RU187667U1 - Устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из термоотверждаемой полимерной композиции методом контактного копирования - Google Patents

Устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из термоотверждаемой полимерной композиции методом контактного копирования Download PDF

Info

Publication number
RU187667U1
RU187667U1 RU2018133838U RU2018133838U RU187667U1 RU 187667 U1 RU187667 U1 RU 187667U1 RU 2018133838 U RU2018133838 U RU 2018133838U RU 2018133838 U RU2018133838 U RU 2018133838U RU 187667 U1 RU187667 U1 RU 187667U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
base
polymer composition
press clamp
relief
substrate
Prior art date
Application number
RU2018133838U
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Петрович Гребенников
Николай Олегович Порошин
Григорий Евгеньевич Адамов
Вагиз Равилевич Курбангалеев
Павел Борисович Малышев
Станислав Андреевич Налимов
Original Assignee
Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский технологический институт "Техномаш"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский технологический институт "Техномаш" filed Critical Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский технологический институт "Техномаш"
Priority to RU2018133838U priority Critical patent/RU187667U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU187667U1 publication Critical patent/RU187667U1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области получения полимерных микроэлементов методом контактного копирования (наноимпринтинга) и может быть использована для изготовления планарных микроструктур с рельефной поверхностью из термоотверждаемых полимеров. Сущность: устройство включает основание (1) с подложкодержателем (2) для размещения подложки (3) с нанесенным термоотверждаемым составом полимерной композиции. Основание (1) снабжено нагревательным элементом (9). На основании (1) закреплена направляющая втулка (5), на которой установлена верхняя плита (4) пресс-прижима с приводом вертикального перемещения. Привод вертикального перемещения выполнен в виде трех равномерно расположенных компактных моторизованных приводов (7) с шаговым двигателем, закрепленных на основании (1). Плита (4) пресс-прижима установлена на выдвижных шторках (6) компактных моторизованных приводов (7). На верхней плите (4) пресс-прижима закреплена матрица-штамп (8) с формообразующей поверхностью в виде “зеркальной” копии формируемого рельефа микроструктуры. Технический результат: повышение точности формирования планарной микроструктуры с заданной рельефной поверхностью из термоотверждаемой полимерной композиции. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Полезная модель относится к области получения полимерных микроэлементов методом контактного копирования (наноимпринтинга) и может быть использована для повышения качества изготовления планарных микроструктур, в том числе, и многослойных планарных систем, с рельефной поверхностью из термоотверждаемых полимеров.
Из уровня техники известно устройство для формирования изделий из термоотверждаемых (термореактивных) полимеров, содержащее пресс-форму, снабженную нагревательным элементом (см. Архипова И.А., Елигбаева Г.Ж. Учебное пособие «Основы технологии переработки полимеров»: - Алматы: КазНИТУ, 2015, с. 4-18; RU 2404891 С2, В29С 39/10,2010). Однако данное решение не приспособлено для изготовления многослойных планарных систем с рельефной поверхностью.
Из уровня техники также известно формирования планарных микроструктур методом контактного копирования (наноимпринта) из термоотверждаемой полимерной композиции, которую наносят на подложку и прижимают штампом с последующей термополимеризацией полимера под действием нагрева (см. Фокина М.И., Денисюк И.Ю., Бурункова Ю.Э., Полимеры в интегральной оптике - физика, технология и применение. Учебное пособие. С-Петербург, СПб ГИТМО (ТУ), 2007, с 80 -89). Также известно устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из отверждаемой полимерной композиции путем контактного копирования рельефа матрицы, включающем основание с подложкодержателем для размещения подложки с нанесенным составом полимерной композиции, верхнюю плиту пресс-прижима, установленную в направляющей втулке с возможностью вертикального перемещения, на которой закреплена матрица-штамп с формообразующей поверхностью в виде „зеркальной” копии формируемого рельефа микроструктуры, и средство для активизирования процесса полимеризации (US 5597613 A, B05D 5/06, 1997). Основной недостаток известного устройства заключается в том, что технологические операции, необходимые для плоскопараллельного перемещения плиты пресс-прижима с матрицей-штампом в вертикальном направлении относительно основания производятся вручную, что не обеспечивает высокой точности изготовления планарных микроэлементов.
