专利名称：一种基于气动的微纳米压印脱模结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及微纳米加工技术，尤其是涉及一种基于气动的微纳米压印脱模 结构。
技术背景微纳米热压成型是一种可以大批量制备微纳米结构的方法，其工艺流程主 要包括(1)模具制备，釆用干法蚀刻或湿法蚀刻等技术制得有微纳米结构的模具作为复制的母体；(2)将模具和聚合物放入压印装备中，抽真空后加热到聚 合物的软化温度以上，加压使得模具上的微纳结构转印到聚合物表面，然后保 压一段时间，再冷却将聚合物上的微结构固定成型，释放压力及真空；(3)分 离聚合物和模具，即可在聚合物表面得到和模具凹凸互补的微结构。其整个工 艺流程示意图如图7所示。在微纳米压印中，模具和聚合物的分离(以下称为脱模)工序是整个热压 印过程的最后一道工序也是最关键的 -道工序。该工序是热压印缺陷产生的主 要阶段与最终呈现阶段。由于冷却工序所造成的热应力垂直作用模穴侧壁面，而聚合物和模具的接触面存在一定的粗糙度，在其表面产生机械摩擦力阻碍脱 模。同时模具和聚合物接触面间由于接触比较紧密，接触面间具有较大的分子 吸附力，使得脱模更加困难。目前常用的脱模方式有手动脱模及自动脱模两种。 手动脱模就是指将复制好的微结构及模具从压印装备中取下来，通过人力将其 分离。而自动脱模是指采用一个设计好的装置实现聚合物及模具的分离。手动 脱模由于容易引入脱模方向误差，导致微纳结构的损毁，故而只能在对质量要 求不高并且是低深宽比的微结构脱模巾使用。目前微纳米压印装备中常用的自 动脱模机构是参考宏观设备中的脱模机构而制作的。通过两个固定块将聚合物 夹住，然后拉动模具，从而实现分离。该自动脱模结构并没有根据微纳米结构 加工的特点而重新设计，使得在实际使用中存在一个很大的问题，就是在分离 时容易造成微结构发生很大的变形，从而对压印好的微结构造成破坏。 发明内容为了获得高质量的微纳结构，避免压印时的脱模缺陷，本发明的目的在于 提供一种基于气动的微纳米压印脱模结构，能够避免微结构在脱模时出现变形 甚至破坏的气动脱模机构。本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下
在尚未分离的模具及聚合物的工作台上装有聚合物夹紧罩，模板安装在聚 合物夹紧罩的下端并面对模具，模板上端面装有活塞，套筒和聚合物夹紧罩固 连，套筒与活塞相配后，套筒与活塞的上下移动，能使模板在聚合物夹紧罩中 作上下移动，模板下端面设有滑道，滑道内装有弹簧及滑块，模具夹紧气道从 聚合物夹紧罩接入后，通过模板接入滑块内，能使滑块在模板下端面滑道中滑 动，脱模气道从聚合物夹紧罩接入后，脱模气道从模板中穿过，密封圈安装于 聚合物夹紧罩的下端面。
本发明具有的有益的效果是
本发明的创新之处在于采用了气动脱模法这一完全有别于传统的机械力强 行拉动模具进行脱模的方法。通过所设计的模具夹紧装置及脱模结构有效的降 低了脱模过程所导致聚合物微结构出现扭曲及变形甚至破坏的问题。
由于采用了气动的脱模方式，可以保证脱模过程平稳，聚合物及模具受力 均匀；使得脱模过程中压印好的微结构的破坏降至最小，模具也可以得到很好 的保护，降低了压印的成本。另外，气体还可以凭借其小分子，从而渗透到模 具和聚合物的接触面，在其接触面形成一个气体膜，能够有效的降低模具和聚 合物间的分子粘附效应，最终降低其相互的脱模力，减小脱模破坏。
图la是本发明的结构原理主视图；图lb是本发明的结构原理俯视图。 图2是图lb的A-A-A向旋转剖视图。 图2到图6是本发明的工作流程图。 图7是整个压印工艺流程示意图。
