm～300mm，深度为2～3mm。

4.如权利要求1所述的用于柔性微纳器件结构加工的设备，其特征在于：所述的离心电机(8)转速为500rpm～5000rpm。

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