Технический результат, на получение которого направлена полезная модель, заключается в повышении точности формирования планарной микроструктуры с заданной рельефной поверхностью из термоотверждаемой полимерной композиции.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройстве для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из термоотверждаемой полимерной композиции путем контактного копирования рельефа матрицы, включающем основание с подложкодержателем для размещения подложки с нанесенным термоотверждаемым составом полимерной композиции, снабженное нагревательным элементом, верхнюю плиту пресс-прижима, установленную в направляющей втулке с возможностью вертикального перемещения, на которой закреплена матрица-штамп с формообразующей поверхностью в виде „зеркальной” копии формируемого рельефа микроструктуры, и нагревательный элемент, согласно полезной модели, верхняя плита пресс-прижима снабжена приводом вертикального перемещения, который выполнен в виде трех равномерно расположенных компактных моторизованных приводов с шаговым двигателем, закрепленных на основании, на выдвижных штоках которых установлена плита пресс-прижима.
Предпочтительно, подложкодержатель выполнен из материала с высокой теплопроводностью.
При этом подложкодержатель снабжен вакуумным прижимом для закрепления-фиксирования подложки.
Кроме того, на основании закреплен механический пресс-прижим, давящий шток которого воздействует - передает осевое усилие на плиту пресс-прижима.
Предпочтительно, рабочая поверхность матрицы-штампа выполнена с антиадгезионным покрытием по отношению к материалу термоотверждаемой полимерной композиции.
Кроме того, заявленное устройство снабжено блоком питания и управления с программным модулем автоматизированного управления вертикальным перемещением - позиционированием матрицы-штампа, к которому подключены контроллеры шаговых двигателей моторизованных приводов.
При этом нагревательный элемент выполнен в виде электронагревателя с терморегулятором и подключен к блоку питания и управления.
Заявленная конструкция устройства, включающая плиту пресс-прижима, установленную в направляющей втулке параллельно основанию и снабженную приводом вертикального перемещения, на которой закреплена матрица-штамп с формообразующей поверхностью в виде „зеркальной” копии формируемого рельефа микроструктуры, обеспечивает возможность точного многократного, в том числе, и многослойного, формирования (копирования) планарной нано-микроструктуры с рельефной поверхностью из термоотверждаемой полимерной композиции за счет автоматизированного прецизионного позиционирование плиты пресс-прижима с матрицей-штампом в вертикальном направлении относительно основания и, соответственно, параллельно подложки посредством привода, который, предпочтительно, выполнен в виде трех равномерно расположенных компактных моторизованных микроприводов с шаговым двигателем, подключенных к программному модулю автоматизированного управления системой позиционирования матрицы-штампа блока питания и управления.
Наличие пресс-прижима, например винтового, давящий шток которого воздействует - передает осевое усилие на плиту пресс-прижима обеспечивает дополнительное к весу плиты пресс-прижима продавливание термополимеризуемой полимерной композиции и надежное заполнение объема, определяемый рельефом поверхности матрицы-штампа, что повышает точность воспроизведения - формирования заданной планарной микроструктуры.
При этом заявленное устройство расширяет арсенал технических средств, предназначенных для автоматизированного формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из термоотверждаемой полимерной композиции.
На чертеже схематично представлен общий вид заявленного устройства для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью.
Устройство для формирования планарной нано-микроструктуры с рельефной поверхностью из термоотверждаемой полимерной композиции путем контактного копирования рельефа матрицы в процессе термополимеризации включает горизонтальное основание 1 с подложкодержателем 2, на котором закрепляют-фиксируют подложку 3 (например, из плавленого кварца или стекла К8), верхнюю плиту 4 пресс-прижима, которая установлена с возможностью вертикального перемещения в закрепленной на основании 1 направляющей втулке 5 и свободно оперта (или шарнирно закреплена) на выдвижные штоки 6 (при этом концы штоков 6 вставлены в лунки, выполненные в плите 4 пресс-прижима) трех компактных моторизованных приводов 7 с шаговым двигателем (например, моторизованных приводов 8СМА28-10 фирмы Standa), образующих единый привод вертикального перемещения, которые равномерно закреплены на основании 1. На верхней плите 4 пресс-прижима закрепляют гибкую силоксановую матрицу-штамп 8 с формообразующей поверхностью в виде „зеркальной” копии оригинала с формируемым рельефом микроструктуры, выполненную, например, из «Силастика Т-4», представляющего собой вязкую текучую прозрачную композицию на основе силиконового каучука, способную переходить в резиноподобное состояние после смешивания с отвердителем при комнатной температуре. При этом плита 4 пресс-прижима, предпочтительно, выполнена с цилиндрической боковой поверхностью и в плане имеет овалообразную форму (на чертеже не показано), а направляющая втулка 5 выполнена в виде закрепленного на основании 1 цилиндрического стакана, внутренняя боковая поверхность которого выполнена сопряженной с овалообразной боковой поверхностью плиты 4 пресс-прижима.