图中l-工作台，2-聚合物，3-弹簧，4-滑块，5-模板，6-模具夹紧气道， 7-聚合物夹紧罩，8-套筒，9-活塞，10-脱模气道，11-密封圈，12-模具。
具体实施例方式
下面结合附图和实施过程对本发明作进一步的说明。
如图la、图lb、图2所示，本发明的结构如下在尚未分离的模具12及 聚合物2的工作台1上装有聚合物夹紧罩7，模板5安装在聚合物夹紧罩7的下 端并面对模具12，模板5上端面装有活塞9，套筒S和聚合物夹紧罩7固连， 套筒8与活塞9相配后，套筒8与活塞9的上下移动，能使模板5在聚合物夹 紧罩7中作上下移动，模板5下端面设有滑道，滑道内装有弹簧3及滑块4，模 具夹紧气道6从聚合物夹紧罩7接入后，通过模板5与接入滑块4内，能使滑块4在模板5下端面滑道中滑动，未充气时依靠弹簧的拉力处于松开状态，在 气道中注入压縮气体后，滑块便克服弹簧的拉力从而夹紧模具。脱模气道10从
聚合物夹紧罩7接入后，脱模气道10从模板5中穿过，密封圈11安装于聚合 物夹紧罩7的下端面。
气动脱模机构，通过聚合物夹紧罩构成一个封闭的空间，然后通过脱模气 道注入压縮气体，利用流体的等压性原理推动模具和聚合物平稳的分离，可以 有效的避免聚合物出现变形。
本发明的工作过程如下-
1) 开启气压泵，将气压活塞9提升至行程的最高点，将尚未分离的模具12 及聚合物2放置于工作台1上，然后降下聚合物夹紧罩7及模板5到达图3所 示状态。
2) 开启模具夹紧气道6阀门，通过模具夹紧气道6注入压縮气体使得滑块 夹紧模具后，关闭模具夹紧气道6阀门，如图4所示。
3) 开启脱模气道10阀门，通过脱模气道10注入压縮气体，平缓的推动模 具和聚合物进行分离，如图5所示。
4) 最终完成聚合物及模具的分离，如图6所示。固定模板位置，释放脱模 气道内及模具夹紧气道内的气体，从而释放模具。
5) 将聚合物夹紧罩抬到最大行程处，取出模具及聚合物，完成整个分离。 图2到图6是本发明的工作流程图。
权利要求
1、一种基于气动的微纳米压印脱模结构，其特征在于在尚未分离的模具(12)及聚合物(2)的工作台(1)上装有聚合物夹紧罩(7)，模板(5)安装在聚合物夹紧罩(7)的下端并面对模具(12)，模板(5)上端面装有活塞(9)，套筒(8)和聚合物夹紧罩(7)固连，套筒(8)与活塞(9)相配后，套筒(8)与活塞(9)的上下移动，能使模板(5)在聚合物夹紧罩(7)中作上下移动，模板(5)下端面设有滑道，滑道内装有弹簧(3)及滑块(4)，模具夹紧气道(6)从聚合物夹紧罩(7)接入后，通过模板(5)接入滑块(4)内，能使滑块(4)在模板(5)下端面滑道中滑动，脱模气道(10)从聚合物夹紧罩(7)接入后，脱模气道(10)从模板(5)中穿过，密封圈(11)安装于聚合物夹紧罩(7)的下端面。
全文摘要
本发明公开了一种基于气动的微纳米压印脱模结构。在工作台上装有聚合物夹紧罩，模板装在夹紧罩的下端，模板上端面装有活塞，套筒和夹紧罩固连，套筒与活塞的上下移动，使模板在夹紧罩中作上下移动，模板下端面设有滑道，内装有弹簧及滑块，模具夹紧气道从夹紧罩接入后，通过模板接入滑道内，能使滑块在模板下端面滑道中滑动，脱模气道从夹紧罩接入后，脱模气道从模板中穿过，密封圈安装于夹紧罩的下端面。本发明脱模平稳，聚合物及模具受力均匀；压印好的微结构的破坏降至最小，模具得到保护，降低了压印的成本。
文档编号B82B3/00GK101249938SQ20081005987
公开日2008年8月27日 申请日期2008年2月26日 优先权日2008年2月26日
发明者傅建中, 永 贺, 陈子辰 申请人:浙江大学