Автоматизированное плоскопараллельное позиционирование формообразующей поверхности матрицы-штампа 8 при перемещении в вертикальном направлении относительно горизонтального основания 1 и подложки 3 обеспечивает программный модуль автоматизированного управления вертикальным перемещением - позиционированием матрицы-штампа блока питания и управления, выполненный, например, на основе компьютера, (на чертеже не показано), к которому подключены контроллеры шаговых двигателей моторизованных приводов 7.
Подложкодержатель 2 снабжен нагревательным элементом 9, выполненный, предпочтительно, в виде электронагревателя с терморегулятором, который подключен к блоку питания и управления (на чертеже не показано). Кроме того, подложкодержатель 2 снабжен вакуумным прижимом 10 для закрепления-фиксирования подложки
Предпочтительно, рабочая поверхность матрицы-штампа 8 выполнена с антиадгезионным покрытием по отношению к материалу термоотверждаемой полимерной композиции.
Кроме того, на основании 1 может быть дополнительно установлен механический пресс 11, давящий шток которого воздействует - передает осевое усилие на плиту 4 пресс-прижима.
Заявленное устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью работает следующим образом.
Рабочую поверхность подложки 3 покрывают адгезионным слоем на основе 0,1% (вес.) водно-изопропанольного (50/50) раствора метакрилоилоксипропилтриэтоксисилана толщиной не более 250 нм, помещают подложку 3 на подложкодержатель 2 горизонтального основания 1, включают вакуумный насос 12 вакуумного прижима 10 и надежно фиксируют подложку 3 на подложкодержателе 2. Формообразующую силоксановой матрицы-штампа 8 обрабатывают антиадгезионным составом на основе паров смеси диметилдихлорсилана и триметилхлорсилана с последующей гидролизацией в парах воды. На подложку 3 помещают 35÷40 мкл термополимерной композиции, которую предварительно приготовляют путем растворения в полимеризующемся компоненте олигокарбонатметакрилата Д-1 (98 масс. ч.) истертого в мелкодисперсный порошок термоинициатора 2,2'-азодиизобутиронитрила (АИБН) (2 масс. ч.) при температуре 40°С при интенсивном перемешивании на магнитной мешалке (скорость 250 об./мин) в течение 1 часа.
С помощью программного модуля автоматизированного управления вертикальным перемещением - позиционированием матрицы-штампа блока питания и управления, к которому подключены контроллеры шаговых двигателей моторизованных приводов 7, производят автоматизированное плоскопараллельное перемещении - опускание плиты 4 пресс-прижима с матрицей-штампом 8, установленной на выдвижных штоках 6 трех компактных моторизованных приводов 7, в вертикальном направлении относительно горизонтального основания 1 до заданного расстояния между подложкой 3 и формообразующей поверхностью матрицы-штампа 8, равного, например, 60 мкм. При этом жидкая термополимерная композиция прижимается матрицей-штампом 8, полимер растекается по подложке 3, заполняя объем, определяемый рельефом формообразующей поверхности матрицы-штампа 8. Для лучшего затекания полимера в мелкие элементы структуры формообразующей поверхности плиту 4 пресс-прижима с матрицей-штампом 8 можно дополнительно прижать с помощью механического пресса 11. Включают электронагреватель нагревательного элемента 9, и с помощью терморегулятора, подключенного к блоку питания и управления (на чертеже не показано), поддерживают температуру термополимерной композиции на уровне 80-85°С в течение 30 минут до полного распада термоинициатора. При этом рельеф формообразующей поверхности матрицы-штампа 8 переносится на подложку 3. После окончания процесса термоотверждения выключают электронагреватель нагревательного элемента 9 и обеспечивают остывание сформированной планарной микроструктуры с рельефной поверхностью до комнатной температуры. Затем с помощью программного модуля автоматизированного управления вертикальным перемещением - позиционированием матрицы-штампа блока питания и управления, воздействуя на шаговые двигатели моторизованных приводов 7, производят подъем плиты 4 пресс-прижима с матрицей-штампом 8, при этом формообразующая поверхность матрицы-штампа 8 с антиадгезионным покрытием легко отделяется от подложки 3 с нанесенным рельефным полимерным слоем. Выключают вакуумный насос 12 вакуумного прижима 10 и снимают подложку 3 с приготовленной планарной микроструктурой с подложкодержателя 2.

Claims (7)

1. Устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из термоотверждаемой полимерной композиции путем контактного копирования рельефа матрицы, включающее основание с подложкодержателем для размещения подложки с нанесенным термоотверждаемым составом полимерной композиции, снабженным нагревательным элементом, верхнюю плиту пресс-прижима, установленную в направляющей втулке с возможностью вертикального перемещения, на которой закреплена матрица-штамп с формообразующей поверхностью в виде "зеркальной" копии формируемого рельефа микроструктуры, отличающееся тем, что верхняя плита пресс-прижима снабжена приводом вертикального перемещения, который выполнен в виде трех равномерно расположенных компактных моторизованных приводов с шаговым двигателем, закрепленных на основании, на выдвижных штоках которых установлена плита пресс-прижима.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подложкодержатель снабжен вакуумным прижимом для закрепления-фиксирования подложки.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подложкодержатель выполнен из материала с высокой теплопроводностью.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на основании закреплен механический пресс-прижим, давящий шток которого воздействует - передает осевое усилие на плиту пресс-прижима.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочая поверхность матрицы-штампа выполнена с антиадгезионным покрытием по отношению к материалу термоотверждаемой полимерной композиции.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено блоком питания и управления с программным модулем автоматизированного управления вертикальным перемещением - позиционированием матрицы-штампа, к которому подключены контроллеры шаговых двигателей моторизованных приводов.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде электронагревателя с терморегулятором и подключен к блоку питания и управления.
RU2018133838U 2018-09-26 2018-09-26 Устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из термоотверждаемой полимерной композиции методом контактного копирования RU187667U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133838U RU187667U1 (ru) 2018-09-26 2018-09-26 Устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из термоотверждаемой полимерной композиции методом контактного копирования

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133838U RU187667U1 (ru) 2018-09-26 2018-09-26 Устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из термоотверждаемой полимерной композиции методом контактного копирования

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU187667U1 true RU187667U1 (ru) 2019-03-14

Family

ID=65759025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018133838U RU187667U1 (ru) 2018-09-26 2018-09-26 Устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из термоотверждаемой полимерной композиции методом контактного копирования

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU187667U1 (ru)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5597613A (en) * 1994-12-30 1997-01-28 Honeywell Inc. Scale-up process for replicating large area diffractive optical elements
RU2404891C2 (ru) * 2006-08-08 2010-11-27 Мицубиси Хеви Индастриз, Лтд. Устройство для литейного прессования полимеров и способ литейного прессования полимеров

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5597613A (en) * 1994-12-30 1997-01-28 Honeywell Inc. Scale-up process for replicating large area diffractive optical elements
RU2404891C2 (ru) * 2006-08-08 2010-11-27 Мицубиси Хеви Индастриз, Лтд. Устройство для литейного прессования полимеров и способ литейного прессования полимеров

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
И.А.АРХИПОВА, Г.Ж.ЕЛИГБАЕВА. Основы технологии переработки полимеров. Учеб. пособие. - Алматы: КазНИТУ, 2015, стр.4-18. *
М.И.ФОКИНА И ДР. Полимеры в интегральной оптике - физика, технология и применение. Учеб. пособие. - СПб.: СПбГИТМО (ТУ), 2007, стр.80-89. *
М.И.ФОКИНА И ДР. Полимеры в интегральной оптике - физика, технология и применение. Учеб. пособие. - СПб.: СПбГИТМО (ТУ), 2007, стр.80-89. И.А.АРХИПОВА, Г.Ж.ЕЛИГБАЕВА. Основы технологии переработки полимеров. Учеб. пособие. - Алматы: КазНИТУ, 2015, стр.4-18. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dendukuri et al. Modeling of oxygen-inhibited free radical photopolymerization in a PDMS microfluidic device
US10150280B2 (en) Apparatus for fabrication of three dimensional objects
US7972553B2 (en) Method for imprint lithography at constant temperature
CN108761600A (zh) 一种预应力辅助纳米压印制作高密度衍射光栅的方法
CN108359577B (zh) 基于微流体驱动的斑马鱼卵旋转微操作系统及控制方法
CN105334553B (zh) 基于pdms‑磁性纳米粒子复合薄膜的磁控微透镜阵列制造方法
WO2018045409A9 (en) A method for fabricating lenses
US20200116934A1 (en) Methods and apparatuses for casting polymer products
RU187667U1 (ru) Устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из термоотверждаемой полимерной композиции методом контактного копирования
TWI342270B (en) Specific-light-cured and pressure-differential embossing apparatus
EP3186191B1 (en) Epoxy mold making and micromilling for microfluidics
JP2020097521A (ja) 光学ガラス素子を製造するための方法
JP7557009B2 (ja) スタンプの製造方法および樹脂成型物の製造方法
Suh et al. Permeability-and surface-energy-tunable polyurethane acrylate molds for capillary force lithography
RU183906U1 (ru) Устройство для формирования планарной микроструктуры с рельефной поверхностью из фотоотверждаемой полимерной композиции методом контактного копирования
JP6995530B2 (ja) 型を用いて基板上の組成物を成形する成形装置及び物品の製造方法
CN108008599B (zh) 用于三维曲面纳米级压印的方法、装置及模具制备方法
KR101275520B1 (ko) 미세 입체패턴 가공방법
CN1736851A (zh) 金属微构件批量加工方法
KR20150112270A (ko) 면발광 엘이디광원을 이용한 광조형구조물 조형장치
CN103011062B (zh) 一种基于光发射二极管紫外灯光的微流体制备方法
CN114043649B (zh) 用于塑料微流控芯片制造的复合结构阳模、成型方法及其应用
JP5623673B2 (ja) 成型装置、成型装置ユニット及び成形方法
CN209879252U (zh) 一种匀强电场辅助纳米压印成型装置
Helmer et al. Suspended liquid subtractive lithography: Printing three dimensional channels directly into uncured polymeric matrices